氮亏缺对黑糯玉米产量和品质的影响.pdf
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1、收稿日期:2023-06-15基金项目:江苏省现代农业产业技术体系JATS(2022 497;江苏省重点研发计划(BE2021317)作者简介:刘倩男(1999),女,在读硕士,主要从事大豆、玉米栽培方向研究。E-mail: 通信作者,E-mail:上海农业学报 2023,39(5):119-124http:Acta Agriculturae ShanghaiDOI:10.15955j.issn1000-3924.2023.05.20刘倩男,牛世铎,郭剑,等.氮亏缺对黑糯玉米产量和品质的影响J.上海农业学报,2023,39(5):119-124.氮亏缺对黑糯玉米产量和品质的影响刘倩男,牛世铎,
2、郭 剑,李广浩,陆大雷(江苏省作物遗传生理重点实验室,江苏省作物栽培生理重点实验室,江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心,扬州大学农学院,扬州 225009)摘 要:为了考察氮亏缺对不同类型糯玉米产量和品质的影响,以白糯 101黑糯 178黑甜糯 188闽黑糯 1 号润扬黑甜糯尚黑糯 1 号皖黄糯 601和浙黑糯 702等 8 个黑糯玉米品种为材料,设置常规施氮肥(N 225 kghm2,N225)和不施氮肥(N 0 kghm2,N0)处理,分析其对玉米产量及其构成因素、SPAD 值、籽粒组分和花青素等指标的影响。结果表明:N0 处理导致不同品种糯玉米穗粒数、百粒重、产量显著下降,而籽粒淀粉
3、、蛋白质和花青素含量的变化存在基因型差异。N0 处理下的所有品种中,穗粒数在白糯 101中降幅最大,产量在皖黄糯 601中的降幅最大,分别为 29.4%和 39.4%,穗粒数和产量在浙黑糯 702的降幅最小,分别为6.6%和13.5%;百粒重在皖黄糯601中的降幅最大(23.9%),在闽黑糯1 号中降幅最小(3.1%)。N0 处理下,籽粒蛋白含量在白糯 101闽黑糯 1 号和尚黑糯 1 号中显著降低;淀粉含量在黑糯 178和闽黑糯 1号中显著下降,在尚黑糯 1 号和皖黄糯 601中显著提高;花青素含量在黑糯 178黑甜糯 188尚黑糯 1号中显著减少。与白糯和黄糯玉米相比,黑糯玉米籽粒中具有较
4、高含油量、花青素含量。综合分析发现,氮亏缺环境下浙黑糯 702的整体表现最优,该结果可为江苏糯玉米高产高效生产提供重要参考。关键词:糯玉米;氮亏缺;产量;品质;花青素中图分类号:S513 文献标志码:A 文章编号:1000-3924(2023)05-119-06Effects of nitrogen deficiency on yield and quality of black waxy maizeLIU Qiannan,NIU Shiduo,GUO Jian,LI Guanghao,LU Dalei(Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and P
5、hysiology;Jiangsu Key Laboratory of Crop Cultivation andPhysiology;Jiangsu Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops;Agricultural College of Yangzhou University,Yangzhou 225009,China)Abstract:To investigate the effects of nitrogen deficiency on the yield and quality of dif
6、ferent types of waxymaize,eight black waxy maize hybrids were used as materials,namely Bainuo 101 Heinuo 178 Heitianuo188Minheinuo 1Runyang Heitiannuo Shangheinuo 1 Wanhuangnuo 601 and Zheheinuo 702.Settwo kinds of nitrogen fertilizer treatments:conventional nitrogen fertilizer(N 225 kghm2,N225)and
7、no nitrogenfertilizer(N 0 kghm2,N0),to analyze the impact on yield and its components,SPAD value,grain component andanthocyanin contents.The results showed that the number of grains per spike,100-grain weight and yield ofdifferent waxy maize varieties were decreased under N0 treatment,but there were
8、 genotypic differences in thechanges of starch,protein,and anthocyanin contents.Among all varieties treated with N0,the number of grainsper spike decreased the most in Bainuo 101 and yield decreased the most in Wanhuangnuo 601,which was29.4%and 39.4%,respectively.Grains per spike and yield decreased
9、 the smallest in Zheheinuo 702,whichwere 6.6%and 13.5%,respectively.The 100-grain weight of Wanhuangnuo 601 decreased the most(23.9%),while the Minheinuo 1(3.1%)decreased the least.The protein content in Bainuo 101Minheinuo 1 and Shangheinuo 1 decreased significantly under N0 treatment.The starch co
10、ntent reducedsignificantly in Heinuo178 and Minheinuo 1,but increased significantly in Shangheinuo 1 andWanhuangnuo 601 under N0 treatment.The anthocyanin content in Heinuo 178 Heitiannuo 188 and刘倩男等:氮亏缺对黑糯玉米产量和品质的影响Shangheinuo 1 decreased significantly under the N0 treatment.Compared with white wax
11、y maize and yellowwaxy maize,black waxy maize had higher oil and anthocyanin contents.Comprehensive analysis showed thatZheheinuo 702 had the best overall performance under nitrogen deficiency condition.This study can providean important reference for high-yield and efficient production of waxy maiz
12、e in Jiangsu Province.Key words:Waxy maize;Nitrogen deficiency;Yield;Quality;Anthocyanin糯玉米(Zea mays L.var.ceratina Kulesh),又称“黏玉米”,其籽粒淀粉几乎全部由支链淀粉组成,与普通玉米相比,其淀粉具有高黏度、低回生等优异品质,并具有较高的经济价值1。糯玉米不仅是重要的鲜食玉米,其淀粉亦广泛应用于食品和工业加工等重要领域2。随着经济和农业生产的快速发展,人们对糯玉米的需求不断增加,糯玉米已成为我国种植面积最大的非设施蔬菜3。近年来,我国糯玉米种植面积已达到 80 万 hm2
13、左右4。黑糯玉米是糯玉米家族的一个类型,黑紫籽粒为其主要特征,含有其他玉米几乎没有的花青素,这大大提高了其研究价值。籽粒可直接食用亦可用于提取色素,多用于保健食品、化妆品等产业。花青素属于类黄酮化合物,是植物体内重要的水溶性天然色素,可提高植物抗氧化能力和增强植物抗逆性5,对于人体来说具有抗肿瘤、抗炎、降血糖血脂、护肝以及很强的抗氧化能力等多种生理功能6。除花青素外,黑糯玉米籽粒还含有丰富的蛋白质、脂肪、微量营养元素,以及多种人体必需的氨基酸,尤其富含重要的保健元素硒。黑糯玉米因此被营养学专家誉为健康食品、功能食品和益智食品7。氮素是提高植物叶片光合作用,维持叶绿素合成及延长叶片功能期的重要元
14、素,施氮对玉米植株生长和产量形成有显著影响8-9,合理施用氮肥是玉米实现高产的重要举措。氮是氨基酸的合成原料,参与植物生理过程,适量施氮利于提高玉米籽粒中淀粉含量,并且促进蛋白质的合成。氮素亦通过调控淀粉合成,影响淀粉粒的大小和形态10,进而改变玉米淀粉的糊化特性11-12;但氮肥的过多施用会使玉米籽粒品质变差13-14,导致米粉峰值黏度和崩解值的降低15。冯云超等16通过对缺氮条件下不同类型玉米品种的籽粒产量及品质的分析发现,高产耐低氮品种在缺氮条件下仍能获得比其他类型品种更高的产量和更好的品质。然而,目前关于氮肥调控黑糯玉米产量和品质的相关报道较少。因此,本试验以白糯、黄糯、黑糯玉米为试验
15、材料,研究不同氮水平对籽粒产量、组分含量和花青素含量的影响,以期为黑糯玉米的品种选育及优质高产相关栽培措施的应用提供理论参考。1 材料与方法1.1 试验材料选取8 个品种为研究材料,分别为:白糯101黑糯178黑甜糯188闽黑糯1 号润扬黑甜糯尚黑糯 1 号皖黄糯 601和浙黑糯 702。13&4BWF4NBY4NJO NN 图 1 2022 年糯玉米生长季节气象数据Fig.1 Meteorological data of waxy maizegrowth season in 20221.2 试验设计试验设在江苏省镇江市世业洲种植基地(11931E,3222N),土质为沙壤土,土壤有机质含量为
16、10.6 gkg,全氮0.9 gkg,速效氮71.2 gkg,速效磷 7.3 mgkg,速效钾 65.9 mgkg。分析生育期气象条件可知(图 1),生育期内主要降水量集中在 7 月中上旬,在 8 月中上旬环境温度达到最高。于 2022 年 4 月 6 日人工播种,所有品种自交授粉后,于 8 月 26 日收获。本试验设置不施氮肥(0 kghm2,N0)、常规施肥(225 kghm2,N225)2 个处理,每 小 区 种 植 面 积 约 为 36 m2(3.6 m 10.0 m),大小行(大行 0.8 m、小行 0.4 m)种植,种植密度为 6 万株hm2。常规施肥处理分 2 次施用氮肥,播种期
17、以 75 kghm2施入,拔节期追施剩余氮肥。每个处理 3 次重复,所有处理田间管理措施一致。021上 海 农 业 学 报1.3 测定项目与方法1.3.1 产量、百粒重及穗粒数成熟期在各处理小区分别选取 30 个具有代表性的穗,测定穗行数、行粒数等指标,经过人工脱粒后,再测定百粒重及含水量,计算产量(标准水分含量为 14%)。1.3.2 含油量,蛋白质含量和淀粉含量成熟期收获籽粒后,自然风干,用近红外谷物分析仪(FOSS 3700)测定含油量、淀粉含量和蛋白质含量17。1.3.3 籽粒花青素含量花青素的浓度使用商业试剂盒并根据试剂盒说明进行测定(SinoBestBio,上海)。采用微孔板分光光
18、度法测定玉米提取物中花青素18:称取约 0.1 g 样本,加入 2 mL 提取液(60%乙醇),匀浆后,60 振荡提取 2 h,10 000 g,25,离心 10 min,取上清待测。混匀,30 水浴 30 min,于微量石英比色皿中检测500 nm 处吸光值,A=A测定-A对照,每个测定管设 1 个对照管。用微量石英比色皿测定植物原花青素(OPC)含量。标准曲线为:y=0.019 4x+0.000 6,R2=0.999(1)OPC 含量(鲜重,mgg)=(A-0.000 6)0.019 4 V反总(V样 V样总 W)10-3=0.015 (A-0.000 6)W(2)其中:V样总为加入提取液
19、体积,2 mL;V反总为反应总体积,0.2 mL;V样为反应中样品体积,0.04 mL;W为样品质量,g。1.3.4 SPAD 值分别于玉米的吐丝期、乳熟期、成熟期,用 SPAD-502 叶绿素含量测定仪测量各处理完整叶片上、中、下 3 处展开叶的 SPAD 值,重复 3 次。1.4 数据分析采用 Excel 2021 软件记录数据和作图,采用 SPSS 25 软件在 P 0.05 水平上对数据进行方差分析。BBBBCDCDCDEFCCCDEFDEFGGF FGHIHIBCEFIFHGBBIBCDEGCDG H CEEBGJKGCJDFLCHI LHh IN /白糯1 0 1 黑糯1 7 8
20、黑甜糯1 8 8 闽黑糯1 号润扬黑甜糯尚黑糯1 号皖黄糯6 0 1 浙黑糯7 0 2 白糯1 0 1 黑糯1 7 8 黑甜糯1 8 8 闽黑糯1 号润扬黑甜糯尚黑糯1 号皖黄糯6 0 1 浙黑糯7 0 2 白糯1 0 1 黑糯1 7 8 黑甜糯1 8 8 闽黑糯1 号润扬黑甜糯尚黑糯1 号皖黄糯6 0 1 浙黑糯7 0 2 不同小写字母表示不同品种在 0.05 水平的差异显著。图 2 不同施氮水平对糯玉米籽粒产量及其构成的影响Fig.2 Effects of different nitrogen application levels on grain yield and compositio
21、n of waxy maize2 结果与分析2.1 氮亏缺对糯玉米籽粒产量、百粒重、穗粒数及 SPAD 值的影响施氮对穗粒数、百粒重和产量有显著影响(图2)。与 N225 相比,N0 处理导致不同品种糯玉米的穗粒数下降,其中,白糯 101下降的比例最大,为 29.4%,浙黑糯 702的下降比例最小,为 6.6%。与 N225相比,N0 处理下不同品种的百粒重下降,其中皖黄糯 601下降的比例最大,为 23.9%,闽黑糯 1 号的下降比例最小,为 3.1%。与 N225 相比,N0 处理导致不同糯玉米的籽粒产量下降,其中,皖黄糯 601下降的比例最大,为 39.4%,浙黑糯 702的下降比例最小
22、,为 13.5%。与白糯和黄糯玉米相比,黑糯玉米的穗粒数、百粒重和产量无显著差异。不同品种比较中,N0 处理下,尚黑糯 1 号的穗粒数最多,为121刘倩男等:氮亏缺对黑糯玉米产量和品质的影响372 粒,黑甜糯 188的百粒重最大,为 23.12 g,浙黑糯 702的产量最高,为 4 462.8 kghm2;N225 处理下,白糯101的穗粒数最多,为463 粒,皖黄糯601的百粒重最大,为25.49 g,黑糯178的产量最高,为 6 281 kghm2。施氮对各品种的 SPAD 值有显著影响(表1)。与 N225 处理相比,N0 处理下 SPAD 值显著下降,其中吐丝期黑甜糯188下降的比例最
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