硫肥对小麦籽粒淀粉粒度分布的影响.pdf

现代农业科技2023 年第 18 期农艺学硫肥对小麦籽粒淀粉粒度分布的影响杨兵兵1，2（1安徽亳州新能源学校，安徽利辛 236700；2安徽科技学院农学院，安徽凤阳 233100）摘要以小麦品种烟农 19 和山农 22 为材料，研究不同氮素水平条件下，硫肥对胚乳淀粉粒分布特征的影响。结果表明，不同处理小麦籽粒淀粉粒体积、表面积、数目分布分别呈双峰、三峰和单峰曲线分布。在低氮水平（纯氮 120 kg/hm2）条件下，随施硫量的增加，籽粒 B 型淀粉粒体积百分比显著降低，A 型淀粉粒体积百分比显著升高。在适氮水平（纯氮 240 kg/hm2）条件下，随施硫量的增加，籽粒 B 型淀粉粒体积百分比先升高后降低，A型淀粉粒体积百分比先降低后升高。在施纯氮 120 kg/hm2条件下，随施硫量的增加，粒径 3.6010.00 m 淀粉粒数目占比逐渐降低。在施纯氮 240 kg/hm2条件下，随施硫量的增加，山农 22 的 3.6010.00 m 淀粉粒数目占比提高，烟农 19 的 3.6010.00 m 淀粉粒数目占比先升高后降低。在施纯氮 120 kg/hm2条件下，随施硫量的提高，小麦籽粒 B 型淀粉粒的表面积百分比显著降低，A 型淀粉粒表面积百分比显著增加。在施纯氮 240 kg/hm2条件下，随施硫量增加，烟农 19 B 型淀粉粒表面积占比先增加后降低，A 型淀粉粒表面积占比先降低后增加；山农 22 B 型淀粉粒表面积占比增加，A 型淀粉粒表面积占比降低。可见，在低氮水平下施硫有利于淀粉粒体积的增大；在适氮水平下施硫有利于小淀粉粒（B 型淀粉粒）体积的增加，且以硫水平 60 kg/hm2处理较好。关键词小麦；氮肥；硫肥；淀粉粒度；分布特征中图分类号S512.1；S147.5文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）18-0008-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.18.003开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Effect of Sulfur Fertilizer on Starch Particle Size Distribution of Wheat GrainYANG Bingbing1,2(1Anhui Bozhou New Energy School,Lixin Anhui 236700;2College of Agriculture,Anhui Science and Technology University,Fengyang Anhui 233100)AbstractUsing wheat varieties Yannong 19 and Shannong 22 as materials,this paper studied the effect of sulfurfertilizer on the distribution characteristics of endosperm starch grains under different nitrogen levels.The resultsshowed that the distribution of starch grain volume,surface area,and number in different treatments of wheat showedbimodal,triple peak and single peak curves,respectively.Under low nitrogen levels(pure nitrogen 120 kg/hm2),with theincrease of sulfur fertilizer,the volume percentage of B-type starch grains significantly decreased,while the volumepercentage of A-type starch grains significantly increased.Under suitable nitrogen levels(pure nitrogen 240 kg/hm2),with the increase of sulfur fertilizer,the volume percentage of B-type starch grains first increased and then decreased,while the volume percentage of A-type starch grains first decreased and then increased.Under the condition of applyingpure nitrogen 120 kg/hm2,with the increase of sulfur fertilizer,the number proportion of starch granules(particle size3.60-10.00 m)gradually decreased.Under the condition of applying pure nitrogen 240 kg/hm2,with the increase ofsulfur fertilizer,the number proportion of starch granules(particle size 3.60-10.00 m)of Shannong 22 increased,andthe number proportion of starch granules(particle size 3.60-10.00 m)of Yannong 19 first increased and thendecreased.Under the condition of applying pure nitrogen 120 kg/hm2,with the increase of sulfur fertilizer,the surfacearea percentage of B-type starch grains in wheat grains significantly decreased,while the surface area percentage of A-基金项目 安徽自然科学基金项目（1408085MC48）。第一作者 杨兵兵（1993），男，硕士，从事作物栽培生理研究工作。E-mail：收稿日期 2022-07-238type starch grains significantly increased.Under the condition of applying pure nitrogen 240 kg/hm2,with the increase ofsulfur fertilizer,the proportion of B-type starch particle surface area in Yannong 19 first increased and then decreased,while the proportion of A-type starch particle surface area first decreased and then increased;the proportion of surfacearea of Shannong 22 B-type starch granules increased,while the proportion of surface area of A-type starch granulesdecreased.It can be seen that applying sulfur fertilizer at low nitrogen levels was beneficial for increasing the volume ofstarch particles;applying sulfur fertilizer at an appropriate nitrogen level was beneficial for increasing the volume ofsmall starch granules(B-type starch granules),and 60 kg/hm2sulfur fertilizer level was better.Keywordswheat;nitrogen fertilizer;sulfur fertilizer;starch particle size;distribution characteristic氮素和硫素均是小麦生长发育过程中起重要作用的营养元素，合理施用有利于小麦产量和品质的提高。氮、硫肥中任何一种肥料的过量和缺乏，均会对另一种元素的吸收和同化产生抑制，二者表现为高度的互作关系1。石 玉等2研究表明，合理施用氮肥能显著提高小麦的产量和蛋白质含量。朱云集等3研究表明，在氮素供应充足的条件下增施硫肥，可以提高小麦籽粒产量。在一定施氮水平下，合理施用硫肥有利于改善小麦籽粒品质4。小麦籽粒的重要组分是胚乳中的淀粉粒，在籽粒胚乳中至少含有两种类型的淀粉粒，分别为10 m 的 A型大淀粉粒5-6。前人对氮、硫肥配施条件下淀粉粒粒度分布的研究较少，本研究旨在探索氮、硫肥配施对小麦籽粒淀粉粒体积、数目、表面积分布的影响，以期为改善小麦淀粉品质提供理论参考与技术途径。1材料与方法1.1试验设计试验于 20152016 年度在安徽科技学院种植园（凤阳）进行，试验地耕层土壤含有机质 1.12%、碱解氮 76.2 mg/kg、有效硫 6.62 mg/kg。选用小麦品种烟农19 和山农 22 作为试验材料。氮素设 2 个水平，分别为 120 kg/hm2（N1）、240 kg/hm2（N2）；硫素设 3 个水平，分别为 30 kg/hm2（S3）、60 kg/hm2（S6）、90 kg/hm2（S9）。每个品种共 6 个处理，分别为处理 N1S3、N1S6、N1S9、N2S3、N2S6、N2S9。3 次重复，随机区组设计，小区面积9 m2。2015 年 11 月 1 日播种，2016 年 5 月 31 日收获，种植密度为 300 万株/hm2。氮肥分两次施用，播种时底肥和拔节期追肥各占 50%，所用氮肥为尿素；硫肥作为底肥一次性施用，所用硫肥为硫黄。其他栽培管理措施同一般大田。1.2淀粉粒提取与测定借鉴 Peng 等6提取淀粉粒的方法：取小麦籽粒 2 g在蒸馏水中浸泡 24 h，研钵磨碎搅匀后，使用 200 目筛布过滤；然后在 2 800 r/min 转速条件下离心 10 min，除去上清液，添加 5 mL 2 mmol/L NaCl，混合，搅拌后离心，重复 3 次；然后除去上清液，分别加 0.2%NaOH、2%SDS 和蒸馏水清洗，混合，搅拌后离心，重复 3 次；最后用丙酮洗 3 次，干燥，-20 低温保存。利用 LS 13320 激光衍射粒度分析仪进行粒径的分析。1.3数据统计分析用 Microsoft Excel 2007 进行数据整理，用 DPS7.05 做统计分析与显著性测验（LSD 法）。2结果与分析2.1不同处理淀粉粒体积分布不同处理淀粉粒体积分布呈双峰曲线，峰值分布区间为 5.8786.454 m 和 21.7023.82 m。由表 1、2 可知，品种、氮素、硫素显著影响淀粉粒的平均粒径。在 N1水平下，随着施硫量增加，淀粉粒平均粒径显著升高；在 N2水平下，随着施硫水平增加，淀粉粒平均粒径呈先下降后升高的趋势。在 N1水平下，随施硫量提高，小麦籽粒 B 型淀粉粒体积占比显著降低，A 型淀粉粒体积占比则显著上升；在 N2水平下，随施硫量的提高，小麦籽粒 B 型淀粉粒体积占比先增加后降低，表现为处理 N2S6处理N2S9处理 N2S3，A 型淀粉粒体积占比先降低后增加。2 个品种表现一致。可见在 N1水平下，增施硫肥可增加 A 型淀粉粒比例，提高淀粉粒平均粒径；在 N2水平下，适当施硫可增加 B 型淀粉粒比例，进而降低淀粉粒平均粒径。2.2不同处理淀粉粒数目分布不同处理淀粉粒数目分布呈单峰曲线，峰值分布区间为 0.5200.571 m。由表 3、4 可知，品种、氮素、硫素影响不同粒径淀粉粒的数目分布。粒径0.55 m的淀粉粒数目占总数目的 24.50%32.35%，3.60 m的淀粉粒数目占总数目的 98.10%98.70%，3.6010.00 m 的淀粉粒数目占总数目的 1.20%1.80%，杨兵兵：硫肥对小麦籽粒淀粉粒度分布的影响9现代农业科技2023 年第 18 期农艺学10.0 m 的淀粉粒数目占总数目的 99.9%左右。B 型淀粉粒是籽粒淀粉的主要成分。在 N1水平下，随着施硫量增加，3.6010.00 m淀粉粒数目占比降低；在 N2水平下，随着施硫量的增加，山农 22 3.6010.00 m 淀粉粒数目占比提高，烟农 19 3.6010.00 m 淀粉粒数目占比先升高后降低。表 1不同处理淀粉粒的体积分布品种烟农 19山农 22氮水平N1N2N1N2硫水平S3S6S9S3S6S9S3S6S9S3S6S9不同粒径淀粉粒体积占比/%3.6 m17.900.42 c16.250.07 d14.300.00 f15.000.00 e19.600.28 a14.900.14 e18.100.00 c15.100.14 e13.050.07 g17.750.07 c19.050.07 b18.900.14 b3.610.0 m28.950.78 a26.600.00 b23.100.42 e24.650.07 d25.250.35 cd24.900.28 d28.850.07 a25.750.78 c20.600.00 f26.650.07 b28.650.07 a28.150.07 a10.0 m53.151.20 g57.150.07 e62.600.42 b60.350.07 c55.150.64 f60.200.42 cd53.050.07 g59.150.92 d66.350.07 a55.600.00 f52.300.14 g52.950.07 g平均粒径/m13.030.17 i14.210.01 ef14.810.11 b14.680.04 bc14.350.13 de14.510.07 cd13.390.04 h14.070.18 fg15.530.04 a13.870.01 g13.140.04 i13.420.01 h注：表中数据为平均值标准误，同列数据后不同小写字母表明处理间差异显著（P0.05）。下同。表 2淀粉粒体积分布方差分析结果（F 值）注：*表示在 0.05 水平下差异显著。下同。变异来源品种氮素硫素品种氮素品种硫素氮素硫素品种氮素硫素不同粒径淀粉粒体积占比3.6 m94.1*648.5*404.8*415.1*122.0*606.2*96.2*3.610.0 m33.4*23.9*154.9*180.8*3.1232.6*12.5*10.0 m54.6*143.2*237.8*271.1*8.0*337.8*25.2*平均粒径94.5*21.9*176.9*324.5*17.5*315.6*9.5*表 3不同处理淀粉粒的数目分布品种烟农 19山农 22氮水平N1N2N1N2硫水平S3S6S9S3S6S9S3S6S9S3S6S9不同粒径淀粉粒数目占比/%0.55 m30.700.85 bc27.250.92 d30.500.71 bc30.100.42 c30.600.14 bc31.300.28 ab28.200.28 d30.350.92 bc32.350.07 a28.400.28 d27.800.14 d24.500.42 e0.553.60 m67.600.85 cd71.050.92 b68.100.71 cd68.300.42 c67.500.14 cde67.100.28 de70.200.28 b68.050.92 cd66.350.07 e70.050.35 b70.600.14 b73.850.35 a3.60 m98.300.00 e98.300.00 e98.600.00 b98.400.00 cd98.100.00 f98.400.00 cd98.400.00 cd98.400.00 cd98.700.00 a98.450.07 c98.400.00 cd98.350.07 de3.6010.00 m1.600.00 b1.600.00 b1.300.00 e1.500.00 cd1.800.00 a1.500.00 cd1.500.00 cd1.500.00 cd1.200.00 f1.450.07 d1.500.00 cd1.550.07 bc表 4淀粉粒数目分布方差分析结果（F 值）变异来源品种氮素硫素品种氮素品种硫素氮素硫素品种氮素硫素不同粒径淀粉数目占比0.55 m44.1*24.9*3.0106.4*13.6*30.2*39.9*0.553.60 m50.4*20.7*1.4106.7*12.0*26.5*39.9*3.60 m72.0*72.0*109.5*019.5*73.5*19.5*3.6010.0 m72.0*72.0*109.5*019.5*73.5*19.5*102.3不同处理淀粉粒表面积分布不同处理淀粉粒表面积分布基本呈三峰曲线，峰值分布区间分别为 0.9991.322 m、3.6874.444 m及 19.76021.700 m。由表 5、6 可知，品种、氮素、硫素显著影响淀粉粒表面积分布。在 N1水平下，随施硫量的提高，小麦籽粒 B 型淀表 5不同处理淀粉粒表面积分布品种烟农 19山农 22氮水平N1N2N1N2硫水平S3S6S9S3S6S9S3S6S9S3S6S9不同粒径淀粉粒表面积占比/%3.6 m58.650.35 e57.850.07 f56.900.28 g59.950.07 d60.650.21 c56.400.28 h63.100.00 b56.350.21 h58.700.00 e63.500.14 b64.100.14 a64.350.21 a6.0 m74.750.64 d73.050.07 e70.050.07 h71.500.00 f77.600.28 a71.400.28 f75.450.07 c70.800.14 g68.350.07 i75.450.07 c76.350.21 b76.400.14 b10.0 m15.050.64 e16.600.00 d19.900.14 b18.300.00 c14.500.28 f18.500.28 c14.350.07 fg18.550.35 c22.100.00 a15.100.00 e14.000.14 fg13.900.14 g表 6淀粉粒表面积分布方差分析结果（F 值）变异来源品种氮素硫素品种氮素品种硫素氮素硫素品种氮素硫素不同粒径淀粉粒表面积占比3.6 m1 651.4*1 288.3*264.1*442.7*213.8*254.0*181.6*6.0 m58.7*782.4*377.6*355.3*169.6*501.8*73.3*10.0 m62.3*397.5*332.2*365.7*60.5*406.7*49.6*粉粒的表面积占比显著降低，A 型淀粉粒表面积占比显著增加。在 N2水平下，烟农 19 随施硫量增加，B 型淀粉粒表面积占比先增加后降低，A 型淀粉粒表面积占比先降低后增加；山农 22 随施硫量增加，B 型淀粉粒表面积占比增加，A 型淀粉粒表面积占比降低。3结论与讨论小麦籽粒中的淀粉主要以淀粉粒的形式存在，籽粒淀粉粒的粒度分布受到栽培措施及环境条件的影响7。该试验研究表明，氮、硫配施条件下淀粉粒体积分布呈双峰曲线，峰值分布区间为 5.8786.454 m 和21.7023.82 m。氮、硫配施条件下淀粉粒表面积分布基本呈三峰曲线，第一个峰值分布区间为 0.9991.322 m，第二个峰值分布区间为 3.6874.444 m，第三个峰值分布区间为 19.76021.700 m。氮、硫配施条件下淀粉粒数目分布呈单峰曲线，峰值分布区间为 0.5200.571 m。马冬云等8研究表明，适当增施氮肥，可降低 B 型淀粉粒数目占比、体积占比和表面积占比。本试验中，在 120 kg/hm2氮素水平下，增施硫肥可增加 A 型淀粉粒体积和表面积占比，提高淀粉粒平均粒径；在 240 kg/hm2氮素水平下，适当施硫肥可增加B 型淀粉粒体积和表面积占比，降低淀粉粒平均粒径。淀粉粒发育包括淀粉粒个体体积的增大和数目的增多9。总体来看，在 120 kg/hm2氮素水平下增施硫肥有利于淀粉粒体积的增大，在 240 kg/hm2氮素水平下增施硫肥有利于小淀粉粒（B 型淀粉粒）体积的增加，但以硫水平 60 kg/hm2处理较好。参考文献1 HESSE H，NIKIFOROVA V，GAKIRE B，et al.Molecularanalysis and control of cysteine biosynthesis：integration ofnitrogen and sulphur metabolismJ.Journal of ExperimentalBotany，2004，55（401）：1283-1292.2 石玉，于振文，李延奇，等.施氮量和底追肥比例对冬小麦产量及肥料氮去向的影响J.中国农业科学，2007，40（1）：54-62.3 朱云集，沈学善，李国强，等.硫氮配施对弱筋小麦品种豫麦 50 籽粒产量和淀粉性状的影响J.麦类作物学报，2007，27（2）：271-275.4 李府，王振林，李文阳，等.施硫对小麦籽粒形成过程中蛋（下转第 14 页）杨兵兵：硫肥对小麦籽粒淀粉粒度分布的影响11现代农业科技2023 年第 18 期农艺学高，为 9 247.5 kg/hm2；旱优 116 以 5 月 29 日播期处理最高，为 9 967.5 kg/hm2。同一品种不同地区水稻品种生育特性有较大差异，不同品种熟期也有差异，实际生产中要因地因品种而异，综合考虑前后茬作物茬口衔接问题，合理安排水稻播期。荆门市前后茬作物主要是小麦和油菜，前茬腾茬时间在 5 月下旬，后茬油菜作物 10 月中下旬播种。中迟熟旱稻播种期以 5 月上中旬为宜，生育期较短的旱稻以 5 月中下旬播种为宜，旱稻抽穗扬花期宜避开 7 月下旬的高温4。荆门市优质高产旱稻品种栽培，一般在 5 月上中旬播种，9 月下旬至 10 月上中旬成熟收获，产量均在9 t/hm2以上，其分蘖力强、穗大粒多、抗性好、米质优，比大面积水种水管中籼杂组合增产，且前后茬衔接好，充分利用了温光水资源5，可以实现农户种植与加工企业双赢。2022 年农业灾害天气频发，特别是高温和干旱叠加天气影响增多，如何抗灾补救补种6是恢复农业生产的重要措施。示范生育期 130 d 以内的旱稻品种，播种安排在 5 月中下旬至 6 月上旬，加大播量，确保单位面积有效穗数，配套旱整旱播旱管直播栽培技术，做到迟播不减产，促进农业发展，保障粮食安全。参考文献1 罗利军.节水抗旱稻的培育与应用J.生命科学，2018，30（10）：1108-1112.2 杜云峰，江颂颂，陈宗奎，等.播期与补灌对节水抗旱稻早优 73 产量、品质与资源利用效率的影响J.华中农业大学学报，2022，41（1）：123-132.3 蔡嘉鑫，王岩，唐闯，等.播期对水稻产量、品质影响及栽培调控研究进展J.江苏农业科学，2022，50（23）：1-8.4 艾福中.节水抗旱稻品种适应性及高产栽培技术研究与示范D.武汉：华中农业大学，2013.5自然-遗传学：研究开发出抗旱水稻新品种J.现代生物医学进展，2014，14（5）：I00011.6 李阳.湖北省农科院粮作所专家赴黄冈跟踪指导水稻灾后生产补救工作J.湖北农业科学，2016，55（15）：3994.表 22 个旱稻品种不同播期下的经济性状品种旱优 3 号旱优 116播期2022-05-242022-05-292022-06-032022-06-082022-06-132022-05-242022-05-292022-06-032022-06-082022-06-13株高/cm117.5118.9115.2113.8110.3123.8130.2123.5125.3121.9穗长/cm22.922.823.622.923.123.423.624.823.924.5有效穗数/（万穗 hm-2）268.5271.5283.5289.5286.5265.5253.5255.0268.5262.5穗总粒数151.3146.8150.4144.7144.8168.5169.7167.1154.0167.0穗实粒数132.40126.70119.70115.10115.40141.15149.95144.80132.30134.20结实率/%87.586.379.679.579.783.888.486.785.980.4千粒重/g27.527.527.527.527.527.527.527.527.527.5理论产量/（kghm-2）9 776.19 459.79 332.19 163.49 092.110 305.710 453.410 154.19 768.79 687.6实际产量/（kghm-2）9 247.59 244.59 052.58 794.58 722.59 844.59 967.59 664.59 291.09 202.5（上接第 11 页）白质与巯基、二硫键的含量及加工品质的影响J.植物营养与肥料学报，2011，17（2）：291-300.5 ELLIS R P，COCHRANE M P，DALE M F B，et 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