钾肥对弱筋小麦淀粉粒度分布与黏度参数的影响

2020-11-11谭植李瑞吴培金杨兵兵袁建新李文阳

湖南农业大学学报（自然科学版） 2020年5期

谭植，李瑞，吴培金，杨兵兵，袁建新，李文阳

谭植，李瑞，吴培金，杨兵兵，袁建新，李文阳*

(安徽科技学院农学院，安徽凤阳 233100)

为了明确钾肥对弱筋小麦淀粉粒分布与糊化特性的影响，以弱筋品种扬麦13、宁麦13为材料，设置0、60、120、180 kg/hm2等4个施钾水平，研究钾肥对籽粒淀粉粒度分布与黏度参数的影响。结果表明：弱筋小麦籽粒B型淀粉粒(粒径≤10 μm)体积、表面积百分比随施钾量的增加而增加，A型淀粉粒(粒径>10 μm)体积、表面积百分比随着施钾量的增加而降低，钾素有利于B型淀粉粒形成；B型淀粉粒中，与粒径≤2.5 μm淀粉粒组相比，钾肥对粒径为2.5～10.0 μm的淀粉粒组体积、表面积百分比的影响更大；A型淀粉粒中，与粒径10～20 μm淀粉粒组相比，钾肥对粒径>20 μm淀粉粒组体积、表面积百分比的影响更大；施钾对弱筋小麦籽粒B、A型淀粉粒数百分比的影响不显著；施钾60～120 kg/hm2，弱筋小麦籽粒淀粉峰值黏度等参数较其他处理的高；施用适宜钾肥有利于淀粉黏度参数的提高；施钾0～120 kg/hm2范围内，施钾增加B型淀粉粒比例、降低A型淀粉粒比例，进而增加了淀粉峰值黏度等黏度参数。

小麦；钾肥；淀粉粒；粒度分布；黏度参数

淀粉是小麦籽粒化学成分占比最大的组分，约占籽粒质量的65%~70%，是决定小麦产量与籽粒品质的重要因素之一[1]。淀粉主要以不同粒径淀粉粒的形式贮存于籽粒胚乳中[2]。小麦淀粉粒主要分为粒径≤10 μm的B型淀粉粒与粒径>10 μm的A型淀粉粒[3]。通过黏度快速分析仪测定的黏度曲线可以反映淀粉的主要化学特性，即糊化特性与凝沉特性[4-5]。弱筋小麦适合加工成饼干、糕点、南方馒头等食品。随着人们生活水平的提高，对弱筋小麦的需求不断增加[6]。前人关于弱筋小麦品质的研究多集中于籽粒蛋白质、湿面筋含量[7]、淀粉组成[8]等方面，对籽粒淀粉粒度分布特征与黏度参数的研究相对较少。

钾是作物生长发育所必需的三大矿质营养元素之一，在作物生理生化过程中起重要作用[9]。增施钾素能提高作物对氮的吸收和利用[10]，对碳水化合物的合成和运输有积极影响[11]，并能较好地协调鲜薯[12]和水稻[13]等作物淀粉合成过程中“源”和“库”的关系，促进“库”中淀粉的累积[14]，显著增加淀粉湿面筋含量和蛋白质含量[15]。本试验设置不同钾肥施用水平，分析钾肥对弱筋小麦籽粒中淀粉粒的分布与黏度特性的影响，以期为弱筋小麦优质高产种植提供参考。

1　材料与方法

1.1　材料

以弱筋小麦品种扬麦13和宁麦13为试验材料。

1.2　试验设计

试验于2016—2017年在安徽科技学院种植园(安徽凤阳)进行。试验地前茬为玉米。土壤速效氮、速效磷、速效钾含量分别为53.4、14.9、81.4 mg/g。设置4个钾肥(KCl，含K2O 60%)施用水平0、60、120、180 kg/hm2，分别用K0、K1、K2、K3表示。钾肥分2次施用，底肥和追肥(返青期)施用比例为7∶3。试验小区长3 m，宽3 m，面积为9 m2，四周设置保护行。小麦播种期为2016年11月11日，收获期为2017年5月30日。种植密度300万株/hm2。随机区组设计，3次重复。其他大田管理同一般高产田。

1.3　测定项目与方法

1.3.1淀粉粒提取和粒度分布测定

参照PENG等[16]的方法提取淀粉粒。取2 g小麦籽粒在蒸馏水中浸泡24 h，在研钵中研磨，匀浆过筛(孔径为75 μm)。淀粉匀浆离心10 min(3 000 r/min)，去掉上清液，加入5 mL 2 mol/L NaCl，旋涡混合，匀浆离心。重复多次。用0.2% NaOH、2% SDS和蒸馏水清洗多次后，用丙酮清洗3次，风干，-20 ℃低温贮存。使用衍射粒度分析仪(LS13320，美国Beckman Coulter)进行粒径分析。

1.3.2淀粉黏度参数测定

使用快速黏度分析仪(RVA-TecMaster，瑞典波通公司)测定淀粉黏度参数。

1.4　数据分析

利用DPS 7.05进行数据分析；采用LSD法进行多重比较。

2　结果与分析

2.1　淀粉粒体积分布

本试验中，弱筋小麦籽粒中淀粉粒体积分布呈双峰或三峰曲线分布，其中K0处理籽粒淀粉粒体积分布呈双峰曲线分布，施钾处理籽粒淀粉粒体积分布基本呈三峰曲线分布(图略)。由表1可看出，弱筋小麦籽粒B型淀粉粒(粒径≤10 μm)体积约占总体积的30.80%~45.65%，A型淀粉粒(粒径>10 μm)体积约占总体积的54.35%~69.20%。施钾量对弱筋小麦籽粒B、A型淀粉粒体积百分比有显著影响， B型淀粉粒体积百分比均随着施钾量的增加而增加，A型淀粉粒体积百分比均随着施钾量的增加而降低，可见钾素有利于B型淀粉粒的产生与生长。B型淀粉粒中，与粒径≤2.5 μm淀粉粒组相比，钾肥对粒径2.5～10.0 μm淀粉粒组体积百分比的增幅更大；A型淀粉粒中，与粒径10～20 μm淀粉粒组相比，钾肥对粒径>20 μm淀粉粒组体积百分比的降幅更大。

表1　施钾处理不同粒径小麦淀粉粒的体积所占比例

为粒径；C为品种；K为钾水平。同列数据不同字母表示同一品种不同处理间在0.05水平差异显著；“**”示在0.01水平差异显著。

2.2　淀粉粒表面积分布

本试验中，弱筋小麦籽粒中淀粉粒表面积分布呈双峰或三峰曲线分布(图略)。由表2可看出，弱筋小麦籽粒B型淀粉粒(粒径≤10 μm)表面积约占总表面积的76.90%~84.40%，A型淀粉粒(粒径>10 μm)表面积约占总表面积的15.60%～23.10%。施钾量对籽粒淀粉粒表面积百分比有显著影响，施钾0～180 kg/hm2，随着钾水平增加，籽粒B型淀粉粒表面积百分比显著增加；A型淀粉粒表面积百分比均随施钾量的增加而降低。A型淀粉粒中，与粒径为10～20 μm淀粉粒组相比，钾肥对粒径>20 μm淀粉粒组表面积百分比的降幅更明显。

表2　施钾处理不同粒径小麦淀粉粒的表面积所占比例

为粒径；C为品种；K为钾水平。同列数据不同字母示同一品种不同处理间在0.05水平差异显著；“*” “**”分别示在0.05、0.01水平差异显著。

2.3　淀粉粒数分布

本试验中，弱筋小麦籽粒中淀粉粒数分布呈单峰曲线分布(图略)。由表3可以看出，弱筋小麦籽粒B型淀粉粒(粒径≤10 μm)数占总数的99.9%，A型淀粉粒(粒径>10 μm)数占总数的0.1%。施钾量对弱筋小麦籽粒B、A型淀粉粒数百分比无显著影响。B型淀粉粒中，施钾0～180 kg/hm2，随着钾素水平的增加，粒径2.5～10 μm淀粉粒组的数量先增加后降低。

表3　施钾处理不同粒径小麦淀粉粒的数量比

为粒径；C为品种；K为钾水平。同列数据不同字母示同一品种不同处理间在0.05水平差异显著；“*”“**”分别示在0.05、0.01水平差异显著。

2.4　淀粉黏度参数

由表4可看出，施钾0～120 kg/hm2，随着钾素水平的增加，宁麦13籽粒淀粉峰值黏度、稀懈值等参数增加，施钾180 kg/hm2时呈下降趋势。与K0、K3处理相比，K1、K2处理的籽粒淀粉峰值黏度等参数较高。

表4　不同钾肥处理弱筋小麦品种宁麦13的淀粉黏度参数

同列数据不同字母示在0.05水平差异显著；“*”“**”分别示在0.05、0.01水平差异显著。

3　结论与讨论

顾锋等[17]研究表明，中、强筋小麦品种籽粒的淀粉粒数量分布呈单峰或双峰曲线变化，体积和表面积分布均呈双峰曲线变化。蔡瑞国等[18]研究认为，强筋小麦品种B型淀粉粒体积、数量百分比分别为46.85%、99.89%，A型淀粉粒体积、数量百分比分别为53.15%、0.11%。马冬云等[19]的研究中提到中筋小麦品种籽粒B型淀粉粒体积占总体积的49%左右，A型淀粉粒体积约占总体积的51%。本研究结果表明，B型淀粉粒体积约占总体积的30.80%~45.65%，A型淀粉粒体积约占总体积的54.35%~69.20%；B型淀粉粒数占总数的99.9%，A型淀粉粒数占总数的0.1%。可见，与中强筋小麦相比，弱筋小麦籽粒A型淀粉粒体积百分比较高、B型淀粉粒体积百分比较低；不同类型小麦品种籽粒A、B型淀粉粒数量百分比差异不明显。

栽培与环境因素是影响小麦籽粒淀粉粒度分布与理化特性的重要因素[20-21]。本试验结果表明，钾肥对弱筋小麦籽粒中淀粉粒体积、表面积百分比有影响，B型淀粉粒体积、表面积百分比随着施钾量的增加而增加，A型淀粉粒体积、表面积百分比随施钾量的增加而降低。可见钾素有利于B型淀粉粒的产生与生长。其中，B型淀粉粒中，钾肥对粒径为2.5～10.0 μm淀粉粒组体积百分比的影响较粒径≤2.5 μm淀粉粒组的影响更显著；A型淀粉粒中，钾肥对粒径>20 μm淀粉粒组体积百分比的影响较对粒径为10～20 μm淀粉粒组的影响更大。

武际等[22]的研究结果表明，适宜的钾肥施用量对小麦籽粒淀粉的糊化特性有改善作用，增施钾肥能够提高强筋小麦籽粒稀懈值等参数。本试验中，施钾60～120 kg/hm2，弱筋小麦籽粒淀粉峰值黏度等参数较其他处理的高，可见适宜施用钾肥有利于淀粉黏度参数的提高。结合本试验中弱筋小麦籽粒淀粉粒的粒度分布特征变化可推断，施钾0～120 kg/hm2，钾肥水平通过调控弱筋小麦淀粉粒度分布，即增加B型淀粉粒比例、降低A型淀粉粒比例，进而改变淀粉黏度参数，即增加了淀粉峰值黏度等黏度参数。在本试验条件下，较适宜的施钾量应为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

1007-1032(2020)05-0507-06

谭植，李瑞，吴培金，杨兵兵，袁建新，李文阳．钾肥对弱筋小麦淀粉粒度分布与黏度参数的影响[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2020，46(5)：507-512．

TAN Z, LI R, WU P J, YANG B B, YUAN J X, LI W Y. Effect of potassium on starch granules size and viscosity parameters of weak gluten wheat[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2020, 46(5): 507-512.

http://xb.hunau.edu.cn