灌水次數(shù)對(duì)小麥A、B淀粉和總淀粉含量及產(chǎn)量的影響

周發(fā)寶，路永強(qiáng)，劉玉秀，張正茂，姜宗昊，王文杰

（西北農(nóng)林科技大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100）

淀粉是小麥籽粒的主要組成部分，其含量約占籽粒干質(zhì)量的65%～70%，淀粉包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，淀粉含量與小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)［1］。宋 韻 琳 等［2］研 究 表 明，小 麥 籽 粒 中支／直鏈淀粉的含量以及兩者之間的比例直接影響淀粉的性質(zhì)，進(jìn)而影響小麥的品質(zhì)。徐鑫等［3］研究表明，面粉中直鏈淀粉和支鏈淀粉之間的比例對(duì)面制品的品質(zhì)有巨大影響，通過(guò)提高支鏈淀粉與直鏈淀粉的比值，可以達(dá)到對(duì)面條黏彈性、光滑性和口感的改善，進(jìn)一步提高面條的品質(zhì)。

淀粉主要以淀粉粒形式儲(chǔ)藏在胚乳中，可以根據(jù)其粒徑的大小將淀粉顆粒分為A 型淀粉（10～40μm）、B型淀粉（1～10μm）和C 型淀粉（小于1μm）［4-5］。小麥淀粉的理化特性和加工品質(zhì)也受淀粉粒徑分布的影響，淀粉粒徑分布也是小麥淀粉品質(zhì)重要的影響因素［6］，同時(shí)，籽粒中A型與B 型淀粉粒的相對(duì)含量顯著影響籽粒食品加工品質(zhì)［7］，因此，通過(guò)優(yōu)化農(nóng)藝措施改善其相對(duì)含量，對(duì)提高小麥加工品質(zhì)具有重要意義。水分作為調(diào)節(jié)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素之一，可以通過(guò)合理灌水來(lái)提高小麥的產(chǎn)量與品質(zhì)［8］。水分虧缺會(huì)對(duì)籽粒的產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生不利影響，在拔節(jié)期和灌漿期缺水對(duì)籽粒產(chǎn)量的負(fù)面影響尤為顯著。黨根友等［9］研究表明，只灌二棱水條件下，小麥單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)會(huì)顯著降低，而灌二棱水和拔節(jié)水條件下籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)均得到顯著提高。王家瑞等［10］對(duì)不同降雨年份的灌水處理研究表明，在干旱年份，拔節(jié)期和灌漿期灌2水增產(chǎn)最高；在正常年份，拔節(jié)期灌1水可以達(dá)到更好的增產(chǎn)效果。方保停等［11］研究表明，在一定灌水量范圍內(nèi)，總淀粉產(chǎn)量、直鏈淀粉產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均隨著灌水量的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，繼續(xù)增加灌水量直鏈淀粉產(chǎn)量繼續(xù)增加，而籽粒產(chǎn)量和總淀粉產(chǎn)量則呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。本試驗(yàn)選用4個(gè)小麥品種，設(shè)置3種灌水處理，研究不同灌水處理對(duì)4種小麥淀粉含量、淀粉粒徑和籽粒產(chǎn)量的影響，最終確定最佳灌水模式，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)管理模式提供理論及實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用小麥新品種‘普冰151’‘普冰9946’‘揚(yáng)麥13’‘豫麥58’為試驗(yàn)材料（均由西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供），其中‘普冰151’分別于2016年和2017年通過(guò)甘肅省和陜西省審定，具有高產(chǎn)、節(jié)水抗旱、耐凍、抗病等特性，屬中強(qiáng)筋小麥品種?！毡?946’于2011年通過(guò)陜西省審定，具有抗寒、抗旱、節(jié)水和高產(chǎn)特性，屬優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種。

‘普冰151’（中筋）和‘普冰9946’（強(qiáng)筋）為旱地小麥品種，‘揚(yáng)麥13’（弱筋）和‘豫麥58’（中筋）為水地小麥品種，通過(guò)不同灌水處理，研究不同類型小麥品種在不同灌水條件下其淀粉含量、淀粉粒徑和小麥產(chǎn)量是否都存在相同的變化規(guī)律或變化趨勢(shì)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017-2018年在陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)北校楊凌試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤耕層有機(jī)質(zhì)含量為10.22g／kg，全氮含量為1.27 g／kg，速效磷含量為12.06mg／kg，速效鉀含量為215.57mg／kg。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列方式，設(shè)置3種灌水處理：全生育期不灌水（W0）；拔節(jié)期灌1 水（W1）；拔節(jié)期和灌漿期各灌1水（W2）。每試驗(yàn)小區(qū)面積6m2（2m×3m），每小區(qū)9行，行距20 cm，3 次重復(fù)。于2017年10月28日播種，播量為165kg／hm2，采用人工溜播。灌水量用水表（寧波寧水水表有限公司，DN15）嚴(yán)格控制，每次灌水60mm，不同灌水處理小區(qū)之間間隔2m，以防止不同灌水處理間水分相互滲透。小麥生育期間的各月降水及平均氣溫變化見(jiàn)圖1，拔節(jié)期和灌漿期分別于2018-02-28和2018-05-03進(jìn)行灌水。小麥播種至收獲累計(jì)降水量為112.8 mm，灌溉前后10d內(nèi)降水較少，對(duì)試驗(yàn)影響可忽略不計(jì)。其他管理措施與大田生產(chǎn)一致。

圖1 小麥生長(zhǎng)期內(nèi)降水量和月平均氣溫Fig.1 Precipitation and average monthly temperature during growing season of wheat

1.4 樣品采集

每小區(qū)籽粒全收后，自然曬干，每小區(qū)稱取50g籽粒用于直鏈淀粉、支鏈淀粉含量和淀粉粒徑的測(cè)定。

1.5 測(cè)定方法

小麥產(chǎn)量性狀測(cè)定：成熟期統(tǒng)計(jì)單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒質(zhì)量，每個(gè)小區(qū)全收脫粒后測(cè)產(chǎn)。

小麥直／支鏈淀粉含量測(cè)定采用雙波長(zhǎng)比色法，參照田翔等［12］的方法，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-1780）測(cè)定。支鏈淀粉含量測(cè)定的雙波長(zhǎng)為535nm 和746nm，直鏈淀粉含量測(cè)定的波長(zhǎng)為467nm 和600nm?？偟矸酆?直鏈淀粉含量+支鏈淀粉含量。

籽粒淀粉提?。簠⒄誔eng等［13］和余靜等［14］淀粉提取方法。

淀粉粒度測(cè)定：參照戴忠民［15］的測(cè)定方法，用Mastersizer2000E 激光粒度儀測(cè)定樣品的粒度分布。

1.6 統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016處理數(shù)據(jù)、圖表，采用SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種間小麥支／直鏈淀粉和總淀粉含量變化

通過(guò)方差分析可知（表1），4個(gè)小麥品種間總淀粉、支鏈淀粉和直鏈淀粉的含量存在一定差異?？偟矸酆椭ф湹矸酆烤浴毡?51’最高，其中總淀粉含量顯著高于‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’，分別提高4.77%和4.95%，支鏈淀粉顯著高于‘普冰9946’和‘豫麥58’（P ＜0.05），分別提高4.17%和7.18%，表明總淀粉和支鏈淀粉在‘普冰151’中富集能力最強(qiáng)。直鏈淀粉含量表現(xiàn)為：‘普冰9946’＞‘豫麥58’＞‘普冰151’＞‘揚(yáng)麥13’，且均顯著高于‘揚(yáng)麥13’（P＜0.05），分別提高15.21%、14.24%和13.72%。但‘普冰9946’‘普冰151’‘豫麥58’三者差異不顯著，表明直鏈淀粉在‘普冰9946’中富集能力最強(qiáng)，而在‘揚(yáng)麥13’中富集能力最弱。綜合可知，總淀粉、支鏈淀粉和直鏈淀粉的含量存在品種間差異，各指標(biāo)均以‘普冰151’達(dá)到最優(yōu)。

表1 不同品種小麥總淀粉、支鏈淀粉和直鏈淀粉的含量Table 1 Contents of starch，amylopectin and amylose in wheat among different varieties %

2.2 不同灌水處理對(duì)各小麥品種支／直鏈淀粉和總淀粉含量的影響

由表2可知，灌水處理對(duì)支／直鏈淀粉和總淀粉含量的影響因小麥品種的不同存在差異。其中‘普冰151’在W2 處理的總淀粉含量顯著高于W0 處 理（P ＜0.05），提 高6.13%。而‘普 冰9946’‘揚(yáng)麥13’‘豫麥58’的總淀粉含量在灌水處理間均差異不顯著，表明灌水處理對(duì)‘普冰151’總淀粉含量的影響較大，而對(duì)其他3個(gè)小麥品種的淀粉含量影響較小。在3種灌水處理?xiàng)l件下，‘普冰151’‘普冰9946’‘豫麥58’3個(gè)小麥品種的支鏈淀粉含量變化趨勢(shì)基本一致，均以W2處理達(dá)到最大值，且顯著高于W1和W0處理（P＜0.05），分 別 提 高11.17%、7.31%、8.78%、6.15%、5.39%和5.70%，表明灌2 水對(duì)這3種小麥的支鏈淀粉含量提高有較好的促進(jìn)作用。‘揚(yáng)麥13’中支鏈淀粉含量則呈現(xiàn)W0＞W(wǎng)1＞W(wǎng)2，且W0處理的支鏈淀粉含量顯著高于W1和W2處理（P＜0.05），分別提高2.48%和5.66%，表明不灌水處理更有利于‘揚(yáng)麥13’支鏈淀粉含量的提高。對(duì)直鏈淀粉進(jìn)行方差分析可知，灌水處理對(duì)4個(gè)小麥品種的直鏈淀粉含量影響均未達(dá)到顯著水平，表明灌水處理對(duì)直鏈淀粉的影響較小。對(duì)支直比進(jìn)行方差分析可知，‘普冰151’與‘普冰9946’的變化趨勢(shì)一致，均在W2處理達(dá)到最大值，其中‘普冰151’顯著高于W0 和W1 處理（P＜0.05），提高18.44%和14.23%；與W0相比，‘普冰9946’在W2處理下支直比顯著增加（P＜0.05），提高9.02%，表明不同灌水處理對(duì)同種小麥的支／直鏈淀粉含量影響不同，同一灌水條件下不同小麥的支／直鏈淀粉含量也表現(xiàn)出一定的差異。筆者還發(fā)現(xiàn)，與直鏈淀粉相比，灌水對(duì)4個(gè)小麥品種支鏈淀粉含量的影響更大，灌水處理主要通過(guò)改變小麥籽粒中的支鏈淀粉來(lái)影響淀粉含量和直支鏈淀粉之間的比例。

2.3 不同小麥品種間淀粉粒徑變化

由表3可知，‘普冰151’和‘普冰9946’淀粉顆粒的表面積平均粒徑、A 型（10.51μm＜粒徑＜40.24μm）淀粉含量均顯著低于‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’（P ＜0.05），而‘普冰151’和‘普冰9946’的B型淀粉（粒徑＜10.51μm）含量顯著高于‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’（P＜0.05），表明‘普冰151’和‘普冰9946’小型淀粉顆粒的富集能力較強(qiáng)，而‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’的大型淀粉顆粒富集能力較強(qiáng)。

2.4 不同水分處理對(duì)各小麥品種淀粉粒徑的影響

由表4可知，灌水處理對(duì)4個(gè)小麥品種淀粉粒徑的影響存在一定差異。其中在W2灌水條件下，‘普冰9946’的表面積平均粒徑顯著大于W1處理（P＜0.05），增加1.53μm，而灌水處理對(duì)其他3個(gè)小麥品種表面積平均粒徑的影響未達(dá)到顯著差異。對(duì)B型淀粉進(jìn)行方差分析可知，增加灌水次數(shù)有利于其含量的提高，其中‘普冰151’表現(xiàn)為W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)0，但各處理間未達(dá)到顯著差異；而‘普冰9946’‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’B型淀粉含量均表現(xiàn)為W1＞W(wǎng)2＞W(wǎng)0，其中‘普冰9946’W1處理顯著大于W0 和W2（P ＜0.05），提高40.78%和32.36%，‘豫麥58’W1處理顯著高于W0處理（P＜0.05），提高30.13%，表明灌水次數(shù)對(duì)‘普冰9946’和‘豫麥58’B 型淀粉含量的影響較大。增加灌水量均不利于‘普冰151’‘普冰9946’‘豫麥58’籽粒中A 型淀粉含量的提高，3個(gè)小麥品種的A 型淀粉含量均表現(xiàn)為W0＞W(wǎng)2＞W(wǎng)1，且W0處理均顯著大于W1（P＜0.05），分別提高4.21%、9.86%、5.15%。而‘揚(yáng)麥13’籽粒中A 型淀粉含量隨灌水次數(shù)的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但影響不顯著。綜合分析可知，同一灌水處理對(duì)不同小麥品種籽粒中的A 型和B 型淀粉含量影響不同，‘普冰151’‘普冰9946’‘豫麥58’籽粒中的A 型淀粉和B 型淀粉含量受灌水處理影響較大，可通過(guò)合理的灌水來(lái)調(diào)控其籽粒中A 型淀粉和B型淀粉的含量，以達(dá)到提高其淀粉品質(zhì)的目的。

表2 不同灌水處理下籽粒中直／支鏈淀粉及總淀粉的含量Table 2 Contents of straight，amylopectin and total starch in mature kernels under different moisture treatments

表3 不同小麥品種籽粒淀粉顆粒表面積、體積平均粒徑以及A、B型淀粉的含量Table 3 Surface area and volume average particle size of starch granules and differences in starch content of type A and B between different wheat cultivars

2.5 不同小麥品種間籽粒產(chǎn)量構(gòu)成要素及產(chǎn)量分析

由表5可知，千粒質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量均以‘普冰9946’最高，其千粒質(zhì)量顯著高于其他3個(gè)小麥品種（P＜0.05），產(chǎn)量顯著高于‘普冰151’和‘豫麥58’（P＜0.05）；穗粒數(shù)以‘揚(yáng)麥13’表現(xiàn)最高，且顯著高于‘普冰151’和‘豫麥58’（P＜0.05）；單位面積穗數(shù)以‘豫麥58’表現(xiàn)最高，但與其他3個(gè)小麥品種無(wú)顯著差異。表明4個(gè)小麥品種在單位面積穗數(shù)方面不存在品種間差異，而穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量品種間差異較大，具體表現(xiàn)因品種而異。

表4 不同灌水下小麥籽粒淀粉顆粒中的表面積和體積平均粒徑及A型和B型淀粉的含量Table 4 Surface area and volume average particle and starch content of type A and type B in wheat grain of different irrigation

表5 不同品種間小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素及籽粒產(chǎn)量分析Table 5 Analysis of wheat yield components and grain yield among different cultivar

2.6 不同灌水處理對(duì)各小麥品種產(chǎn)量以及構(gòu)成要素的影響

由表6可知，灌水處理對(duì)4個(gè)小麥品種的單位面積穗數(shù)影響均不顯著，表明本試驗(yàn)的3種灌水模式對(duì)小麥單位面積穗數(shù)的影響較小。增加灌水次數(shù)均有利于4個(gè)小麥品種穗粒數(shù)的增加，其中‘普冰151’‘揚(yáng)麥13’‘豫麥58’均表現(xiàn)為W2＞W(wǎng)1＞W(wǎng)0，且‘普冰151’和‘揚(yáng)麥13’的W2灌水處理顯著高于W0 處理（P ＜0.05），分別提高10.27%和12.04%；而‘普冰9946’穗粒數(shù)在W1灌水處理下達(dá)到最大值，且顯著高于W0 處理（P＜0.05），提高5.49%，表明通過(guò)增加灌水次數(shù)有利于促進(jìn)小麥穗粒數(shù)的有效提高。4個(gè)小麥品種的千粒質(zhì)量對(duì)灌水處理的反應(yīng)不盡相同，其中‘普冰151’‘普冰9946’的千粒質(zhì)量隨著灌水次數(shù)的增加顯著下降，而灌水次數(shù)的增加有利于‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’千粒質(zhì)量的提高，這可能是由于‘普冰151’和‘普冰9946’為旱地品種，而‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’為水地品種的原因。灌水處理對(duì)4個(gè)小麥品種的籽粒產(chǎn)量存在顯著影響，其中‘普冰151’‘普冰9946’均在W1灌水處理下達(dá)到最大值，且顯著高于W0處理（P＜0.05），分別增加9.61%和15.84%，而‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’均在W2灌水處理下達(dá)到最大值，且顯著高于W0 處理（P＜0.05），分別增加23.58%和11.59%，表明增加灌水次數(shù)均有利于籽粒產(chǎn)量的增加，且灌1水對(duì)‘普冰151’和‘普冰9946’的增產(chǎn)效果最好，灌2水對(duì)‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’的增產(chǎn)效果最好，表明抗旱品種和常規(guī)品種產(chǎn)量達(dá)到較高水平時(shí)的需水要求存在較大差異，因此可以根據(jù)各地區(qū)灌溉條件的差異，選擇不同小麥品種，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高的目標(biāo)。

表6 不同灌水處理下小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素及籽粒產(chǎn)量Table 6 Effects of different irrigation treatments on wheat yield components and grain yield

3 討論與結(jié)論

胡陽(yáng)陽(yáng)等［15］研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫條件下，直鏈淀粉、支鏈淀粉以及總淀粉含量都顯著降低。李莎莎等［16］研究表明，與雨養(yǎng)條件相比，小麥籽粒中支鏈淀粉含量以及總淀粉含量在灌水處理中都顯著增加。本研究結(jié)果表明，拔節(jié)期和灌漿期灌2水（W2）顯著提高‘普冰151’‘普冰9946’‘豫麥58’的支鏈淀粉含量，顯著提高‘普冰151’的總淀粉含量。與李莎莎等［16］的研究結(jié)果一致，與胡陽(yáng)陽(yáng)等［15］的研究結(jié)果相似。而拔節(jié)期和灌漿期各灌1水（W2）顯著降低‘揚(yáng)麥13’的支鏈淀粉含量，原因可能是小麥品種的內(nèi)在特性不同。

戴忠民等［17］的研究結(jié)果認(rèn)為，灌水條件和自然降雨條件對(duì)所研究的7個(gè)品種小麥籽粒淀粉粒徑大小分布都有顯著影響，與灌溉相比，旱作提高小麥B型（2μm～9.8μm）淀粉粒的百分比，與雨養(yǎng)條件相比，灌水增加大于18.8μm 的A 型淀粉顆粒和大于9.8μm 的淀粉顆粒含量。本研究結(jié)果表明，灌水處理提高‘揚(yáng)麥13’籽粒中A 型淀粉含量，與戴忠民等［15］的研究結(jié)果相似。拔節(jié)期灌1水（W1）提高4個(gè)小麥品種的B 型淀粉含量，而顯著降低‘普冰151’‘普冰9946’‘豫麥58’籽粒中A 型淀粉含量，與戴忠民等［15］的研究結(jié)果存在一定差異，可能是由于品種間差異和水分處理方式不同引起的。

周曉燕［18］研究結(jié)果表明，隨著灌溉次數(shù)的增加，籽粒產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的規(guī)律，這是由于灌水增加了小麥穗粒數(shù)，但千粒質(zhì)量則呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，因此，適當(dāng)干旱條件下有利于千粒質(zhì)量增加。趙雪飛等［19］研究結(jié)果表明，灌水對(duì)小麥的穗數(shù)和千粒質(zhì)量有顯著影響，在4個(gè)灌水處理中，雨養(yǎng)條件下小麥產(chǎn)量最低，灌3 水小麥產(chǎn)量最高。本研究中，增加灌水次數(shù)優(yōu)化4個(gè)小麥品種單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)的構(gòu)成，使產(chǎn)量得到不同程度提高。其中，灌1水對(duì)‘普冰151’和‘普冰9946’增產(chǎn)效益最大，灌2水對(duì)‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’的增產(chǎn)效益最大，這與趙雪飛等［19］的研究結(jié)果中灌水次數(shù)對(duì)小麥增產(chǎn)效益的結(jié)果不盡相同，可能是不同小麥品種的本身特性所導(dǎo)致，‘普冰151’和‘普冰9946’為旱地小麥品種，而‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’為水地小麥品種，最終在不同灌水次數(shù)和灌水量中增產(chǎn)效果不同。

4 結(jié) 論

通過(guò)分析不同水分處理對(duì)小麥支／直鏈淀粉含量、淀粉粒徑及籽粒產(chǎn)量的影響，結(jié)合不同品種間淀粉含量、淀粉粒徑和籽粒產(chǎn)量存在差異性，本研究認(rèn)為，支鏈淀粉比直鏈淀粉更容易受水分影響；‘普冰151’支鏈淀粉和總淀粉含量更容易受灌水影響。因此，在實(shí)踐生產(chǎn)中，適宜的灌水有利于調(diào)節(jié)小麥籽粒的支鏈淀粉含量，使小麥籽粒中的支直比例達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。增加灌水次數(shù)還可以增加B型淀粉含量，同時(shí)減少A 型淀粉含量，因此可以通過(guò)調(diào)節(jié)灌水次數(shù)進(jìn)而提高小麥的淀粉品質(zhì)。產(chǎn)量方面，在拔節(jié)期灌1 水（W1），‘普冰151’和‘普冰9946’產(chǎn)量增幅最大，‘揚(yáng)麥13’和‘豫麥58’在拔節(jié)期和灌漿期灌水2次產(chǎn)量增幅最大，因此可以通過(guò)合理地增加灌水次數(shù)來(lái)提高籽粒產(chǎn)量。