密度测定法在甘薯干物率测定中的应用研究

韩俊杰,商丽丽,邱鹏飞,贾礼聪,王翠娟,张 磊,赵玲玲

(山东省烟台市农业科学研究院,山东烟台 265500)

甘薯[Ipomoeabatatas(L.)Lam.]为旋花科块根作物,是我国重要的粮食、饲料、工业原料作物,原产于南美洲,明朝时期传入我国,目前已有400多年的栽培历史。我国是世界上甘薯种植面积最大的国家,面积约600万hm2,产量达1.25亿t,占世界甘薯总产量的85%以上[1]。甘薯不仅可以作为粮食和饲料,而且还是生产燃料乙醇等的重要工业原料。甘薯主要利用价值是块根中的干物质,薯块根干物率是衡量其食用品质和淀粉加工品质的重要指标[2]。如何快速准确测定干物质成为急需解决的问题。

研究表明,测定甘薯干物质的方法主要是烘干法。该方法包括薯块选择、切丝、晾晒、烘干、称重等一系列步骤,操作比较复杂,用时较长;而且因为烘干时的温度不同、取样时薯块本身大小不同、取样的部位不同等因素影响,在一定程度影响了测定结果的准确性[3],导致不同地区或者相同地区不同单位所测结果均存在一定的差异[4]。该试验通过研究薯块密度与干物率的线性关系,从而能够通过测定薯块的密度来获得甘薯的干物率。

1 材料与方法

1.1 试验材料试验于2020—2021年在山东省烟台市农业科学研究院甘薯实验基地进行。在大田随机抽取70个品系的薯块,按照顺序编号。密度测定采用金河源全自动固体密度计,精度0.001 g/cm3。

1.2 试验方法每一品系取样4块(200～500 g)。2块采用烘干法测定干物率即每块取200 g切丝晾晒,晾干后在鼓风烘干箱内70 ℃条件下烘干12 h后称重,干物率=薯丝干重/200×100%。2块采用全自动固体密度计测定薯块密度,每个薯块测定3次,取平均值。试验数据采用Excel 2016、SPSS 19.0进行统计分析。根据统计结果,制定密度与干物率对照表。

2 结果与分析

2.1 不同甘薯品系干物率和密度对照表制作测定了70个甘薯品系的密度和干物率,采用烘干法测定的干物率和固体密度计测定的薯块密度进行一一对应,制定密度与干物率对照表,具体结果如表1所示。

表1 不同甘薯品系密度与干物率对照表

2.2 曲线拟合以密度为横坐标、干物率为纵坐标,对表1中70个甘薯品种的测定数据用Excel制作散点图,进行曲线拟合,结果如图1所示。结果表明,甘薯密度与干物率呈显著正相关,其中幂曲线拟合程度最佳,此时幂曲线方程为y=22.687x5.850 5(R2=0.745 5),说明密度可以很好地拟合70个甘薯品系的干物率。

图1 70个甘薯品系密度与干物率散点图Fig.1 Scatter diagram of density and dry matter rate of seventy varieties of sweet potato

2.3 密度与干物率对照表制作根据幂曲线函数y=22.687x5.850 5(y为干物率,x为密度),计算出密度与干物率对照表(表2)。在实践中,甘薯的密度在1.00～1.09 g/cm3。因此,在计算密度与干物率对照表时,在1.00～1.09 g/cm3,每增加0.001 g/cm3计算一次。

表2 密度与干物率对照表

2.4 检验分析为了检验该方法的准确性,从试验田中挑选了50个品系,分别测定薯块密度以及采用烘干法测定干物率。将测量的密度按照数值从表2中查找出对应的干物率作为查表干物率,烘干法测定的干物率作为测定干物率。

从表3可以看出,查表干物率与测定干物率差值在0.01%～2.84%,相对偏差在0.03%～9.31%;将查表干物率与测定干物率采用SPSS软件进行配对样本检验分析,二者差值均值为1.52%,均值标准误为0.12%,相关系数为0.962,达到极显著水平。同时,从表3可以看出,除了品系18021和17030外,其余48个品系的查表获得的干物率均大于烘干法,可见该方法测定的甘薯干物率比烘干法测定的干物率稍高。

表3 2种方法对不同品种的干物率测定比较

3 结论与讨论

块根干物质含量是甘薯生产和育种中常用的经济性状之一[5-6 ]。传统的干物质测定方法操作步骤复杂,用时长,测定准确度易受采集的样品不同而影响较大。该研究采用智能化的固体密度计,测定甘薯的薯块密度,而后通过制定的密度和干物率对照表查得品种的干物率,方便快捷,缩短了测量周期,大大加快了试验进程。而且,该方法获得甘薯的干物率与烘干法测定的干物率差值均值为1.52%,均值标准误为0.12%,完全符合测定要求,可用于甘薯品系的田间大面积测定,在甘薯育种中的应用前景比较广阔。

该方法获得甘薯的干物率比烘干法测定的干物率稍高,这可能是由于甘薯干物质主要构成为淀粉和糖[7-15],干物率与淀粉含量呈正相关,与糖含量呈负相关[16]。由于淀粉和糖的密度相近,均在1.6 g/cm3左右,因此在糖含量较高的情况下,就会出现密度测定取得的干物率比传统方法测定的干物率高的情况。以上分析,是笔者根据试验结果分析得到的结论,还需要进一步进行试验检验。