海拔差异对青稞品质影响的研究

白 婷 靳玉龙 朱明霞 王 波

(西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所，拉萨 850000)

青稞主要分布在青藏高原地区，多集中在北纬28°～30°，东经88°～94°，海拔1 900～4 200 m的河谷地带[1-2]，是藏族人民主要的粮食作物和青稞酒酿造的主要原料。海拔是影响作物产量和品质的一个重要环境因子，随着海拔的升高，春季稳定通过10 ℃的初日会相应推迟[3]。由于海拔的不同，温度和光照等自然条件有显著差异，进而会影响作物的农艺性状及品质性状[4]。海拔从2 000～4 500 m的垂直高度变化过程中，随海拔高度的增加，云量减少，太阳辐射增强，空气中氧含量分别仅为水平面的82.57%～64.76%[5]。科研工作者就海拔高度对作物产量和品质的影响做了大量的研究。郭铭等[6]通过对4个不同海拔地区7个大麦品种的农艺性状、产量的研究表明，海拔的高低对大麦生长发育、产量、品质都有很大影响。郑顺林等[7]研究了不同海拔高度对紫色马铃薯产量、品质及花青素含量的影响。结果表明，随着海拔的升高，紫色马铃薯产量、粗蛋白、淀粉、花青素含量呈增加趋势。不同海拔条件下，产量、粗蛋白、淀粉、可溶糖含量差异显著。李敏等[8]分析了5个苦荞品种在两个不同海拔高度下籽粒的黄酮、氨基酸、多酚的含量变化，表明不同的海拔高度条件下品种间3种营养成分均呈现不同程度的变化。此外，研究表明不同品种对海拔高度变化的敏感性不同。刘淑云等[9]通过不同海拔高度实验，研究了海拔对玉米籽粒品质的影响，结果表明随着海拔高度的增加，籽粒蛋白质和赖氨酸含量提高，淀粉含量和可溶性糖含量降低，而品种间表现出相对稳定性。孟亚雄等[10]研究了不同海拔高度对大麦农艺性状、品质及产量的影响，结果显示随着海拔升高大麦生育期显著延长，株高显著增高，千粒重增大，籽粒发芽率和蛋白质含量显著降低，麦芽浸出物和库尔巴哈值先升高后降低，可溶性氮先降低再升高。青藏高原地区海拔跨度较大，对青稞的表型、产量和品质均有影响[11-14]。

目前关于生态环境对青稞主要农艺性状和品质性状的研究相对较少，尤其是不同海拔高度对青稞籽粒品质的影响报道更是鲜见报道。本研究选取2个青稞品种分别在5个海拔高度条件下种植，探明不同海拔高度对青稞品质的影响，拟为青稞生产区域布局提供参考，为不同海拔地区优质高产青稞品种的选育提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料与试点概况

实验材料选用藏青25、喜玛拉22号，实验地选择在天祝、甘孜、迪庆、拉萨、日喀则六地市，实验点概况见表1。实验采用随机区组设计，区组内重复3次。小区面积13.34 m2(2.0 m×6.67 m)，播种行距0.25 m。深施复混肥30 kg做底肥。播种量为22.5万粒/亩，栽培措施及田间管理与当地大田常规管理相同，成熟后采收青稞籽粒，干燥后保存。

表1 实验点概况

1.2 方法

分别从每份青稞中选取适量饱满籽粒，60 ℃恒温电热鼓风干燥箱中干燥至恒重。称取100 g，用万能粉碎机粉碎，过80目筛，得青稞粉备用，用于青稞淀粉、蛋白质、脂肪、纤维、β-葡聚糖、氨基酸、黄酮等的测定。淀粉含量测定采用碘比色法，蛋白质含量采用消煮法，脂肪含量测地用索氏抽提法，β-葡聚糖测定采用MIXED-LINKGAE BETA-GLUCAN试剂盒(美国Megazyme公司)，测定籽粒氨基酸用氨基酸自动分析仪测定。

1.3 数据处理

利用Excel对实验数据进行整理，数据以均值±标准差表示；SPSS 19.0软件对数据进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同海拔高度下青稞籽粒品质变化

由表2可知，海拔对青稞籽粒淀粉含量具有显著影响，藏青25和喜马拉22号的淀粉含量均随海拔的升高先降低后升高，其中两个品种在海拔3 836 m时达到最大，海拔在2 690～3 836 m之间，藏青25淀粉含量差值可达4.26%，喜马拉22号可达6.16%。海拔对蛋白质含量影响显著，随着海拔的升高，蛋白质和粗脂肪含量先降低后升高又降低，海拔在3 658 m时，蛋白质含量最高，藏青25和喜马拉22号蛋白质含量分别为12.33%和12.17%，在海拔3 836 m时，含量最低。粗脂肪含量藏青25在海拔2 690 m时达到最大，喜马拉22号在3 658 m时最大。海拔对藏青25籽粒粗纤维含量影响显著，在海拔3 000 m时含量最高，在3 836 m时含量最低，但对喜马拉22号影响不显著。海拔对青稞籽粒中灰分和水分含量影响不显著。

2.2 不同海拔高度下青稞籽粒矿物质含量变化

图1为不同海拔高度下两个青稞品种的9种矿物质元素含。由图1a所示，藏青25和喜马拉22号Ca含量均随着海拔的升高先升高后降低，藏青25和喜马拉22号籽粒中Ca含量均在海拔3 658 m处最高；此外从品种本身对海拔种植响应的差异来看，喜马拉22号籽粒Ca含量累积相对钝感，在2 690～3 836 m海拔范围内，喜马拉22号含量差值为值196.7 mg/kg，而藏青25差值高达792.1 mg/kg。由图1b可知，两个品种籽粒的Cu含量均随海拔的升高先升高后降低，其中在海拔为3 000 m的时候达最大值，藏青25在海拔2 690 m含量最低，喜马拉22号在3 836 m时含量最低。海拔对青稞籽粒中K的含量有显著影响，当海拔为3 836 m时，藏青25籽粒中K的含量最高，当海拔在3 300 m时，喜马拉22号籽粒中K的含量最高(图1c所示)。由图1d～图1i所示，藏青25和喜马拉22号籽粒中Fe、Mg、Mn、Na、P、Zn的含量随海拔升高先升高后降低再升高；在海拔3 000 m时，藏青25籽粒中Mn、Zn的含量最高，喜马拉22号籽粒中Fe、Mn、P、Zn的含量最高；在海拔3 300 m时，藏青25中Fe、Mg、P的含量最高，喜马拉22中K含量最高；在海拔为3 836 m时，藏青25中K、Na的含量最高，喜马拉22中Na含量最高。

表2 不同海拔高度下青稞籽粒品质变化

图1 海拔对青稞籽粒中矿物质含量的影响

2.3 不同海拔高度下青稞籽粒活性物质含量变化

青稞中含有黄酮、β-葡聚糖、生育酚、氨基酸、γ-氨基丁酸等活性物质，对预防心血管疾病、糖尿病、提高免疫力、抗衰老等方面发挥独特的生理功效[15]。对不同海拔下，藏青25和喜马拉22号籽粒中的黄酮、β-葡聚糖、总氨基酸、γ-氨基酸含量进行测定，结果见表3。不同的海拔高度对不同青稞品种籽粒中活性物质含量有较大影响，但对不同青稞不同指标的影响不一致。随着海拔的升高，藏青25籽粒黄酮含量呈不断增加的变化趋势，在海拔3 836 m与2 690 m时含量差异显著(P<0.05)其他海拔之间差异不显著；而喜马拉22号随海拔升高，黄酮含量先升高后降低，在海拔为3 300 m时，含量达最高，与海拔2 690 m时差异显著，与其他海拔差异不显著。β-葡聚糖含量总体随海拔高度的增加呈先降低后升高趋势，在3 658 m时达到最高，藏青25和喜马拉22号β-葡聚糖含量分别为6.26%和6.04%。氨基酸总量随着海拔高度的升高呈先增加后降低趋势，在海拔3 658 m时达最大，但不同海拔之间的差异不显著，在同一海拔下藏青25中总氨基酸含量高于喜马拉22号。青稞中γ-氨基丁酸含量对海拔变化的响应不明显，不同海拔之间的差异不显著，藏青25中γ-氨基丁酸含量在海拔3 000 m时最高，而喜马拉22号在3 568 m条件下含量最高。

表3 不同海拔高度下青稞籽粒中活性物质含量

3 讨论

海拔高度变化引起的温度因子对植物生长发育、物质代谢、功能结构等方面有很重要的影响[16]。李燕山等[17]研究表明，海拔高气温低有利于干物质积累和蛋白质、淀粉含量的提高。吴昆仑[18]对不同品种在不同环境效应下的淀粉变化进行了分析，结果表明青稞籽粒淀粉含量同时受基因和环境效应的影响，是基因型和环境效应互作的结果。本研究中，发现海拔对青稞籽粒的品质影响显著，藏青25和喜马拉22号籽粒淀粉、脂肪含量均随海拔升高先降低后升高又降低，蛋白质含量在海拔3 658 m时最高；在海拔3 658 m处有所升高，可能原因是当地海拔育种过程中的品质定向积累作用；海拔对青稞灰分、含水量影响不显著。大麦籽粒的发育形成和干物质的积累都受到光照、气温、土壤等直接的影响，说明随着海拔的升高，青稞的蛋白质等基础营养品质呈上升趋势。这与王建林等[19]研究阐述的青稞籽粒蛋白质含量最大的环境因子是土壤因子，其次是气候因素，地理因子无明显影响，影响蛋白质含量的土壤因子是土壤速效氮含量较为一致。

吴雪莲等[20]研究表明，产地生态条件是影响西藏青稞品质和矿质元素含量的主要因素。本实验对不同海拔高度下两个青稞品种的9种矿物质元素含量进行了测定，发现藏青25和喜马拉22号Ca、Cu含量均随着海拔的升高先升高后降低，籽粒中Fe、Mg、Mn、Na、P、Zn的含量随海拔升高先升高后降低再升高。对青稞籽粒中矿物质的含量影响最大的环境因子也是土壤因子，同时也受品种自身基因的影响。

青稞中富含矿物质、黄酮、花青素等，青稞中β-葡聚糖含量居全球大麦之最[21]。Zhang 等[22]研究发现温度和光照等环境条件对大麦的蛋白质含量和β-1,4葡聚糖等有显著的影响。时政等[23]通过对贵州不同生态区荞麦蛋白质、黄酮含量的变异研究表明，同一品种在不同生态区种植，黄酮含量有较大差异。本研究表明，不同的海拔高度对不同青稞品种籽粒中活性物质含量有较大影响，但对不同青稞不同指标的影响不一致。随着海拔的升高，藏青25籽粒黄酮含量呈不断增加的变化趋势，而喜马拉22号随海拔升高，黄酮含量先升高后降低。β-葡聚糖含量总体随着海拔高度的增加呈先降低后升高趋势；氨基酸总量随着海拔高度的升高呈先增加后降低趋势；青稞中γ-氨基丁酸含量对海拔变化的响应不明显，不同海拔之间的差异不显著。

4 结论

海拔对青稞籽粒的品质影响显著；对青稞品种籽粒淀粉、脂肪、蛋白质等的积累有显著影响，而对灰分、含水量影响不显著。不同的海拔高度对不同青稞品种籽粒中活性物质含量有较大影响，藏青25籽粒黄酮含量呈增加趋势，喜马拉22号黄酮含量先升高后降低。β-葡聚糖含量总体呈先降低后升高趋势，氨基酸呈先增加后降低趋势，青稞中γ-氨基丁酸含量变化不明显。所选的青稞品种随着海拔上升，除淀粉有明显的上升外，其他品质指标在接近育种地区时有上升趋势，凸显出较明显的本地优势。