分期施钾对冬小麦籽粒蛋白质组分和加工品质的影响

　　中图分类号：S512.101文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）08-0079-07

　　黄淮冬麦区是我国小麦的主产区之一，是强筋小麦的重要生产基地，在我国小麦生产中有重要地位。近些年随着产区小麦产量的不断提高，以及生产中的重氮轻钾、供需失调，使土壤的供钾能力逐步下降，制约了小麦的生产。前人就土壤中的钾素和钾素对小麦产量与品质的影响已有一些研究。土壤中钾素形态多样，以矿质钾含量最高、非交换性钾含量次之，交换性钾被认为是土壤中供钾能力的容量因子，是当季作物吸钾的主要来源，其含量通常不超过全钾的2%[1]。王文忠等[2]研究表明，施用钾肥有开栅促钾外释的作用，有利于促进非交换性钾向交换性钾的转化。施用钾肥能够提高植株根系活力，促进植株对氮的吸收和累积，提高氮素向籽粒的转运比例；提高叶绿素含量，延长叶片的功能期，提高光合速率。施用钾肥能增强开花后旗叶磷酸蔗糖合成酶活性，提高旗叶中蔗糖含量；促进同化物的转运与分配，钾素淀粉积累速率利于经济产量的形成[3～5]。适量施用钾肥能促进籽粒中钾素和氮素的共同积累，提高蛋白质含量[6]。有研究认为钾肥的施用能够提高小麦籽粒中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量[7]，但也有研究认为钾肥的施用能提高醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量，却降低了清球蛋白的含量[8]。可见，前人就钾肥对小麦籽粒蛋白质组分影响的研究不尽一致。

　　研究表明，小麦对钾素的吸收存在阶段性差异，呈双峰曲线，以分蘖初期和拔节期小麦植株体内钾素含量最大，在返青到孕穗末期是小麦钾素吸收速率最大的时期[9]。进入拔节期后小麦植株吸钾强度迅速增大，直至乳熟期[10]，说明小麦生育后期需钾量较多。但我国小麦栽培中均将钾作为基肥一次性施用，与小麦需钾规律不相吻合，不利于钾肥的合理高效利用。为此，本试验在黄淮冬麦区选择两个强筋小麦品种运用高效液相色谱分析方法，研究同等施钾量条件下分期施钾和一次性基施钾肥对小麦籽粒产量、蛋白质组分含量和小麦加工品质的影响，并以不施用钾肥的处理为对照进行研究，以期为小麦优质高效栽培提供理论依据。

　　1材料与方法

　　1.1供试品种与试验设计

　　2010～2012连续两年在山东农业大学农学试验基地的防雨池栽培条件下进行，种植期间不启用防雨设施。供试土壤为壤土，小麦播种前0～20cm土层的土壤有机质含量13.7g/kg、全氮0.8g/kg、碱解氮45.21mg/kg；速效磷23.4mg/kg、速效钾114.8mg/kg。

　　试验选用强筋小麦藁城8901和济南17两个品种。设置3个钾肥处理，分别是小麦全生育期不施用钾肥的对照处理（K0）、K2O120kg/hm2为基肥，播种前一次性施入的处理（K1）和K2O总量120kg/hm2并以1∶1的基追比分别在播种前和拔节期分两次施入的处理（K2）。P2O5120kg/hm2播种前基施，纯氮120kg/hm2，50%基施，50%拔节期结合浇水追施。栽培池面积为3m×3m，深2m，下不封底。试验采用随机区组排列，重复3次。于2010年10月7日播种，2011年6月12日收获；2011年10月7日播种，2012年6月9日收获。其中开花到成熟时间为35天，基本苗为每公顷180万株，其余管理措施与大田相同。

　　在开花期选择同日开花、生长一致的麦穗挂牌标记。于花后5、10、15、20、25、30天和35天取样，每次每小区取30穗。及时剥出籽粒，于50℃条件下在烘箱烘至恒重，用于室内分析。

　　1.2产量及穗粒结构测定

　　成熟期于田间统计小麦穗数，分小区收获后进行室内考种，记载小麦穗粒数、千粒重，并对收获小麦脱粒测产。

　　1.3籽粒蛋白质含量及其组分含量测定

　　全麦粉用瑞典Perten公司生产的3100型试验磨磨制，面粉用Brabender公司生产的Senior试验磨磨制，细度均为100目。

　　按GB2905-1982"谷类、豆类作物种子粗蛋白质测定法（半微量凯氏法）"测定籽粒氮素含量，含氮量乘以指数5.7为蛋白质含量[11]。

　　参照Gupta等[12]的方法，运用高效液相色谱法测定小麦籽粒中清蛋白+球蛋白、醇溶蛋白、SDS-可溶性谷蛋白和SDS-不溶性谷蛋白。色谱系统为Waters1525色谱仪+Waters2487检测器（Waters，美国），工作站软件为Empower。样品环体积为20μl，色谱柱为TSKG4000SW（7.5mm×300mm），保护柱为TSKG3000SW（7.5mm×75mm）。提取液为0.1mol/L磷酸钠缓冲液（pH6.9）+2%（W/V）SDS。

　　称取0.01g全麦粉放入2ml离心管内，加入1ml提取液，在60℃条件下用Thermomixercomfort型恒温混合仪（Eppendorf德国）振荡2h，20℃下12500×g离心30min，收集上清液。上清液包含清蛋白+球蛋白、醇溶蛋白和SDS-可溶性谷蛋白。剩余物加入1ml提取液，用输出25W、23kHz超声15s，漩涡振荡2min，用恒温混合器振荡30min，在20℃下12500×g离心30min，收集上清液。上清液包含清蛋白+球蛋白和SDS-不溶性谷蛋白。样品测定前过0.45μm无机滤膜，进样20μl。

　　1.4小麦籽粒品质检测

　　用瑞典Perten公司产2200型面筋洗涤仪，按国标GB/T14608-93测定湿面筋含量。用德国Brabender公司产810106002型粉质仪测定面团形成时间和稳定时间。面包烘烤体积试验按AACC10-01方法进行（中国农业科学院，北京）。

　　1.5统计分析

　　用MicrosoftExcel2003软件整理数据，用DPS统计软件进行差异显著性检验（LSD法）。

　　2结果与分析

　　2.1分期施钾对小麦籽粒产量及其构成因素的影响

　　由表1可以看出，两年试验结果基本一致，都表现为分期施钾处理（K2）籽粒产量高于一次性基施钾肥处理（K1），同时又都高于不施钾处理（K0），且同年、同品种各处理之间的差异性达到显著水平。与K0处理相比，K1处理两年产量提高幅度为4.28%～10.84%，平均提高8.85%。K2处理产量提高幅度为11.45%～17.81%，平均提高15.25%。与K1处理相比，K2处理产量提高幅度为3.99%～7.39%，平均提高5.9%。不同品种不同年份间，小麦产量存在显著性差异。从品种来看，济南17两年的产量都显著高于藁城8901。从年份来看，2012年藁城8901和济南17的小麦产量都低于2011年同品种的小麦产量。

　　钾肥对小麦各产量构成因素影响不一致。试验结果表明，钾肥对小麦籽粒千粒重影响较大，两品种两年结果表现一致，都表现为K2>K1>K0，且同年同品种内各处理间差异显著。本试验的两个强筋小麦品种间千粒重无显著差异。施用钾肥的K1与K2处理穗数显著高于不施钾的K0处理，但K1与K2处理之间差异不显著。不同品种间小麦穗数存在显著差异，其中济南17的穗数高于藁城8901。钾肥处理对小麦穗粒数的影响较小，3个钾肥处理间的差异不显著，但不同品种间穗粒数差异显著，藁城8901的穗粒数高于济南17。