海拔和播期對(duì)藜麥主要品質(zhì)性狀的影響

環(huán)秀菊，孔治有，張 慧，楊俊華，王倩朝，張 平，劉俊娜，李 莉，劉永江，覃 鵬*

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201；2.保山學(xué)院資環(huán)學(xué)院，云南 保山 678000；3. 德宏州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南 芒市 678400)

【研究意義】藜麥(Chenopodiumquinoa)為莧科藜亞科藜屬一年生雙子葉草本植物[1]。其籽粒是主要食用部分，嫩莖也可食用[2]。種子顏色主要有白色、黑色和紅色[3]。藜麥籽粒富含蛋白質(zhì)、人體必需氨基酸、礦物質(zhì)、維生素，且低脂、低糖、不含麩質(zhì)，是一種堿性蛋白食品[4]。藜麥原產(chǎn)于南美洲安第斯山脈，是一種對(duì)鹽堿、干旱和霜凍等有較強(qiáng)抗逆性的短日照植物，這種抗逆性可能與其較高的蛋白質(zhì)含量有關(guān)[5]。從藜麥中提取的活性物質(zhì)如黃酮具有抗氧化、減肥和抗菌的作用，有較好的藥用價(jià)值，是一種十分符合當(dāng)今健康飲食觀念的食品，適合高血糖、高血脂人群食用[6]。藜麥對(duì)不同生態(tài)條件有廣泛適應(yīng)性，可在0～4000 m海拔的地區(qū)種植[7-8]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】任永峰[9]的研究結(jié)果表明北麓區(qū)藜麥種植的適宜播期為 4月中旬到5月上旬，播期和積溫對(duì)藜麥生長發(fā)育及產(chǎn)量形成的影響很大，生育后期低溫是制約藜麥產(chǎn)量的重要因素。劉玉蘭[10]研究發(fā)現(xiàn)大豆的播期與產(chǎn)量有很大的相關(guān)性，早播或遲播大豆感病率增加，完全粒率降低，蛋白質(zhì)含量降低；大豆播期與蛋白質(zhì)含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，大豆適宜播期為5月4日左右，這個(gè)時(shí)期播種大豆產(chǎn)量高、品質(zhì)好。馬國勝[11]研究結(jié)果表明播期與玉米干物質(zhì)積累量、吐絲期葉面積指數(shù)、群體總光合勢(shì)、平均群體凈同化率和作物平均生長率等群體光合生理指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)；播期對(duì)玉米作物平均生長率、群體總光合勢(shì)的影響較大，提倡盡可能早播。隨海拔的升高，藜麥葉片通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和提高抗氧化酶活性，以清除多余的活性氧物質(zhì)，維持細(xì)胞滲透勢(shì)平衡，緩解環(huán)境變化對(duì)其生長造成的傷害[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】至今，國內(nèi)外關(guān)于藜麥在海拔和播期對(duì)其生理指標(biāo)的影響方面的研究很少。為此在德宏芒市的城區(qū)和河心農(nóng)場(chǎng)設(shè)計(jì)3個(gè)播種期，研究不同海拔和播期對(duì)藜麥籽粒重要組分合成及主要品質(zhì)性狀的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為藜麥品種選育及藜麥引種、調(diào)節(jié)播期提供理論依據(jù)和生產(chǎn)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

甘肅農(nóng)科院選育的藜麥品種“隴藜1號(hào)”。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 于2017年6月10日、9月10日、11月10日將藜麥分別播種于云南省德宏州芒市市區(qū)(海拔916 m)和河心農(nóng)場(chǎng)(海拔1800 m)。芒市一年中5-9月氣溫最高，這幾個(gè)月氣溫為20～25 ℃。該試驗(yàn)藜麥種植面積為30 m2，行距80 cm，株距30 cm。該地區(qū)土壤類型為黑壤土。藜麥成熟后進(jìn)行取樣，種子收獲后及時(shí)干燥保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 品質(zhì)性狀測(cè)定方法 采用由南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒根據(jù)說明書測(cè)定。總氨基酸試劑盒(總氨基酸含量以1 g蛋白質(zhì)中所含的氨基酸表示，單位為μmol/g)、可溶性蛋白質(zhì)試劑盒、可溶性糖試劑盒、黃酮類化合物試劑盒、維生素E試劑盒、抗壞血酸試劑盒和微量元素鈣試劑盒、鎂試劑盒、鐵試劑盒及鋅試劑盒；考馬斯亮藍(lán)法測(cè)可溶性蛋白質(zhì)含量試劑盒來自蘇州格銳思生物科技有限公司；雙波長法測(cè)定樣品支鏈淀粉和直鏈淀粉含量。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

每個(gè)樣品做3次重復(fù)，用SAS 9.0軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(ANOVA，LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 海拔和播期對(duì)藜麥主要功能成分的影響

在低海拔條件下，不同播種時(shí)間的藜麥類黃酮含量發(fā)生顯著變化，類黃酮含量隨播種時(shí)間的推遲而增加，其中6月10日播種的藜麥類黃酮含量最低，11月10日播種則最高，為6月10日播種的5倍以上；在高海拔條件下，不同播種時(shí)間的類黃酮含量差異不顯著，類黃酮含量隨播種時(shí)間的推遲先升高后降低，但變幅不大。同一播種時(shí)間、不同海拔條件下，6月10日和9月10日播種，高海拔地區(qū)的藜麥類黃酮含量顯著高于低海拔地區(qū)，其中在6月10日播種，高海拔地區(qū)的藜麥類黃酮含量是低海拔地區(qū)的3倍以上，但在11月10日播種，低海拔地區(qū)的藜麥類黃酮含量更高(圖1)。

在低海拔條件下，總氨基酸含量隨播種時(shí)間的延遲逐漸降低，11月10日播種的藜麥總氨基酸含量最低，6月10日播種的含量最高，是最低值的3倍以上；在高海拔條件下，總氨基酸含量隨播種時(shí)間的延遲逐漸升高，但變幅不大。同一播種時(shí)間，不同海拔條件下，低海拔地區(qū)6月10日和9月10日播種的藜麥總氨基酸含量均高于高海拔地區(qū)，是高海拔地區(qū)的3～4倍，而在11月10日播種，高海拔地區(qū)的藜麥總氨基酸含量更高(圖2)。

圖中不同小寫字母表示差異達(dá)5 %顯著水平，下同Different lowercase letters in the figure indicate a significant difference of 5 %, the same as below

圖2 海拔和播期對(duì)總氨基酸含量的影響

圖3 海拔和播期對(duì)可溶性蛋白質(zhì)含量的影響

在低海拔條件下，可溶性蛋白質(zhì)含量隨播種時(shí)間的延遲先降低后升高，其中9月10日播種的藜麥可溶性蛋白含量最低，11月10日播種的最高，為最低值的2倍以上。在高海拔條件下，可溶性蛋白含量隨播種時(shí)間的延遲先升高后降低，但變幅不大。在同一播種時(shí)間，不同海拔條件下，6月10日和9月10日播種，高海拔地區(qū)的藜麥可溶性蛋白質(zhì)含量均高于低海拔地區(qū)，是低海拔地區(qū)的2～3倍，而在11月10日播種，低海拔地區(qū)的可溶性蛋白含量略高于高海拔地區(qū)(圖3)。

2.2 海拔和播期對(duì)藜麥主要抗氧化成分的影響

在低海拔條件下，維生素E的含量隨播種時(shí)間的延遲逐漸增加，其中6月10日播種的藜麥維生素E含量最低、11月10日播種則最高，為最低值的30倍以上；在高海拔條件下，維生素E的含量隨播種時(shí)間的延遲逐漸降低，其中11月10日播種的藜麥維生素E的含量最低，6月10日播種的最高，為最低值的4倍以上。在同一時(shí)期，不同海拔條件下，在6月10日和9月10日播種，高海拔地區(qū)的藜麥維生素E的含量都高于低海拔地區(qū)，為低海拔地區(qū)的4～7倍，而在11月10日播種，低海拔地區(qū)藜麥的維生素E含量更高，大約是高海拔地區(qū)的10倍(圖4)。

在低海拔條件下，可溶性糖含量不同播期基本一致，在高海拔條件下，可溶性糖含量隨播種時(shí)間的延遲先增加后降低，但變幅不大。在3個(gè)不同時(shí)間播種，高海拔地區(qū)的可溶性糖含量都高于低海拔地區(qū)(圖5)。

圖4 海拔和播期對(duì)藜麥維生素E含量的影響

圖5 海拔和播期對(duì)藜麥可溶性糖含量的影響

在低海拔條件下，抗壞血酸含量隨播種時(shí)間的延遲先增加然后大幅度降低，其中11月10日播種的藜麥抗壞血酸含量最低，9月10日播種的最高，為最低值的4倍以上。在高海拔條件下，抗壞血酸含量隨播種時(shí)間的延遲先降低后增加，但變幅不大。在同一播期，不同海拔條件下，6月10日和9月10日播種，低海拔地區(qū)的抗壞血酸含量都高于高海拔地區(qū)，其中在9月10日播種，低海拔地區(qū)的含量為高海拔地區(qū)的3倍以上。但在11月10日播種的，高海拔地區(qū)含量略高(圖6)。

在低海拔條件下，直鏈淀粉含量隨播種時(shí)間的延遲先降低后略微增加，其中9月10日播種的含量最低，6月10日播種的含量最高，為最低值的3倍左右。在高海拔條件下，直鏈淀粉含量隨播種時(shí)間的延遲先增加后降低，但變幅不大。6月10日和11月10日播種的藜麥低海拔地區(qū)含量都高于高海拔地區(qū)，其中6月10日播種的藜麥低海拔地區(qū)含量是高海拔的2倍以上。但9月10日播種的，高海拔地區(qū)的含量更高(圖7)。

圖6 海拔和播期對(duì)藜麥抗壞血酸含量的影響

圖7 海拔和播期對(duì)藜麥直鏈淀粉含量的影響

圖8 海拔和播期對(duì)藜麥支鏈淀粉含量的影響

在低海拔條件下，支鏈淀粉含量隨播種時(shí)間的延遲先降低后略微增加，變幅不大；在高海拔條件下，支鏈淀粉含量隨播種時(shí)間的延遲先略微增加后稍降低，變化不明顯。在9月10日和11月10日播種的藜麥，高海拔地區(qū)直鏈淀粉含量都略高于低海拔地區(qū)，而6月10日播種的，低海拔地區(qū)的含量更高(圖8)。

2.3 海拔和播期對(duì)藜麥礦質(zhì)元素的影響

在低海拔條件下，不同播期藜麥的鎂含量幾乎沒變化；在高海拔條件下，鎂含量隨播種時(shí)間的推遲先增加后降低，其中9月10日播種的含量最高。9月10日播種的，高海拔地區(qū)的鎂含量較高，但是另外2個(gè)時(shí)期，不同海拔地區(qū)含量幾乎一致(圖9)。

在低海拔條件下，鐵含量隨播期延遲先增加后降低，9月10日播種的達(dá)最大值，11月10日播種的鐵含量最低。在高海拔條件下，鐵含量隨播期延遲先大幅度降低后略微增加，6月10日播種的藜麥鐵含量達(dá)最大值，9月10日播種的含量最低。9月10日和11月10日播種的，低海拔地區(qū)的含量更高，其中9月10日播種的，低海拔地區(qū)的含量是高海拔的2倍，而6月10日播種的，高海拔地區(qū)的含量略高(圖10)。

圖9 海拔和播期對(duì)藜麥鎂含量的影響

圖10 海拔和播期對(duì)藜麥鐵含量的影響

圖11 海拔和播期對(duì)藜麥鋅含量的影響

在低海拔條件下，鋅含量隨播種時(shí)間的延遲稍微降低，變幅較小。在高海拔條件下，鋅含量隨播種時(shí)間的延遲先增加后降低。6月10日和11月10日播種的，低海拔地區(qū)的含量略高，但9月10日播種的，高海拔地區(qū)的含量更高(圖11)。

在低海拔條件下，鈣含量隨播種時(shí)間的延遲先降低后增加，其中9月10日播種的含量最低，11月10日播種的含量最高。在高海拔條件下，鈣含量隨播種時(shí)間的延遲逐漸降低，其中6月10日播種的藜麥鈣含量最高，11月10日播種的含量最低。3個(gè)播種時(shí)間，低海拔地區(qū)的鈣含量都明顯高于高海拔地區(qū)，為高海拔地區(qū)的2～6倍(圖12)。

圖12 海拔和播期對(duì)藜麥鈣含量的影響

3 討 論

藜麥富含人體生命活動(dòng)所必需的9種氨基酸，而且含有大多谷物所缺乏的賴氨酸[13]。藜麥中豐富的礦質(zhì)元素，鈣、鎂、磷、鉀、鐵、錳等的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)谷物[14-15]。張亞宏[16]研究發(fā)現(xiàn)隨著播期的推遲，紫蘇花期和生育期縮短，單株分枝數(shù)、單株穗數(shù)、千粒重、單株產(chǎn)量及單位面積產(chǎn)量先升高再降低；紫蘇子粒含油量、蛋白質(zhì)含量隨播期的延遲逐漸下降；在海拔1600 m左右的山旱地區(qū)，紫蘇的適宜播期為4月9日左右。程加省[17]研究發(fā)現(xiàn)提早播種有利于干物質(zhì)的積累，早秋麥播種太早，高溫高濕不利于種子出苗和苗期的正常發(fā)育，過晚播種又可能在抽穗灌漿期遇到干旱和凍害，因此適宜的播期才可避過影響早秋麥生長發(fā)育的自然災(zāi)害。藜麥籽粒的總糖、灰分、錳、鉀、天門冬氨酸、谷氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、精氨酸和氨基酸總含量，隨著海拔的升高而增加；粗纖維、棕櫚酸、α-亞麻酸、銅含量是隨海拔升高而降低。藜麥營養(yǎng)成分的含量與種植海拔有密切相關(guān)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要合理種植[2]。

本研究發(fā)現(xiàn)藜麥主要功能成分中黃酮類化合物、總氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)、維生素E、抗壞血酸、直鏈淀粉含量及礦質(zhì)元素鐵含量受播種時(shí)期和海拔的影響較大；而可溶性糖、礦質(zhì)元素鈣含量受海拔的影響較大。證明溫度對(duì)藜麥主要成分和礦質(zhì)元素合成、積累有重要影響。在低海拔地區(qū)，溫度越高，類黃酮、可溶性蛋白質(zhì)、維生素E含量相對(duì)較低，表明這幾種成分在高溫條件下不利于合成和積累；總氨基酸、抗壞血酸、直鏈淀粉、礦質(zhì)元素鐵含量則相反，在20～25 ℃的溫度條件下，積累較多；而可溶性糖、支鏈淀粉，礦質(zhì)元素鎂、鋅和鈣含量變化幅度不大，表明這5個(gè)指標(biāo)的生物合成及積累對(duì)溫度變化不敏感。而在高海拔地區(qū)，大部分指標(biāo)的生物合成和積累受溫度的影響不大，證明高海拔地區(qū)更適宜藜麥生長。通過推遲播種避開高溫的季節(jié)，創(chuàng)造適合藜麥生長的溫度條件，藜麥在低海拔地區(qū)也能種植并完成正常生長發(fā)育。

4 結(jié) 論

高海拔地區(qū)最適宜藜麥生長，低海拔高溫環(huán)境不利于藜麥生長發(fā)育。芒市城區(qū)屬于高溫低海拔地區(qū)，要推廣種植藜麥，可通過推遲播種，創(chuàng)造適合藜麥正常生長發(fā)育的條件，有效提高藜麥重要組分含量。