姚 慶,西爾娜依,崔宏亮
(新疆伊犁州農(nóng)業(yè)科學研究所,新疆伊寧 835000)
藜麥(Chenopodium quinoa Willd),屬一年生雙子葉植物[1],又稱奎藜、南美藜等,起源于南美洲安第斯山脈,是印加土著居民的重要傳統(tǒng)糧食作物,被稱之為“糧食之母”[2-3],其栽培歷史可以追溯到5 000 a前,目前主要分布在南美洲安第斯高原的秘魯、玻利維亞等國[4]。藜麥之所以被全世界關(guān)注,是因為其籽粒富含人體所必需的全部氨基酸,蛋白質(zhì)含量高,可與肉類和奶制品相媲美[5],富含維生素和礦物質(zhì)以及不飽和脂肪酸和多酚類抗氧化物質(zhì),且不含麩質(zhì),被聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)確定為唯一一種單體植物即可滿足人體基本營養(yǎng)物質(zhì)需求的食物[6],并推薦為最適宜人類的“全營養(yǎng)食品”[7]。為引起全球?qū)见溕锒鄻有院蜖I養(yǎng)價值的關(guān)注,聯(lián)合國將2013年定為“國際藜麥年”,旨在發(fā)揮其在提供糧食和營養(yǎng)安全、消除貧困以及支持實現(xiàn)千年發(fā)展目標等方面的作用[8]。
藜麥具有豐富的遺傳多樣性以及廣泛的生態(tài)適應(yīng)性和抗逆性,能夠在鹽堿、高寒等逆境下生長,目前發(fā)現(xiàn)在0~4 000 m海拔都有分布[9],相比于國外,我國對藜麥研究起步較晚且研究較少,起始于20世紀80年代。貢布扎西等[10-12]將藜麥引入西藏,進行了藜麥的生物學特性和營養(yǎng)價值及病蟲害特征等初步研究。由于藜麥在西藏地區(qū)產(chǎn)量不高,常有病蟲害發(fā)生,未能大面積推廣種植。近年來,隨著人們對藜麥的關(guān)注度不斷提高,國內(nèi)科研院所對藜麥在育種、栽培、抗逆性、生產(chǎn)加工等方面開展了相關(guān)的研究工作[13]。自2007年藜麥在山西高海拔地區(qū)試種成功后,在當?shù)匮杆侔l(fā)展[14],目前,山西、甘肅、吉林、河北、青海等地區(qū)都開始研究藜麥。中國作物協(xié)會提出未來藜麥主糧化,并在2015年召開了首屆中國藜麥產(chǎn)業(yè)高峰論壇[15]。隨著藜麥在育種和栽培技術(shù)領(lǐng)域研究的不斷深入,藜麥在我國將會有更大的發(fā)展空間[16]。
新疆伊犁河谷位于我國天山山脈西部,三面環(huán)山,東西長360km,南北最寬75km,面積5.64萬km2,海拔 600~2 100 m,地處 80°09′~84°56′E,42°14′~44°50′N,屬于溫帶大陸性氣候,是新疆最濕潤的地區(qū),被稱之為“塞外江南”。伊犁河谷自然條件優(yōu)越,但是種植結(jié)構(gòu)相對單一,以小麥、玉米、水稻等糧食作物為主,其他經(jīng)濟類作物為輔,特色作物在農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革下,生產(chǎn)面積逐年上升,所以,引進新型高效、抗逆性好、多功能的特色作物對伊犁河谷的農(nóng)作物特色產(chǎn)業(yè)具有重要的意義。藜麥具有廣泛的適應(yīng)性,營養(yǎng)價值豐富,但目前尚未有藜麥在新疆種植及適應(yīng)性方面的研究報道。
本研究通過引進藜麥資源,在伊犁州農(nóng)科所開展不同種植密度條件下的適應(yīng)性試驗,旨在探索伊犁河谷藜麥種植的可能性,為伊犁河谷發(fā)展藜麥產(chǎn)業(yè)提供理論依據(jù)。
試驗區(qū)位于新疆伊寧市東郊伊犁州農(nóng)業(yè)科學研究所試驗地,該區(qū)年降雨量400 mm,年蒸發(fā)量1 600 mm,年均溫度10.4℃,年日照時數(shù)2 870 h,≥10℃年有效積溫3 500℃,無霜期180 d,海拔650 m,土壤類型為灰鈣潮土,土壤有機質(zhì)含量為1.14%,全氮含量為0.16%,全磷含量為0.14%,堿解氮含量為80.08 mg/kg,速效鉀含量為186.81 mg/kg,速效磷含量為40.17 mg/kg,pH值為8.36。
供試藜麥品種為JL-1。
試驗于2016年進行。4月19日播種,播前精細整地,施足底肥。隨機區(qū)組設(shè)計,重復3次,小區(qū)面積20 m2,行距50 cm,株距分別設(shè)置為:10(LM1),15 (LM2),20 (LM3),25 (LM4),30 cm(LM5)。開溝條播,播種深度2 cm,4~6葉期按照設(shè)置密度間苗,并及時中耕除草,保證全苗。
1.4.1 種子發(fā)芽率檢測 在室內(nèi)做發(fā)芽試驗,重復3次,檢測其發(fā)芽率。
1.4.2 農(nóng)藝性狀的測定
1.4.2.1 生育期 記錄藜麥播種期、出苗期、分枝期、現(xiàn)穗期、開花期、成熟期,以田間50%以上植株達到對應(yīng)生育時期的標準日期為準[17]。
1.4.2.2 株高及莖粗 每小區(qū)隨機連續(xù)選取5株材料,株高于不同生育期測量其地上部分自然高度,莖粗于不同生育期主莖基部距地面3 cm左右處測量,取平均值。
1.4.2.3 分枝數(shù)及有效分枝數(shù) 每小區(qū)于成熟期隨機連續(xù)選取5株材料,從最貼近地面處到頂端,數(shù)每株分枝數(shù),將其記為總分枝數(shù),其中,結(jié)實分枝記為有效分枝數(shù),取平均值,并計算有效分枝率。
1.4.2.4 全株葉面積與干物質(zhì)積累 在不同生育時期,每小區(qū)隨機連續(xù)取5株材料,在室內(nèi)將莖葉分開,用CI-202葉面積測定儀檢測全株葉面積,然后將其莖葉分裝在牛皮紙袋中,置于烘箱100℃殺青30 min,后于85℃烘干,稱質(zhì)量。
1.4.2.5 倒伏率 成熟期統(tǒng)計每小區(qū)倒伏株數(shù),計算倒伏率,并取平均值。
1.4.2.6 千粒質(zhì)量 每小區(qū)隨機選取1 000粒種子,稱質(zhì)量,取平均值。
1.4.3 產(chǎn)量測定 成熟期每小區(qū)隨機選取5株藜麥穗,調(diào)查單株粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量,取平均值。
產(chǎn)量=實際密度×單株粒質(zhì)量 (1)
制圖、方差分析分別采用EXCEL,DPS軟件進行。
播種前在智能光照培養(yǎng)箱內(nèi)對JL-1品種做發(fā)芽試驗,保證溫度和水分均衡的情況下,藜麥種子3 d后即可發(fā)芽,且發(fā)芽率達到100%。
2.2.1 種植密度對藜麥生育期的影響 由表1可知,在伊犁河谷氣候條件下,JL-1品種不同種植密度間成熟度不明顯,均在生育期125 d時收獲,表明藜麥在伊犁河谷能夠很好地進行營養(yǎng)生長和生殖生長,最終形成生物產(chǎn)量。
表1 藜麥生育期
2.2.2 不同密度對藜麥形態(tài)特征的影響 不同種 植密度條件下藜麥所表現(xiàn)的農(nóng)藝性狀存在差異(表2)。出苗期和分枝期藜麥農(nóng)藝性狀差異不明顯,現(xiàn)蕾期是藜麥的快速生長期,藜麥株高在該時期明顯增高,莖粗明顯增加;不同密度條件下,藜麥株高、莖粗以及分枝數(shù)差異顯著,密度過小造成植株在分枝期徒長,其中,LM1,LM2成熟期平均株高分別達到 190.4,192.2 cm,莖粗 13.2,13.8 mm,且分枝數(shù)少,有效分枝率低;密度過大,不會造成植株徒長,平均株高達到184.5~186.5 cm,莖粗達到19.6~23.4 mm,倒伏率低,分枝數(shù)相對較多??傮w來看,種植密度對藜麥生長形態(tài)指標的影響主要在生長中后期。
表2 不同密度藜麥生長形態(tài)特征
2.2.3 不同密度對藜麥葉面積及干物質(zhì)積累特征的影響 分別在藜麥的現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期動態(tài)考察藜麥整株葉面積(圖1)以及干物質(zhì)積累量(圖2),結(jié)果表明,不同密度條件下藜麥葉面積及干物質(zhì)積累差異明顯,LM1密度過小容易造成莖葉徒長,莖稈細弱,分枝明顯少于其他處理,后期通風透光差,基部葉片早衰脫落,葉面積小,光合速率低,導致穗頭小,有效分枝率少,影響產(chǎn)量。LM5密度過大,莖稈強壯分枝多,全株干物質(zhì)積累量最大,為400 g,莖稈粗壯,不易倒伏,但是分枝過長,加上后期分枝穗部質(zhì)量增加,造成分枝折斷比例高。開花期到灌漿期達到藜麥光合作用峰值,為穗部物質(zhì)積累提供光照及養(yǎng)分;成熟期葉片衰落,干物質(zhì)積累量主要集中在藜麥穗部,密度過大,造成前期植株徒長,植株過密,易發(fā)生病害,造成葉片早衰,影響后期生殖生長,穗部結(jié)實率低;密度過小,藜麥個體植株粗壯,分枝發(fā)達,穗部籽粒積累量大,全株干物質(zhì)積累量高。表明藜麥最終干物質(zhì)積累量的高低與其穗部籽粒產(chǎn)量成正比,因此,控制好藜麥的密度是有效提高藜麥籽粒產(chǎn)量、控制倒伏的關(guān)鍵,這與鄧萬云等[18]的研究結(jié)果一致。
2.2.4 不同密度下藜麥產(chǎn)量表現(xiàn) 從表3可以看出,2016年不同密度處理間產(chǎn)量差異極顯著,單株粒質(zhì)量表現(xiàn)為 LM5>LM2>LM4>LM1>LM3,LM3千粒質(zhì)量高于其他處理,但差異不顯著,理論產(chǎn)量以處理LM2最高,為4 050 kg/hm2,較LM5處理產(chǎn)量高31.96%。由于藜麥灌漿期穗頭營養(yǎng)快速積累,穗頭過重,遇到大風、鳥啄食站立以及莖稈蟲蛀等因素,均可導致藜麥倒伏、減產(chǎn),實收產(chǎn)量只能達到理論產(chǎn)量的80%左右。因此,控制好藜麥種植的密度,利用群體效應(yīng),可以有效地降低倒伏率,增加藜麥實收產(chǎn)量。
表3 不同密度處理下藜麥產(chǎn)量表現(xiàn)
藜麥具有耐鹽堿、耐寒、耐瘠薄等特性,適宜在多種環(huán)境下種植,2015年伊犁州農(nóng)科所從內(nèi)地引進藜麥品種并開展相關(guān)栽培試驗研究。從近2 a試驗結(jié)果來看,伊犁河谷氣候條件非常適宜藜麥生長,在不同密度配置下,JL-1全生育期125 d左右,經(jīng)方差分析,各處理間產(chǎn)量差異顯著,最高理論產(chǎn)量達4 050 kg/hm2。
在密度試驗過程中,各處理間JL-1均能正常成熟,通過動態(tài)觀測藜麥生長形態(tài)特征,其株高、莖粗、分枝數(shù)、有效分枝率等差異性主要表現(xiàn)在生長中后期;葉面積在花期差異比較明顯,隨著密度的增加而減小,說明空間及營養(yǎng)競爭會影響植株的生長,合理的種植密度有利于獲得豐產(chǎn),而葉面積的增加,有利于光合作用的積累,從而影響成穗的大小,且藜麥主要的干物質(zhì)積累主要體現(xiàn)在穗部;不同密度間單株產(chǎn)量差異明顯,密度小的處理植株穗頭相對較大,容易導致灌漿期穗頭過重莖稈折斷,密度大的處理植株穗頭相對較小,不能達到豐產(chǎn)的目的。
本研究結(jié)果表明,在行距50cm、株距15~20cm的條件下(換算成株數(shù)為0.67萬~1.33萬株/hm2)產(chǎn)量較高,說明適宜的種植密度是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵,要獲得確切的種植密度需要進一步開展研究,這對藜麥今后在伊犁河谷推廣種植具有一定的指導意義。
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