密度測定法在甘薯干物率測定中的應用研究

韓俊杰,商麗麗,邱鵬飛,賈禮聰,王翠娟,張 磊,趙玲玲

(山東省煙臺市農業科學研究院,山東煙臺 265500)

甘薯[Ipomoeabatatas(L.)Lam.]為旋花科塊根作物,是我國重要的糧食、飼料、工業原料作物,原產于南美洲,明朝時期傳入我國,目前已有400多年的栽培歷史。我國是世界上甘薯種植面積最大的國家,面積約600萬hm2,產量達1.25億t,占世界甘薯總產量的85%以上[1]。甘薯不僅可以作為糧食和飼料,而且還是生產燃料乙醇等的重要工業原料。甘薯主要利用價值是塊根中的干物質,薯塊根干物率是衡量其食用品質和淀粉加工品質的重要指標[2]。如何快速準確測定干物質成為急需解決的問題。

研究表明,測定甘薯干物質的方法主要是烘干法。該方法包括薯塊選擇、切絲、晾曬、烘干、稱重等一系列步驟,操作比較復雜,用時較長;而且因為烘干時的溫度不同、取樣時薯塊本身大小不同、取樣的部位不同等因素影響,在一定程度影響了測定結果的準確性[3],導致不同地區或者相同地區不同單位所測結果均存在一定的差異[4]。該試驗通過研究薯塊密度與干物率的線性關系,從而能夠通過測定薯塊的密度來獲得甘薯的干物率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗于2020—2021年在山東省煙臺市農業科學研究院甘薯實驗基地進行。在大田隨機抽取70個品系的薯塊,按照順序編號。密度測定采用金河源全自動固體密度計,精度0.001 g/cm3。

1.2 試驗方法每一品系取樣4塊(200～500 g)。2塊采用烘干法測定干物率即每塊取200 g切絲晾曬,晾干后在鼓風烘干箱內70 ℃條件下烘干12 h后稱重,干物率=薯絲干重/200×100%。2塊采用全自動固體密度計測定薯塊密度,每個薯塊測定3次,取平均值。試驗數據采用Excel 2016、SPSS 19.0進行統計分析。根據統計結果,制定密度與干物率對照表。

2 結果與分析

2.1 不同甘薯品系干物率和密度對照表制作測定了70個甘薯品系的密度和干物率,采用烘干法測定的干物率和固體密度計測定的薯塊密度進行一一對應,制定密度與干物率對照表,具體結果如表1所示。

表1 不同甘薯品系密度與干物率對照表

2.2 曲線擬合以密度為橫坐標、干物率為縱坐標,對表1中70個甘薯品種的測定數據用Excel制作散點圖,進行曲線擬合,結果如圖1所示。結果表明,甘薯密度與干物率呈顯著正相關,其中冪曲線擬合程度最佳,此時冪曲線方程為y=22.687x5.850 5(R2=0.745 5),說明密度可以很好地擬合70個甘薯品系的干物率。

圖1 70個甘薯品系密度與干物率散點圖Fig.1 Scatter diagram of density and dry matter rate of seventy varieties of sweet potato

2.3 密度與干物率對照表制作根據冪曲線函數y=22.687x5.850 5(y為干物率,x為密度),計算出密度與干物率對照表(表2)。在實踐中,甘薯的密度在1.00～1.09 g/cm3。因此,在計算密度與干物率對照表時,在1.00～1.09 g/cm3,每增加0.001 g/cm3計算一次。

表2 密度與干物率對照表

2.4 檢驗分析為了檢驗該方法的準確性,從試驗田中挑選了50個品系,分別測定薯塊密度以及采用烘干法測定干物率。將測量的密度按照數值從表2中查找出對應的干物率作為查表干物率,烘干法測定的干物率作為測定干物率。

從表3可以看出,查表干物率與測定干物率差值在0.01%～2.84%,相對偏差在0.03%～9.31%;將查表干物率與測定干物率采用SPSS軟件進行配對樣本檢驗分析,二者差值均值為1.52%,均值標準誤為0.12%,相關系數為0.962,達到極顯著水平。同時,從表3可以看出,除了品系18021和17030外,其余48個品系的查表獲得的干物率均大于烘干法,可見該方法測定的甘薯干物率比烘干法測定的干物率稍高。

表3 2種方法對不同品種的干物率測定比較

3 結論與討論

塊根干物質含量是甘薯生產和育種中常用的經濟性狀之一[5-6 ]。傳統的干物質測定方法操作步驟復雜,用時長,測定準確度易受采集的樣品不同而影響較大。該研究采用智能化的固體密度計,測定甘薯的薯塊密度,而后通過制定的密度和干物率對照表查得品種的干物率,方便快捷,縮短了測量周期,大大加快了試驗進程。而且,該方法獲得甘薯的干物率與烘干法測定的干物率差值均值為1.52%,均值標準誤為0.12%,完全符合測定要求,可用于甘薯品系的田間大面積測定,在甘薯育種中的應用前景比較廣闊。

該方法獲得甘薯的干物率比烘干法測定的干物率稍高,這可能是由于甘薯干物質主要構成為淀粉和糖[7-15],干物率與淀粉含量呈正相關,與糖含量呈負相關[16]。由于淀粉和糖的密度相近,均在1.6 g/cm3左右,因此在糖含量較高的情況下,就會出現密度測定取得的干物率比傳統方法測定的干物率高的情況。以上分析,是筆者根據試驗結果分析得到的結論,還需要進一步進行試驗檢驗。