播种季节和割苗期对大麦苗粉营养成分的影响

杨砚斌 ,杨晓梦 ,卢映吉,赵 塔,普晓英,李 霞 ,杨丽娥,黄斌全,曾亚文

(1.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所,云南昆明 650205; 2.云南大学资源植物研究院,云南昆明 650504;3.云南省农业生物技术重点实验室,云南昆明 650205)

大麦(HordeumvulgareL.)属禾本科植物,是世界上最早被驯化[1]、用途最广泛的谷类作物之一[2]。大麦籽粒不仅是一些国家的主要饲料及麦芽的原料,也是许多高海拔地区重要的粮食作物;除其籽粒可作为粮饲外,在早春或晚冬营养生长阶段刈割的麦苗也是畜牧养殖业的优质饲草[3],在人类发展中发挥着重要作用[4]。大麦嫩苗可用于苗粉和麦绿素生产,苗粉中的γ-氨基丁酸、总黄酮、生物碱、蛋白质等成分对人体有益[6-7],如对人体具有降血压、增强免疫力等功效[8-9]。

云南属低纬度高原秋播大麦生产区,冬、春气候温暖,降雨量适中,是我国发展大麦生产生态条件最好的地区之一[10]。大麦具有较强的分蘖性,苗期割青不影响翌年生长[11],且合理割苗可以防止倒伏[12],但高频次刈割会导致生产力下降[13],影响饲草的品质与产量。研究表明,播期对大麦生育期、品质和生物产量有显著影响[14-18]。但目前关于四季种植和不同时期割苗对大麦苗粉营养成分影响的研究未见报道。本研究选用48个云南大麦品种(系)为试验材料,分析种植季节和不同割苗时期处理对大麦苗粉营养成分的影响,以期为云南省大麦生产与发展提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料(表1)是云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所选育的48个啤、饲用大麦及青稞品种(系),其中35个已完成国家非主要农作物品种登记,其余品系正处于申报测试阶段。

表1 48份云南大麦优良品种(系)

1.2 试验设计

试验地点位于昆明市盘龙区滇源镇南营村试验基地(海拔1 973 m),试验地土壤肥力中等。设秋播(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)四个播种期,播种量和基肥相同。出苗时间分别为11月10日、2月13日、5月6日、8月6日。割苗时间设分蘖前期(割苗Ⅰ)和主茎抽穗期(割苗Ⅱ),不割苗为对照(CK)。采用田间随机区组设计,每个品种种植1行,行距0.3 m,行长2 m,条播,重复3次。秋播割苗时间为2020年1月9日和2020年2月2-29日割苗,冬播割苗时间为2020年3月23日和2020年4月5-13日,春播割苗时间为2020年5月30日和2020年6月6-20日割苗,夏播割苗时间为2020年9月1日和2020年9月16日每个品种(系)每次割苗0.3 m。栽培措施及田间管理与当地大田相同,记载和考种执行统一标准。

1.3 营养成分测定

将1.2中收割的麦苗烘干,随机称取50 g,用粉碎机粉碎、混匀、分袋、密封、冷藏保存。在云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所重点实验室进行苗粉总黄酮、生物碱、γ-氨基丁酸、蛋白质含量测定,总黄酮按许 钢等[19]方法测定,回归方程为y=2.135 4x-0.035 3,相关系数为0.997 4。生物碱按曾亚文等[20]方法测定,回归方程为:y=6.854x-0.014,r2=0.998 6。γ-氨基丁酸按赵大伟等[21]方法测定,回归方程为:y=4.586 9x+0.022 5,r2=0.997 9。蛋白质按凯氏定氮法[22]进行测定。

1.4 数据处理分析

使用Excel 2016整理数据,利用SPSS Statistics 26对试验数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 播种季节对大麦苗粉营养成分的影响

由表2可知,播种季节对大麦苗粉的4种营养成分均有显著影响(P<0.05)。不同品种(系)间苗粉总黄酮、γ-氨基丁酸、生物碱和蛋白质含量的变化范围均较大,说明基因型间差异较大。秋播苗粉的总黄酮、生物碱、γ-氨基丁酸和蛋白质含量均显著高于冬播、春播、夏播,冬播与春播苗粉间前两个指标差异不显著,γ-氨基丁酸含量4个季节间差异均显著,春播蛋白质含量显著高于夏播,与冬播差异不显著。秋播苗粉中,云饲麦1号总黄酮含量最高,为281.89 mg·100 g-1,云稞1号最低,为40.39 mg·100 g-1,两者相差6.98倍;云啤17号生物碱含量最高(124.93 mg·100 g-1),云饲麦14最低(60.86 mg·100 g-1);云饲麦4号γ-氨基丁酸含量最高,为290.19 mg·100 g-1,云饲麦14最低,为54.89 mg·100 g-1,两者相差5.29倍;云饲麦3号蛋白质含量最高,为34.84%,云啤5号最低(21.11%)。综上所述,供试云南大麦品种(系)苗粉的4种营养成分平均值均表现为秋播>冬播>春播>夏播,播种季节对营养成分影响显著,且播种期按秋、冬、春、夏依次延迟,大麦苗粉营养成分降低。

表2 不同播种季节大麦苗粉营养成分

2.2 割苗期对大麦苗粉营养成分的影响

由表3可知,割苗时期对大麦苗粉的营养功能成分有显著影响,割苗Ⅰ处理的48个品种(系)的4种成分平均值均显著高于割苗Ⅱ处理。苗粉总黄酮含量在秋播割苗Ⅰ时期达到最大(161.85±47.19 mg·100 g-1)、夏播割苗Ⅱ时期最小(73.73±11.32 mg·100 g-1),除夏播外,其他季节的割苗Ⅰ与割苗Ⅱ的总黄酮含量差异均显著。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、春播大麦割苗Ⅰγ-氨基丁酸含量与割苗Ⅱ差异显著。苗粉生物碱含量秋播割苗Ⅰ处理最大(106.80±12.57 mg·100 g-1),夏播割苗Ⅱ处理最小(75.30±9.89 mg·100 g-1),相同季节播种大麦割苗Ⅰ处理的苗粉生物碱含量与割苗Ⅱ处理间差异显著。蛋白质含量以秋播割苗Ⅰ最大(32.66%±2.01%),夏播割苗Ⅱ最小(25.36%±3.81%),相同播种季大麦割苗Ⅰ苗粉蛋白质含量与割苗Ⅱ之间均差异显著,但蛋白质含量变化差异不大。总体来看,按播种期秋、冬、春、夏依次延迟,营养成分含量呈下降趋势,且总黄酮和γ-氨基丁酸含量变化更大。

表3 不同割苗处理大麦苗粉营养功能成分

2.3 棱型对大麦苗粉营养成分的影响

将供试大麦按棱型分为二棱及多棱,结果(表4)发现,棱型对大麦苗粉总黄酮的含量影响不显著,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间大麦苗粉的总黄酮含量差异不显著。相同播种季期二棱大麦苗粉γ-氨基丁酸含量均高于多棱,但不同棱型间差异不显著,秋播二棱最大,为193.56±45.42 mg·100 g-1,夏播多棱最小,为92.84±25.61 mg·100 g-1。相同播种期二棱大麦苗粉生物碱含量均低于多棱,但二棱与多棱之间差异不显著。相同播种期二棱大麦苗粉蛋白质含量均高于多棱,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间差异显著,秋播和夏播不同棱型间差异不显著。整体来看,二棱大麦苗粉营养成分高于多棱。

表4 不同棱型大麦苗粉营养成分

2.4 播种季节、割苗期和棱型对大麦苗粉的效应

由方差分析结果(表5)可知,播种季节和割苗期对4个指标均有极显著效应,棱型对γ-氨基丁酸和蛋白质含量有显著效应;播种季节与割苗期互作对大麦苗粉总黄酮、生物碱、γ-氨基丁酸含量有极显著效应;其他因素互作对被测4个指标的效应均不显著。播种季节对大麦苗粉总黄酮和γ-氨基丁酸的影响较大,割苗期对生物碱和蛋白质含量影响较大,大麦苗粉的营养成分受各因素交互作用的影响较小。

表5 播种季节、割苗期和棱型对苗粉营养成分的效应(F值)

2.5 适宜大麦苗粉生产的品种筛选

综合考虑上述结果,以秋播二棱大麦割苗Ⅰ处理营养成分作为选择优质大麦苗粉的标准,筛选出较优的3个大麦品种,分别是云啤5号、云啤9号、矮思4号,其营养成分含量见表6。

表6 3个大麦品种营养成分

3 讨论

季节变化和气候条件是影响作物生长和产量的重要因素[23]。研究发现,播种季节对作物产量和品质影响显著[24]。本研究中,秋播大麦苗粉的γ-氨基丁酸、总黄酮、生物碱、蛋白质含量均大于冬、春、夏三季,说明播种期不适宜会降低大麦苗粉的品质,秋播是云南大麦最适播种期,这与向 莉[25]等研究结果一致。这可能是由于秋播时期昆明地区温度相对较低,温差相对较大,能够刺激植物春化,利于大麦苗的营养成分贮存。

大麦是一种再生力较强和具有分蘖优势的作物,幼苗刈割后残茎可再生苗[26]。本研究中,同一播种季节大麦苗分蘖前期割苗的苗粉中总黄酮、γ-氨基丁酸、生物碱和蛋白质含量均高于主茎抽穗期割苗,这与前人研究结论一致[27-28]。且秋播分蘖前期割苗大麦苗粉营养成分均高于其它季节割苗处理,这可能是由播种季节与割苗时间相互作用导致的。

不同棱型大麦品种的生长规律、代谢特点存在明显差异[29]。本研究表明,二棱大麦苗粉的营养成分含量高于多棱,这与陈卫英[30]和冯 辉等[31]的结果一致,与李 洁等[32]和赵春艳等[33]的结果相反,可能与供试材料和种植区域有关,多棱大麦大多为春大麦,播种期在3-4月,二棱大麦大多为冬大麦,播种期在11月左右,而云南省为秋冬播大麦区,更适合二棱大麦生长并积累营养物质。

不同季节、不同割苗期、不同棱型的大麦苗生长进程及积累的营养成分也不一致。因此,在不同地域发展大麦生产,需进行多种条件预种植,以选择适应该区环境的大麦品种,提高产品品质。

4 结论

播种期、割苗期均对对大麦苗粉营养成分影响显著,秋播大麦苗粉营养功能成分含量最高,为该区苗粉生产的最适播种季节;分蘖前期苗粉营养成分含量显著高于主茎抽穗期,为最佳割苗期;二棱大麦苗粉营养成分含量高于多棱,大麦苗粉生产可以选择二棱大麦品种(系)。