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，可以通過合理灌水來提高小麥的產(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。總淀粉和支鏈淀粉含量均以‘普冰151’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?！畵P(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，灌水處理主要通過改變小麥籽粒中的支鏈淀粉來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，可通過合理的灌水來調(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

胡陽陽等［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，與胡陽陽等［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，因此可以通過合理地增加灌水次數(shù)來提高籽粒產(chǎn)量。