胡 健，陳志英，王長進，李文陽

(安徽科技學院 農(nóng)學院，安徽 鳳陽 233100)

玉米的生長發(fā)育、品質(zhì)優(yōu)劣、產(chǎn)量高低離不開對氮素的利用,在玉米的生長過程中施氮是獲得高產(chǎn)的重要因素之一[1]。玉米籽粒中主要含有蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪三大類營養(yǎng)物質(zhì),而玉米本身的基因和外界的環(huán)境栽培條件是決定籽粒品質(zhì)的重要因素[2-4]。有研究表明,在肥料中以氮肥對籽粒品質(zhì)的影響最大[5]。在合理的施肥范圍內(nèi),可通過增施氮肥增加籽粒蛋白質(zhì)、淀粉的含量,降低脂肪的含量,改善籽粒品質(zhì)[6]。另外在適宜播期內(nèi),適當早播也能增加籽粒粗蛋白含量,改善玉米品質(zhì),提高產(chǎn)量[7]。

糊化是淀粉的基本性質(zhì)之一,淀粉的糊化特性會影響食品的口感、加工特性,對淀粉的加工利用有重要意義,而淀粉的加工利用主要受其理化性質(zhì)的影響,黏度參數(shù)是評價其淀粉品質(zhì)的重要性狀[8-10]。前人對玉米淀粉的黏度參數(shù)做了探究, 賀江等[8]研究發(fā)現(xiàn),在不同施氮水平下,施磷60～120 kg/hm2范圍內(nèi),隨著施磷量的增加,玉米淀粉的峰值黏度、低谷黏度、最終黏度顯著上升。李文陽等[11]發(fā)現(xiàn),玉米籽粒小、中型淀粉粒體積百分比與淀粉峰值黏度、稀懈值呈顯著或極顯著負相關(guān),大型淀粉粒體積百分比與淀粉峰值黏度、稀懈值呈顯著或極顯著正相關(guān)。前人對小麥上黏度參數(shù)的研究較多,對玉米上的研究相對較少。本研究以德合187等11個玉米雜交種為材料,設(shè)置不同施氮水平,分析氮素對籽粒品質(zhì)與黏度參數(shù)的影響。以期為提高玉米的淀粉品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計與材料

試驗于2018年6-10月在安徽科技學院種植園進行。選用德合(DH187)、登海685(DH685)、華農(nóng)138(HN138)、京農(nóng)科728(JNK728)、金玉698(JY698)、魯單9088(LD9088)、蠡玉16(LY16)、盛瑞999(SR999)、偉科216(WK216)、先玉(XY335)、鄭單958(ZD958)等11個玉米品種為試驗材料。試驗設(shè)3個氮水平,即分別施用純氮135、270、405 kg/hm2(分別用N135、N270、N405表示);采用隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復。播種密度為60 000株/hm2,于6月10日播種,當年10月15日收獲。田間管理同一般高產(chǎn)田管理進行。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 品質(zhì)性狀測定 將11個玉米品種收獲后脫粒、曬干備用。用DA7200近紅外品質(zhì)分析儀(瑞典波通公司)分別測定樣品的蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪含量。

1.2.2 淀粉黏度參數(shù)測定 參照賀江等[8]方法,將玉米籽粒用研磨機進行粉碎,粉碎后準確稱取3 g淀粉放入鋁盒內(nèi),加25 mL蒸餾水均勻攪拌后,使用Supper 3快速黏度分析儀(瑞典波通公司),選擇Std1程序測定淀粉的糊化參數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019軟件對數(shù)據(jù)進行初步統(tǒng)計和整理,采用DPS 7.05軟件對整理后的數(shù)據(jù)使用LSD 法進行方差分析與相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒品質(zhì)性狀

由表1可知,在不同施氮水平條件下,籽粒蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉/蛋白質(zhì)比值均呈極顯著相關(guān)。在135～405 kg/hm2范圍內(nèi),隨著施氮量的增加,玉米籽粒蛋白質(zhì)含量顯著增加,淀粉含量顯著降低,碳氮比顯著下降;籽粒脂肪含量呈先降后升趨勢。不同品種間比較,京農(nóng)科728和圣瑞999籽粒淀粉/蛋白質(zhì)在三個氮素水平間變異系數(shù)較小,分別為12.01%、9.69%。說明與其他品種相比,京農(nóng)科728和圣瑞999在不同施氮量條件下籽粒C/N比例變化較小。

表1 氮素水平對籽粒品質(zhì)性狀的影響Table 1 Effects of nitrogen rate on grain quality traits

2.2 淀粉糊化參數(shù)

由表2可以看出,在不同氮素水平下,玉米籽粒淀粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值呈極顯著相關(guān)。在施氮135～405 kg/hm2范圍內(nèi),隨著施氮水平的增加,玉米籽粒淀粉峰值黏度、低谷黏度都顯著降低,稀懈值呈先升后降趨勢。玉米品種間比較,3個氮水平條件下登海685和偉科216籽粒淀粉峰值黏度變異系數(shù)較小,分別為47.60%、27.60%。說明與其他品種相比,登海685和偉科216在不同施氮條件下峰值黏度變化較小。

表2 氮素水平對淀粉糊化參數(shù)的影響Table 2 Effect of nitrogen rate on starch gelatinization parameters

2.3 淀粉凝沉特性

由表3可以看出,不同施氮水平下,玉米籽粒淀粉回升值、最終黏度呈極顯著差異。在施氮135～405 kg/hm2范圍內(nèi),隨著氮素水平的增加,玉米籽粒淀粉最終黏度顯著降低,回升值在施氮135～270 kg/hm2范圍內(nèi)呈上升趨勢的趨勢,施氮405 kg/hm2時回升值顯著下降。不同玉米品種比較,圣瑞999和偉科216籽粒淀粉回升值在3個施氮水平下變異系數(shù)較小,分別為51.19%、46.07%?？梢娛ト?99、偉科216在不同施氮水平下回升值較穩(wěn)定。

表3 氮素水平對淀粉凝沉特性的影響Table 3 Effect of nitrogen rate on starch coagulation characteristics

2.4 相關(guān)性分析

由相關(guān)分析(表4)可以看出,玉米籽粒中蛋白質(zhì)與淀粉、峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、回升值、最終黏度呈顯著或極顯著負相關(guān)。淀粉與淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度呈顯著或極顯著正相關(guān),與稀懈值、回升值無明顯相關(guān)性。脂肪與低谷黏度呈顯著負相關(guān),與峰值黏度、最終黏度、稀懈值和回升值無明顯相關(guān)性。淀粉/蛋白質(zhì)的比值與峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度呈顯著或極顯著正相關(guān)?？梢娪衩鬃蚜５矸酆吭礁?、蛋白質(zhì)含量越低,即淀粉/蛋白質(zhì)比值越高,淀粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值和最終黏度就越高。

表4 籽粒品質(zhì)與淀粉黏度參數(shù)的相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis of grain quality and starch viscosity parameter

3 結(jié)論與討論

玉米籽粒中主要含有蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪三大類營養(yǎng)物質(zhì),蛋白質(zhì)、淀粉含量的多少也影響其口感,玉米品質(zhì)受環(huán)境、栽培條件的影響很大[2-4]。氮肥對玉米籽粒品質(zhì)的影響前人有大量的研究。于寧寧等[6]發(fā)現(xiàn),N2(184.5 kg/hm2)處理下的登海518和鄭單958較N0、N1(129 kg/hm2)的粗蛋白、可溶性糖、總淀粉含量顯著增加。N3(300 kg/hm2)處理下的夏玉米產(chǎn)量和品質(zhì)有所下降。馮云超等[12]認為,隨著施氮量的減少,各類型玉米籽粒的產(chǎn)量和蛋白質(zhì)有下降趨勢,淀粉有上升趨勢,脂肪無明顯規(guī)律變化。姜濤[13]發(fā)現(xiàn),當施氮量較低時,玉米籽粒的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪含量會隨著氮肥的增加而提高;當施氮量達到一定量時,則不會隨著氮肥增加而增大,甚至有所下降。本研究結(jié)果顯示,在135～405 kg/hm2范圍內(nèi),隨著氮素水平的增加,籽粒中蛋白質(zhì)的含量顯著增加,淀粉含量顯著降低,碳氮比下降,脂肪含量呈先降后升趨勢。該研究結(jié)果與馮云超等[12]研究結(jié)果相似。不同玉米品種間比較,圣瑞999和京農(nóng)科728在不同施氮量條件下籽粒C/N比例變化較小,穩(wěn)定性較好。

玉米淀粉糊化特性、凝沉特性等化學特性受氮肥調(diào)控的影響。石德楊等[14]在玉米研究上認為,氮肥能顯著影響籽粒淀粉粒粒度分布與糊化特性,增加玉米籽粒淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度、回升值和籽粒產(chǎn)量。錢必長等[15]研究認為,適當?shù)牡乜梢越档偷矸鄣姆逯叼ざ?、最終黏度。崔麗娜等[16]認為,隨著追氮量的增加,淀粉峰值黏度,低谷黏度、最終黏度、稀懈值呈先升后降趨勢。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),在試驗氮水平范圍內(nèi),隨著氮素水平的增加,籽粒淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度呈下降的趨勢,稀懈值在135～405 kg/hm2施氮范圍有所上升,但施氮量在405 kg/hm2時顯著下降,回升值在135～270 kg/hm2無明顯差異,當施氮量達到405 kg/hm2時顯著下降。在不同施氮水平條件下,登海685、圣瑞999和偉科216籽粒淀粉在黏度參數(shù)上的變異幅度總體較小。相關(guān)分析表明,籽粒蛋白質(zhì)含量與淀粉峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、回升值、最終黏度呈顯著或極顯著負相關(guān),而淀粉與峰值黏度、低谷黏度、最終黏度呈極顯著正相關(guān),淀粉/蛋白質(zhì)的比值與淀粉的峰值黏度、低谷黏度、稀懈值、最終黏度。說明玉米籽粒中淀粉比值越高,淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度和稀懈值越高。本試驗條件下,在施氮135～405 kg/hm2范圍內(nèi),隨著施氮水平增加,玉米籽粒蛋白質(zhì)含量上升、淀粉含量下降,籽粒淀粉/蛋白質(zhì)比值降低,進而影響淀粉化學特性,即降低了淀粉峰值黏度、低谷黏度、最終黏度等黏度參數(shù)。