光合作用下燕麦穗营养成分变化试验分析

张彩艳

作为生态环境的因子，光照对植物的生长过程具有较大的影响.燕麦是一种优质的世界性栽培作物，其品质优良且粮饲兼用，具有很高的营养价值.燕麦穗籽粒中的β−聚葡萄糖、蛋白质含量远远高于其他作物，此外还富含碳水化合物、钙、磷、铁等营养物质［1−2]，这些都是初级代谢产物，能够体现燕麦作物自身的营养经济学价值.燕麦在生长过程中耐寒、耐旱，因此在我国高寒地区得到广泛种植.燕麦作物的生物学产量，有90%～95%来自光合作用，可见光照对于燕麦作物的新陈代谢和生长发育有着不可替代的作用.因此，了解燕麦在生长过程中光照情况的最佳点，对于提高燕麦作物营养价值和质量具有重要意义［3−4].随着 现代 农业 科技 水平 的不 断 提 高，人们在某一季节对作物进行遮光处理，会获得高产且优质的产品.将这种技术应用在燕麦作物的种植中，以期提高燕麦作物的功能性营养，增加经济效益.本文针对光合作用下燕麦穗营养成分变化进行实验分析，通过对各项指标进行研究，以期获得最适合燕麦作物生长的光照条件.

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

在本实验中，使用的燕麦植株品种为白燕2号，试验土壤为风沙土［5−6]，实验过程中使用的主要设备如表1所示.

表1 实验仪器设备

在营养成分分析过程中，需要使用的实验试剂如表2所示.

表2 实验试剂

在上述实验条件下，对燕麦穗的生长试验环境进行设计.

1.2 实验方法

将实验选取的燕麦植株白燕2号在实验基地进行栽培，早春时节取燕麦植株草根茎在实验土壤中育苗，4月中旬出苗之后，在白燕2号燕麦植株上方约80 cm设置遮阳网，面积能够覆盖整片植株［7−8].在光照射强度处理方面，分为自然光（无遮挡全光）、遮网一层（遮光60%）、遮网两层（遮光80%），这三种光照射强度处理分别设置三个实验小区作为对照组，实验小区的面积为1×1 m2.在生长的过程中，按需施肥浇水，中耕除草，控制病虫害，将外部除光照之外的因素尽可能降到最低.在不同的光照处理下，使得燕麦穗的不同时期下的光合指标有一定差异［9−11].使用便携光合仪在每日的固定时间对试验燕麦植株进行测定，本文选取的是上午9：00—10：00之间，光合指标测试结果如表3所示.

表3 不同时期不同光照强度下试验燕麦植株的光合指标

本文主要通过燕麦生长发育过程中对光照强度的控制来改变光合作用的相关指标.在不同光照强度下的试验田中，每块试验田随机抽取10株燕麦穗，并将植株进行密封保存冷藏，回到实验室后在80℃条件下烘干［12−13].

1.3 营养成分的测定方法

本文在对燕麦进行营养成分测定的过程中，主要对可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖以及β−聚葡萄糖这几类营养物质进行测定.采用蒽酮法测定可溶性总糖；采用间苯二酚法测定蔗糖；采用蒽酮比色法测定葡萄糖和果糖.葡萄糖和果糖的测试方法如下：分别往两只试管中加入样品的稀释液各1 mL，并向其中的一支试管中加入3 mL的蒽酮试剂，并将其摇匀后同在沸水水浴锅中放置5 min，立即取出，使用冷水浴降温至室温，并使用分光光度计在660 nm下测定100℃情况下的光密度；另外一支试管加入3 mL蒽酮试剂后摇匀，在室温状态下放置5 min之后显色，并同样测定室温时光密度，得到果糖工作曲线，从而计算出样品液中的果糖含量；在葡萄糖的计算中，需要将100℃情况下的光密度与室温的光密度作差，得到葡萄糖工作曲线，从而计算出样品液中的葡萄糖含量［14−15].

β−聚葡萄糖的含量测定主要使用的是混联试剂盒法.在上述实验条件与测定方法下，对不同光合作用下的燕麦穗进行营养成分分析，并对实验结果进行比较，得出适宜光照条件.

2 实验结果与分析

2.1 可溶性总糖含量的测定

本文选择的燕麦植株品种白燕2号在开花之后，燕麦穗中的可溶性总糖含量会随着时间的推移而发生变化.在不同光照强度下，燕麦植株中燕麦穗的可溶性总糖的变化情况如图1所示.

图1 不同光照强度下燕麦穗中可溶性总糖的变化情况

从上图可以看出，在不同光照强度下，燕麦穗在开花后0天的可溶性糖含量差别不大，燕麦穗中的可溶性总糖均在开花之后有明显增多，开花后10天，遮光60%的燕麦穗可溶性总糖含量最低，全光处理下的燕麦穗可溶性总糖含量最高；在开花后20天左右，三种不同光照强度处理下的燕麦穗中可溶性总糖含量均达到最高点，全光处理下的燕麦穗可溶性总糖含量最高达到61.3%，遮光80%的燕麦穗在三种处理条件下可溶性总糖含量最低为28.1%；20天后，可溶性总糖含量开始下降，在第40天收获时，遮光60%的燕麦穗可溶性总糖含量最高，为33.4%，遮光80%的燕麦穗可溶性总糖含量最低，为16.7%.

2.2 蔗糖含量的测定

在不同光照的处理下，燕麦植株白燕2号开花后不同天数的蔗糖含量变化如图2所示.

图2 不同光照强度下燕麦穗中蔗糖的变化情况

白燕2号燕麦穗中蔗糖含量在开花后0天时，全光处理下比遮光60%处理下的蔗糖含量高10.13%，比遮光80%处理下的蔗糖含量高83.6%；开花后10天只有遮光60%处理下蔗糖含量升高，遮光80%处理的蔗糖含量变化不明显，全光处理下的蔗糖含量有所降低；开花后20天，三种条件下的蔗糖含量均有一定程度上升；开花后40天，遮光60%处理下的燕麦穗蔗糖含量最高，为143 mg/g，全光处理下次之，为121 mg/g，遮光80%处理下燕麦穗蔗糖含量最低，为87 mg/g.

2.3 葡萄糖含量测定

不同光照处理下的燕麦穗中，开花后不同天数的葡萄糖含量变化如图3所示.

区域构造发育，主要为一套趋于NNE向的构造体系(图1)。区域岩浆岩不甚发育，仅在局部地段见有煌斑岩细脉出露。

图3 不同光照强度下燕麦穗中葡萄糖的变化情况

从上图可以看出，三种不同光照强度处理下的燕麦穗的葡萄糖变化趋势相差不多，开花后0天时，遮光60%处理下葡萄糖含量最高，比遮光80%处理条件下高出18.3%；开花后10～20天，三种处理条件下葡萄糖含量显著增长，在开花后20天，遮光80%处理下葡萄糖含量最高，达到16.1 mg/g，全光处理下葡萄糖含量最低，为13.7 mg/g；开花后40天，遮光60%处理下葡萄糖含量最高，为7.7 mg/g，剩余两种处理条件下葡萄糖含量比较相近，都在7.0mg/g左右.

2.4 果糖含量的测定

不同光照处理条件下的燕麦穗中，开花后不同天数的果糖含量变化如图4所示.

图4 不同光照强度下燕麦穗中果糖的变化情况

不同处理条件下，开花后0～10天的燕麦穗果糖含量的变化并不显著，开花后20天时，遮光60%处理下的果糖含量有显著升高，比遮光80%处理下的含量高出16.8%，比全光处理下的果糖含量高出57.6%；在开花后40天时，将成熟燕麦穗的果糖含量进行对比，遮光60%处理下的果糖含量最高.

2.5 β-聚葡萄糖含量的测定

不同光照处理下的燕麦穗中，开花后不同天数的β−聚葡萄糖含量变化如图5所示.

图5 不同光照强度下燕麦穗中β-聚葡萄糖的变化情况

本文选择的试验燕麦植株在开花后40天的收获期中，β−聚葡萄糖的含量是最高的，在开花后0天几乎检测不出β−聚葡萄糖的含量，因此本文从开花后10天开始制作β−聚葡萄糖的含量变化曲线.经过软件的方差分析可以发现，在开花后10天时，遮光60%处理下的β−聚葡萄糖含量最低，遮光80%处理下含量最高；在开花后10～20天时，只有遮光60%处理下β−聚葡萄糖的含量在增长，全光处理与遮光80%处理下有明显的下降；开花后20～30天开始显著增长，而在这段时间遮光60%处理下，β−聚葡萄糖的含量比较平稳，无明显下降或增长；在开花后30～40天，全光处理的β−聚葡萄糖含量略微下降，遮光60%处理、遮光80%处理有显著增加，收获时遮光60%处理下的β−聚葡萄糖含量最高，达到4.0%.

2.6 讨论

3 结语

本文以白燕2号作为研究对象，在实验基地条件下，对其进行不同光照强度的处理，并在开花后的不同时期对燕麦穗的可溶性总糖、蔗糖、葡萄糖、果糖以及β−聚葡萄糖这几类营养物质进行测定，以期得到最适合白燕2号植株生长的光照条件与光合作用指标.本文虽然取得了一定的成果，但是还有很多不足之处，光合作用指标的选择不够细致，燕麦品种的选择不够具有代表性，在今后的研究中还要不断深入.