齊天明, 李志堅, 秦培友, 任貴興, 周幫偉*
(1.東北師范大學草地科學研究所,植被生態科學教育部重點實驗室,長春 130024;2.中國農業科學院作物科學研究所,北京 100081)
藜麥(Chenopodium quinoa Willd)是莧科藜屬一年生雙子葉草本植物,原產于南美洲安第斯山區,距今已有7 000年的栽培歷史,被當地人稱為“糧食之母”[1]。藜麥之所以在全世界范圍內引起廣泛關注是因為其籽粒富含蛋白質、淀粉、脂肪、礦物質、維生素等營養物質,是膳食纖維、多酚和黃酮類物質的良好來源,具有促進人體健康的作用。聯合國糧農組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)認為藜麥是唯一一種單體植物即可滿足人體基本營養需求的食物,因而被譽為“最適宜人類的全營養食品”[2-4]。為促進人類營養健康和食品安全,2013年,FAO宣布該年為“國際藜麥年”(International Year of quinoa,IYQ)[5],旨在讓全世界加強對藜麥生物多樣性和營養價值的研究與開發利用。由于藜麥對干旱、寒冷、耐鹽堿等非生物脅迫的抗性較強[6],在世界各地的栽培面積逐年擴大。但是,不同地區藜麥在株高、穗型、分枝、粒重等生物學特征上差異較大,且易受到海拔、溫度、機械化水平等條件影響,藜麥的栽培措施具有較大的區域性差異。
藜麥商業化種植始于南美洲的秘魯、玻利維亞、厄瓜多爾等國家。20世紀70年代,英國率先引進藜麥,不久傳入丹麥,并在80年代后期開始小規模的試驗性種植。20世紀90年代以后,作為特色農作物,藜麥被美國、加拿大等國家陸續引進和種植[7-9]。相對而言,我國藜麥種植起步較晚。1988年,由西藏農牧學院和西藏自治區農牧科學院聯合從玻利維亞引進3份藜麥材料,實現藜麥種質資源首次引種并開展種植觀察試驗[10]。1994年到1996年間,西藏先后開展有關藜麥的生物學特性評價、栽培育種技術及病蟲害研究等工作,并連續多年在各地區進行小面積栽培[11-12]。21世紀,受國際上對藜麥研究與產業化發展的影響,山西、甘肅、青海、新疆、內蒙古、吉林、河北、四川、貴州及云南等地陸續引種種植,極大地促進了藜麥產業在我國的迅速發展[13]。據不完全統計,2014 年我國藜麥種植總面積約 3 333 hm2[14],到2018年就發展到1.2萬hm2以上[15]。目前,我國藜麥主要種植在西藏、青海、云南和貴州等高海拔地區,新疆、甘肅和山西等西北干旱少雨區,吉林、黑龍江等高緯度冷涼區,以及內蒙古、河北等高海拔地區。各地區初步形成了不同的種植方法,并篩選出區域適應性較好的品種。
受市場供需關系和種植機械化程度的制約,當前藜麥種植區域未形成與主糧(玉米、小麥和水稻)競爭的關系。然而,因其具有耐寒、耐旱、耐瘠薄、耐鹽堿等強適應性,已經具備與多種雜糧(紅小豆、大麥、燕麥等)競爭的潛力。當前我國藜麥栽培主要圍繞以下生態區域展開:①高海拔的冷涼山區(例如青藏高原、云貴高原等地區);②地處內陸、降水較少的干旱沙地(例如河西走廊、伊犁河谷等地區);③高緯度鹽堿含量較高的鹽堿地(例如東北松嫩平原、華北沿海地區等)。由于藜麥栽培地點多分布于高海拔地區,種植者可根據無霜期來確定適宜種植的區域。就氣候條件而言,結合各個省(市、區)藜麥種植區的實際情況,無霜期大于100 d、生育期溫度穩定在15~28℃的區域適宜開展藜麥大規模種植。
盡管藜麥可以生長于高山貧瘠土地,但當前的機械化程度決定著大規模栽培需要在相對地勢平坦、土質疏松、土層深厚、土壤理化性狀良好、保水保肥能力強的土地進行。同時,灌溉也是保障種子出苗和壯苗的必要條件:0—20 cm土層土壤含水量 150~200 g·kg-1(播種層含水量 15%~20%)為宜。藜麥對土壤pH要求相對寬泛,土壤pH 4.5(例如秘魯卡哈馬卡地區的酸性土壤)~9.5(例如玻利維亞烏尤尼地區的堿性土壤)均可種植。2019年,在吉林省長嶺縣的蘇打鹽堿地(土壤pH接近9.0)農田采用育苗移栽的方法成功開展了藜麥種植,并獲得了較好的產量。藜麥對除草劑較為敏感,倒茬選地時宜選用前一年未施用除草劑的地塊。藜麥連作病害嚴重,雜草多,土壤中的營養要素消耗量大,故藜麥不宜重茬,可與馬鈴薯、燕麥、大麥、玉米以及豆科作物等進行輪作,有利其高產。
播期的選擇是藜麥生產的一個重要環節,是產量和品質的保障,其直接決定著出苗及花期日照時長和成熟期的雨熱同季,進而影響植株密度、籽粒灌漿和籽粒品質。我國幅員遼闊,藜麥播期差異較大,華北平原的河北以及青海、甘肅、山西、新疆等地多選擇春季播種,當日平均氣溫穩定在5℃以上或地溫穩定在10℃以上時進行播種。以5月中旬播種為宜(最好選擇雨后播種),提前播種地溫低不利于出苗,且容易遭受倒春寒凍害;播期過晚則開花期和灌漿期易受高溫、降水影響,造成花而不實、倒伏或者穗發芽,并且某些生育期長的品種不能正常成熟收獲。在甘肅、山西等高海拔地區,提前播種會面臨土壤溫度較低的情況,因此當地廣泛采用地膜覆蓋的措施以確保藜麥正常出苗。貴州、云南等低緯度地區則依據當地種植制度、氣候條件和品種成熟期來確定播期,以避免藜麥成熟時雨水過多造成穗發芽;有條件的地區,播種后可及時鋪設滴灌設施進行灌溉以保障出苗。在云南省麗江市高寒山區(海拔1 500~2 400 m),藜麥生育期短,宜在夏季(6月雨季來臨時)播種,既可保證種子正常發芽及苗期對水分的需求,又可使成熟期避開雨季以確保產量和品質;該地區的永勝縣藜麥最高產量可達4 650 kg·hm-2[16]。
藜麥播種方式有撒播、條播、穴播或育苗移栽等。通常,我國藜麥栽培多采用條播和穴播的方式,部分茬口不適宜地區或者鹽堿程度較重地區采用育苗移栽的方式進行小面積種植。條播有利于合理密植、通風透光、田間管理及機械收獲,穴播利于破土出苗和控制株距。育苗移栽更易保留全苗,且藜麥生長整齊、成熟度高、商品性好,還可節約種子、提高成苗率、易于定苗和選苗,但增加了經濟成本。因此,不同地區應依據當地種植的實際情況,選擇適宜的播種方式。貴州、河北、新疆等地宜進行條播[17-19];西藏等地宜進行穴播[20];云南、山西等地宜使用精量播種機進行條播或穴播[21-22];吉林、青海、甘肅等地由于春季降水少,土壤沙化嚴重,宜采用壟作穴播的方式種植藜麥。
藜麥不同品種間田間表型差異較大,甚至相同品種在不同地區種植表型也存在較大差異。以株高為例,“隴藜1號”在青海高海拔地區株高平均214.55 cm[23];在貴州高原地區株高僅83.8 cm[1];在西北地區種高較為集中,甘肅省武威地區表現為160.5 cm[24],陜西省延安地區表現為185.6 cm[25]。為提高藜麥產量,播種時應根據品種特性進行適當調整。如以收獲籽粒產量為目的,應注意合理密植,密度過大會造成植株弱小,單株產量低,抗倒伏能力差;密度過小又會造成植株分枝嚴重或貪青晚熟。條播時,可將藜麥種子中添加約2倍的炒熟谷子或油菜籽(6.0 kg·hm-2藜麥種子添加10.0 kg·hm-2谷子或油菜籽)攪拌均勻后播種;覆膜或裸地穴播時,應保證播種深度一致,3~5粒·穴-1。青海、甘肅、云南、西藏等地為確保出苗率,每穴可播7~8粒[21,26-28]。河北、山西、甘肅等地受種植機械的限制,大規模種植區多采用行距40 cm的規范化種植,無法針對不同品種而因地制宜地確定種植密度[18,27,29]。然而依據品種和田間氣候適時調整行距十分必要,如山西原平試驗田將行距調整至15~20 cm進行大田播種獲得了高產[30]。綜合各地區種植情況(表1),藜麥種植行距為20~50 cm、株/穴距15~30 cm效果較好。

表1 各種植區播種措施Table 1 Sowing measures in various planting areas
藜麥種子通常于播種后1 d出芽,3~5 d出苗。播后7~10 d需要逐行檢查出苗情況,發現漏種和缺苗時,應在土壤墑情較好時采取補種或移栽等措施以保證全苗。對少數缺苗斷壟處,可在幼苗4~5葉(苗高10 cm左右為最佳移栽時期)時選擇雨后移苗補栽。多數種植區通常在藜麥5~6葉(幼苗長到10 cm左右)時間苗,留苗1~2株·穴-1,同時除去病苗、弱苗,可避免植株間因生長過密而爭搶養分,造成生長態勢不佳。因各種植區的氣候條件不同,間苗工作存在些許差異。我國中部地區(例如河南)氣溫較高,幼苗和雜草生長迅速,因此,在幼苗3~4葉時即可間苗[44];而在高海拔地區氣溫較低,可晚間苗,如青海地區在幼苗5~6葉、西藏地區在幼苗6~8葉時開展間苗工作[20,32]。當幼苗長至8~10葉(幼苗長到20~30 cm)時可定苗,即保留長勢整齊一致的壯苗,留苗1~2株·穴-1,提高整齊度,增強通風和光照。部分地區定苗工作開展較早,如河南地區在幼苗長至5~6葉[44]、云貴地區(例如云南玉龍縣與貴州貴陽市)地區在幼苗長至6~7葉定苗[40,45]。
間苗與定苗過程還應注意合理密植,根據土壤肥力和栽培技術確定種植密度。在高水肥地區,藜麥因單體植株生長旺盛、分枝較多,宜疏松種植;而在貧瘠干旱地區,因植株瘦小、分枝細小或獨稈,可密集種植。我國不同種植區實際保苗情況有所差異:青海等高海拔冷涼地區保苗率較高,一般肥力地塊保苗12.00萬~12.75萬株·hm-2,高水肥地塊保苗11.25萬株·hm-2[31];甘肅等干旱少雨地區保苗率較低,一般肥力地塊保苗6.75萬株·hm-2,高水肥地塊保苗9.75萬~12.00萬株·hm-2[14];在山地高海拔地區,貧瘠地宜密集留苗9.00萬~15.00萬株·hm-2,高肥地宜稀疏留苗4.50萬~9.00萬株·hm-2[44]。
考慮到藜麥的生長特性,除草過程中不宜使用化學藥劑,應采取機械除草與人工除草相結合的方式。無覆膜種植田可采取中耕鋤草與深耕培土相結合的方式。中耕除草能破除土壤板結、疏松土壤、改善土壤通氣性、提高地溫蓄水保墑,改善土壤微環境,促進幼苗生長[29];培土使根系穩固,促進根部生長,可有效防止后期倒伏[38]。通常,在藜麥生育期除草2~3次為宜。苗期5~6葉時,結合間苗進行第1次除草,除草時應掌握淺鋤、細鋤、破碎土塊,做到深淺一致,草凈地平,防止傷苗壓苗,松土時應注意防止損傷根系;第2次除草在始花期(苗高50 cm左右),將雜草、病株、殘株拔除,提高藜麥苗整齊度,有利于通風透光;第3次除草可根據藜麥生長和田間雜草情況靈活實行,如可在株高1 m時,結合根部培土進行除草[41],使根系穩固,防止倒伏。
盡管藜麥屬抗旱作物,但生育期內灌水對提高產量具有顯著作用。本研究室在中國東北半干旱區吉林省(長嶺縣)進行藜麥種植試驗表明,中度灌溉和充分灌溉條件下藜麥產量無顯著性差異,但均顯著高于無灌溉對照。藜麥生育期內灌水次數和灌水量應依據藜麥長勢、種植環境和氣候等具體情況而定。藜麥出苗期和開花期均是水分臨界期,控制好灌水對提升產量具有重要意義。開花期灌溉量過大使植株旺長茂嫩,遇大風天氣上端莖稈和側枝易折斷,造成減產。在甘肅等干旱少雨地區,全生育期需灌水2~3次,于開花期前后灌第1次水,灌水量1 500~1 950 m3·hm-2[46];在灌漿期根據土壤水分情況灌水1~2次,灌水量 900~1 200 m3·hm-2[35,46],以保證植株對水分的需求。
藜麥耐瘠薄能力較強,因此,當前藜麥種植施肥處理存在較大爭議。有的品種在高海拔地區長勢較差,施肥(尤其施氮肥)可促進植株生長,形成較大的生物基礎,從而提高產量;有些品種施肥后,株高、葉面積與穗型等發生較大的變化,形成較多的小花數,創造了較大的“物質庫”,使得“物質源”無法滿足籽粒灌漿所需,造成籽粒發育不良,甚至導致大面積倒伏而嚴重影響產量和品質。因此,在土壤施肥方面應因地制宜,做到科學施肥,根據土壤肥力狀況施足底肥。為提高速效養分含量,可添加尿素75~150 kg·hm-2、磷酸二銨 150~300 kg·hm-2、硫酸鉀 45~75 kg·hm-2,在播種前7 d將肥料均勻撒施,旋耕15~25 cm深度[33];一般肥力地塊全生育期施有機肥2.25萬~4.50萬kg·hm-2為宜,以提升種植土壤基本肥力,提高藜麥產量;瘠薄地塊基肥施入后可增施適量氮磷鉀復合肥。藜麥對氮肥敏感,因此,生育前期不宜追肥,否則植株過于高大,后期易倒伏。應依據藜麥長勢和土壤肥力狀況適當追肥,可在孕穗期(抽穗前15~20 d)追肥,有利于藜麥增產[44]。同時,為促進藜麥開花結實和籽粒灌漿,可在初花期和灌漿期結合防蟲措施在葉面噴施22.5~30 kg·hm-2硼肥[21]和1.5~3 kg·hm-2磷酸二氫鉀(葉面施肥配制濃度宜淡不宜濃)。
我國幅員遼闊,不同地區藜麥的病蟲害發生具有較大差異。新疆和西藏等高海拔地區,氣溫冷涼,病蟲害較少[20]。華北平原以及西北干旱半干旱地區,各種病蟲害頻繁爆發。云南等地區因調整播期病蟲害發生較少[16]。各種植區常見病蟲害詳見表2。

表2 藜麥各種植區常見病蟲害Table 2 Common diseases and pests of quinoa in different regions
我國距藜麥起源地較遠,因此,南美當地廣泛爆發的病害因地緣隔離而減輕。然而,由種子攜帶或本地寄生的某些病害仍對藜麥種植產生巨大威脅。
葉斑病是藜麥主要病害之一。迄今為止,該病害在各個種植區均有發生,表現為葉斑,始于不規則淡斑,逐漸覆蓋整個葉片,嚴重時導致幼苗根部及下胚軸褐變,引起植株早衰[2]。例如,在河北壩上及東北等地區,6—8月的高溫配合集中降雨為葉斑病的爆發提供了適宜條件,給藜麥種植帶來極大風險[43,47]。2015—2017 年,山西省靜樂縣葉斑病大規模發生,造成35%的農田大幅度減產,部分地區減產達70%左右[48]。
霜霉病也是藜麥的主要病害之一,對藜麥危害極大。多雨多霧、空氣潮濕、田間濕度高、種植過密或株行間通風透光差等均易誘發霜霉病。葉片染病多在成株期發生,發病初期僅葉片背面呈水浸狀,隨后病斑逐漸變黃;環境惡劣時,病斑組織壞死呈褐色,病斑連片,葉片凋萎脫落。目前,該病主要通過篩選抗病品種、對種子殺菌消毒、田間輪作或間作、控制種植密度及改變耕作方式等措施來進行防治。
每年7、8月份汛期,由于連續降雨,氣候潮濕、空氣濕度較大,土壤透氣性差,易于瓜笄霉(Choanephora cucurbitarum)[35]等病毒侵入植株莖基部造成根(莖)腐病。初期病部呈暗褐色,后期在莖部或根部逐步擴展,致使皮層腐爛,葉片變黃,穗部因養分供應不足而枯死。2015、2016和2018年,北京市延慶區一藜麥田出現莖腐病,造成大面積減產。此病可通過監測土壤濕度、控制灌水量、確保田間無積水等措施進行預防[46]。
在藜麥種植的生產中,受環境影響不同種植區出現了不同類型的病害。在云南省玉龍縣,藜麥多種植于海拔2 700 m以上的高寒山區和半山區,病害發生較少;但種植于海拔2 700 m以下地區時易感染白粉病(Pulvere mildew),此時應降低密度、加強通風透光以防發病[45]。此外,云南高原等地區易患病毒病(Herpesvirus hominis),該病使植株矮小、穗部扭曲畸形,影響結實灌漿,導致減產,嚴重時造成絕收。吉林省白城地區因密度造成通風不良,易患立枯病(Verticillium albo Rhizoctonia Gottlob Kuhn),該病在苗期危害植株根莖部,多致幼苗立枯死亡,導致缺苗斷壟。
我國藜麥生產中蟲害問題也頻繁發生。青藏高原地區由于低溫、低濕,蟲害很少發生。然而,
在其他藜麥種植區,蟲害在藜麥整個生長周期中都有發生。苗期多發黑色金龜子(Holotrichia diompulia)、鼴鼠蟋蟀(Gryllotalpidae)、金龜子科(Scarabaeidae)等蟲害。特別是在覆膜時,地膜為種子萌發提供了高溫、高濕的小氣候環境,同時也為害蟲幼蟲的發育提供了理想條件。因此,覆膜前應采取病蟲害防治措施。實踐證明,輪作是減少病蟲害發生的有效措施;秋季深翻土壤、及時清理農田作物殘茬,也可有效降低越冬害蟲的基數[45]。
與地下害蟲相比,地上部害蟲對藜麥生長及產量的影響更加顯著。地上部蟲害的發生一般隨生育期和環境的變化而波動。在東北和華北平原地區,苗期易遭受地老虎(Agrotis ypsilon Rottemberg或Agrotis tokionis Butle)危害。在山西地區,根蛆(Delia antiqua)危害藜麥根部,以苗期危害最為嚴重;幼蟲啃食藜麥根部后,造成根表皮有褐色斑點疤痕,導致根部嚴重畸形;葉片由外部向內變黃、萎焉,植株生長緩慢,甚至整株枯死;且根蛆孵化后的幼蟲會群集藜麥根部,導致毛細根數量顯著減少。在低海拔地區(例如北京延慶地區、吉林西部地區等),筒喙象(Lixus subtilis Boheman)是主要害蟲之一,以灌漿至成熟期危害較重。筒喙象的危害具有隱蔽性,只有當藜麥倒伏時才會發現筒喙象危害;初期植株整體受害癥狀較輕,僅底部葉片枯萎、壞死;后期籽實灌漿不飽滿形成癟粒,莖桿被蛀后易折斷。在花期,適宜的空氣溫度和濕度為蚜蟲(Aphidoidea)提供了良好的生產環境。蚜蟲主要吸食藜麥植株汁液,造成花、葉、芽畸形,影響藜麥正常生長;且可形成蟲癭,傳播病毒,是病毒病的主要傳播者。粘蟲(Mythimna separata Walker)是中國小麥、水稻、玉米、棉花等作物的主要害蟲,具有群聚性、遷飛性、雜食性、暴食性等特點;幼蟲爆發時,可將葉片全部食光,嚴重影響作物正常生長。近10年,粘蟲連年爆發,2012年全國粘蟲發生面積達3.3×106hm2。粘蟲發生的世代數在不同地區存在差異,東北、內蒙古等地區每年發生2~3代,華北中南部地區每年發生3~4代,江蘇淮河流域地區每年發生4~5代,長江流域地區每年發生5~6代。當藜麥與其他作物毗鄰種植時,粘蟲會在藜麥和作物之間游走蠶食葉片和莖桿,進而影響藜麥產量。除上述害蟲外,藜麥還會遭受蝽象(Aspongopus chinensis L.)、菜青蟲(Pieris rapae L.)、玉米鉆心蟲(Ostrinia furnacalis Guenée)、甜菜大龜甲(Cassida nebulae erant oppansa)等害蟲危害。
近年來,隨著種植面積的急劇擴增,藜麥已經成為我國重要的新興雜糧作物。與國際主要藜麥種植國家相比,我國藜麥生產發展迅猛,栽培技術也不斷得到提升。但是,當前主要的栽培方式還比較粗放,難以形成區域特色,大面積栽培受到以下幾個方面的限制。①缺乏高產、廣適的藜麥新品種。當前主栽品種均為僅適宜當地區域性種植,均未經過跨生態區的區域生產試驗檢驗。②藜麥本身的生物學特性決定了各地區栽培方式具有較大差異。各生態區應因地制宜,從播種到收獲的全生育期內,栽培管理措施應結合當地氣候、土壤、機械化程度等因素多樣化管理。③藜麥栽培過程中高效技術嚴重缺乏。當前,藜麥栽培管理水平嚴重限制了藜麥的規模化栽培,生產過程的關鍵管理技術缺失,如除草、水肥、機械化等限制了藜麥的大面積推廣。因此,各地在藜麥推廣種植時應立足各地實況,采取適宜的栽培管理措施。此外,國家應大力發展藜麥高新栽培技術,積極引進不同類型的種質資源并充分挖掘其生產潛力,進而提升藜麥產量與品質,為進一步推動藜麥種植產業化高速發展提供保障。