亚麻荠种植和利用的研究现状.pdf

植物学通报 2004, 21 (3): 376 382 Chinese Bulletin of Botany 通讯作者。Author for correspondence. 收稿日期：2003- 05- 27 接受日期：2004- 01- 15 责任编辑：白羽红 亚麻荠种植和利用的研究现状 邓曙东 张青文 （中国农业大学农学与生物技术学院 北京 100094） 摘要 介绍了亚麻荠(Camelina sativa (L.) Crantz)的种植历史、栽培特性、种子成分、生物学特性、栽 培措施、抗病虫害能力以及对其产物的应用。亚麻荠耐旱和抗病虫草能力强的特性符合农业可持续发展 的方向。作为一种低投入的经济作物，亚麻荠的种植在我国有着广阔的发展前景。 关键词 亚麻荠，种植，产物利用 Planting and Utilization of Camelina sativa (L.) Crantz. DENG Shu- Dong ZHANG Qing- Wen （College of Agronomy and Biotechnology, Chinese Agriculture University, Beijing 100094） Abstract This report of oil plant Camelina sativa (L.) Crantz reviews its planting history, biological characters, seed composition, cultivated methods, resistance to disease and insect, and product utilization. The plant has high ability to endure drought and to resist to disease, insect, and weed. As a low- put economic crop, Camelina sativa has a extensive prospect for planting. Key words Camelina sativa (L.) Crantz, Planting, Product utilization 亚麻荠(Camelina sativa (L.) Crantz)属于十字花科，亚麻荠属。该属约 10 种，我国有 5 种。亚麻荠起源于地中海沿岸地区及中亚地区，现分布于地中海地区、欧洲及北美洲， 我国在东北和内蒙古有分布(刘慎谔，1980)。目前，该油料作物在美国、加拿大、英 国、苏格兰、爱尔兰、德国、法国、波兰和澳大利亚等国均有栽培，我国北方一些 地区也有试种。 1 亚麻荠的种植历史 亚麻荠是一种古老的油料作物，其种植历史可追溯到青铜器时代（Putnam et al., 1993） ， 考古学家在斯堪的纳维亚发现了属于青铜器时代的亚麻荠的种子和角果。 而在中世纪以后， 尽 管亚麻荠非常适合于欧洲的气候条件，在欧洲却几乎没有亚麻荠的种植，其原因也一直不得 而知(Schuster and Friedt，1995)。到 20 世纪 50 年代，由于油菜的传入与推广，相对于油菜 籽油，亚麻油中 50% 以上的不饱和脂肪酸含量使得它的氢化作用更为困难，加工成本较高， 导致亚麻荠的种植规模逐渐减小（Hubbard，1998） 。近些年来，随着对亚麻荠产品利用的 深入研究，亚麻油以其独特的栽培特性、食用价值及工业价值而重新引起了人们的重视，在 欧美许多国家开始了亚麻荠新一轮的种植及研究热潮（Vollmann et al., 1996；Hubbard, 1998； Rode, 2002） 。 3772004 邓曙东等：亚麻荠种植和利用的研究现状 2 亚麻荠的栽培特性 2.1 出苗迅速 亚麻荠在播种后57 d就可出苗， 相对于一般杂草要快得多， 从而在早期利用生长速度上 比大多数一年生杂草具有竞争优势。试验表明，在一般情况下，亚麻荠的整个生育期不使用 除草剂。田间的杂草种群数量也很小，对其产量的影响也较小(Crowley，1997)。 2.2 抗寒、耐旱、耐贫瘠 田间土壤湿度过大及开花期温度过高对亚麻荠的生长不利(Bonjean et al.，1999)，因此， 亚麻荠最适合于在较为干燥且寒冷的气候条件下种植(可耐- 15的低温)。同时，亚麻荠在生 长过程中对肥料的需求量较低。根据土壤肥力情况，钾肥的施用量约为 37 kg.hm- 2，磷肥 的施用量约为 12.5 kg.hm- 2; 氮肥在苗床上的施用量约为 2 kg.hm- 2，在亚麻荠生长到四叶期 时追施氮肥约 3 kg.hm- 2（Crowley，1998b） 。各种肥料的施用量均低于油菜和小麦等作物， 可见亚麻荠在较为贫瘠的土壤条件下也能正常生长。 2.3 抗倒伏能力强 亚麻荠的茎秆质地坚硬，根系较发达，在一般肥力条件下抗倒伏能力较强。但在氮肥施 用量增加和播种期较早(9月份)的情况下，会在一定程度上影响其植株茎秆的坚韧性，在田间 有可能产生倒伏现象（Strasil and Skala, 1995） 。在种子收获后，亚麻荠坚硬的茎秆也可以 作为编织草刷的良好材料(Bonjean et al.，1999)。 2.4 具良好的抗病虫草害能力 亚麻荠对病害有较好的抗性。研究表明，即使很少量的病原物侵染也会诱导其叶组织内 迅速产生并积累一种植物抗毒素，阻止病原物在叶面上定殖，这种植物抗毒素对许多真菌和 细菌性病害具有较强的抗性(Jejelowo et al.，1991)。Browne等(1991)将黑斑病原菌接种于亚麻 荠， 结果在其叶片中分离得到了带两个噻唑基的吲哚类植物抗毒素(camalexin)。 在欧洲和加拿 大、美国等地记载到的亚麻荠的病害有菌核病、霜霉病、细菌性枯萎病、黑粉病、白粉病、 灰霉病、白锈病、猝倒病和一种由原生质引起的黄化病等，其中仅有灰霉病、霜霉病和菌 核病可能造成较严重的产量损失(Foller et al., 1998; Paul et al., 2000a; 2000b; Khadhair et al., 2001)。 而在欧洲， 霜霉病是惟一能重复观察到的病害， 其他的病害都只是在某个年份发生 （Vollmann et al., 2001） 。 种植亚麻荠的土壤条件、氮肥用量、播种时间及除草剂的使用与其病害发生水平有密切 的关系，肥沃黏重的土壤、增加氮肥用量及播种期过早都会使病害发生的程度加重。晚播可 减少病株数量(41.2%17.8%)及减轻侵染严重程度， 同时侵染一般都发生在植株的侧枝或角果 上，很少在主茎上发生，对产量影响不大。另外，使用不适合的除草剂也会引起药害及增 加其他病害的侵染程度（Crowley , 1998b） 。因此，通过采取适当的栽培措施，如控制土壤 肥力及播种期等就可适当减轻病害的发生程度。 Henneken等(1998)在田间和室内把霜霉病、 根 肿病和黄萎病的病原菌接种到不同品种的亚麻荠上， 观察到某些亚麻荠在开始开花时有病原菌 侵染定殖。在发病较重的植株上收集病原孢子，然后将收集到的孢子在培养室里接种于子叶 期的亚麻荠上，在每天14 h的光照，1219的温度(病原孢子最适合的条件)下培养，结果发 现所有10个品种的亚麻荠都被侵染，但发病程度或对病原菌的敏感度有所不同。说明亚麻荠 37821(3) 的抗病性与环境条件有着较密切的关系，且存在品种间差异。 在亚麻荠的生长过程中，很少能观察到虫害的发生。亚麻荠对害虫有着极好的抗性，只 有极少种类的害虫偶尔在其植株上栖息活动， 如在加拿大发现萝卜菜跳甲在亚麻荠的植株上有 时存在着较大的种群数量，但并不大量取食（Palaniswamy et al., 1998） 。这表明亚麻荠对 萝卜菜跳甲没有趋避作用，但其植株内可能存在某些具有抗虫性的物质，阻碍害虫的取食； 或者是其植株体内没有可引起害虫取食的刺激因子，其具体的抗虫机制还需进一步研究。 亚麻荠的种子非常小，在田间的播种密度很大，相对于一般杂草具有很明显的群体优势。 播种后出苗早，且耐低温，与杂草相比在生长速度及生存能力上都有较大的竞争优势 （Putnam et al.,1993） 。 2.5 具较大的丰产潜力 Robinson（1987）在美国明尼苏达大学进行了 30 多年的亚麻荠测产试验，结果表明， 其产量变化幅度较大（6001 700 kg.hm- 2)，平均产量 1 1001 200 kg.hm- 2。现在大面积种植 的亚麻荠品种几乎都是传统品种，没有在产量等方面进行品种的选育。Seehuber和 Dambroth （1987）发现经过单种遗传（single- seed descent method）育种方法选育，亚麻荠的产量可 明显超过父本或母本。Luc 等（1997）利用 射线辐照亚麻荠种子，选育 3 代后，发现亚 麻荠的不同处理间平均每株种子数量及重量都产生了很大的变异。 这表明亚麻荠有较大的丰产 潜力，其产量的提高可通过品种的选育来实现。 2.6 成熟早、收获期长 亚麻荠比油菜提前约 3 个星期成熟，比小麦成熟早 5 d 左右。其角果果皮较硬，不易破 碎，成熟后在较长的时间内不会裂开，且对不同天气条件适应性较强，成熟后延迟一个月收 获也不会造成产量损失（Crowley , 1998b） 。这可使亚麻荠在成熟后，有机会在最适合的天 气条件下收获，减少收获过程中的产量损失。 3 种子成分 亚麻荠种子的含油率约43%，含粗蛋白约30%34%，另外还富含维生素（700 mg.kg- 1） 。 亚麻油中含有多种对人体有益的不饱和脂肪酸，含量高达 90% 以上（Zubr, 1997） 。其具体 成分及含量见表 1。 亚麻荠的品种不同， 亚麻油中脂肪酸的成分与含量也是不同的。 某些环境因子也对脂肪 酸的含量有着一定的影响，如在温度较高且较干燥的年份亚麻酸的含量要比正常年份低2% 左右（Strasil and Skala, 1995; Crowley, 1998b)。Zubr 和 Matthaus（2002）的检测也表明， 在不同的气候和土壤条件下种植的同一品种的亚麻荠， 其脂肪酸和维生素E的含量有着较大 的差异。 4 生物学特性 亚麻荠为一年生草本植物，株高 3080 cm。叶披针形，长 18 cm，宽 1.515 mm。花 序呈疏松伞状，在果期伸长，长达20 cm以上。角果呈倒梨形，长614 mm，宽4.55.5 mm。 种子棕褐色，圆状卵形，长约 1.2 mm，宽 0.81 mm (刘慎谔，1980)。 3792004 邓曙东等：亚麻荠种植和利用的研究现状 5 栽培措施 5.1 播种期 亚麻荠一年可播两季春播和秋播。春播一般在3月中旬至4月中旬， 晚播则会造成成 熟太晚和杂草危害加重，如在 5 月中旬播种，就导致了明显的产量损失。试验表明，3 月下 旬是获得高产最为适宜的播种期（Merrien and Chatenet, 1996；Chatenet, 1998） 。秋播则在 9 月中旬至 10 中旬，一般和冬小麦的播种期相同，不宜过早播种，而晚播（如推迟到 12 月） 可较大幅度减轻病害的发生及杂草的危害程度（Crowley , 1998b） 。因此，在病害发生严重 的地区或年份，秋播可考虑适当晚播，以控制病害及杂草的发生，可获得较好的增产效果。 5.2 播种密度 亚麻荠的种植密度变化幅度很大， 播种量511 kg.hm- 2的变化范围内对其产量没有非常明 显的影响。在多数情况下，5 kg.hm- 2的播种量在田间可有较好的长势和产量。行距一般为 1416 cm（Crowley, 1998b） 。品种、土壤条件和地域情况等不同，可能有不同的适合的播 种密度，如成株株形较高大的品种可相应地减少播种量，可根据具体情况，选择最合适的播 种密度，用较小的播种量获得较高的产量。亚麻荠的种子很小，在田间的播种密度较大，为 了播种均匀，可用风动条播机或拌沙播种。 5.3 种植覆盖作物 连续3年的种植情况表明， 亚麻荠在冬季播种于有覆盖作物的田里比在裸地里平均增 产 9%，且有利于杂草的控制（Robinson, 1987） 。因此，可在准备种植亚麻荠的田 里种上覆盖作物， 既可有效地减少田间土壤由于风雨侵蚀所造成的水土流失， 又可提高亚 麻荠的产量。 5.4 病、虫及杂草的防除 亚麻荠对病、虫及杂草都有着良好的抗性。但在某些情况下，病害和杂草也会造成亚麻 荠减产，需要进行防除。如每年 5 月份是霜霉病的侵染高峰期，在发病情况严重时，可喷 施多菌灵和瑞毒霉混合药剂防治。田间杂草较多时，可在播种前用芽前除草剂氟乐灵（对亚 麻荠无药害）处理苗床（Crowley , 1998b） 。目前，还没有发现有哪一种害虫可对亚麻荠造 成较为严重的危害。 表 1 亚麻油中不饱和脂肪酸的成分及含量 Table 1 Unsaturated fatty acid composition of Camelina oil 成 分 Composition含 量 Content（%） 亚 麻 酸 Linolenic27.9 亚 油 酸 Linoleic18.7 油 酸 Oleic17.5 二十碳烯酸 Eicosenoic16.4 棕 榈 酸 Palmitic6 （顺）芥子酸 Erucic3.5 硬 脂 酸 Stearic2.8 二十碳二烯酸 Eicosadienoic2 花 生 酸 Arachidic1.8 其 他 Other3.1 38021(3) 5.5 水肥管理 亚麻荠耐旱且耐贫瘠，因而对水肥的要求较低，其需水量及用肥量都明显低于小麦和油 菜等作物。一般情况下，亚麻荠仅需浇水 3 次（越冬水、返青水和扬花水） ，追肥 1 次 （4 6 叶期） 。 6 产物利用 6.1 食用油 亚麻油中含有多种对人体有益的不饱和脂肪酸，其中亚麻酸的含量高达近 30%，亚油酸 的含量也达 18%，这两种不饱和脂肪酸具有降低血液中低密度脂蛋白及胆固醇的作用，可保 持心脏及心血管的健康。实验表明，食用亚麻油可使血液中这两种物质的浓度降低 12.2， 而食用油菜籽油及橄榄油则分别只降低 5.4和 7.7（Karvonen et al., 2002） 。亚麻酸还是 人体内合成 EPA（二十碳五烯酸）和 DHA（二十二碳六烯酸）的前体物质。EPA 和 DHA 是构成人体细胞膜和细胞器膜的两种不饱和脂肪酸。 一般的食用油中不含亚麻酸或含量很少， 只有深海鱼的脂肪中和亚麻籽油中含有亚麻酸(Crowley , 1999)， 而亚麻油要比深海鱼类的价格 便宜得多。亚麻油中还含有许多天然的抗氧化物质且芥子油苷含量较低，使得亚麻油化学性 质稳定，适合于煎炸食物（Lange et al., 1995） 。 亚麻油以其天然保健、化学性质稳定及具杏仁芳香的风味，可望成为人们未来生活中主 要的食用油种类。 6.2 工业原料 亚麻油中含有的大量不饱和脂肪酸对人的皮肤具有极好的保健作用， 可增强皮肤的防御功 能，减少其水分散失，提高弹性，减轻外界环境因素对皮肤的不良影响。作为护肤产品的 开发对象，亚麻油已成为化妆品工业中的新原料之一。此外，亚麻油还可作为食品、医药 和保健品等其他工业原料，具有较高的工业利用价值（Budin and Breene, 1995） 。 6.3 饲料 亚麻荠榨油后的油籽饼中含蛋白质约 49%，矿物质约 5%，纤维素约 13%，剩余油分约 4%，具有很高的营养价值，是极好的饲料原料。Matthaus 和 Zubr（2000a；2000b）在德 国进行了一个为期4年的研究，利用先进的分析技术，对30个不同的油籽饼样品进行了精确 分析，认为不同的质量参数，如芥子油苷、白芥子碱、缩合鞣质、肌醇磷酸及一些重金属 离子的含量对其作为饲料的生物活性有着重要影响。检测结果表明，油籽饼样品中含有丰富 的脂肪酸，其中含有12.816.5的亚油酸，34.941.3的亚麻酸，芥子酸的含量则为 2.47%3.07。 另外芥子油苷的含量为14.523.4 mg.g- 1 DW， 白芥子酸的含量为1.735.40 mg. g- 1 DW，肌醇磷酸的含量为 22.030.1 mg.g- 1 DW，缩合鞣质的含量为 0.982.63 mg.g- 1 DW。 重金属离子中镉的含量为179 mg.kg- 1 DW，镍为 3.3 mg.kg- 1 DW，锌为 69 mg.kg- 1 DW。 7 结语 我国油料作物的种植面积虽然居世界首位，但单产低，生产成本高，因此植物油价远高 于国际市场，且由于国内市场供应不足，每年需从国外大量进口食用油。种植业结构也不合 理，造成农产品供应的严重失衡，一方面是农民出现卖粮难的问题；另一方面，脂质和蛋 3812004 邓曙东等：亚麻荠种植和利用的研究现状 白质的供应却明显不足，每年需进口大量植物油脂和饲用蛋白质。因此，在农业产业结构的 调整过程中，可加大发展油料作物生产的力度，既满足国内市场的需求，又增加了农民的收 入。亚麻荠作为一种低投入且栽培简单的环保型油料作物，在我国干旱的北方地区推广种植 具有很高的生产价值，同时，对缓和我国北方农业水资源的紧张状况及保护生态环境也有着 十分重要的意义。 近年来，农业正从传统农业向低耗型农业（降低化肥、除草剂、杀虫剂和杀菌剂用量 及减少能量消耗，防止土壤退化等）方向发展。亚麻荠耐旱、耐贫瘠和抗病虫草能力强等 特性符合现代农业的发展方向，这一古老的作物必将焕发出新的巨大的生命力。 参 考 文 献 刘慎谔, 1980. 东北草本植物志. 第 4 卷. 北京：科学出版社, 98 Bonjean A, Gofic F L, 1999. 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