苦荞栽培与利用

**章苦荞种质资源 **节中国苦荞生产布局 一、苦荞起源 研究发现，全球广泛分布的栽培荞麦起源于中国。栽培荞麦有甜荞和苦荞两个种，它们是独立起源的，分别起源于中国西南部较温暖地区和青藏高原东部海拔较高的冷凉地区。中国栽培的荞麦种质资源中以甜荞为主(68%)，苦荞只占32%。甜荞和苦荞的地理分布有明显差异，一般说来，甜荞主要分布在北方，占中国甜荞种质资源总数的76%；苦荞主要分布在南方，其中云南、贵州、四川3个省占苦荞种质资源的50%。陕西省中部和南部，山西省南部是甜荞和苦荞种质资源分布的过渡地带。从垂直高度看，甜荞基本上分布在海拔600～1 500m地带，苦荞主要分布在海拔1 200～3 000m地带。甜荞分布的上限为4 100m，下限为80m左右；苦荞分布的上限为4 400m，下限为400m左右。 据报道，荞麦已有2 000多年的栽培历史。陈庆富等在10多年的时间里实地考察了中国西部的大部分地区，收集和征集了170多份栽培和野生荞麦类型。研究发现，甜荞的祖先种是大野荞，苦荞的祖先种是毛野荞。毛野荞生长于不利于虫媒传粉的冷凉气候中，诱发了基因重组和突变，*后进化成苦荞。在这项研究中，科学家还首次发现了3个荞麦新种——大野荞、毛野荞和佐贡野荞，这标志着荞麦分类学研究取得重大进展。这项研究还在世界上首次产生了普通荞麦三体系列，开辟了荞麦三体遗传学新领域。王安虎、夏明忠等（2008）报道，栽培苦荞的叶绿体基因组和族基因组均来自野生苦荞。在驯化过程中没有引种其他种的外缘遗传特质，栽培品种主要通过选择优良性状野生苦荞逐步培育而形成。 二、中国苦荞生产布局 目前涉及全国性的苦荞种植区划研究报道不多。生产布局带有一定的盲目性，常常由于布局不合理，造成荞麦产量在区域、年际之间波动很大，严重影响了荞麦产业的持续稳定的发展，也造成资源的浪费。 气候相似性原则是农业气候区划和农业生产布局、产业结构调整中气候生态适应性分析、论证所遵循的基本原则。一般情况下，气候条件相似的地区间相互引种容易获得成功。如何进行气候相似性分析，过去曾有一些研究探索，但多是针对气候单因子的时间变化相似性，不能反映出多因子综合的气候相似程度。气候多因子权重相似性分析方法，能够综合反映作物各生长阶段各气候因子对作物的影响程度，基于气候多因子权重相似性方法的农业气候区划更能体现农业气候相似性原则，区划结果更切合生产实际，其次，GIS技术在农业气候区划、区域环境评价等方面都得到广泛应用。 **章苦荞种质资源 桑满杰、卫海燕等（2015）采用相关性以及随机森林变量重要性分析，对气候、土壤、地形3种类型15个环境评价因子进行研究，结合随机森林模型，把全国苦荞种植区分为不适宜区、低适宜区、中适宜区、高适宜区。适宜区和不适宜区面积相当。不适宜区主要分布在西藏自治区（以下简称西藏）、青海、内蒙古自治区（以下简称内蒙古）、甘肃、四川西部和东北大部等地。这些地区大多属于高寒（如西藏、四川西部等），或荒漠（如新疆维吾尔自治区南部和内蒙古西部部分地区），或冰川（新疆北部），或气候较冷（东三省等地）地区，荞麦在这些区域不能或较难生长。低适宜区分布较广，占适宜面积区的大部分，在适宜区的各省范围内均有分布，表明中国的荞麦种植潜力较大，主要分布在东北、华北及中西部地区。中适宜区主要分布于陕西、山西、甘肃东部、宁夏等地及它们的交界处和江苏、浙江、江西、福建、广东、广西壮族自治区（以下简称广西）、云南等地。这些地区的气候、土壤等条件适合荞麦生长，分布较为集中。高适宜区分布较少，主要在陕西南部、湖北西南部、江西西北部，并零星分布于江苏、浙江、广西等地，这些地区适合荞麦的生长。 关于局部种植区划的研究，也有一些报道。屈洋、冯佰利等（2011）研究了高产苦荞品种在北方种植区的生态适应性。参试苦荞品种中，KQ08-05具有较好的丰产性和稳定性，优势种植区生育期内有效积温1 8700℃，有效降水量24768mm，宁夏回族自治区西吉县是该品种的优势种植区。对生态适应性的研究是基于气象因子与产量、生育期的关系来确定优势的种植区，而在实际工作中可能获得的试验数据与气象生态条件没有明显的相关关系，达不到确定*优种植区的预期效果。研究认为*优种植区的生态条件不能直接反映品种的*优种植范围，还需要结合品种特性、地理特点、气候条件等进行深入研究。 四川省凉山彝族州（以下简称凉山州）是中国苦荞的重要产地，凉山州地处横断山系东北缘，界于四川盆地和云南中部高原之间，26°03′～29°18′N，100°03′～103°52′E，是中国*大的苦荞生产基地。全州17个县（市）常年春苦荞种植面积约67万 hm2，年均产量12万t，约占全国苦荞总产量的一半。彭国照等（2016）基于气候多因子权重相似性，做了凉山州苦荞气候适应性区划。根据凉山州春苦荞分期播种试验资料和各县历年春苦荞产量资料，将凉山州春苦荞全生育期划分成4个阶段，采用各阶段各个气候因子与荞麦气象产量的相关系数和回归系数的组合构建各气候因子的权重系数。以昭觉作为参照点，对于整个凉山州而言，气候多因子权重相似系数在区域上差异不大，而相似距离有较大差异。表明气候状况在区域变化上具有较好的一致性，但由于地形差异很大，海拔高差悬殊，气候要素值在区域上差异明显。以气候多因子权重相似距离为区划指标，结合GIS分析技术进行基于气候多因子权重相似性的凉山州春苦荞麦气候适应性区划。春苦荞适宜区主要分布于盐源、昭觉、布拖、美姑、喜德、木里等县海拔1 700～3 200m高山区；次适宜区主要分布于冕宁、金阳、西昌、德昌、普格会理海拔1 500m以下的二半山区及沿山坡地和雷波、甘洛1 500m 以上的地带；不适宜区主要分布于金沙江干热河谷地带以及其他海拔在3 500m 以上地区。适宜区光、热条件有利苦荞麦产量的形成，春荞麦产量较高，是春荞麦产业发展的*佳区域，次适宜区气候条件基本满足荞麦生长发育需求，但不利因素较多，不适宜区气候条件和参照点差异大，不利因素多，产量低而不稳。利用气候多因子权重相似性分析方法进行荞麦气候适应性区划是一种有益的探索，通过调研和与当地荞麦优势产业规划比较，气候多因子权重相似性方法区划结果更符合客观实际。表明该方法在农业气候区划中具有很好的实用性，区划满足气候相似性原则，且生物学意义更加明确。但是该方法的应用也需要注意几个问题，一是权重系数的确定，二是区划的区域不能太大，如果区域太大，作物发育阶段所对应的时间段就要发生变化，需要分区域分别确定作物各发育阶段的时间段，否则区划结果就会出现较大偏差。 尚玉儒等（2011）介绍了河北省的苦荞分布情况，苦荞适应气候冷凉高海拔环境，生长期短，野生为主，个别地区也有栽培，主要生长在冀北坝上和接坝地区。适宜土壤类型为栗钙土，中壤—沙壤。该地区海拔1 000～1 600m，无霜期90～105d，≥10℃积温1 700～2 300℃，降水量400～500mm，属高海拔、较寒冷地区。该区域大多为矮山、缓坡与丘陵地带，总面积大约4 400km2。野生苦荞主要生长在撂置的荒地，或地边、地楞，与栽培荞麦、油料作物(胡麻)、莜麦、小麦、绿肥饲草等作物共生，野生性较强，一般从出苗到成熟60～70d，成熟后因风吹或人工机械碰撞而落于地面，经翻地或耙压使其种子埋于土壤中，第二年春季温、湿度适宜又开始萌芽生长，野生性较强。 张强等（2011）研究认为，不同产地苦荞品种的矿质元素含量存在差异，以此可以判别苦荞产地。矿质元素是植物从土壤中吸收的，环境中矿质元素的含量与其在植物中累积的程度呈一定的相关性。不同的生境会影响植物体内矿质元素的含量。天然土壤中的成分十分复杂很难进行人为控制，不同产地矿质元素含量存在明显的区域差异，这种差异主要是由不同地域环境条件，如成土母质、气候、水、pH值、微生物、人为等因子的差异所引起的生长环境条件不同而造成的。如在气候方面，山西省主要为温带季风气候，甘肃省主要为温带大陆性气候，青海省主要为高原山地气候，四川省和云南省主要为亚热带季风气候。在土壤方面，山西省主要以黄绵土和褐土为主，甘肃省主要以灰棕漠土和黄绵土为主；青海省主要以草毡土和寒钙土为主；四川省主要以紫色土和黑毡土为主；云南主要以红壤和赤红壤为主。侯雅君等（2009）从分子水平对苦荞种质资源的研究亦表明，苦荞类群与其地理分布有一定相关性。不同省苦荞矿质元素特征的变异也是遗传因子与环境因子共同作用的结果，这些都为通过矿质元素的差异对苦荞产地的判别提供了可行性，判别分析结果亦证实切实可行。不同省份苦荞品种的矿质元素 Se、Mn、Zn、Ca、P、Cu 和 Fe 含量存在不同程度的差异。矿质元素 Se、Mn、Zn、Ca 和 P 可作为苦荞产地判别的重要指标。云南省苦荞的Cu、P含量*高，山西省苦荞的Se含量*高，青海省苦荞Zn、Fe、Ca含量*高，四川省苦荞Cu、Zn、Fe、Ca、P含量均*低，Mn和Se含量也较低，甘肃省苦荞Mn含量*低。Se、Mn、Zn、Ca和P对苦荞分类有极显著影响。 王毅真等（2016）对山西省东北部地区苦荞麦生态分布的气象条件进行了研究，利用分区试验观测数据和2004—2013年近10年灵丘县3个区域的月平均气温、月平均降水量和无霜期日数等资料，结合走访调查结果，发现北山区是灵丘县适合苦荞种植的主要区域，该区域海拔较高，无霜期较短，气候凉爽，风速较大，这种小气候特征与苦荞麦生长发育习性相吻合。南山区和川下区海拔较低，无霜期较长，气候温湿，风速较低，加上人均耕地较少，苦荞麦种植以救灾填闲为主。 罗中旺（2005）对内蒙古荞麦产区概况进行了介绍，内蒙古自治区是我国荞麦主产区之一，也是全国甜荞播种面积较大的省区，主要分布在呼和浩特市、乌兰察布市、通辽市、赤峰市和包头市。多生长在干旱坡梁地上，土壤多为砂壤土，土层深厚，土壤疏松，弱黏化，通透性好，保水性好，少盐化、少碱化。 第二节中国苦荞种质资源 一、植物分类地位 苦荞麦（Fagopyrum tataricum (L).Gaertn）是蓼科（Polygonaceae）荞麦属（Fagopyrum Mill）一年生直立草本植物，染色体数为2n=16，简称苦荞，英文名为Tartary buckwheat。 （一）荞麦的归属问题 在荞麦属是否独立成属的问题上，历来颇有争议。1753年瑞典分类学家林奈（Linnaeus）以萹蓄(Polygonum aviculare L)为模式种建立了一个广义廖属（Polygonum L s lat），将荞麦类植物归入其中。接着，Miller在1754年建立了荞麦属(Fagopyrum Mill)。到1826年Meisner又把荞麦属归回蓼属中，作为该属的一个组，但之后不久他又同意将其独立作为一个属。Hooker（1886）通过仔细比较荞麦属与蓼属其他种类的形态特征，决定把荞麦属从蓼属中划分出来，独立成属。但Steward（1930）认为荞麦属应作为广义蓼属中的一个组。Hedberg（1946）根据荞麦属花粉特殊的外壁纹饰和柱状层结构，植物体外部形态特征，以及解剖学特征和染色体基数，提出将荞麦属维持属级水平，并将荞麦属花粉划归为荞麦型。近年来，国内一些学者也对荞麦属作了研究，王建新等（1994）对其中4种植物的花粉形态进行了研究，认为荞麦属作为一个组放入广义蓼属中。张小平等（1998）根据荞麦属植物花粉特殊的柱状层小柱具分枝的花粉形态特征和染色体基数为8的细胞学特征，支持将荞麦属独立成一个属。荞麦的归属问题迄今也没有统一的意见，但多数学者都认为荞麦属是一个特征明显的属。 （二）荞麦的分类 荞麦属有两个栽培种，一个是1791年定名的Fagopyrum tataricum (Linn) Gaertn，二是1794年定名的Fogopyrum esculentum Moench，分别译为鞑靼荞麦和普通荞麦（林汝法，2000）。20世纪50年代以来，中国科学家经过对荞麦起源、史实、栽培及利用的研究认为，鞑靼荞麦定名为苦荞，普通荞麦定名为甜荞。 早期荞麦的分类研究主要以荞麦的形态学特征或生长特征为基础，这种分类法不能很好地从本质上反映出荞麦种间的差异。据《中国植物志》记载，荞麦属约有15个物种，广泛分布于亚洲和欧洲。中国有10种1变种，南北各省区均有。10种1变种是：①硬枝野荞麦Furophyllum(Buret Franch) HGross；②长柄野荞麦Fstatice (Levl) HGross；③金荞麦Fdibotrys (DDon) Hara；④苦荞麦Ftataricum (L）Gaertn；⑤心叶野荞麦Fgilesii (Hemsl) Hedb；⑥a小野荞麦（原变种）Fleptopodum var leptopodum；⑥b疏穂小野荞麦（变种）Fleptopodum vargrossii (Levl) Lauener et Ferguson；⑦细柄野荞麦Fgracilipes (Hemsl) DammEt Diels；⑧荞麦Fesculentum Moench；⑨线叶野荞麦Flineare (Sam)Harald；⑩疏穗野荞麦 Fcaudatum (Sam) AJLi。林汝法（1994）认为中国荞麦属有10个种和2个变种，占全世界的2/3，分别为荞麦、苦荞麦、金荞麦、硬枝野荞麦、长柄野荞麦、小野荞麦、线叶野荞麦、细柄野荞麦、岩野荞麦和疏穗野生荞麦等。 随着生物技术的快速发展，国内学者开始利用细胞学技术和分子标记技术结合形态学和分类学对荞麦进行分类研究。有学者对各种类型的中国荞麦野生资源进行了研究，研究表明荞麦属可分为两类，即大粒组和小粒组，大粒组荞麦种类共有 7 个：甜荞Fesculentum、苦荞Fesculentum var homotropicum、佐贡野荞、大野荞、毛野荞 、Fcymosum、 Fgiganteum；小粒组有 5 个：Fgracilipes、Flineare、Fpleioramosum、Furophyllum、Fcallianthum 等（Qing Fu Chen，2001）。 张以忠等（2004）认为荞麦属种类有16个种（表1-1），其中7个种属于大粒组，9个种属于小粒组。 表1-1荞麦属种类的名称、染色体数目及地理分布 （张以忠，陈庆富，2004) 种名染色体数目分布 大粒组( the large-achene group) Fmegaspartanium QFChen16 亚洲、欧洲、美洲等 Fpilus QFChen16中国西藏、云南等 Fzugogense QFChen32中国西藏等 Fesculentum Moench 16，32亚洲、欧洲、美洲等 Ftataricum ( L) Gaertn 16，32亚洲、欧洲、美洲等 FhomotropicumOhnishi 16 中国西藏、云南、四川等 Fcymosum Meissn32 亚洲、欧洲、美洲等 小粒组( the small-achene group) Fgracilipes (Hemsl)Dammer et Diels32中国陕西、西藏、湖北、湖南、云南、贵州、四川等 Fleptopodum ( Diels) Hedberg 16中国云南、四川等 Fstatice Gross16中国云南、四川、西藏等 Fcapillatum Ohnishi 16尼泊尔、中国云南等 Fcallianthum Ohnishi 16不丹、中国西藏东部、云南等 Fgilesii ( Hemsl) Hedberg 16中国云南、四川、西藏东部等 Fpleioramosum Ohnishi 16尼泊尔、中国西藏、云南、四川等 Flineare ( Sam) Haraldsom 16中国云南、四川等 Furophy llum Gross16中国云南、四川、甘肃等 目前的研究结果表明，中国发现的荞麦属有 23 个种，包含大粒组7个种和小粒组16 个种。7个大粒组荞麦种：苦荞（F.tataricum）、甜荞（F.esculentum）、金荞（F.cymosum）、佐贡野荞（F.zuogonggense）、毛野荞（F.pilus）、大野荞（F.megaspartanium）、巨荞（F.giganteum）。16个小粒组荞麦种：细柄野荞（F.gracilipes）、小野荞（F.leptopodum）、密毛野荞（F.densovillosum）、岩野荞（F.gilesii）、线叶野荞（F.lineare）、硬枝万年荞（F.urophyllum）、金沙野荞（F.jinshaense）、皱叶野荞（F.crispatifolium）、抽葶野荞（F.statice）、疏穗野荞（F.caudatum）、纤梗野荞（F.gracilipedoides）、F.pleioramosum、F.capillatum、F.callianthum、F.rubifolium、F.macrocarpum（史建强等，2015）。 近年来，中国科研人员认为中国分布的荞麦属有26个种、2个亚种和3个变种。大粒组荞麦种有：甜荞（F.esculentum）、甜荞祖先种（F.esculentum ssp.ancestrale）、苦荞（F.tataricum）、苦荞祖先种（F.tataricumssp.potanini）、金荞（F.cymosum）、大野荞（F.megaspartanium）、毛野荞（F.pilus）、佐贡野荞（F.zuogonggense）、巨荞（F.giganteum）、小米荞（F.kashmirianum）。小粒组荞麦种有：细柄野荞（F.gracilipes）、齿翅野荞麦（F.gracilipes var. odontopterum）、疏穗野荞（F.caudatum）、皱叶野荞（F.crispatifolium）、密毛野荞（F.densovillosum）、岩野荞（F.gilesii）、纤梗野荞（F.gracilipedoides）、金沙野荞（F.jinshaense）、小野荞（F.leptopodum）、疏穗野荞（F.leptopodum var.grossii）、凉山荞麦（F.liangshanensis）、线叶野荞（F.lineare）、F.macrocarpum、F.pleioramosum、F.rubifolium、抽葶野荞（F.statice）、花叶野荞（F.polychromofoliu）、硬枝万年荞（F.urophyllum）、F.homotropicum、F.callianthum、F.capillatum。在这些荞麦种属中，甜荞祖先种和苦荞祖先种分别为甜荞和苦荞的亚种，小米荞为苦荞的变种，齿翅野荞麦和疏穗小野荞麦分别是细柄野荞麦和小野荞麦的变种（史建强，2015）。 二、形态特征 （一）根 苦荞的根为直根系，有不定根和定根。主根由胚根发育而来并垂直向下生长，在主根上产生的根为侧根，形态上比主根细，侧根不断分枝，并在侧根上又产生小的侧根，增加了根的分布面积。此外，苦荞在靠近土壤的主茎上可产生数条不定根，多时可达几十条。这两种根系构成了苦荞的次生根系，它们分布在主根周围的土壤中，对植株起着支持及吸收水分、养分的重要作用。新生侧根呈白色，经一段时间后为褐色。 （二）茎 茎直立，圆形，稍有棱角，表皮多为绿色，少数因含有花青素而呈现红色，高60～150cm，因品种及栽培调减而异。茎节处膨大，略弯曲。表皮少毛或无毛。幼茎通常是实心的，当茎变老时，因髓部的薄壁细胞破裂形成髓腔而中空。茎节数一般为18节，变动在15～24节之间。除主茎外，还会产生许多分枝。在主茎节上侧生旁枝为一级分枝，在一级分枝的叶腋处长出的分枝叫二级分枝，以此类推，还可以在二级分枝上形成三级分枝等。通常，苦荞的一级分枝数在3～7个。其分枝数除受品种遗传物质决定外，与栽培条件和种植密度有密切关系。