荞麦属蓼科（Polygonaceae）荞麦属（Fagopyrum）,分为甜荞和苦荞,在我国多种植于西北、华北及西南一带的高寒地区和丘陵地区,是我国比较常见的一种杂粮作物^[1]。苦荞是一种药食同源作物,在我国粮食作物中属于小宗作物,但其是一种集营养、保健、医疗于一体的天然保健食品,是开发保健医疗产品的重要粮食作物。苦荞的蛋白质含量较高,含有20种氨基酸,且8种必需氨基酸的含量丰富^[2]。苦荞的药用价值主要体现在其富含黄酮类化合物,主要包括芦丁、槲皮素等生物类黄酮。现代医学证明,黄酮类化合物具有防治高血压、高血脂、冠心病等作用^[3,4]。随着人们的健康意识增强,人们对苦荞的需求不断增加,因此,研究荞麦的种植及产品开发具有重要意义。

苦荞在山西主要种植于高寒地区和边远落后地区,生产上品种混杂,生产方式落后,一些品种已开始退化、适应能力下降,导致苦荞产量和品质降低^[5]。选育和推广苦荞优良品种是解决这一问题的关键,而引种是高产出低投入的育种途径。通过从不同苦荞主产区引进优良品种,经过试验鉴定,筛选出产量高、营养品质好、适宜当地种植的品种直接应用于大田生产,或将其作为育种原始亲本材料,是利用现有品种资源解决品种紧缺问题的简捷途径^[6]。迄今为止,在引种及区域试验中分析苦荞的生育进程、农艺性状及产量性状研究报道较多^[7,8,9,10],但对不同苦荞品种的产量与营养品质关系的探讨较少。本研究分析了14个苦荞品种在山西北部地区种植的农艺性状、产量及营养品质,探究了产量与农艺性状、营养品质的关系,旨在筛选出适应性广、产量高、加工品质好、黄酮含量高、符合市场需求的优良品种,为苦荞产业发展及功能农业的推进提供参考。

试验于2016年5月至2016年9月在山西省农业科学院高寒区作物研究所毛家皂试验基地（北纬40°02′37″,东经113°23′10″）进行。试验地位于山西省北部,海拔1 043m,年均日照时数为2 670h,年均气温为7.3℃,无霜期约135d,年均降水量380mm,属大陆性半干旱季风气候。试验田土壤为沙土,耕层土壤有机质含量16.8g/kg、全氮含量0.82g/kg、碱解氮含量55.44mg/kg、速效磷含量8.5mg/kg、速效钾含量75.0mg/kg,pH 8.4。

供试材料为14个苦荞品种,来自山西、贵州、云南、四川、重庆和海南,品种名称及来源见表1。

试验采取随机区组设计,小区面积为30m²（5m×6m）,条播,播深3~5cm,行距33cm,每个处理重复3次。播期为2016年5月19日,播种密度约为75万株/hm²;基施磷酸二铵195kg/hm²、尿素135kg/hm²。

1.4.1 农艺性状及产量 播种后记载生育时期,直至收获。成熟后按小区收获,风干后测子粒实际产量。收获时每小区随机取样20株考察单株株高、主茎节数、有效分枝数、单株粒重和千粒重。

1.4.2 品质检测 取各处理3个重复的混合样品进行品质检测。

采用残余法测定粗脂肪含量;依据国家标准《GB 5006-1985谷物籽粒粗淀粉测定法》测定粗淀粉含量;依据国家标准《GB 2905-1982谷物、豆类作物种子检验粗蛋白质测定方法》测定粗蛋白含量;采用三氯化铝比色法测定总黄酮含量。

采用Excel 2007和SPSS 18.0软件进行试验数据统计分析。

14个品种在当地均能够成熟,但生育期差异较大,六苦04号、云荞1号、云荞2号和三亚18成熟较早（生育期91d）,羊坪早熟荞和格务成熟较晚（生育期116d）。其他农艺性状的品种间差异均达到显著水平（P<0.05）（表2）。表2结果显示：植株最高的为黔苦5号,达111.4cm,比平均株高（101.1cm）高10.2%,植株最低的为广灵苦荞2号,为90.1cm;主茎节数最多的为格务,为23.9,最少的为云荞2号,仅为17.2;分枝数最多的为云荞1号,达6.7,最少的为格务,仅为3.6;单株粒重最大的为晋苦荞2号,为3.6g,最小的为三亚18,仅为2.3g;单株粒数最多的为云荞2号,达185.3,最少的为三亚18,仅为115.6;千粒重最大的为晋苦荞2号,达21.5g,最小的为三亚18,仅为17.4g。

综合比较,各项指标的变异程度为分枝数>单株粒重>单株粒数>主茎节数>生育期>株高>千粒重。

分析结果表明,14个苦荞品种的产量差异均达到极显著水平（F=24.6,P<0.01）。由图1可知,14个品种的平均产量为1 734.4kg/hm²,其中7个品种的产量超过平均产量,产量排前4位的品种分别为云荞2号（2 176.9kg/hm²）、晋苦荞2号（2 144.0kg/hm²）、西荞5号（2 000.4kg/hm²）和晋苦荞6号（1 946.7kg/hm²）,分别比平均产量高25.5%、23.6%、15.3%和12.2%;7个品种的产量低于平均产量,其中产量最低的4个品种分别为三亚18（1 252.1kg/hm²）、六苦04号（1 344.2kg/hm²）、酉苦1号（1 467.6kg/hm²）和川荞3号（1 484.0kg/hm²）,相比平均产量分别低27.8%、22.5%、15.4%和14.4%。

产量与农艺性状的相关分析结果（表3）表明,产量与单株粒重、单株粒数、千粒重呈极显著正相关（P<0.01）,其中与单株粒数的相关系数最大（r=0.897）;产量与主茎节数、分枝数呈显著正相关（P<0.05）;产量与生育期、株高呈正相关,但均未达到显著水平。通过各农艺性状的相关分析发现,株高与主茎节数呈极显著正相关（P<0.01）;主茎节数与单株粒重、单株粒数、千粒重均呈显著正相关（P<0.05）;分枝数与单株粒重、单株粒数呈显著正相关（P<0.05）;单株粒数与千粒重呈显著正相关（P<0.05）。

以苦荞的5个相关产量性状为自变量、产量为因变量,进行多元逐步回归,得到最佳回归方程Y=2.022X₁+17.507X₂+98.182X₃+9.491X₄+57.841X₅-1168.977（F=54.098,P<0.01）,其中Y为产量;X₁为主茎节数;X₂为分枝数;X₃为单株粒重;X₄为单株粒数;X₅为千粒重。

营养成分差异显著性分析结果（表4）表明,14个苦荞品种的蛋白质含量及产量、淀粉含量及产量、脂肪含量及产量、黄酮含量及产量均达到极显著差异水平（P<0.01）。蛋白质含量的平均值为16.6%,其中含量最高的品种为云荞1号（17.9%）比平均蛋白质含量提高7.8%;淀粉含量的平均值为64.7%,其中含量最高的品种为云荞2号（67.0%）,比平均淀粉含量提高3.6%;脂肪含量的平均值为3.80%,其中含量最高的品种为六苦04号（4.32%）,比平均脂肪含量提高13.7%;黄酮含量的平均值为2.08%,其中含量最高的品种为酉苦1号（2.46%）,比平均提高18.3%。综合比较,各营养成分含量的变异程度为脂肪>黄酮>蛋白质>淀粉。

通过对比不同品种的营养成分产量发现,晋苦荞2号的蛋白质产量和黄酮产量最高,主要与其较高的蛋白质含量有关,其黄酮含量在所有品种中处于中等水平;云荞2号的淀粉产量和脂肪产量最高,其具有较高的淀粉含量,但其脂肪含量低于所有品种的平均含量。

苦荞的主要营养价值体现在其较高的黄酮及蛋白质含量。由图2可知,14份苦荞从营养价值（黄酮含量和蛋白质含量）上分为2类,第1类包括六苦04号、黔苦5号、三亚18、酉苦1号、云荞2号和广灵苦荞2号,其黄酮含量和蛋白质含量较低;第2类共8份,分别为格务、黔苦6号、晋苦荞6号、羊坪早熟荞、晋苦荞2号、川荞3号、西荞5号和云荞1号,其黄酮含量和蛋白质含量较高。

对14个品种的产量及营养成分数据进行相关性分析（表5）,结果表明,产量与蛋白质含量及淀粉含量呈显著正相关（P<0.05）,相关系数分别为0.311和0.426;产量与脂肪含量及黄酮含量呈负相关,但均没有达到显著水平。在一定程度上表明产量较高的品种其蛋白质及淀粉含量较高,而脂肪及黄酮含量较低。蛋白质含量与淀粉含量呈极显著负相关（P<0.01）,相关系数为-0.750;蛋白质含量与黄酮含量呈显著正相关（P<0.05）,相关系数为0.359;表明在一定程度上蛋白质含量高的品种,其淀粉含量较低而黄酮含量较高。淀粉含量与脂肪含量及黄酮含量呈不显著负相关;脂肪含量与黄酮含量呈不显著正相关。

通过田间试验和方差分析,14个苦荞品种的生育期及农艺性状均呈现显著性差异（P<0.05）,其中变异系数最大的为分枝数（18.5%）,变异系数最小的为千粒重（5.8%）。在本试验中,产量最高的4个苦荞品种分别为云荞2号（2 176.9kg/hm²）、晋苦荞2号（2 144.0kg/hm²）、西荞5号（2 000.4kg/hm²）和晋苦荞6号（1 946.7kg/hm²）,比平均产量分别提高25.5%、23.6%、15.3%和12.2%,晋苦荞2号、西荞2号和晋苦荞6号的主茎节数、分枝数、单株粒数及千粒重均高于平均水平。有研究表明,主茎节数、一级分枝数、总分枝数、有效分枝数是影响产量的关键因素^[10],李秀莲等^[11]和杨明君等^[12]认为,在荞麦育种中亲本的选配应以花序数、主茎节数为主,兼顾千粒重和单株粒重。本试验通过对14个苦荞品种产量和农艺性状的相关分析,表明产量与单株粒数、千粒重、主茎节数和分枝数均呈显著正相关,同时生育期的延长对产量也有适当提高作用,说明在品种选择上应注重选择分枝较多、千粒重较大的品种,在栽培措施方面,应适时早播,施足底肥,注重营养生长阶段的水肥管理,促进主茎分枝的生长,开花期应适当追肥促进子粒灌浆,增加粒重。

大部分的荞麦区域试验及引种试验都只注重荞麦的产量性状,而对苦荞产量与品质性状的关系研究较少。有研究表明,在不同播期和播量处理的苦荞产量与淀粉、蛋白质含量呈极显著正相关关系^[13]。在本试验中,不同苦荞品种的产量与淀粉、蛋白质含量呈显著正相关（P<0.05）,与黄酮含量呈不显著负相关（r=-0.227）,表明在一定程度上,产量较高的品种蛋白质含量较高而黄酮含量较低。蛋白质,特别是黄酮是其主要的营养成分及功能成分^[14,15]。14个苦荞品种的黄酮和蛋白质含量指标聚类结果表明,产量最高的云荞2号和产量排名第5的羊坪早熟荞被归为品质性状较差的一组;而蛋白质含量最高的云荞1号和黄酮含量最高的酉苦1号,产量均处于中等偏下水平,由此可见,高产品种并不一定能表现出优质的品质性状。

本研究未考虑南方及北方品种的特性及生育期的差异,均选择在同一播期种植,由于关键生育时期及成熟期的气候环境不同,引入品种可能并未表现出最佳品质,因此有必要继续对品种进行播期试验来进一步验证。

通过对比不同品种的营养成分产量发现,晋苦荞2号的蛋白质产量和黄酮产量最高,主要与其较高的蛋白质含量有关,其黄酮含量在所有品种中处于中等水平;云荞2号的淀粉产量和脂肪产量最高,其淀粉含量较高,而脂肪含量低于所有品种的平均含量。综合评比,在晋北地区,晋苦荞2号是适宜在当地推广种植的兼顾高产与优质的苦荞品种。

苦荞作为一种药食同源的作物,其营养丰富,保健功能强,不仅富含蛋白质、膳食纤维、维生素等营养成分,还含有其他禾本科粮食作物所不具有的生物黄酮类活性成分。当前市场上存在的荞麦产品多以初级加工产品为主,营养价值和经济价值普遍不高,因此,通过精深加工,生产高品质的荞麦营养品和保健品将成为加工企业发展的重点。在今后苦荞的育种及引种研究中,应继续探索不同品种间产量和品质的差异以及不同产地（环境）对产量和品质的影响,进一步鉴选产量和功效成分（如黄酮）含量及产量均较高的品种。荞麦加工企业可根据其对苦荞营养功能成分的不同要求,选取相应的高产优质品种进行规范化、标准化种植,在加工过程中可提高其营养功能成分的有效利用,以生产出高品质、高质量的苦荞产品,大幅度提高苦荞产业的附加值。