陸強(qiáng)　張宇　賀明榮

摘要：以強(qiáng)筋小麥品種藁城8901和濟(jì)南17為試驗(yàn)材料，設(shè)置不施用鉀肥（K0）、基施鉀肥120 kg/hm2（K1）和基施鉀肥60 kg/hm2+拔節(jié)期追施鉀肥60 kg/hm2（K2）3個(gè)處理，研究分期施鉀對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、籽粒粗蛋白含量、籽粒蛋白各組分（清蛋白+球蛋白、醇溶蛋白、麥谷蛋白、可溶性谷蛋白、不溶性谷蛋白）含量和小麥籽粒品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，分期施鉀處理的籽粒產(chǎn)量顯著高于不施鉀和一次性基施鉀肥的處理；與一次性基施鉀肥處理相比較，分期施鉀對(duì)籽粒粗蛋白含量和清球蛋白含量無顯著影響，但顯著降低醇溶蛋白的含量，提高籽粒谷蛋白含量，且對(duì)可溶性谷蛋白和不溶性谷蛋白含量的影響程度不同，結(jié)果導(dǎo)致谷蛋白聚合指數(shù)（不溶性谷蛋白/谷蛋白總量）、谷/醇比提高；分期施鉀處理的面團(tuán)形成時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間和面包體積等品質(zhì)指標(biāo)顯著優(yōu)于不施鉀和一次性基施鉀肥處理；試驗(yàn)表明，施鉀主要是通過提高谷/醇比和谷蛋白聚合指數(shù)來改善小麥加工品質(zhì)和面包烘焙品質(zhì)的；分期施鉀有利于強(qiáng)筋小麥籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)的同步改善。

關(guān)鍵詞：冬小麥；分期施鉀；蛋白質(zhì)組分；加工品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S512.101 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2013）08-0079-07

黃淮冬麥區(qū)是我國小麥的主產(chǎn)區(qū)之一，是強(qiáng)筋小麥的重要生產(chǎn)基地，在我國小麥生產(chǎn)中有重要地位。近些年隨著產(chǎn)區(qū)小麥產(chǎn)量的不斷提高，以及生產(chǎn)中的重氮輕鉀、供需失調(diào)，使土壤的供鉀能力逐步下降，制約了小麥的生產(chǎn)。前人就土壤中的鉀素和鉀素對(duì)小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的影響已有一些研究。土壤中鉀素形態(tài)多樣，以礦質(zhì)鉀含量最高、非交換性鉀含量次之，交換性鉀被認(rèn)為是土壤中供鉀能力的容量因子，是當(dāng)季作物吸鉀的主要來源，其含量通常不超過全鉀的2%_[1]。王文忠等_[2]研究表明，施用鉀肥有開柵促鉀外釋的作用，有利于促進(jìn)非交換性鉀向交換性鉀的轉(zhuǎn)化。施用鉀肥能夠提高植株根系活力，促進(jìn)植株對(duì)氮的吸收和累積，提高氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)比例；提高葉綠素含量，延長(zhǎng)葉片的功能期，提高光合速率。施用鉀肥能增強(qiáng)開花后旗葉磷酸蔗糖合成酶活性，提高旗葉中蔗糖含量；促進(jìn)同化物的轉(zhuǎn)運(yùn)與分配，鉀素淀粉積累速率利于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成_[3～5]。適量施用鉀肥能促進(jìn)籽粒中鉀素和氮素的共同積累，提高蛋白質(zhì)含量_[6]。有研究認(rèn)為鉀肥的施用能夠提高小麥籽粒中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麥谷蛋白的含量_[7]，但也有研究認(rèn)為鉀肥的施用能提高醇溶蛋白和麥谷蛋白的含量，卻降低了清球蛋白的含量_[8]。可見，前人就鉀肥對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)組分影響的研究不盡一致。

研究表明，小麥對(duì)鉀素的吸收存在階段性差異，呈雙峰曲線，以分蘗初期和拔節(jié)期小麥植株體內(nèi)鉀素含量最大，在返青到孕穗末期是小麥鉀素吸收速率最大的時(shí)期_[9]。進(jìn)入拔節(jié)期后小麥植株吸鉀強(qiáng)度迅速增大，直至乳熟期_[10]，說明小麥生育后期需鉀量較多。但我國小麥栽培中均將鉀作為基肥一次性施用，與小麥需鉀規(guī)律不相吻合，不利于鉀肥的合理高效利用。為此，本試驗(yàn)在黃淮冬麥區(qū)選擇兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種運(yùn)用高效液相色譜分析方法，研究同等施鉀量條件下分期施鉀和一次性基施鉀肥對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量、蛋白質(zhì)組分含量和小麥加工品質(zhì)的影響，并以不施用鉀肥的處理為對(duì)照進(jìn)行研究，以期為小麥優(yōu)質(zhì)高效栽培提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試品種與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2010～2012連續(xù)兩年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)基地的防雨池栽培條件下進(jìn)行，種植期間不啟用防雨設(shè)施。供試土壤為壤土，小麥播種前0～20 cm土層的土壤有機(jī)質(zhì)含量13.7 g/kg、全氮0.8 g/kg、堿解氮45.21 mg/kg；速效磷23.4 mg/kg、速效鉀114.8 mg/kg。

試驗(yàn)選用強(qiáng)筋小麥藁城8901和濟(jì)南17兩個(gè)品種。設(shè)置3個(gè)鉀肥處理，分別是小麥全生育期不施用鉀肥的對(duì)照處理（K0）、K2O 120 kg/hm2為基肥，播種前一次性施入的處理（K1）和K2O總量120 kg/hm2并以1∶1的基追比分別在播種前和拔節(jié)期分兩次施入的處理（K2）。P2O5 120 kg/hm2播種前基施，純氮120 kg/hm2，50%基施，50%拔節(jié)期結(jié)合澆水追施。栽培池面積為3 m×3 m，深2 m，下不封底。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。于2010年10月7日播種，2011年6月12日收獲；2011年10月7日播種，2012年6月9日收獲。其中開花到成熟時(shí)間為35天，基本苗為每公頃180萬株，其余管理措施與大田相同。

在開花期選擇同日開花、生長(zhǎng)一致的麥穗掛牌標(biāo)記。于花后5、10、15、20、25、30天和35天取樣， 每次每小區(qū)取30穗。及時(shí)剝出籽粒，于50℃條件下在烘箱烘至恒重，用于室內(nèi)分析。

1.2產(chǎn)量及穗粒結(jié)構(gòu)測(cè)定

成熟期于田間統(tǒng)計(jì)小麥穗數(shù)，分小區(qū)收獲后進(jìn)行室內(nèi)考種，記載小麥穗粒數(shù)、千粒重，并對(duì)收獲小麥脫粒測(cè)產(chǎn)。

1.3籽粒蛋白質(zhì)含量及其組分含量測(cè)定

全麥粉用瑞典Perten公司生產(chǎn)的3100型試驗(yàn)?zāi)ツブ?，面粉用Brabender公司生產(chǎn)的Senior試驗(yàn)?zāi)ツブ?，?xì)度均為100目。

按GB2905-1982“谷類、豆類作物種子粗蛋白質(zhì)測(cè)定法（半微量凱氏法）”測(cè)定籽粒氮素含量， 含氮量乘以指數(shù)5.7為蛋白質(zhì)含量_[11]。

參照Gupta等_[12]的方法，運(yùn)用高效液相色譜法測(cè)定小麥籽粒中清蛋白+球蛋白、醇溶蛋白、SDS-可溶性谷蛋白和SDS-不溶性谷蛋白。色譜系統(tǒng)為Waters 1525色譜儀+Waters 2487檢測(cè)器（Waters， 美國），工作站軟件為Empower。樣品環(huán)體積為20 μl，色譜柱為TSK G4000 SW （7.5 mm×300 mm），保護(hù)柱為TSK G3000 SW （7.5 mm×75 mm）。提取液為0.1 mol/L磷酸鈉緩沖液（pH 6.9）+2% （W/V） SDS。

稱取0.01 g全麥粉放入2 ml離心管內(nèi)，加入1 ml提取液，在60℃條件下用Thermomixer comfort型恒溫混合儀（Eppendorf 德國）振蕩2 h，20℃下12 500×g離心30 min，收集上清液。上清液包含清蛋白+球蛋白、醇溶蛋白和SDS-可溶性谷蛋白。剩余物加入1 ml提取液，用輸出25 W、23 kHz超聲15 s，漩渦振蕩2 min，用恒溫混合器振蕩30 min，在20℃下12 500×g離心30 min，收集上清液。上清液包含清蛋白+球蛋白和SDS-不溶性谷蛋白。樣品測(cè)定前過0.45 μm無機(jī)濾膜，進(jìn)樣20 μl。

1.4小麥籽粒品質(zhì)檢測(cè)

用瑞典Perten公司產(chǎn)2200型面筋洗滌儀，按國標(biāo)GB/T14608-93測(cè)定濕面筋含量。用德國Brabender公司產(chǎn)810106002型粉質(zhì)儀測(cè)定面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間。面包烘烤體積試驗(yàn)按AACC10-01方法進(jìn)行（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，北京）。

1.5統(tǒng)計(jì)分析

用Microsoft Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)，用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法）。

2結(jié)果與分析

2.1分期施鉀對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表1可以看出，兩年試驗(yàn)結(jié)果基本一致，都表現(xiàn)為分期施鉀處理（K2）籽粒產(chǎn)量高于一次性基施鉀肥處理（K1），同時(shí)又都高于不施鉀處理（K0），且同年、同品種各處理之間的差異性達(dá)到顯著水平。與K0處理相比，K1處理兩年產(chǎn)量提高幅度為4.28%～10.84 %，平均提高8.85%。K2處理產(chǎn)量提高幅度為11.45%～17.81%，平均提高15.25%。與K1處理相比，K2處理產(chǎn)量提高幅度為3.99%～7.39%，平均提高5.9%。不同品種不同年份間，小麥產(chǎn)量存在顯著性差異。從品種來看，濟(jì)南17兩年的產(chǎn)量都顯著高于藁城8901。從年份來看，2012年藁城8901和濟(jì)南17的小麥產(chǎn)量都低于2011年同品種的小麥產(chǎn)量。

鉀肥對(duì)小麥各產(chǎn)量構(gòu)成因素影響不一致。試驗(yàn)結(jié)果表明，鉀肥對(duì)小麥籽粒千粒重影響較大，兩品種兩年結(jié)果表現(xiàn)一致，都表現(xiàn)為K2>K1>K0，且同年同品種內(nèi)各處理間差異顯著。本試驗(yàn)的兩個(gè)強(qiáng)筋小麥品種間千粒重?zé)o顯著差異。施用鉀肥的K1與K2處理穗數(shù)顯著高于不施鉀的K0處理，但K1與K2處理之間差異不顯著。不同品種間小麥穗數(shù)存在顯著差異，其中濟(jì)南17的穗數(shù)高于藁城8901。鉀肥處理對(duì)小麥穗粒數(shù)的影響較小，3個(gè)鉀肥處理間的差異不顯著，但不同品種間穗粒數(shù)差異顯著，藁城8901的穗粒數(shù)高于濟(jì)南17。

2.2不同施鉀時(shí)期對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)組分含量的影響

表2結(jié)果表明，兩個(gè)品種中K1和K2處理的總蛋白質(zhì)含量顯著高于K0處理。其中K1處理比K0處理提高2.03%～4.38%，平均提高3.19%。K2處理比K0處理提高2.88%～5.36%，平均提高4.22%。K2處理相比于K1處理也略有提高，但兩處理間差異不顯著。鉀肥處理對(duì)清蛋白與球蛋白總量的影響與對(duì)總蛋白含量的影響類似，同樣表現(xiàn)為K1與K2處理顯著高于K0處理，但K1與K2處理間差異不顯著。從品種來看，藁城8901總蛋白含量顯著高于濟(jì)南17，但兩品種間清球蛋白含量無顯著性差異。

鉀肥處理對(duì)谷蛋白含量影響較大，兩品種兩年結(jié)果表現(xiàn)一致，都表現(xiàn)為K2>K1>K0，且差異顯著。其中K1相比于K0處理谷蛋白含量平均提高10.3%，K2比K0平均提高17.28%，K2比K1平均提高6.28%。對(duì)于本試驗(yàn)的兩個(gè)強(qiáng)筋型小麥品種并未觀察到品種間谷蛋白含量的顯著性差異。鉀肥處理對(duì)籽粒中醇溶蛋白含量的影響較為特殊，與不施用鉀肥的K0處理相比，施鉀顯著提高了K1和K2處理的醇溶蛋白含量。但在相同施鉀量條件下，分期施鉀的K2處理醇溶蛋白含量顯著低于一次性基施鉀肥的K1處理。不同品種相比，濟(jì)南17的醇溶蛋白含量顯著高于藁城8901。谷/醇比受到谷蛋白含量和醇溶蛋白含量的共同作用，在鉀肥處理的影響下表現(xiàn)為K2>K1>K0，差異顯著。兩年兩品種試驗(yàn)結(jié)果一致，且不同品種間存在顯著性差異。從兩年試驗(yàn)結(jié)果來看，2012年總蛋白含量和各蛋白組分含量都高于2011年，這可能是由于2012年產(chǎn)量較低，造成了蛋白含量的相對(duì)提高。

2.3分期施鉀對(duì)小麥籽粒谷蛋白組分含量的影響

鉀肥對(duì)小麥籽粒中兩種谷蛋白組分含量的影響相同。表3結(jié)果表明，與不施用鉀肥的K0處理相比，施用鉀肥能同時(shí)顯著提高SDS-可溶性谷蛋白和SDS-不溶性谷蛋白的含量。對(duì)于不同施鉀方式，結(jié)果表明，分期施用鉀肥的K2處理SDS-可溶性谷蛋白含量和SDS-不溶性谷蛋白含量都顯著高于基施鉀肥的K1處理。不同品種間兩谷蛋白組分含量表現(xiàn)不同，其中藁城8901籽粒中SDS-可溶性谷蛋白含量顯著低于濟(jì)南17，但SDS-不溶性谷蛋白含量則顯著高于濟(jì)南17。

聚合指數(shù)（籽粒中SDS-不溶性谷蛋白含量占谷蛋白總含量的百分比）與不溶性谷蛋白含量關(guān)系密切，從表3結(jié)果看，籽粒成熟時(shí)各鉀肥處理間聚合指數(shù)表現(xiàn)為K2>K1>K0，且處理間差異性顯著。不同品種間聚合指數(shù)存在著顯著差異，表現(xiàn)為藁城8901的聚合指數(shù)顯著高于濟(jì)南17。

2.4分期施鉀對(duì)小麥籽粒加工品質(zhì)的影響

由表4可以看出，鉀肥對(duì)兩個(gè)小麥品種的形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和面包體積的影響一致，都表現(xiàn)為K2>K1>K0，且各處理間差異顯著。這表明鉀肥處理影響到了小麥的加工品質(zhì)，其中施鉀處理的籽粒加工品質(zhì)優(yōu)于不施用鉀肥的處理，同時(shí)分期施鉀處理相比于一次性施鉀處理其加工品質(zhì)得到了進(jìn)一步改善。鉀肥處理對(duì)小麥籽粒濕面筋含量的影響較小，各處理間無顯著性差異。不同品種間的加工品質(zhì)存在顯著性差異，表3結(jié)果顯示，藁城8901的加工品質(zhì)顯著優(yōu)于濟(jì)南17。

2.5蛋白質(zhì)組分與小麥籽粒加工品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)分析

將小麥籽粒中重要的蛋白質(zhì)組分與影響小麥加工品質(zhì)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，并將分析結(jié)果列入表5。

表5結(jié)果表明，不溶性谷蛋白含量、聚合指數(shù)、谷/醇比和濕面筋含量與形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和面包體積間呈顯著或極顯著正相關(guān)?？扇苄怨鹊鞍缀亢痛既艿鞍缀颗c加工品質(zhì)各指標(biāo)間呈負(fù)相關(guān)，且醇溶蛋白含量與面包體積間形成顯著負(fù)相關(guān)，表明醇溶蛋白含量對(duì)面包體積的增大起到負(fù)效應(yīng)。谷蛋白總含量與形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和面包體積之間相關(guān)性不顯著。

3結(jié)論與討論

關(guān)于鉀肥施用對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的研究，大量報(bào)道指出，在適宜的鉀肥用量條件下，施用鉀肥能顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量_[13，14]。另有研究表明，鉀肥施用過量時(shí)小麥籽粒產(chǎn)量將趨于穩(wěn)定_[15]。而關(guān)于不同施鉀時(shí)期對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量影響的相關(guān)報(bào)道很少。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與不施用鉀肥的處理相比，施用鉀肥能顯著提高小麥籽粒產(chǎn)量。同時(shí)，在相同的鉀肥用量條件下，分期施鉀比一次性基施鉀肥的處理產(chǎn)量更高，這一結(jié)果與于振文等_[16]的研究結(jié)果一致。Haeder等_[17]研究認(rèn)為，施鉀對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量的有利影響主要是因?yàn)樵黾恿俗蚜５那ЯＶ?，其次是增加了單位面積的穗數(shù)及每穗粒數(shù)。本試驗(yàn)結(jié)果與該研究相近，結(jié)果表明，與不施用鉀肥的處理相比，施用鉀肥的小麥籽粒千粒重和穗數(shù)都有顯著提高。但對(duì)于相同鉀肥用量的小麥處理，分期施鉀對(duì)小麥產(chǎn)量的提高主要是通過提高籽粒千粒重來實(shí)現(xiàn)。

Narendra等_[18，19]研究認(rèn)為，在一定范圍內(nèi)，隨施鉀量的提高，籽粒蛋白質(zhì)含量有所提高。本試驗(yàn)與該研究結(jié)果相近，表明在土壤速效鉀為114.8 mg/kg的條件下，與不施用鉀肥處理相比，施用鉀肥能顯著提高小麥籽粒中蛋白質(zhì)的含量，但分期施鉀與一次性基施鉀肥的處理間蛋白質(zhì)含量并無顯著性差異。施鉀對(duì)籽粒中蛋白質(zhì)組分含量影響的報(bào)道很少。鄒鐵祥_[20]和張定一_[21]的研究結(jié)果都認(rèn)為施用鉀肥能夠提高各蛋白質(zhì)組分含量，但對(duì)于不同組分的影響兩人研究結(jié)果不同。鄒鐵祥認(rèn)為施鉀對(duì)球蛋白和醇溶蛋白含量影響較大，對(duì)谷蛋白和清蛋白含量影響較小。張定一研究結(jié)果表明施鉀對(duì)谷蛋白含量影響最大，而對(duì)醇溶蛋白含量影響很小。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用鉀肥能顯著提高各蛋白質(zhì)組分的含量，這與上述兩人研究結(jié)果一致。與兩人研究不同的是本試驗(yàn)表明，從影響幅度來看，施鉀對(duì)谷蛋白和醇溶蛋白兩種貯藏性蛋白質(zhì)含量的影響較大，而對(duì)清蛋白和球蛋白這兩種結(jié)構(gòu)性蛋白的含量影響較小。分期施鉀對(duì)蛋白質(zhì)組分含量的影響未見相關(guān)報(bào)道，本研究認(rèn)為，與一次性基施鉀肥相比，分期施鉀對(duì)清、球蛋白含量無顯著性影響，但能顯著提高谷蛋白的含量，同時(shí)顯著降低醇溶蛋白含量，谷/醇比因而得到相應(yīng)提高。這表明鉀肥對(duì)貯藏性蛋白的影響較大，同時(shí)能夠調(diào)節(jié)貯藏性蛋白間的比例，這是其進(jìn)一步影響小麥品質(zhì)的基礎(chǔ)。

與蛋白質(zhì)組分相比，谷蛋白組分中SDS-不溶性谷蛋白含量（也稱谷蛋白大聚合體含量）和聚合指數(shù)對(duì)小麥的加工品質(zhì)和面包烘焙品質(zhì)的影響更大_[22，23]，但關(guān)于鉀肥對(duì)谷蛋白組分影響的報(bào)道則寥寥無幾。本研究認(rèn)為，與不施用鉀肥和基施鉀肥相比，分期施鉀能夠更加顯著地提高SDS-不溶性谷蛋白的含量，提高谷蛋白的聚合指數(shù)。聚合指數(shù)的提高意味著聚合程度的提高，小麥灌漿后期，聚合指數(shù)的提高有利于大粒徑的谷蛋白大聚合體的形成，從而促進(jìn)小麥加工品質(zhì)和面包烘焙品質(zhì)的協(xié)同提高。

前人對(duì)小麥籽粒加工品質(zhì)和面包品質(zhì)有諸多研究，Zhang等_[24]研究認(rèn)為醇/谷比是影響面包烘焙品質(zhì)的重要指標(biāo)；Wieser等_[25]研究指出較低的醇/谷比能增加面團(tuán)形成時(shí)間、揉面峰值阻力、最大抗延阻力和面包體積。而另一些研究認(rèn)為SDS-不溶性谷蛋白含量與聚合指數(shù)對(duì)小麥籽粒加工品質(zhì)和面包品質(zhì)有顯著的改善作用_[26]。這可能是由于不同試驗(yàn)中所選用的栽培品種和處理方式的不同，使得最終影響其小麥品質(zhì)的因素有所不同。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用鉀肥使不溶性谷蛋白含量顯著增加，聚合指數(shù)顯著提高，同時(shí)由于谷蛋白含量的提高使醇溶蛋白含量下降，谷/醇比提高，最終使小麥籽粒的面團(tuán)形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間顯著提高，面包體積顯著增大，小麥品質(zhì)得到改善，且分期施鉀比一次性基施鉀肥效果更顯著。

在適宜的鉀肥用量條件下，施用鉀肥能顯著提高小麥籽粒的粒重和產(chǎn)量，且分期施鉀效果好于一次性基施鉀肥。與不施鉀相比施用鉀肥能夠顯著提高籽粒中蛋白質(zhì)及其各組分的含量，但在相同施鉀量條件下，不同施鉀方式間蛋白質(zhì)總含量和結(jié)構(gòu)蛋白含量無顯著性差異。與一次性基施鉀肥相比，分期施鉀能夠顯著提高SDS-不溶性谷蛋白含量，提高聚合指數(shù)和谷/醇比，使小麥的加工品質(zhì)和面包烘焙品質(zhì)得到改善。本試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥籽粒蛋白的谷/醇比對(duì)小麥加工品質(zhì)影響最大，而小麥籽粒中谷蛋白大聚合體聚合指數(shù)的提高則是面包體積增大、面包烘焙品質(zhì)提高的根本原因。

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