播種季節和割苗期對大麥苗粉營養成分的影響

楊硯斌 ,楊曉夢 ,盧映吉,趙 塔,普曉英,李 霞 ,楊麗娥,黃斌全,曾亞文

(1.云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所,云南昆明 650205; 2.云南大學資源植物研究院,云南昆明 650504;3.云南省農業生物技術重點實驗室,云南昆明 650205)

大麥(HordeumvulgareL.)屬禾本科植物,是世界上最早被馴化[1]、用途最廣泛的谷類作物之一[2]。大麥籽粒不僅是一些國家的主要飼料及麥芽的原料,也是許多高海拔地區重要的糧食作物;除其籽粒可作為糧飼外,在早春或晚冬營養生長階段刈割的麥苗也是畜牧養殖業的優質飼草[3],在人類發展中發揮著重要作用[4]。大麥嫩苗可用于苗粉和麥綠素生產,苗粉中的γ-氨基丁酸、總黃酮、生物堿、蛋白質等成分對人體有益[6-7],如對人體具有降血壓、增強免疫力等功效[8-9]。

云南屬低緯度高原秋播大麥生產區,冬、春氣候溫暖,降雨量適中,是我國發展大麥生產生態條件最好的地區之一[10]。大麥具有較強的分蘗性,苗期割青不影響翌年生長[11],且合理割苗可以防止倒伏[12],但高頻次刈割會導致生產力下降[13],影響飼草的品質與產量。研究表明,播期對大麥生育期、品質和生物產量有顯著影響[14-18]。但目前關于四季種植和不同時期割苗對大麥苗粉營養成分影響的研究未見報道。本研究選用48個云南大麥品種(系)為試驗材料,分析種植季節和不同割苗時期處理對大麥苗粉營養成分的影響,以期為云南省大麥生產與發展提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料(表1)是云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所選育的48個啤、飼用大麥及青稞品種(系),其中35個已完成國家非主要農作物品種登記,其余品系正處于申報測試階段。

表1 48份云南大麥優良品種(系)

1.2 試驗設計

試驗地點位于昆明市盤龍區滇源鎮南營村試驗基地(海拔1 973 m),試驗地土壤肥力中等。設秋播(2019年11月1日)、冬播(2020年2月1日)、春播(2020年5月1日)、夏播(2020年8月1日)四個播種期,播種量和基肥相同。出苗時間分別為11月10日、2月13日、5月6日、8月6日。割苗時間設分蘗前期(割苗Ⅰ)和主莖抽穗期(割苗Ⅱ),不割苗為對照(CK)。采用田間隨機區組設計,每個品種種植1行,行距0.3 m,行長2 m,條播,重復3次。秋播割苗時間為2020年1月9日和2020年2月2-29日割苗,冬播割苗時間為2020年3月23日和2020年4月5-13日,春播割苗時間為2020年5月30日和2020年6月6-20日割苗,夏播割苗時間為2020年9月1日和2020年9月16日每個品種(系)每次割苗0.3 m。栽培措施及田間管理與當地大田相同,記載和考種執行統一標準。

1.3 營養成分測定

將1.2中收割的麥苗烘干,隨機稱取50 g,用粉碎機粉碎、混勻、分袋、密封、冷藏保存。在云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所重點實驗室進行苗粉總黃酮、生物堿、γ-氨基丁酸、蛋白質含量測定,總黃酮按許 鋼等[19]方法測定,回歸方程為y=2.135 4x-0.035 3,相關系數為0.997 4。生物堿按曾亞文等[20]方法測定,回歸方程為:y=6.854x-0.014,r2=0.998 6。γ-氨基丁酸按趙大偉等[21]方法測定,回歸方程為:y=4.586 9x+0.022 5,r2=0.997 9。蛋白質按凱氏定氮法[22]進行測定。

1.4 數據處理分析

使用Excel 2016整理數據,利用SPSS Statistics 26對試驗數據進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 播種季節對大麥苗粉營養成分的影響

由表2可知,播種季節對大麥苗粉的4種營養成分均有顯著影響(P<0.05)。不同品種(系)間苗粉總黃酮、γ-氨基丁酸、生物堿和蛋白質含量的變化范圍均較大,說明基因型間差異較大。秋播苗粉的總黃酮、生物堿、γ-氨基丁酸和蛋白質含量均顯著高于冬播、春播、夏播,冬播與春播苗粉間前兩個指標差異不顯著,γ-氨基丁酸含量4個季節間差異均顯著,春播蛋白質含量顯著高于夏播,與冬播差異不顯著。秋播苗粉中,云飼麥1號總黃酮含量最高,為281.89 mg·100 g-1,云稞1號最低,為40.39 mg·100 g-1,兩者相差6.98倍;云啤17號生物堿含量最高(124.93 mg·100 g-1),云飼麥14最低(60.86 mg·100 g-1);云飼麥4號γ-氨基丁酸含量最高,為290.19 mg·100 g-1,云飼麥14最低,為54.89 mg·100 g-1,兩者相差5.29倍;云飼麥3號蛋白質含量最高,為34.84%,云啤5號最低(21.11%)。綜上所述,供試云南大麥品種(系)苗粉的4種營養成分平均值均表現為秋播>冬播>春播>夏播,播種季節對營養成分影響顯著,且播種期按秋、冬、春、夏依次延遲,大麥苗粉營養成分降低。

表2 不同播種季節大麥苗粉營養成分

2.2 割苗期對大麥苗粉營養成分的影響

由表3可知,割苗時期對大麥苗粉的營養功能成分有顯著影響,割苗Ⅰ處理的48個品種(系)的4種成分平均值均顯著高于割苗Ⅱ處理。苗粉總黃酮含量在秋播割苗Ⅰ時期達到最大(161.85±47.19 mg·100 g-1)、夏播割苗Ⅱ時期最小(73.73±11.32 mg·100 g-1),除夏播外,其他季節的割苗Ⅰ與割苗Ⅱ的總黃酮含量差異均顯著。秋播割苗Ⅰ的苗粉γ-氨基丁酸含量最大(202.44±57.49 mg·100 g-1),夏播割苗Ⅱ期含量最小(91.28±35.40 mg·100 g-1),且秋播、冬播、春播大麥割苗Ⅰγ-氨基丁酸含量與割苗Ⅱ差異顯著。苗粉生物堿含量秋播割苗Ⅰ處理最大(106.80±12.57 mg·100 g-1),夏播割苗Ⅱ處理最小(75.30±9.89 mg·100 g-1),相同季節播種大麥割苗Ⅰ處理的苗粉生物堿含量與割苗Ⅱ處理間差異顯著。蛋白質含量以秋播割苗Ⅰ最大(32.66%±2.01%),夏播割苗Ⅱ最小(25.36%±3.81%),相同播種季大麥割苗Ⅰ苗粉蛋白質含量與割苗Ⅱ之間均差異顯著,但蛋白質含量變化差異不大。總體來看,按播種期秋、冬、春、夏依次延遲,營養成分含量呈下降趨勢,且總黃酮和γ-氨基丁酸含量變化更大。

表3 不同割苗處理大麥苗粉營養功能成分

2.3 棱型對大麥苗粉營養成分的影響

將供試大麥按棱型分為二棱及多棱,結果(表4)發現,棱型對大麥苗粉總黃酮的含量影響不顯著,秋播多棱最高(176.96±52.30 mg·100 g-1),夏播多棱最低(69.08±15.40 mg·100 g-1),冬播、春播和夏播中不同棱型間大麥苗粉的總黃酮含量差異不顯著。相同播種季期二棱大麥苗粉γ-氨基丁酸含量均高于多棱,但不同棱型間差異不顯著,秋播二棱最大,為193.56±45.42 mg·100 g-1,夏播多棱最小,為92.84±25.61 mg·100 g-1。相同播種期二棱大麥苗粉生物堿含量均低于多棱,但二棱與多棱之間差異不顯著。相同播種期二棱大麥苗粉蛋白質含量均高于多棱,秋播二棱最高(31.12%±1.56%),春播多棱最低(25.24%±1.82%),冬播和春播不同棱型間差異顯著,秋播和夏播不同棱型間差異不顯著。整體來看,二棱大麥苗粉營養成分高于多棱。

表4 不同棱型大麥苗粉營養成分

2.4 播種季節、割苗期和棱型對大麥苗粉的效應

由方差分析結果(表5)可知,播種季節和割苗期對4個指標均有極顯著效應,棱型對γ-氨基丁酸和蛋白質含量有顯著效應;播種季節與割苗期互作對大麥苗粉總黃酮、生物堿、γ-氨基丁酸含量有極顯著效應;其他因素互作對被測4個指標的效應均不顯著。播種季節對大麥苗粉總黃酮和γ-氨基丁酸的影響較大,割苗期對生物堿和蛋白質含量影響較大,大麥苗粉的營養成分受各因素交互作用的影響較小。

表5 播種季節、割苗期和棱型對苗粉營養成分的效應(F值)

2.5 適宜大麥苗粉生產的品種篩選

綜合考慮上述結果,以秋播二棱大麥割苗Ⅰ處理營養成分作為選擇優質大麥苗粉的標準,篩選出較優的3個大麥品種,分別是云啤5號、云啤9號、矮思4號,其營養成分含量見表6。

表6 3個大麥品種營養成分

3 討論

季節變化和氣候條件是影響作物生長和產量的重要因素[23]。研究發現,播種季節對作物產量和品質影響顯著[24]。本研究中,秋播大麥苗粉的γ-氨基丁酸、總黃酮、生物堿、蛋白質含量均大于冬、春、夏三季,說明播種期不適宜會降低大麥苗粉的品質,秋播是云南大麥最適播種期,這與向 莉[25]等研究結果一致。這可能是由于秋播時期昆明地區溫度相對較低,溫差相對較大,能夠刺激植物春化,利于大麥苗的營養成分貯存。

大麥是一種再生力較強和具有分蘗優勢的作物,幼苗刈割后殘莖可再生苗[26]。本研究中,同一播種季節大麥苗分蘗前期割苗的苗粉中總黃酮、γ-氨基丁酸、生物堿和蛋白質含量均高于主莖抽穗期割苗,這與前人研究結論一致[27-28]。且秋播分蘗前期割苗大麥苗粉營養成分均高于其它季節割苗處理,這可能是由播種季節與割苗時間相互作用導致的。

不同棱型大麥品種的生長規律、代謝特點存在明顯差異[29]。本研究表明,二棱大麥苗粉的營養成分含量高于多棱,這與陳衛英[30]和馮 輝等[31]的結果一致,與李 潔等[32]和趙春艷等[33]的結果相反,可能與供試材料和種植區域有關,多棱大麥大多為春大麥,播種期在3-4月,二棱大麥大多為冬大麥,播種期在11月左右,而云南省為秋冬播大麥區,更適合二棱大麥生長并積累營養物質。

不同季節、不同割苗期、不同棱型的大麥苗生長進程及積累的營養成分也不一致。因此,在不同地域發展大麥生產,需進行多種條件預種植,以選擇適應該區環境的大麥品種,提高產品品質。

4 結論

播種期、割苗期均對對大麥苗粉營養成分影響顯著,秋播大麥苗粉營養功能成分含量最高,為該區苗粉生產的最適播種季節;分蘗前期苗粉營養成分含量顯著高于主莖抽穗期,為最佳割苗期;二棱大麥苗粉營養成分含量高于多棱,大麥苗粉生產可以選擇二棱大麥品種(系)。