基肥配比和拔节期追氮对糯玉米淀粉糊化特性的影响.pdf

作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(7): 12531258 /zwxb/ ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: 基金项目: 国家自然科学基金项目(30270831); 北京市自然科学基金项目(YZPT02-06) 作者简介: 陆大雷(1980), 江苏沭阳人, 博士研究生, 主要从事玉米品质研究。Tel: E-mail: * 通讯作者(Corresponding author): 陆卫平。Tel: E-mail: Received(收稿日期): 2007-09-17; Accepted(接受日期): 2008-01-30. DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01253 基肥配比和拔节期追氮对糯玉米淀粉糊化特性的影响 陆大雷 1 陆卫平1,* 赵久然2 王德成1 (1 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009; 2 北京市农林科学院玉米研究中心, 北京 100097) 摘 要: 为明确糯玉米淀粉糊化特性在不同肥料处理下的变化, 从而改良淀粉的糊化特性, 以糯玉米品种苏玉糯 4 号为材料, 采用二因素裂区设计, 研究了不同基肥处理(纯 N 75 kg hm2、纯 N 75 kg hm2 + K2O 70 kg hm2、纯 N 75 kg hm2 + P2O5 65 kg hm2和纯 N 75 kg hm2 + P2O5 65 kg hm2 + K2O 70 kg hm2)和拔节期追氮(0、 150 和 300 kg hm2) 对糯玉米淀粉糊化特性的影响。结果表明, 和仅基施氮相比, 增施磷或(和)钾可显著降低峰值黏度和崩解值, 提高谷 值黏度、终值黏度和回复值。随着拔节期追氮量的增加, 峰值黏度、谷值黏度、终值黏度逐渐升高, 回复值先升后降, 而崩解值在追施氮 150 kg hm2和 300 kg hm2时无显著差异, 但均大于不施追肥处理。峰值黏度与谷值黏度、终值 黏度、崩解值极显著正相关(相关系数分别为 0.80*、0.87*和 0.75*), 糊化温度与峰值黏度、谷值黏度和终值黏度显 著负相关(相关系数分别为0.65*、0.62*和0.60*)。在适宜基肥的基础上, 增加拔节期追氮量, 可以改良淀粉的糊化 特性。在不同肥料处理中, 基施氮或氮磷并拔节期追施纯氮 300 kg hm2及平衡基施氮磷钾并拔节期追施纯氮 150 kg hm2时, RVA 谱特征值较为理想(峰值黏度最高且回复值较低)。 关键词: 糯玉米; 淀粉; RVA; 基肥配比; 拔节期追肥; 施氮量 Effects of Basic Fertilizer Treatments and Nitrogen Topdressing at Joint- ing Stage on Starch RVA Characteristics of Waxy Maize LU Da-Lei1, LU Wei-Ping1,*, ZHAO Jiu-Ran2, and WANG De-Cheng1 (1 Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu; 2 Maize Research Center, Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Beijing 100097, China) Abstract: Proper fertilizer managements can improve the starch pasting properties of waxy maize (Zea mays L. Ceratina Kulesh). To understand the starch Rapid Visco Analyzer (RVA) characteristics of waxy maize, we used Suyunuo 4 in a field experiment with different treatments of basic and topdressing fertilizers, especially the N fertilizer. The split design was employed with main plot of 4 basic fertilizer treatments (N 75 kg ha1, N 75 kg ha1 + K2O 70 kg ha1, N 75 kg ha1 + P2O5 65 kg ha1, and N 75 kg ha1 + P2O5 65 kg ha1 + K2O 70 kg ha1) and split plot of 3 N topdressing treatments (N 0, 150, and 300 kg ha1). The peak vis- cosity (PV), trough viscosity (TV), final viscosity (FV), breakdown (BD), and setback (SB) varied in different fertilizer treatments except peak time (PT) and pasting temperature (PTP). Compared with the treatment of only N applied in basic fertilizer, adding P or (and) K fertilizers decreased the PV and BD, but increased TV, FV, and SB. With larger amount of N topdressing at jointing stage, PV, TV, and FV increased gradually, SB rose first and fell later. BD showed no significant differences in treatments of top- dressing N 150 and 300 kg ha1. Among the RVA characteristics, PV was positively correlated with TV, FV, and BD (r = 0.80, 0.87, and 0.75, respectively, PB4, 终值黏度亦表现为 B2 处理时最高, 但其在 B3 和 B4 之间无显著差异。 表 1 不同施肥处理糯玉米籽粒淀粉的 RVA 特征值 Table 1 RVA characteristics of grain starch under different fertilizer treatments in waxy maize 处理 Treatment 峰值黏度 Peak viscosity (RVU) 谷值黏度 Trough viscosity (RVU) 崩解值 Breakdown (RVU) 终值黏度 Final viscosity (RVU) 回复值 Setback (RVU) 峰值时间 Peak time (min) 糊化温度 Pasting temperature () B1D1 90.01.2 h 32.60.9 g 57.40.4 c 41.81.6 g 9.20.6 h4.00.1 ab 75.60.1 a B1D2 136.01.2 b 59.20.1 d 76.91.3 a 71.20.4 d 12.00.4 fg 3.90.0 b 73.60.5 b B1D3 148.30.7 a 72.80.2 b 75.41.0 ab85.40.4 b 12.60.2 ef 4.00.1 ab 74.40.3 ab B2D1 135.81.4 b 68.60.1 c 67.11.4 b 86.20.4 b 17.60.4 bc4.10.0 a 74.80.0 ab B2D2 98.80.1 f 59.60.1 d 39.20.1 e 71.40.2 d 16.70.1 cd4.10.1 a 74.60.5 ab B2D3 121.21.0 c 75.51.2 a 45.70.2 de90.11.8 a 14.60.6 de4.00.1 ab 74.40.4 ab B3D1 107.40.1 e 58.50.7 d 43.94.9 de70.81.6 de 12.30.9 fg 3.90.0 b 75.20.4 ab B3D2 94.61.1 g 47.50.3 e 47.21.4 de67.80.6 e 20.20.2 a 4.00.1 ab 74.80.1 ab B3D3 149.21.0 a 69.00.2 c 80.10.7 a 84.10.2 c 15.00.1 gh4.10.0 a 74.00.0 ab B4D1 94.41.2 g 43.60.6 f 50.78.3 d 63.01.6 f 19.42.2 ab4.10.0 a 75.12.1 ab B4D2 149.70.5 a 68.20.6 c 81.40.2 a 81.81.0 c 13.60.4 ef 4.10.0 a 74.80.1 ab B4D3 110.81.1 d 58.10.1 d 52.71.2 cd71.60.2 d 13.40.4 ef 4.00.1 ab 74.80.1 ab F-value B 25.22* 359.18* 20.47* 81.08* 16.15* 1.458 0.34 D 834.63* 936.89* 15.33* 362.25* 21.77* 0.336 2.01 BD 968.13* 404.74* 30.70* 181.55* 29.53* 3.442 0.59 Data in the table are mean SE. Values followed by a different letter are significantly different at P0.05 according to LSD test. F-value marked with * and * are significant at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. In treatment column, B and D refer to application of basic and topdressing fertilizers respectively. Basic fertilizers are 75 kg N hm2 (B1), 75 kg N hm2+70 kg K2O hm2 (B2), 75 kg N hm2+65 kg P2O5 hm2 (B3), and 75 kg N hm2+65 kg P2O5 hm2+70 kg K2O hm2 (B4), respectively. Topdressing fertilizers are 0 (D1), 150 (D2), and 300 kg N hm2 (D3), respectively. 1256 作 物 学 报 第 34 卷 图 1 不同基肥处理糯玉米籽粒淀粉的 RVA 谱 Fig. 1 RVA profiles of grain starch under different basic fer- tilizer treatments in waxy maize Treatments described as in Table 1. 2.3 拔节期不同氮肥追施量对糯玉米籽粒淀粉 RVA 特性的影响 随着 D 增加, 峰值黏度、谷值黏度和终值黏度 升高, 崩解值在 D2 和 D3 处理下无显著差异, 但均 大于 D1 处理, 而回复值表现为先增后降趋势, 其在 D2 处理时最高, 在 D3 处理时最低(图 2)。表明要获 得具有较高糊化特征值的淀粉, 需注重适当增加拔 节期追氮量。 图 2 不同拔节期追氮处理糯玉米籽粒淀粉的 RVA 谱 Fig. 2 RVA profiles of grain starch under different N top- dressing treatments at jointing stage in waxy maize Treatments described as in Table 1. 2.4 糯玉米籽粒淀粉糊化特征值之间的相关分析 简单的相关分析结果来看(表 2), 峰值黏度与谷 值黏度、崩解值和终值黏度间存在极显著正相关(相 关系数分别为 0.80*、0.87*和 0.75*), 谷值黏度与 终值黏度间存在极显著正相关(相关系数为 0.97*), 峰值黏度、谷值黏度、终值黏度与糊化温度之间存 在显著负相关(相关系数分别为0.65*、0.62*和 0.60*)。 表 2 籽粒淀粉的 RVA 特征值之间的相关系数 Table 2 Correlation coefficients of RVA characteristics of grain starch RVA 特征值 RVA characteristic 峰值黏度 Peak viscosity 谷值黏度 Trough viscosity 崩解值 Breakdown 终值黏度 Final viscosity 回复值 Setback 峰值时间 Peak time 糊化温度 Pasting temperature 峰值黏度 Peak viscosity 1 谷值黏度 Trough viscosity 0.80* 1 崩解值 Breakdown 0.87* 0.42 1 终值黏度 Final viscosity 0.75* 0.97* 0.36 1 回复值 Setback 0.21 0.01 0.37 0.23 1 峰值时间 Peak time 0.34 0.24 0.27 0.30 0.351 糊化温度 Pasting temperature 0.65* 0.62* 0.51 0.60* 0.030.03 1 * : significant at P0.05. *: significant at P0.01. 3 讨论 在国内, 一般以作物的籽粒粉样来研究淀粉的 RVA 特性13-15,21-25, 而其中的蛋白质、 脂肪等成分对 淀粉的 RVA 特性存在显著影响26-27; 国外的相关研 究均去除蛋白质等籽粒成分6-11。 本试验亦采用去除 蛋白质、脂肪等成分的籽粒纯淀粉, 明确其在不同 肥料处理下的变化, 可更好地和工业应用相对接。 根据淀粉糊化特性对不同基肥、拔节期追肥处 理的反应, 有针对性地调节施肥措施, 可以更好地 改良淀粉品质。本研究结果表明, 峰值时间和糊化 温度在不同肥料处理间比较稳定, 叶全宝等14研究 结果亦表明, 施氮水平和栽插密度对这两项指标影 响较小, 沈明星等25发现长期氮磷钾配施对峰值时 间和糊化温度影响不大, 我们也曾发现, 这两项指 标在不同糯玉米杂交种之间存在显著差异18, 说明 这两项指标主要受品种的基因型决定, 而施肥处理 对其影响较小。峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终 值黏度和回复值这 5 项指标在不同肥料处理间存在 显著或极显著差异, 说明不同肥料处理对这 5 项指 第7期 陆大雷等: 基肥配比和拔节期追氮对糯玉米淀粉糊化特性的影响 1257 标的影响较大, 这为品质改良提供了可行性。在本 试验条件下, 当施氮或氮磷作基肥并拔节期追施纯 氮 300 kg hm2及基肥氮磷钾均衡施用并拔节期追施 纯氮 150 kg hm2时, RVA 谱特征值较为理想(峰值黏 度最高, 谷值黏度、 崩解值和终值黏度较高, 回复值 较低)。 戴双等15研究小麦淀粉理化特性时发现, 峰值 黏度随着钾素水平的升高而显著升高, 但后期施氮 量的提高对其无显著影响。沈明星等25研究认为, 长期氮磷钾配施显著降低稻米的峰值黏度、终值黏 度和回复值。熊瑛等21研究稻米淀粉时发现, 和不 施肥相比, 增施氮、磷、钾可降低淀粉的峰值黏度、 谷值黏度、终值黏度和回复值, 但提高了崩解值。 在本研究中, 和基施氮相比, 增施磷或(和)钾可显著 降低峰值黏度和崩解值, 提高谷值黏度、终值黏度 和回复值, 说明基施磷或(和)钾对峰值黏度主要是 负向作用, 这和熊瑛等21、沈明星等25对稻米淀粉 的研究结果相似, 而与戴双等15对小麦淀粉的研究 结果存在较大差异。随着拔节期追氮量增加, 峰值 黏度、谷值黏度、崩解值和终值黏度升高, 回复值 在追施氮 150 kg hm2时最高, 追施氮 300 kg hm2 时最低。金军等13研究认为稻米淀粉随着施氮量的 增加峰值黏度先升后降, 叶全宝等14认为稻米峰值 黏度随着施氮量的增加逐渐降低, 造成这种差异的 原因可能是不同作物有不同的糊化特性11。对糯玉 米而言, 增施拔节肥可有利于提高淀粉的峰值黏 度、谷值黏度、崩解值和终值黏度, 降低淀粉的回 复值, 使其不易回生28。 本研究发现, 淀粉的 RVA 谱特征值间存在着一 定的相关关系, 峰值黏度与谷值黏度、崩解值和终 值黏度间存在极显著正相关, 谷值黏度与终值黏度 间存在极显著正相关, 峰值黏度、谷值黏度、终值 黏度与糊化温度之间存在显著的负相关关系。这和 Sandhu等8、 宁堂原等24在普通玉米上, 叶全宝等14 在水稻上, 张勇等22在小麦上, 黄华宏等23在甘薯 上的研究结果相似。本研究发现峰值黏度、谷值黏 度、终值黏度与糊化温度之间存在显著的负相关关 系, 这和在普通玉米上的研究结果相同8,24, 而和叶 全宝等14在水稻上研究的结果不同。综合以上结果, 可发现峰值黏度与其他糊化指标的相关性较好, 且 不因材料来源、栽培措施、肥料运筹等方面的不同 而改变, 因而可将之作为评价淀粉糊化黏度的主要 指标。 4 结论 不同基肥和拔节期追肥处理引起峰值黏度、谷 值黏度、崩解值、终值黏度和回复值等 5 项 RVA 指 标变化, 但其对峰值时间和糊化温度影响较小。和 仅基施氮相比, 增施磷或(和)钾可显著降低峰值黏 度和崩解值, 提高谷值黏度、终值黏度和回复值。 随着拔节期追氮量增加, 峰值黏度、谷值黏度、崩 解值和终值黏度升高, 回复值在追施 N 150 kg hm2 时最高, 在追施 N 300 kg hm2时最低。在不同肥料 处理中, 基施氮或氮磷并拔节期追施纯 N 300 kg hm2时及均衡基施氮磷钾并拔节期追施纯 N 150 kg hm2时, RVA 谱特征值较为理想。 References 1 Qian J-Y(钱建亚), Gu L (顾林). 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