<4D6963726F736F667420576F7264202D205F39372D3130325F7A61712D3539D2A6CBD8C3B72DB3F6B6FED0A3D3A2CEC4D2D1BACB2E646F63>

第 31 卷 第 19 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.19 2015 年 10 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Oct. 2015 97 喷 灌 促 进 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 提 高 其 品 质 姚 素 梅 1, 吴 大 付 2, 杨 文 平 1, 杨 雪 芹 1, 黄 玲 (1. 河 南 科 技 学 院 生 命 科 技 学 院, 新 乡 453003;2. 河 南 科 技 学 院 资 源 与 环 境 学 院, 新 乡 453003) 1 摘 要 : 为 研 究 喷 灌 和 地 面 灌 溉 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 及 其 品 质 性 状 的 影 响, 该 文 以 中 筋 小 麦 百 农 矮 抗 58 为 试 验 材 料, 通 过 20122014 年 2 个 生 长 季 的 大 田 试 验, 以 地 面 灌 溉 为 对 照, 分 析 了 喷 灌 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 及 其 组 分 积 累 过 程 淀 粉 糊 化 特 性 等 的 影 响 结 果 表 明 :1) 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 显 著 提 高 了 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 含 量, 降 低 了 直 链 淀 粉 含 量, 进 而 降 低 了 淀 粉 的 直 / 支 比 ;2) 喷 灌 条 件 下 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 积 累 量 较 地 面 灌 溉 分 别 显 著 提 高 了 7.8%~8.0% 和 12.2%~12.5%(P<0.05);3) 喷 灌 条 件 下 小 麦 直 链 淀 粉 的 积 累 量 较 地 面 灌 溉 显 著 降 低 了 8.3%~11.4%(P<0.05);4) Logistics 方 程 模 拟 淀 粉 积 累 过 程 表 明, 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 提 高 了 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 最 大 积 累 速 率 平 均 积 累 速 率, 但 降 低 了 直 链 淀 粉 的 最 大 积 累 速 率 平 均 积 累 速 率 ;5) 喷 灌 与 地 面 灌 溉 条 件 下 淀 粉 糊 化 特 性 表 现 出 明 显 的 不 同 : 除 糊 化 温 度 和 糊 化 时 间 差 异 不 显 著 外, 喷 灌 小 麦 淀 粉 的 高 峰 黏 度 低 谷 黏 度 稀 懈 值 和 最 终 黏 度 分 别 较 地 面 灌 溉 提 高 了 0.169~0.186 0.053~0.062 0.116~0.124 和 0.155~0.171 Pa s(p<0.05) 综 上, 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 有 利 于 中 筋 小 麦 成 熟 期 籽 粒 淀 粉 积 累, 并 在 一 定 程 度 上 提 高 了 中 筋 小 麦 淀 粉 品 质 该 研 究 可 为 小 麦 高 产 优 质 栽 培 提 供 理 论 依 据 关 键 词 : 灌 溉 ; 淀 粉 ; 籽 粒 ; 喷 灌 ; 地 面 灌 溉 ; 小 麦 ; 品 质 doi:10.11975/j.issn.10026819.2015.19.014 中 图 分 类 号 :S275.5;S512.1 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :10026819(2015)19009706 姚 素 梅, 吴 大 付, 杨 文 平, 杨 雪 芹, 黄 玲. 喷 灌 促 进 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 提 高 其 品 质 [J]. 农 业 工 程 学 报,2015,31(19): 97102. doi:10.11975/j.issn.10026819.2015.19.014 http://www.tcsae.org Yao Sumei, Wu Dafu, Yang Wenping, Yang Xueqin, Huang Ling. Sprinkler irrigation enhancing accumulation and quality properties of starch in wheat grain[j]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(19): 97 102. (in Chinese with English abstract) doi : 10.11975/j.issn.10026819.2015.19.014 http://www.tcsae.org 0 引 言 淀 粉 是 一 种 贮 存 性 碳 水 化 合 物, 在 小 麦 籽 粒 中 所 占 比 例 最 大, 在 籽 粒 发 育 过 程 中, 胚 乳 中 淀 粉 的 积 累 直 接 影 响 籽 粒 的 品 质 和 产 量 小 麦 胚 乳 淀 粉 由 直 链 淀 粉 和 支 链 淀 粉 组 成, 其 比 例 对 淀 粉 的 理 化 特 性 面 条 和 馒 头 等 制 成 品 的 加 工 品 质 有 显 著 影 响 [12] 淀 粉 品 质 受 遗 传 因 素 和 环 境 因 素 的 共 同 影 响, 其 中 灌 溉 是 重 要 的 影 响 因 子 之 一 [34] 研 究 灌 溉 条 件 下 籽 粒 淀 粉 积 累 特 征 及 其 品 质 变 化, 对 于 调 控 小 麦 品 质 和 产 量 形 成 指 导 节 水 灌 溉 有 重 要 意 义 有 关 灌 溉 对 小 麦 淀 粉 积 累 及 品 质 特 性 的 研 究 报 道 相 对 较 少, 且 由 于 品 种 特 性 和 生 态 条 件 的 差 异, 其 结 果 尚 不 尽 一 致 研 究 表 明, 防 雨 池 栽 条 件 下 小 麦 开 花 期 土 壤 体 积 含 水 率 占 田 间 持 水 量 的 75%~80% 的 适 宜 灌 水 处 理 能 增 加 各 淀 粉 组 分 含 量 [5], 与 充 分 灌 溉 相 比, 亏 缺 灌 溉 降 低 了 籽 粒 直 链 支 链 淀 粉 和 总 淀 粉 含 量 [6] ; 但 也 有 研 究 发 现, 与 节 水 灌 溉 相 比, 旱 作 栽 培 促 进 了 籽 粒 淀 粉 的 合 成 收 稿 日 期 :20150609 修 订 日 期 :20150810 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 (50909043); 农 业 部 作 物 需 水 与 调 控 重 点 开 放 实 验 室 开 放 基 金 (CWRR200905); 河 南 科 技 学 院 青 年 骨 干 教 师 资 助 计 划 项 目 (060101) 作 者 简 介 : 姚 素 梅, 女, 河 南 柘 城 人, 博 士, 副 教 授, 主 要 从 事 农 业 水 资 源 高 效 利 用 研 究 新 乡 河 南 科 技 学 院 生 命 科 技 学 院,453003 Email:sumeiy@126.com 与 积 累 [7] 喷 灌 作 为 一 种 现 代 灌 溉 技 术, 在 世 界 范 围 内 得 到 广 泛 应 用 目 前 中 国 大 部 分 灌 区 仍 采 用 地 面 灌 溉 等 传 统 的 灌 溉 技 术, 随 着 中 国 人 口 的 不 断 增 加 水 资 源 严 重 短 缺 等 生 态 问 题 日 趋 严 重, 喷 灌 推 广 应 用 的 潜 力 很 大 [89] 与 传 统 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 条 件 下 土 壤 水 分 养 分 分 布 [1012] 和 农 田 小 气 候 均 发 生 了 明 显 的 变 化, 从 而 影 响 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 及 淀 粉 品 质 形 成 前 人 的 研 究 多 集 中 于 喷 灌 条 件 下 小 麦 的 冠 层 截 留 [1213] 生 理 特 性 [1415] 生 长 及 产 量 [1619] [11,20] 水 分 利 用 效 率 等 方 面, 而 喷 灌 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 及 淀 粉 品 质 影 响 的 报 道 尚 少 本 研 究 以 中 筋 小 麦 百 农 矮 抗 58 为 对 象, 以 地 面 灌 溉 为 对 照, 研 究 喷 灌 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 特 征 及 淀 粉 品 质 性 状 的 影 响, 为 科 学 合 理 使 用 喷 灌 和 更 好 发 挥 喷 灌 的 综 合 效 益 提 供 科 学 依 据 1 材 料 与 方 法 1.1 试 验 地 概 况 和 供 试 材 料 试 验 于 20122013 年 和 20132014 年 2 个 生 长 季 在 河 南 科 技 学 院 试 验 地 (35 17'N 113 56'E) 进 行, 该 试 验 地 位 于 河 南 省 新 乡 市 洪 门 镇, 属 温 带 大 陆 性 季 风 气 候, 年 均 降 水 量 582 mm, 主 要 集 中 在 79 月 份, 约 占 全 年 总 降 水 量 的 70% 年 均 气 温 14.4, 日 照 时 数 2 398 h, 无 霜 期 210 d 土 壤 类 型 为 壤 质 潮 土, 容 重 1.33 g/cm 3 0~20 cm 土 层 基 本 理 化 性 质 为 : 有 机 质 质 量

98 农 业 工 程 学 报 (http://www.tcsae.org) 2015 年 分 数 13.7 g/kg,ph 值 8.4, 全 氮 1.03 g/kg, 碱 解 氮 57.74 mg/kg, 速 效 磷 6.73 mg/kg, 速 效 钾 125.62 mg/kg 供 试 品 种 为 中 筋 小 麦 百 农 矮 抗 58 采 用 大 田 试 验, 播 前 底 施 纯 氮 112.5 kg/hm 2 P 2 O 5 120 kg/hm 2 K 2 O 75 kg/hm 2, 拔 节 期 结 合 灌 水 追 施 纯 氮 112.5 kg/hm 2 氮 肥 为 尿 素 ( 含 N 46%), 磷 肥 为 过 磷 酸 钙 ( 含 P 2 O 5 14%), 钾 肥 为 硫 酸 钾 ( 含 K 2 O 47%) 1.2 试 验 设 计 及 过 程 设 置 喷 灌 和 地 面 灌 溉 ( 对 照 )2 个 试 验 区, 试 验 区 大 小 均 为 78 m 26 m 喷 灌 试 验 区 采 用 管 道 式 喷 灌 系 统, 喷 头 选 择 13 m 13 m 的 正 方 形 布 置 地 面 灌 溉 试 验 区 采 用 低 压 管 道 输 水 小 畦 灌, 畦 宽 6.5 m, 畦 长 26 m 依 据 在 小 麦 的 需 水 关 键 期 灌 溉 的 原 则, 在 拔 节 期 和 抽 穗 期 这 2 个 需 水 关 键 期 进 行 补 充 灌 溉 喷 灌 灌 溉 时 间 依 据 土 壤 体 积 含 水 率 决 定, 当 0~20 cm 土 层 体 积 含 水 率 低 于 田 间 持 水 量 的 55%~60% 时 进 行 灌 溉, 单 次 灌 水 量 为 45 mm 对 照 地 面 灌 溉 的 灌 溉 时 间 与 喷 灌 相 同, 单 次 灌 水 量 为 75 mm 20122013 年 生 长 季, 拔 节 水 和 抽 穗 水 的 灌 溉 时 间 分 别 为 2013 年 3 月 28 日 和 2013 年 4 月 27 日 ; 20132014 年 生 长 季, 拔 节 水 和 抽 穗 水 的 灌 溉 时 间 分 别 为 2014 年 3 月 26 日 和 2014 年 5 月 1 日 其 他 田 间 管 理 措 施 保 持 一 致,2 a 试 验 期 间, 小 麦 生 育 期 内 降 水 量 分 别 见 表 1 表 1 20122014 年 冬 小 麦 生 长 季 降 水 量 Table 1 Precipitation during growing season of winter wheat in 20122014 mm 播 种 出 苗 Sowing to seeding 出 苗 拔 节 Seeding to jointing 拔 节 抽 穗 Jointing to heading 抽 穗 成 熟 Heading to maturity 全 生 育 期 Whole growth period 20122013 0.4 42.9 20.0 61.4 124.7 20132014 5.2 55.4 46.7 27.1 134.4 1.3 取 样 方 法 在 喷 灌 和 地 面 灌 溉 试 验 区 内 各 设 置 3 个 取 样 重 复 小 区, 每 个 小 区 的 大 小 为 6.5 m 26 m 在 开 花 期 于 各 取 样 小 区 选 择 200 个 同 一 天 开 花 生 长 整 齐 的 穗 子 挂 牌, 于 花 后 7 d 开 始 取 样, 以 后 每 隔 3 d 取 样 一 次 直 至 成 熟 每 穗 取 第 4~12 小 穗 基 部 的 2 个 籽 粒, 每 小 区 每 次 取 100 粒, 置 于 烘 箱 中 经 105 杀 青 0.5 h, 再 降 至 80 烘 干 至 恒 质 量, 用 于 淀 粉 及 其 组 分 含 量 测 定 1.4 测 定 方 法 1.4.1 土 壤 体 积 含 水 量 每 隔 7 d 采 用 土 钻 对 不 同 层 次 土 壤 进 行 取 样, 取 样 的 土 壤 层 次 分 别 为 0~10 >10~20 >20~30 >30~40 >40~60 cm 将 每 层 土 样 分 别 装 入 铝 盒, 称 其 鲜 质 量, 然 后 在 110 烘 至 恒 量, 称 其 干 质 量 根 据 0~60 cm 土 层 平 均 土 壤 含 水 量 计 算 土 壤 质 量 含 水 量, 土 壤 质 量 含 水 量 乘 以 土 壤 容 重 得 到 体 积 含 水 量 1.4.2 籽 粒 淀 粉 含 量 及 组 分 [21] 参 考 何 照 范 的 双 波 长 比 色 法 进 行 淀 粉 及 其 组 分 含 量 测 定, 支 链 淀 粉 和 直 链 淀 粉 含 量 之 和 为 总 淀 粉 含 量 用 Logistics 方 程 对 籽 粒 淀 粉 及 其 组 分 积 累 过 程 分 别 进 行 模 拟 : W=K/(1+A e B t ) (1) 式 中 :A B 为 方 程 参 数 ;K 为 单 粒 最 大 积 累 量,mg; t 为 开 花 后 的 天 数,d;W 为 每 次 测 得 的 单 粒 淀 粉 积 累 量,mg 对 方 程 进 行 数 学 推 导 得 以 下 积 累 特 征 参 数 : 积 累 速 率 最 大 时 的 日 期 T max 和 最 大 积 累 速 率 R max 分 别 为 : T max = lna/b (2) R max = K B/4 (3) 积 累 活 跃 生 长 期 D 即 大 约 完 成 淀 粉 总 积 累 量 的 90% 以 及 这 个 时 期 平 均 积 累 速 率 R mean 为 : D=ln(1/9 A)/B (4) R mean =K/D (5) 1.4.3 籽 粒 产 量 每 处 理 试 验 区 机 割 实 收 计 产, 折 算 成 单 位 面 积 籽 粒 产 量,kg/hm 2 1.4.4 淀 粉 糊 化 特 性 成 熟 籽 粒 放 置 1 个 月 后, 采 用 Super 黏 度 仪 ( 澳 大 利 亚 新 港 公 司 ) 测 定 淀 粉 糊 化 特 性, 测 定 指 标 包 括 : 峰 值 黏 度 (peak viscosity,pv), 即 温 度 达 到 95 时 的 最 高 黏 度,Pa s; 低 谷 黏 度 (through viscosity,tv), 即 温 度 为 95 时 的 最 低 黏 度,Pa s; 稀 懈 值 (breakdown,bd), 即 峰 值 黏 度 与 低 谷 黏 度 之 差,Pa s; 最 终 黏 度 (final viscosity,fv), 即 温 度 冷 却 至 50 时 的 最 高 黏 度,Pa s; 糊 化 时 间 (pasting time,pt), 即 糊 化 所 需 的 时 间,min; 糊 化 温 度 (pasting temperature,p temp ), 即 糊 化 所 需 的 温 度, 1.5 统 计 分 析 方 法 采 用 SAS 9.0 统 计 软 件, 通 过 NLIN 过 程, 利 用 式 (1) 对 每 个 处 理 的 3 个 取 样 重 复 小 区 淀 粉 积 累 曲 线 分 别 进 行 拟 合, 得 出 各 自 的 K A B 值, 利 用 式 (2)~(5) 计 算 淀 粉 积 累 特 征 参 数, 最 后 对 3 次 重 复 的 各 个 参 数 求 平 均 值 并 进 行 方 差 分 析 方 差 分 析 采 用 oneway analysis of variance (oneway ANOVA) 进 行 2 结 果 与 分 析 2.1 喷 灌 对 小 麦 籽 粒 产 量 和 淀 粉 含 量 的 影 响 由 表 2 可 知, 与 对 照 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 显 著 提 高 了 冬 小 麦 的 产 量 (P<0.05), 在 20122013 和 2013 2014 年, 提 高 幅 度 分 别 为 7.2% 和 5.7%; 喷 灌 条 件 下 百 农 矮 抗 58 籽 粒 总 淀 粉 含 量 支 链 淀 粉 含 量 显 著 增 加,2 个 试 验, 总 淀 粉 含 量 分 别 较 地 面 灌 溉 增 加 了 6.3% 和 5.6%, 支 链 淀 粉 含 量 分 别 增 加 了 10.5% 和 8.8%(P<0.05); 喷 灌 条 件 下 百 农 矮 抗 58 籽 粒 直 链 淀 粉 含 量, 直 / 支 比 显 著 降 低,2 个 试 验, 直 链 淀 粉 含 量 较 地 面 灌 溉 降 低 了 11.2% 和 7.5%(P<0.05), 直 / 支 比 例 降 低 了 19.7% 和 15.4% (P<0.05)

第 19 期 姚 素 梅 等 : 喷 灌 促 进 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 提 高 其 品 质 99 表 2 喷 灌 和 地 面 灌 溉 对 小 麦 籽 粒 产 量 和 淀 粉 含 量 的 影 响 Table 2 Effects of sprinkler irrigation and surface irrigation on grain yield and starch content of wheat grains 灌 溉 方 式 Irrigation methods 籽 粒 产 量 Grain yield/(kg hm 2 ) 总 淀 粉 质 量 分 数 Mass fraction of total starch/% 直 链 淀 粉 质 量 分 数 Mass fraction of amylose/% 支 链 淀 粉 质 量 分 数 Mass fraction of amylopectin/% 直 链 与 支 链 比 Amylose/amylopectin ratio 20122013 喷 灌 Sprinkler irrigation 6947.5 a 70.03 a 11.28 b 58.75 a 0.192 b 地 面 灌 溉 Surface irrigation 6483.1 b 65.86 b 12.70 a 53.16 b 0.239 a 20132014 喷 灌 Sprinkler irrigation 7179.8 a 68.47 a 11.63 b 56.84 a 0.204 b 地 面 灌 溉 Surface irrigation 6792.5 b 64.82 b 12.57a 52.25 b 0.241 a 注 : 不 同 字 母 表 示 各 生 长 季 不 同 处 理 在 5% 水 平 上 差 异 显 著, 下 同 Note: Different small letters stand for significant difference among irrigation treatments at 0.05 level at each growing season, same as below. 2.2 喷 灌 与 地 面 灌 溉 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 的 影 响 2.2.1 冬 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 的 Logistics 模 拟 本 研 究 采 用 非 线 性 最 小 二 乘 法, 对 喷 灌 和 地 面 灌 溉 条 件 下 小 麦 开 花 后 天 数 与 总 淀 粉 直 链 淀 粉 和 支 链 淀 粉 积 累 量 的 关 系 分 别 进 行 Logistics 模 拟, 所 得 参 数 见 表 3 表 3 喷 灌 和 地 面 灌 溉 条 件 下 冬 小 麦 籽 粒 淀 粉 及 其 组 分 Logistics 拟 合 结 果 Table 3 Logistics fitness results for total starch, amylopectin and amylose accumulation in grains of wheat under sprinkler and surface irrigation conditions 淀 粉 及 其 组 分 Starch and its components 灌 溉 方 式 Irrigation methods K/mg A B R 2 T max /d R max /(mg d 1 ) R mean /(mg d 1 ) D/d 支 链 淀 粉 喷 灌 25.651 a 83.977 0.219 0.997 20.2 a 1.404 a 0.847 a 30.3 a Amylopectin 地 面 灌 溉 22.797 b 67.481 0.208 0.998 20.3 a 1.185 b 0.739 b 30.8 a 20122013 直 链 淀 粉 喷 灌 4.915 b 1608.513 0.323 0.999 22.8 a 0.396 b 0.165 b 29.7 a Amylose 地 面 灌 溉 5.546 a 2283.009 0.351 0.995 22.0 a 0.486 a 0.196 a 28.2 b 总 淀 粉 喷 灌 31.019 a 108.446 0.224 0.997 20.9 a 1.737 a 1.009 a 30.7 a Total starch 地 面 灌 溉 28.773 b 120.125 0.230 0.996 20.8 a 1.654 b 0.947 b 30.4 a 支 链 淀 粉 喷 灌 24.878 a 79.030 0.224 0.996 19.5 a 1.393 a 0.848 a 29.3 a Amylopectin 地 面 灌 溉 22.165 b 75.670 0.231 0.998 18.7 a 1.280 b 0.784 b 28.2 a 20132014 直 链 淀 粉 喷 灌 5.033 b 1416.677 0.316 0.999 22.9 a 0.397 b 0.168 b 29.9 a Amylose 地 面 灌 溉 5.490 a 1939.340 0.342 0.997 22.1 a 0.469 a 0.192 a 28.5 b 总 淀 粉 喷 灌 30.193 a 99.551 0.227 0.998 20.3 a 1.713 a 1.008 a 29.9 a Total starch 地 面 灌 溉 27.944 b 103.500 0.236 0.995 19.6 a 1.648 b 0.964 b 29.0 a 注 :K 为 单 粒 籽 粒 淀 粉 在 小 麦 成 熟 期 时 所 能 达 到 的 最 大 积 累 量 ;A 和 B 为 拟 合 参 数 ;R 2 为 决 定 系 数 ;T max R max R mean D 分 别 为 积 累 速 率 最 大 时 的 日 期 最 大 积 累 速 率 平 均 积 累 速 率 积 累 活 跃 生 长 期 Note: K, final starch weight of each wheat grain; A and B are coefficients determined by regression; R 2, determination coefficients T max, appearance time of maximum starch accumulating rate; R max, maximum starch accumulating rate; R mean, mean starch accumulating rate; D, active duration of starch accumulating period. 从 表 3 可 知, 各 方 程 的 决 定 系 数 R 2 在 0.995~0.999 之 间, 表 明 本 试 验 喷 灌 和 地 面 灌 溉 条 件 下 小 麦 淀 粉 及 其 组 分 的 积 累 过 程 适 合 用 Logistics 方 程 描 述 与 地 面 灌 溉 条 件 下 相 比, 喷 灌 条 件 下 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 最 大 积 累 量 显 著 提 高 (P<0.05), 直 链 淀 粉 的 最 大 积 累 量 显 著 下 降 (P<0.05) 在 2 个 试 验, 喷 灌 条 件 下 小 麦 单 粒 总 淀 粉 的 最 大 积 累 量 分 别 较 地 面 灌 溉 提 高 2.246 2.249 mg, 增 幅 为 7.8% 和 8.0%, 单 粒 支 链 淀 粉 最 大 积 累 量 提 高 2.854 2.713 mg, 增 幅 为 12.5% 和 12.2%, 单 粒 直 链 淀 粉 的 最 大 积 累 量 分 别 较 地 面 灌 溉 下 降 0.631 0.457 mg, 降 低 幅 度 为 11.4% 和 8.3% 2.2.2 冬 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 特 征 参 数 据 Logistics 方 程 计 算 出 的 小 麦 总 淀 粉 支 链 淀 粉 和 直 链 淀 粉 积 累 特 征 参 数 见 表 3 从 表 3 可 知, 喷 灌 对 小 麦 总 淀 粉 积 累 特 征 参 数 的 影 响 与 对 支 链 淀 粉 的 影 响 表 现 出 相 似 的 变 化 规 律 : 喷 灌 条 件 下 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 最 大 积 累 速 率 (R max ) 平 均 积 累 速 率 (R mean ) 显 著 高 于 地 面 灌 溉 (P<0.05), 达 到 最 大 积 累 速 率 的 时 间 (T max ) 积 累 活 跃 生 长 期 (D) 与 地 面 灌 溉 相 比 无 显 著 性 差 异 喷 灌 对 小 麦 直 链 淀 粉 积 累 特 征 参 数 的 影 响 表 现 为 : 喷 灌 条 件 下 小 麦 直 链 淀 粉 的 R max R mean 值 较 地 面 灌 溉 显 著 降 低 (P<0.05),T max 与 地 面 灌 溉 条 件 下 无 显 著 差 异,D 值 显 著 高 于 地 面 灌 溉 条 件 (P<0.05) 前 人 的 研 究 表 明 淀 粉 最 大 积 累 速 率 和 平 均 积 累 速 率 的 大 小 决 定 淀 粉 最 终 积 累 量 的 高 低, 而 淀 粉 积 累 活 跃 生 长 期 和 淀 粉 积 累 量 无 显 著 相 关 [1920] 本 研 究 结 果 也 证 实 了 这 一 点 : 与 地 面 灌 溉 条 件 下 相 比, 喷 灌 条 件 下 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 最 大 积 累 速 率 平 均 积 累 速 度 高, 因 而 其 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 最 终 积 累 量 显 著 高 于 地 面 灌 溉 条 件 下 ( 表 3); 而 喷 灌 条 件 下 直 链 淀 粉 的 最 大 积 累 速 率 和 平 均 积 累 速 率 小, 尽 管 其 积 累 活 跃 生 长 期 延 长, 但 直 链 淀 粉 最 终 积 累 量 仍 较 地 面 灌 溉 条 件 下 低 ( 表 3) 2.3 喷 灌 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 糊 化 特 性 的 影 响 淀 粉 糊 化 特 性 是 衡 量 小 麦 淀 粉 加 工 品 质 的 重 要 指 标,

100 农 业 工 程 学 报 (http://www.tcsae.org) 2015 年 喷 灌 对 百 农 矮 抗 58 籽 粒 淀 粉 糊 化 参 数 的 影 响 见 表 4 从 表 4 可 知 : 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 条 件 下 小 麦 淀 粉 的 高 峰 黏 度 低 谷 黏 度 稀 懈 值 最 终 黏 度 均 有 显 著 性 提 高 (P<0.05), 在 20122013 年, 分 别 较 地 面 灌 溉 提 高 了 0.186 0.062 0.124 0.171 Pa s, 增 幅 分 别 为 7.1% 3.9% 11.8% 5.4%; 在 20132014 年, 分 别 较 地 面 灌 溉 提 高 了 0.169 0.053 0.116 0.155 Pa s, 增 幅 分 别 为 6.2% 3.2% 10.7% 4.8% 喷 灌 处 理 对 淀 粉 的 糊 化 温 度 和 糊 化 时 间 的 影 响 不 显 著 20122013 20132014 表 4 喷 灌 和 地 面 灌 溉 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 糊 化 参 数 的 影 响 Table 4 Effects of sprinkler irrigation and surface irrigation on pasting parameters of wheat flour 灌 溉 方 式 Irrigation methods 高 峰 黏 度 Peak viscosity/ (Pa s) 低 谷 黏 度 Trough viscosity/ (Pa s) 稀 懈 值 Break down/(pa s) 最 终 黏 度 Final viscosity/ (Pa s) 糊 化 时 间 Pasting time/min 糊 化 温 度 Pasting temperature/ 喷 灌 Sprinkler irrigation 2.807 a 1.632 a 1.175 a 3.319 a 7.0 a 79.3 a 地 面 灌 溉 Surface irrigation 2.621 b 1.570 b 1.051 b 3.148 b 7.2 a 78.4 a 喷 灌 Sprinkler irrigation 2.903 a 1.704 a 1.199 a 3.387 a 7.4 a 78.9 a 地 面 灌 溉 Surface irrigation 2.734 b 1.651 b 1.083 b 3.232 b 6.9 a 80.0 a 3 讨 论 [22] 闫 素 辉 等 的 研 究 表 明 小 麦 淀 粉 最 终 积 累 量 取 决 于 积 累 速 率 和 积 累 启 动 时 间, 积 累 活 跃 生 长 期 对 其 调 节 作 [23] 用 较 小 李 文 阳 等 研 究 发 现, 淀 粉 积 累 量 与 淀 粉 平 均 积 累 速 率 最 大 积 累 速 率 呈 显 著 或 极 显 著 正 相 关, 而 与 活 跃 积 累 生 长 期 的 相 关 性 不 显 著 本 研 究 用 Logistic 方 程 拟 合 淀 粉 积 累 过 程 表 明, 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 条 件 下 小 麦 籽 粒 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 积 累 量 显 著 提 高, 主 要 原 因 是 喷 灌 条 件 下 小 麦 淀 粉 最 大 积 累 速 率 和 平 均 积 累 速 率 增 加 ; 喷 灌 条 件 下 直 链 淀 粉 的 最 大 积 累 速 率 和 平 均 积 累 速 率 较 小, 其 直 链 淀 粉 最 终 积 累 量 也 比 地 面 灌 溉 条 件 下 低 本 试 验 获 得 的 籽 粒 淀 粉 积 累 量 的 高 低 取 决 于 积 累 速 率 的 高 低 结 果 与 前 人 研 究 结 果 一 致 小 麦 籽 粒 淀 粉 品 质 主 要 包 括 淀 粉 组 分 和 淀 粉 糊 化 特 性 小 麦 淀 粉 组 成 是 影 响 面 条 馒 头 等 东 方 传 统 食 品 加 工 品 质 的 重 要 因 素, 小 麦 胚 乳 中 直 链 淀 粉 含 量 的 微 弱 变 化 即 可 导 致 面 食 加 工 品 质 的 明 显 不 同, 直 链 淀 粉 含 量 偏 低 的 小 麦, 其 面 粉 制 成 的 面 条 和 馒 头 具 有 较 好 的 表 观 和 食 用 品 质 [2425] 本 试 验 条 件 下, 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 显 著 提 高 了 中 筋 小 麦 的 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 含 量 降 低 了 直 链 淀 粉 含 量 和 直 / 支 比, 表 明 喷 灌 优 化 了 中 筋 小 麦 籽 粒 淀 粉 成 分 淀 粉 糊 化 特 性 参 数 与 面 条 外 观 质 地 和 口 感 均 有 显 著 相 关 性, 高 峰 黏 度 与 面 条 评 分 间 存 在 显 著 或 极 显 著 正 相 关, 最 终 黏 度 稀 懈 值 与 面 条 的 滑 爽 性 呈 极 显 著 正 相 关 [26] 本 试 验 研 究 结 果 显 示, 喷 灌 条 件 下 籽 粒 淀 粉 的 高 峰 黏 度 低 谷 黏 度 崩 解 值 和 最 终 黏 度 均 较 地 面 灌 溉 显 著 增 加, 喷 灌 改 善 了 中 筋 小 麦 淀 粉 糊 化 特 性 综 上 所 述, 喷 灌 提 高 了 中 筋 小 麦 淀 粉 品 质 灌 溉 是 调 控 小 麦 产 量 和 品 质 的 重 要 措 施 之 一, 韩 惠 芳 [27] 等 研 究 认 为 适 宜 的 灌 溉 水 量 和 灌 溉 时 期 可 使 小 麦 产 量 与 品 质 协 同 提 高 本 研 究 表 明, 喷 灌 可 提 高 小 麦 产 量, 又 有 利 于 改 善 籽 粒 淀 粉 品 质 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 可 实 现 高 产 优 质, 可 能 与 以 下 原 因 有 关 :1) 喷 灌 条 件 下 土 壤 水 分 入 渗 属 于 非 饱 和 土 壤 的 无 压 入 渗 过 程, 灌 溉 水 主 要 分 布 在 土 壤 表 层 0~50 cm 根 系 主 要 分 布 层, 灌 水 后 各 层 土 壤 水 分 小 于 田 间 持 水 量 [8], 且 土 壤 的 含 水 率 变 化 幅 度 较 小 [28], 能 较 长 时 间 保 持 在 适 宜 于 小 麦 生 长 的 区 间 ; 而 地 面 灌 溉 条 件 下 土 壤 水 分 入 渗 属 于 饱 和 土 壤 的 积 水 入 渗 过 程, 灌 溉 水 分 布 较 喷 灌 深, 常 常 发 生 深 层 渗 漏, 灌 水 后 各 层 土 壤 水 分 都 能 达 到 或 超 过 田 间 持 水 量 [8], 随 后 随 着 蒸 散 量 的 增 加 大 幅 度 降 低, 土 壤 的 含 水 率 变 化 剧 烈 [28], 容 易 遭 受 不 同 程 度 的 水 分 胁 迫 2) 喷 灌 条 件 下 供 水 强 度 低, 孔 隙 水 流 速 度 小,NO 3 运 移 慢, 弥 散 作 用 弱,NO 3 浓 度 的 峰 值 迁 移 集 中 分 布 在 土 壤 表 层 作 物 主 根 区 内, 有 利 于 小 麦 吸 收 利 用 ; 而 地 面 灌 溉 条 件 下 供 水 强 度 高, 孔 隙 水 流 速 度 大,NO 3 运 移 快, 弥 散 作 用 强,NO 3 浓 度 集 中 分 布 在 土 壤 深 层 的 作 物 主 根 区 之 外, 不 利 于 小 麦 吸 收 利 用 [29] 喷 灌 条 件 下 的 土 壤 水 分 养 分 分 布 特 征 使 喷 灌 冬 小 麦 灌 浆 期 叶 面 积 衰 减 率 低, 叶 绿 素 含 量 高, 有 利 于 光 合 产 物 的 生 产 [30], 从 而 不 仅 促 进 了 小 麦 产 量 的 形 成, 而 且 有 利 于 淀 粉 品 质 的 改 善 4 结 论 1) 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 显 著 提 高 了 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 含 量, 降 低 了 直 链 淀 粉 含 量, 进 而 降 低 了 淀 粉 的 直 / 支 比 2) 与 地 面 灌 溉 相 比, 喷 灌 条 件 下 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 的 积 累 量 提 高 了 7.8%~8.0% 和 12.2%~12.5%(P< 0.05), 直 链 淀 粉 的 积 累 量 降 低 了 8.3%~11.4%(P<0.05) 3) 喷 灌 条 件 下 小 麦 总 淀 粉 和 支 链 淀 粉 积 累 量 较 地 面 灌 溉 提 高 的 原 因 是 其 最 大 积 累 速 率 和 平 均 积 累 速 率 增 大 ; 而 喷 灌 条 件 下 小 麦 直 链 淀 粉 的 积 累 量 较 地 面 灌 溉 条 件 下 下 降 是 由 于 其 最 大 积 累 速 率 和 平 均 积 累 速 率 减 小 所 致 4) 喷 灌 与 地 面 灌 溉 条 件 下 小 麦 淀 粉 糊 化 特 性 表 现 出 明 显 的 不 同 : 除 糊 化 温 度 和 糊 化 时 间 差 异 不 显 著 外, 喷 灌 小 麦 淀 粉 的 高 峰 黏 度 低 谷 黏 度 稀 懈 值 和 最 终 黏 度 分 别 较 地 面 灌 溉 提 高 了 0.169~0.186 0.053~ 0.062 0.116~0.124 和 0.155~0.171 Pa s, 差 异 在 处 理 间 均 达 显 著 水 平 (P<0.05) 本 文 仅 从 籽 粒 淀 粉 积 累 和 品 质 性 状 变 化 的 角 度 探 讨 了 喷 灌 对 小 麦 籽 粒 淀 粉 品 质 的 调 控 效 应, 而 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 是 一 个 复 杂 的 生 理 过 程, 淀 粉 合 成 相 关 酶 活 性 与 淀 粉 积 累 密 切 相 关, 是 籽 粒 淀 粉 合 成 的 生 理 基 础 因 此 喷 灌 条 件 下 籽 粒 淀 粉 组 分 积 累 和 淀 粉 合 成 的 酶 学 机 理 是 进 一 步 研 究 的 内 容

第 19 期 姚 素 梅 等 : 喷 灌 促 进 小 麦 籽 粒 淀 粉 积 累 提 高 其 品 质 101 [ 参 考 文 献 ] [1] 王 晨 阳, 马 冬 云, 朱 云 集, 等. 小 麦 不 同 水 氮 运 筹 对 面 条 煮 制 品 质 的 影 响 [J]. 中 国 农 业 科 学,2004,37(2):256262. Wang Chenyang, Ma Dongyun, Zhu Yunji, et al. Effects of different irrigation and nitrogen application regimes in winter wheat on cooking qualities of Chinese noodle[j]. Scientia Agricultura Sinica, 2004, 37(2): 256262. (in Chinese with English abstract) [2] McCormick K M, Panozzo J F, Hong S H. A swelling power test for selecting potential noodle quality wheats[j]. Australian Journal of Agricultural Research, 1991, 42: 317323. [3] 王 姣 爱, 裴 雪 霞, 张 定 一, 等. 灌 水 处 理 对 不 同 筋 型 小 麦 籽 粒 灌 浆 特 性 及 品 质 的 影 响 [J]. 麦 类 作 物 学 报,2011, 31(4):708713. Wang Jiaoai, Pei Xuexia, Zhang Dingyi, et al. Effects of irrigation on grain filling characteristics and quality of wheat varieties with different gluten content[j]. Journal of Triticeae Crops, 2011, 31(4): 708713. 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However, little is known about the starch accumulation characteristics and its quality variation of wheat grains under sprinkler irrigation. The objectives of this study were to quantify the difference between sprinkler irrigation and surface irrigation in starch accumulation and starch quality properties of wheat grains. In order to achieve the objectives, field experiments were conducted during 20122013 and 20132014 winter wheat growing seasons with mediumgluten wheat cultivar Bainong AK58 as a test material and surface irrigation as control. The experiment was carried out in Experimental Field of Henan Institute of Science and Technology (35 17'N, 113 56'E) located in Hongmen town of Xinxiang city, Henan, China. Content of starch and its component were determined according to the method of doublewave length. Starch pasting properties were measured by using the Rapid Visco Analyser. The accumulation courses of total starch, amylose and amylopectin were simulated by Logistics equation and then characteristic parameters of the curves were calculated.the results showed that: 1) Compared with surface irrigation, sprinkler irrigation improved the total starch content and the content of amylopectin in wheat grains, and decreased the amylase content and amylose/amylopectin ratio; 2)The accumulated total starch content and amylopectin content each grain under sprinkler irrigation were significantly increased by 7.8%8.0% and 12.2%12.5% (P<0.05); 3)The accumulated amylose content each grain under sprinkler irrigation was significantly decreased by 8.3%11.4%(P<0.05); 4) The accumulation courses of starch could be well fitted to the logistic equations by relating starch contents against days after anthesis with R 2 of 0.9950.999 (P<0.05); Logistic simulation revealed that the higher total starch and amylopectin accumulation in a single grain under sprinkler irrigation resulted from the higher maximum and average accumulation rate while the lower amylose accumulation in a single grain under sprinkler irrigation resulted from the smaller maximum and average accumulation rate; 5) Compared with surface irrigation, the peak of viscosity, through viscosity, breakdown value and final viscosity of wheat flour under sprinkler irrigation were increased (P<0.05) by 0.1690.186, 0.0530.062, 0.1160.124 and 0.1550.171 Pa s, respectively; However sprinkler irrigation had no significant effect on the pasting time and pasting temperature of wheat flour. The results suggested that sprinkler irrigation improved starch accumulation and starch quality of mediumgluten wheat grain. This study may provide valuable information for the highyield and goodquality cultivation of winter wheat. Key words: irrigation; starch; grain; sprinkler irrigation; surface irrigation; winter wheat; quality