譚植，李瑞，吳培金，楊兵兵，袁建新，李文陽(yáng)

鉀肥對(duì)弱筋小麥淀粉粒度分布與黏度參數(shù)的影響

譚植，李瑞，吳培金，楊兵兵，袁建新，李文陽(yáng)*

(安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽(yáng) 233100)

為了明確鉀肥對(duì)弱筋小麥淀粉粒分布與糊化特性的影響，以弱筋品種揚(yáng)麥13、寧麥13為材料，設(shè)置0、60、120、180 kg/hm2等4個(gè)施鉀水平，研究鉀肥對(duì)籽粒淀粉粒度分布與黏度參數(shù)的影響。結(jié)果表明：弱筋小麥籽粒B型淀粉粒(粒徑≤10 μm)體積、表面積百分比隨施鉀量的增加而增加，A型淀粉粒(粒徑>10 μm)體積、表面積百分比隨著施鉀量的增加而降低，鉀素有利于B型淀粉粒形成；B型淀粉粒中，與粒徑≤2.5 μm淀粉粒組相比，鉀肥對(duì)粒徑為2.5～10.0 μm的淀粉粒組體積、表面積百分比的影響更大；A型淀粉粒中，與粒徑10～20 μm淀粉粒組相比，鉀肥對(duì)粒徑>20 μm淀粉粒組體積、表面積百分比的影響更大；施鉀對(duì)弱筋小麥籽粒B、A型淀粉粒數(shù)百分比的影響不顯著；施鉀60～120 kg/hm2，弱筋小麥籽粒淀粉峰值黏度等參數(shù)較其他處理的高；施用適宜鉀肥有利于淀粉黏度參數(shù)的提高；施鉀0～120 kg/hm2范圍內(nèi)，施鉀增加B型淀粉粒比例、降低A型淀粉粒比例，進(jìn)而增加了淀粉峰值黏度等黏度參數(shù)。

小麥；鉀肥；淀粉粒；粒度分布；黏度參數(shù)

淀粉是小麥籽?；瘜W(xué)成分占比最大的組分，約占籽粒質(zhì)量的65%~70%，是決定小麥產(chǎn)量與籽粒品質(zhì)的重要因素之一[1]。淀粉主要以不同粒徑淀粉粒的形式貯存于籽粒胚乳中[2]。小麥淀粉粒主要分為粒徑≤10 μm的B型淀粉粒與粒徑>10 μm的A型淀粉粒[3]。通過(guò)黏度快速分析儀測(cè)定的黏度曲線(xiàn)可以反映淀粉的主要化學(xué)特性，即糊化特性與凝沉特性[4-5]。弱筋小麥適合加工成餅干、糕點(diǎn)、南方饅頭等食品。隨著人們生活水平的提高，對(duì)弱筋小麥的需求不斷增加[6]。前人關(guān)于弱筋小麥品質(zhì)的研究多集中于籽粒蛋白質(zhì)、濕面筋含量[7]、淀粉組成[8]等方面，對(duì)籽粒淀粉粒度分布特征與黏度參數(shù)的研究相對(duì)較少。

鉀是作物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的三大礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一，在作物生理生化過(guò)程中起重要作用[9]。增施鉀素能提高作物對(duì)氮的吸收和利用[10]，對(duì)碳水化合物的合成和運(yùn)輸有積極影響[11]，并能較好地協(xié)調(diào)鮮薯[12]和水稻[13]等作物淀粉合成過(guò)程中“源”和“庫(kù)”的關(guān)系，促進(jìn)“庫(kù)”中淀粉的累積[14]，顯著增加淀粉濕面筋含量和蛋白質(zhì)含量[15]。本試驗(yàn)設(shè)置不同鉀肥施用水平，分析鉀肥對(duì)弱筋小麥籽粒中淀粉粒的分布與黏度特性的影響，以期為弱筋小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)種植提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料

以弱筋小麥品種揚(yáng)麥13和寧麥13為試驗(yàn)材料。

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016—2017年在安徽科技學(xué)院種植園(安徽鳳陽(yáng))進(jìn)行。試驗(yàn)地前茬為玉米。土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為53.4、14.9、81.4 mg/g。設(shè)置4個(gè)鉀肥(KCl，含K2O 60%)施用水平0、60、120、180 kg/hm2，分別用K0、K1、K2、K3表示。鉀肥分2次施用，底肥和追肥(返青期)施用比例為7∶3。試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)3 m，寬3 m，面積為9 m2，四周設(shè)置保護(hù)行。小麥播種期為2016年11月11日，收獲期為2017年5月30日。種植密度300萬(wàn)株/hm2。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。其他大田管理同一般高產(chǎn)田。

1.3　測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1淀粉粒提取和粒度分布測(cè)定

參照PENG等[16]的方法提取淀粉粒。取2 g小麥籽粒在蒸餾水中浸泡24 h，在研缽中研磨，勻漿過(guò)篩(孔徑為75 μm)。淀粉勻漿離心10 min(3 000 r/min)，去掉上清液，加入5 mL 2 mol/L NaCl，旋渦混合，勻漿離心。重復(fù)多次。用0.2% NaOH、2% SDS和蒸餾水清洗多次后，用丙酮清洗3次，風(fēng)干，-20 ℃低溫貯存。使用衍射粒度分析儀(LS13320，美國(guó)Beckman Coulter)進(jìn)行粒徑分析。

1.3.2淀粉黏度參數(shù)測(cè)定

使用快速黏度分析儀(RVA-TecMaster，瑞典波通公司)測(cè)定淀粉黏度參數(shù)。

1.4　數(shù)據(jù)分析

利用DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；采用LSD法進(jìn)行多重比較。

2　結(jié)果與分析

2.1　淀粉粒體積分布

本試驗(yàn)中，弱筋小麥籽粒中淀粉粒體積分布呈雙峰或三峰曲線(xiàn)分布，其中K0處理籽粒淀粉粒體積分布呈雙峰曲線(xiàn)分布，施鉀處理籽粒淀粉粒體積分布基本呈三峰曲線(xiàn)分布(圖略)。由表1可看出，弱筋小麥籽粒B型淀粉粒(粒徑≤10 μm)體積約占總體積的30.80%~45.65%，A型淀粉粒(粒徑>10 μm)體積約占總體積的54.35%~69.20%。施鉀量對(duì)弱筋小麥籽粒B、A型淀粉粒體積百分比有顯著影響， B型淀粉粒體積百分比均隨著施鉀量的增加而增加，A型淀粉粒體積百分比均隨著施鉀量的增加而降低，可見(jiàn)鉀素有利于B型淀粉粒的產(chǎn)生與生長(zhǎng)。B型淀粉粒中，與粒徑≤2.5 μm淀粉粒組相比，鉀肥對(duì)粒徑2.5～10.0 μm淀粉粒組體積百分比的增幅更大；A型淀粉粒中，與粒徑10～20 μm淀粉粒組相比，鉀肥對(duì)粒徑>20 μm淀粉粒組體積百分比的降幅更大。

表1　施鉀處理不同粒徑小麥淀粉粒的體積所占比例

為粒徑；C為品種；K為鉀水平。同列數(shù)據(jù)不同字母表示同一品種不同處理間在0.05水平差異顯著；“**”示在0.01水平差異顯著。

2.2　淀粉粒表面積分布

本試驗(yàn)中，弱筋小麥籽粒中淀粉粒表面積分布呈雙峰或三峰曲線(xiàn)分布(圖略)。由表2可看出，弱筋小麥籽粒B型淀粉粒(粒徑≤10 μm)表面積約占總表面積的76.90%~84.40%，A型淀粉粒(粒徑>10 μm)表面積約占總表面積的15.60%～23.10%。施鉀量對(duì)籽粒淀粉粒表面積百分比有顯著影響，施鉀0～180 kg/hm2，隨著鉀水平增加，籽粒B型淀粉粒表面積百分比顯著增加；A型淀粉粒表面積百分比均隨施鉀量的增加而降低。A型淀粉粒中，與粒徑為10～20 μm淀粉粒組相比，鉀肥對(duì)粒徑>20 μm淀粉粒組表面積百分比的降幅更明顯。

表2　施鉀處理不同粒徑小麥淀粉粒的表面積所占比例

為粒徑；C為品種；K為鉀水平。同列數(shù)據(jù)不同字母示同一品種不同處理間在0.05水平差異顯著；“*” “**”分別示在0.05、0.01水平差異顯著。

2.3　淀粉粒數(shù)分布

本試驗(yàn)中，弱筋小麥籽粒中淀粉粒數(shù)分布呈單峰曲線(xiàn)分布(圖略)。由表3可以看出，弱筋小麥籽粒B型淀粉粒(粒徑≤10 μm)數(shù)占總數(shù)的99.9%，A型淀粉粒(粒徑>10 μm)數(shù)占總數(shù)的0.1%。施鉀量對(duì)弱筋小麥籽粒B、A型淀粉粒數(shù)百分比無(wú)顯著影響。B型淀粉粒中，施鉀0～180 kg/hm2，隨著鉀素水平的增加，粒徑2.5～10 μm淀粉粒組的數(shù)量先增加后降低。

表3　施鉀處理不同粒徑小麥淀粉粒的數(shù)量比

為粒徑；C為品種；K為鉀水平。同列數(shù)據(jù)不同字母示同一品種不同處理間在0.05水平差異顯著；“*”“**”分別示在0.05、0.01水平差異顯著。

2.4　淀粉黏度參數(shù)

由表4可看出，施鉀0～120 kg/hm2，隨著鉀素水平的增加，寧麥13籽粒淀粉峰值黏度、稀懈值等參數(shù)增加，施鉀180 kg/hm2時(shí)呈下降趨勢(shì)。與K0、K3處理相比，K1、K2處理的籽粒淀粉峰值黏度等參數(shù)較高。

表4　不同鉀肥處理弱筋小麥品種寧麥13的淀粉黏度參數(shù)

同列數(shù)據(jù)不同字母示在0.05水平差異顯著；“*”“**”分別示在0.05、0.01水平差異顯著。

3　結(jié)論與討論

顧鋒等[17]研究表明，中、強(qiáng)筋小麥品種籽粒的淀粉粒數(shù)量分布呈單峰或雙峰曲線(xiàn)變化，體積和表面積分布均呈雙峰曲線(xiàn)變化。蔡瑞國(guó)等[18]研究認(rèn)為，強(qiáng)筋小麥品種B型淀粉粒體積、數(shù)量百分比分別為46.85%、99.89%，A型淀粉粒體積、數(shù)量百分比分別為53.15%、0.11%。馬冬云等[19]的研究中提到中筋小麥品種籽粒B型淀粉粒體積占總體積的49%左右，A型淀粉粒體積約占總體積的51%。本研究結(jié)果表明，B型淀粉粒體積約占總體積的30.80%~45.65%，A型淀粉粒體積約占總體積的54.35%~69.20%；B型淀粉粒數(shù)占總數(shù)的99.9%，A型淀粉粒數(shù)占總數(shù)的0.1%?？梢?jiàn)，與中強(qiáng)筋小麥相比，弱筋小麥籽粒A型淀粉粒體積百分比較高、B型淀粉粒體積百分比較低；不同類(lèi)型小麥品種籽粒A、B型淀粉粒數(shù)量百分比差異不明顯。

栽培與環(huán)境因素是影響小麥籽粒淀粉粒度分布與理化特性的重要因素[20-21]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，鉀肥對(duì)弱筋小麥籽粒中淀粉粒體積、表面積百分比有影響，B型淀粉粒體積、表面積百分比隨著施鉀量的增加而增加，A型淀粉粒體積、表面積百分比隨施鉀量的增加而降低?？梢?jiàn)鉀素有利于B型淀粉粒的產(chǎn)生與生長(zhǎng)。其中，B型淀粉粒中，鉀肥對(duì)粒徑為2.5～10.0 μm淀粉粒組體積百分比的影響較粒徑≤2.5 μm淀粉粒組的影響更顯著；A型淀粉粒中，鉀肥對(duì)粒徑>20 μm淀粉粒組體積百分比的影響較對(duì)粒徑為10～20 μm淀粉粒組的影響更大。

武際等[22]的研究結(jié)果表明，適宜的鉀肥施用量對(duì)小麥籽粒淀粉的糊化特性有改善作用，增施鉀肥能夠提高強(qiáng)筋小麥籽粒稀懈值等參數(shù)。本試驗(yàn)中，施鉀60～120 kg/hm2，弱筋小麥籽粒淀粉峰值黏度等參數(shù)較其他處理的高，可見(jiàn)適宜施用鉀肥有利于淀粉黏度參數(shù)的提高。結(jié)合本試驗(yàn)中弱筋小麥籽粒淀粉粒的粒度分布特征變化可推斷，施鉀0～120 kg/hm2，鉀肥水平通過(guò)調(diào)控弱筋小麥淀粉粒度分布，即增加B型淀粉粒比例、降低A型淀粉粒比例，進(jìn)而改變淀粉黏度參數(shù)，即增加了淀粉峰值黏度等黏度參數(shù)。在本試驗(yàn)條件下，較適宜的施鉀量應(yīng)為120 kg/hm2。

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Effect of potassium on starch granules size distribution and viscosity parameters of weak gluten wheat

TAN Zhi, LI Rui, WU Peijin, YANG Bingbing, YUAN Jianxin, LI Wenyang*

(College of Agronomy, Anhui Science and Technology University, Fengyang, Anhui 233100, China)

Two weak gluten wheat cultivars(Yangmai 13 and Ningmai 13) grown were used to investigate the effect of potassium fertilizer on the starch granules distribution and viscosity parameters in wheat grain. Four potassium rates of 0 kg/hm2(K0), 60 kg/hm2(K1), 120 kg/hm2(K2) and 180 kg/hm2(K3). The results showed that the volume and surface area percentage of B-type(≤10 μm) starch granules increased within the potassium rates from 0 to 180 kg/hm2in weak gluten wheat. And the volume and surface area percentage of A-type(>10 μm) starch granules decreased within the potassium rates from 0 to 180 kg/hm2. It indicated that potassium fertilizer was favor of the formation of B-type starch granules. Increasing of the volume and surface area percentage of 2.5-10 starch granules were greater compared with≤2.5 μm starch granules in the B-type starch granules. Decreasing of the volume and surface area percentage of >20 starch granules in potassium treatment were greater compared with 10-20 μm starch granules in the A-type starch granules. Potassium fertilizer did not significantly affect the number percentage of both type starch granules in weak gluten wheat. The viscosity parameters with K1 and K2 treatments were higher than K0 and K3 treatments, which indicating that appropriate potassium application could increase starch viscosity parameters. Within the range from 0 to 120 kg/hm2of potassium rate, the appropriate potassium fertilizer could increase the proportion of B-type starch granules and reduce the proportion of A-type starch granules, thus increase the viscosity parameters of starch in weak gluten wheat.

wheat; potassium fertilizer; starch granules; granules size distribution; viscosity parameters

S512.106.2

A

1007-1032(2020)05-0507-06

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http://xb.hunau.edu.cn

2019-10-20

2019-12-25

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFD0300408、2017YFD0301301)；安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(1408085MC48、1408085QC54)

譚植(1996—)，女，安徽宣城人，碩士研究生，主要從事小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培生理研究，1571280275@qq.com；*通信作者，李文陽(yáng)，博士，教授，主要從事小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培生理研究，liwy@ahstu.edu.cn

責(zé)任編輯：毛友純

英文編輯：柳正