一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法

摘要

本发明属于小麦栽培技术领域，具体涉及一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法。一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法，包括选地、选择品种、精细整地及施足底肥、播种、小麦拔节后期追氮肥并结合灌水、小麦孕穗期根外喷肥、小麦灌浆期根外喷肥等步骤，在蜡熟期收获小麦籽粒和贮藏。本发明提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法考虑酚酸在小麦籽粒中形成的特点，采用适宜氮磷肥配比及施用时期、适宜的追肥方案及收获、贮藏方法并协调了小麦籽粒产量的形成及籽粒中酚酸积累，该方法不仅能提高小麦籽粒中酚酸含量，也提高小麦籽粒的营养价值，且可以增加小麦产量。

说明书

技术领域

本发明属于小麦栽培技术领域，具体涉及一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法。

背景技术

自由基生物学研究表明，人体的衰老以及心脑血管疾病、肿瘤等的发生发展与自由基造成的氧化损伤密切相关。因此关于自由基清除剂，抗氧化剂的研究受到了社会的广泛关注，因合成的抗氧化剂往往具有毒副作用，所以天然抗氧化剂逐渐走入了人们的视野。小麦不仅提供人类必须的蛋白质、碳水化合物等，同时也是多种生物有效成分的供应者，如酚类化合物（阿魏酸、香豆酸、香草酸等）等。流行病学研究表明每天摄入这些抗氧化物质可以降低癌症、心脑血管、II型糖尿病等的发病机率。小麦中的酚类主要有游离酚和结合酚，由于果蔬中的游离酚易于提取，故之前有关植物酚类的研究多集中在果蔬方面。但目前研究表明谷物中的酚类与果蔬中的相当或更高，并且有的高活性组分只存在于谷物中。同时与蔬菜和水果相比较，谷物具有干燥、可以长时间存放、易于制作成货架期长的食品，且作为日常食用的主食更容易为人们长期大量食用，因此小麦籽粒中抗氧化物质研究已成为谷物中抗氧化物质研究的一个热点。小麦中常见酚酸主要有羟化肉桂酸和羟化苯甲酸两种，其中羟化肉桂酸衍生物有阿魏酸、对香豆酸、咖啡酸等；而羟化的苯甲酸衍生物常见的有香草酸、丁香酸和原儿茶酸。

目前关于小麦籽粒中酚酸含量的研究主要集中在对小麦麸皮中抗氧化成分的提取，如CN101337881（申请号：200810029566.1，申请日：2008-07-18）涉及麸皮中阿魏酸和对香豆酸的提取；CN 101629191（申请号：200910065820.8，申请日：2009-08-18）公开了超声波辅助提取麸皮中阿魏酸。小麦栽培过程影响小麦籽粒营养成分高低，如CN102283002A（申请号：201110179740.2，申请日：2011-06-28）涉及了一种增加小麦籽粒中硒元素含量的栽培方法；CN103444410A（申请号：201310399840.5，申请日：2013-09-05）涉及一种提高小麦产量的栽培方法。但没有关于小麦籽粒中酚酸含量提高的有效栽培管理方法，所以提高小麦籽粒中酚酸等抗氧化物质含量越来越受到重视。

发明内容

本发明的目的克服现有技术的不足而提供一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法，该方法考虑酚酸在小麦籽粒中形成的特点，采用适宜氮磷肥配比及施用时期、适宜的追肥方案及收获、贮藏方法并协调了小麦籽粒产量的形成及籽粒中酚酸积累，该方法不仅能提高小麦籽粒中酚酸含量，也提高小麦籽粒的营养价值，且可以增加小麦产量。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法，包括如下步骤：

（1）选地：以土、肥、水条件为基础，选择耕层土壤有机质重量含量在 1.2% 以上的地块；

（2）选择品种：选用抗倒伏，穗层整齐、株型紧凑、抗病、抗逆性好的小麦；

（3）精细整地及施足底肥：a. 精细整地：玉米收获后，秸秆粉碎还田，采用2～3年深耕一次，耕作深度25cm，其他年份采用旋耕耕作深度5～15cm；在耕地后，采用耙地镇压2次；b. 施足底肥：施钾肥量以K₂O计，K₂O量为10～15 kg/667m²；施氮肥量以氮元素计，氮元素量为6～8.5 kg/667m²；施磷肥量以P₂O₅计，P₂O₅量为12～15 kg/667m²；

（4）播种：选择播种期为10月10日～11月10日，播种量5～10 kg/667m²；

（5）小麦拔节后期追氮肥并结合灌水：追施氮肥量以氮元素计，氮元素量为6～10㎏/667m²，并且浇水；

（6）小麦孕穗期根外喷肥：喷施时间选择下午4～5点，同时避开高温及强光气候条件，喷施混合尿素溶液，每次喷洒量0.08 L/m²，喷洒1～3次数；所述混合尿素溶液是将质量百分比浓度1.5～1.8%的尿素水溶液与吐温-80按照体积比为（60～200）：1混匀得到混合尿素溶液；

（7）小麦灌浆期根外喷肥：喷洒时间以晴天下午4点以后喷施，避开中午高温及雨天喷施，喷施混合硅酸钾溶液，喷施量为0.08 L/ m²，灌浆期喷施2次；所述混合硅酸钾溶液是将质量百分比浓度0.4～0.6%的硅酸钾水溶液与吐温-80按照体积比为（50～180）：1混匀得到混合硅酸钾溶液；

（8）蜡熟期收获小麦籽粒：在小麦叶片、穗及穗下间呈金黄色，穗下第一节呈微绿色，籽粒变黄，内部呈蜡质状态，含水量20～25wt%时收割；

（9）贮藏：收获后的小麦籽粒在45～55℃条件下贮藏50～75天。

所述钾肥为氯化钾、磷酸二氢钾或硫酸钾。

所述氮肥为尿素或磷酸二氢铵。

所述磷肥为磷酸钙、重过磷酸钙或磷酸二铵。

所述步骤（5）中小麦拔节后期为幼穗发育至雌雄蕊分化末期，具体形态特征为伸长节间长2～3cm、总节间长8～10cm。

所述步骤（6）孕穗期根外喷肥中混合尿素溶液是将质量百分比浓度1.5%的尿素水溶液与吐温-80按照体积比为（70～180）：1混匀得到混合尿素溶液。

所述步骤（7）灌浆期根外喷混合硅酸钾溶液是将质量百分比浓度0.6%的硅酸钾水溶液与吐温-80按照体积比为（60～150）：1混匀得到混合硅酸钾溶液。

所述步骤（9）中收获后的小麦籽粒在45～48℃条件下贮藏60天。

本发明的积极有益效果：

1. 本发明采用合适氮肥和磷肥的配比及施肥方式50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，不仅使小麦籽粒中酚酸含量增加，同时增加籽粒产量。

 2. 本发明中孕穗期根外喷肥中混合尿素溶液是将质量百分比浓度1.5%的尿素水溶液与吐温-80按照体积比为（60～200）：1混匀得到混合尿素溶液；灌浆期根外喷混合硅酸钾溶液是将质量百分比浓度0.6%的硅酸钾水溶液与吐温-80按照体积比为（50～180）：1混匀得到混合硅酸钾溶液；根外喷肥可以有效增加小麦籽粒中酚酸含量，提高其营养价值。

3. 本发明中蜡熟期收获小麦籽粒，且小麦籽粒含水量20～25wt%时收割，不仅可以提高籽粒中酚酸含量，同时也可以提高籽粒中蛋白质含量，提高小麦的营养品质和加工品质。

4. 本发明中小麦籽粒的贮藏方法是将收获后的小麦籽粒在45～55℃条件贮藏50～75天，可以提高籽粒中酚酸含量，有利于营养品质改善；不同小麦种植地区根据当地的气候条件选择适宜的播种时间，河南地区一般选择播种期为10月10日～10月20日。

具体实施方式

实施例1

一种提高小麦籽粒中酚酸含量的人工栽培方法，包括如下步骤：

（1）选地：以土、肥、水条件为基础，选择耕层土壤有机质重量含量在 1.2% 以上的地块；

（2）选择品种：选用抗倒伏，穗层整齐、株型紧凑、抗病、抗逆性好的小麦；

（3）精细整地及施足底肥：a. 精细整地：玉米收获后，秸秆粉碎还田，采用2～3年深耕一次，耕作深度25cm，其他年份采用旋耕耕作深度15～18cm；在耕地后，采用耙地镇压各2次；b. 施足底肥：施钾肥量以K₂O计，K₂O量为10～15 kg/667m²；施氮肥量以氮元素计，氮元素量为6～8.5 kg/667m²；施磷肥量以P₂O₅计，P₂O₅量为12～15 kg/667m²；

（4）播种：选择播种期为10月10日～10月20日，播种量5～10 kg/667m²；

（5）小麦拔节后期追氮肥并结合灌水：追施氮肥量以氮元素计，氮元素量为6～8.5㎏/667m²，并且浇水；

（6）小麦孕穗期根外喷肥：喷施时间选择下午4～5点，同时避开高温及强光气候条件，喷施混合尿素溶液，每次喷洒量0.08 L/m²，喷洒1～3次数；所述混合尿素溶液是将质量百分比浓度1.5～1.8%的尿素水溶液与吐温-80按照体积比为（60～200）：1混匀得到混合尿素溶液；

（7）小麦灌浆期根外喷肥：喷洒时间以晴天下午4点以后喷施，避开中午高温及雨天喷施，喷施混合硅酸钾溶液，喷施量为0.08 L/ m²，灌浆期喷施2次；所述混合硅酸钾溶液是将质量百分比浓度0.4～0.6%的硅酸钾水溶液与吐温-80按照体积比为（50～180）：1混匀得到混合硅酸钾溶液；

（8）蜡熟期收获小麦籽粒：在小麦叶片、穗及穗下间呈金黄色，穗下第一节呈微绿色，籽粒变黄，内部呈蜡质状态，含水量20～25wt%时收割；

（9）贮藏：收获后的小麦籽粒在45～55℃条件下贮藏50～75天。

所述钾肥为氯化钾、磷酸二氢钾或硫酸钾。

所述氮肥为尿素或磷酸二氢铵。

所述磷肥为磷酸钙、重过磷酸钙或磷酸二铵。

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为豫麦49-198，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置4种肥料配比方案，A1（氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A2（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A3(氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）；A4（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩），其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为10kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

表1 不同氮磷配比下小麦豫麦49-198籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

                                                 

从表1可见，在A4施肥方案中，香草酸、对香豆酸、丁香酸、阿魏酸及总酚酸含量最高，分别较平均值提高6.5%、16.8%、42.3%、39.2%和37.7%。而籽粒产量则以方案A2处理最高，而A4处理次之。总酚酸产量表现为A4最高为6532.5g/ha，较平均值增加了39.11%。

结果表明在方案A4（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）配施条件下，可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得较高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例2

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为郑麦366，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置4种肥料配比方案，A1（氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A2（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A3(氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）；A4（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩），其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为12 kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表2不同氮磷配比下小麦郑麦366籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

 

从表2可见，在A4方案的肥料配比下香草酸、咖啡酸、对香豆酸、丁香酸、阿魏酸及总酚酸含量均表现为最高，其较平均值分别提高了34.4%、24.0%、73.3%、58.4%、38.5%和39.5%。籽粒产量在A2配比下最高，而A4仅次之；总酚酸产量表现为A4下最高，较平均值提高41.0%。结果表明A4方案（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）配施条件下，可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得较高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例3

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为扬麦15，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置4种肥料配比方案，A1（氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A2（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A3(氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）；A4（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩），其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为12 kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表3不同氮磷配比下小麦扬麦15籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

 

从表3可见，在A4方案下（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）下，籽粒中香草酸、对香豆酸、丁香酸、阿魏酸及总酚酸含量最高，分别较平均值提高了34.0%、12.2%、7.4%、16.7%和17.0%。尽管籽粒产量以A2最高，但A4方案下籽粒产量仅次于A2，且酚酸产量以A4施肥方案下最高，较平均值提高18.2%，较A2方案下提高了21.2%。结果表明A4方案（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）配施条件下，可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得较高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例4

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为扬麦22，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置4种肥料配比方案，A1（氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A2（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；A3(氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）；A4（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩），其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为12 kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表4不同氮磷配比下小麦扬麦22籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

 

从表4可见，在A4方案下（氮元素16 kg/亩，磷肥中P2O5量14 kg/亩）下，籽粒中香草酸、咖啡酸、阿魏酸及总酚酸含量最高，分别为36.85μg.g-1、0.20μg.g-1、755.11μg.g-1和832.07μg.g-1，分别较平均值提高了29.7%、45.9%、8.5%和8.6%。籽粒产量也以A4方案下最高；酚酸产量在A4方案下最高，较平均值提高了38.1%，是最低产量的1.6倍。结果表明A4方案（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）配施条件下，可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得较高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例5

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为新周黑1号，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置3种肥料配比方案，B1（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；B2(氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）；B3（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩），其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为12 kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表5不同氮磷配比下小麦品种新周黑1号籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

 

从表5可见，不同施肥方案对酚酸组分影响略有不同，但对于占总酚酸含量超过80%的阿魏酸而言，在施肥方案B3条件下，籽粒中阿魏酸含量、总酚酸含量最高，分别较最低值提高了18%和17.6%；较平均值提高了10.3%和9.0%。籽粒产量和酚酸产量均以B3处理下最高，其中酚酸产量较平均值提高了19.4%。

结果表明B3方案（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）配施条件下，不仅可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例6

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为山东紫麦1号，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置3种肥料配比方案，B1（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量4 kg/亩）；B2(氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）；B3（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩），其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为12 kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同

表6不同氮磷配比下小麦品种山东紫麦1号籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

 

由表6可见，咖啡酸、阿魏酸及总酚酸含量均以B3方案施肥下含量最高，分别较平均值提高了18.0%、7.8%和 6.9%。籽粒产量在B3施肥方式下最高；酚酸含量也表现为B3施肥方式下最高，较平均值提高了11.2%。

结果表明B3方案（氮元素16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量14 kg/亩）配施条件下，不仅可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例7

试验在河南农业大学实验农场进行，试验品种为豫麦49-198，随机区组设计，3次重复，小区面积3 m×7 m。共设置4种肥料配比方案，D1（氮肥中氮元素量0 kg/亩，磷肥中P₂O₅量12 kg/亩）；D2（氮肥中氮元素量6 kg/亩，磷肥中P₂O₅量12 kg/亩），D3（氮肥中氮元素量16 kg/亩，磷肥中P₂O₅量12 kg/亩）；D4（氮肥中氮元素量20 kg/亩，磷肥中P₂O₅量12 kg/亩）其中施钾肥量以K₂O计，K₂O量为12 kg/亩，氮肥50%底肥施加、50%追肥施加，磷肥全部底肥施加，收获后籽粒测定酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表7不同氮磷配比下小麦品种豫麦49-198籽粒主要酚酸组分含量及小麦产量

 

由表7可见，籽粒中香草酸、咖啡酸、对香豆酸、丁香酸、阿魏酸及总酚酸均表现为D4方案下含量最高，分别较平均值提高了12.%、0.5%、10.6%、20.3%、26.3%和25.4%。在D3处理下，籽粒酚酸含量仅次于D4，总酚酸含量为735.07μg.g^-1。籽粒中酚酸总产量表现为D4下最高，D3处理下次之。

结果表明D3和D4方案（氮元素16-20 kg/亩，磷肥中P₂O₅量12 kg/亩）配施条件下，不仅可以提高籽粒中酚酸含量，并可以获得高的产量，从而获得最高的酚酸产量。

实施例8

试验品种为新周黑1号，种植于河南农业大学实验农场，3次重复，小区面积3 m×7 m。郑州试验点土壤为潮土，耕层土壤含有机质12.6 g.kg^–1、全氮0.91 g.kg^–1、速效磷25.6 g.kg^–1、速效钾124.5 g.kg^–1。10月中旬播种，田间管理同一般高产麦田。在小麦不同成熟期分别对小麦籽粒进行收获，蜡熟期即小麦籽粒水分含量在20～25%，完熟期即小麦籽粒含水量在20%以下，测定籽粒中酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表8 不同收获时期籽粒中酚酸含量及粒重、蛋白质含量

 

从表8可见，蜡熟期收获的籽粒中咖啡酸、对香豆酸、阿魏酸及总酚酸含量均显著高于完熟期收获籽粒，其中阿魏酸和总酚酸分别高31.56%和24.22%。千粒重在蜡熟期和完熟期分别为42.2和40.2克；蛋白质含量在蜡熟期和完熟期分别为13.0%和12.5%。

结果表明在蜡熟期籽粒含水量20～25%收获小麦，可以增加籽粒中阿魏酸及总酚酸含量，提高千粒重及蛋白质含量。

实施例9

试验品种为周98165，种植于河南农业大学实验农场，3次重复，小区面积3 m×7 m。郑州试验点土壤为潮土, 耕层土壤含有机质12.6 g.kg^–1、全氮0.91 g.kg^–1、速效磷25.6 g.kg^–1、速效钾124.5 g.kg^–1。10月中旬播种，田间管理同一般高产麦田。在小麦不同成熟期分别对小麦籽粒进行收获，蜡熟期即小麦籽粒水分含量在20～25%，完熟期即小麦籽粒含水量在20%以下，测定籽粒中酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表9 不同收获时期籽粒中酚酸含量及粒重、蛋白质含量

 

从表9可见，蜡熟期收获的籽粒中咖啡酸、对香豆酸、阿魏酸及总酚酸含量均显著高于完熟期收获籽粒，其中阿魏酸和总酚酸分别高42.5%和39.8%。千粒重在蜡熟期和完熟期分别为50.1和48.2克；蛋白质含量在蜡熟期和完熟期分别为14.0%和13.5%。

结果表明在蜡熟期籽粒含水量20～25%收获小麦，可以增加籽粒中阿魏酸及总酚酸含量，提高千粒重及蛋白质含量。

实施例10

试验品种为新周黑1号，于2013-2014年种植于河南农业大学试验农场，3次重复，小区面积3 m×7 m。郑州试验点土壤为潮土，耕层土壤含有机质12.6 g.kg^–1、全氮0.91 g.kg^–1、速效磷25.6 g.kg^–1、速效钾124.5 g.kg^–1。10月中旬播种，田间管理同一般高产麦田。成熟期收获，收获后的籽粒分别贮藏条件为A：4℃冷藏保存，B：25℃常温保存，C：45℃增温保存，贮藏时间为60天。测定籽粒中总酚含量及酚酸组分含量。

本实施例的栽培方法与实施例1相同。

表10 不同贮藏温度对酚酸组分含量的影响(μg.g^-1)

 

由表10可见，在45℃条件下贮藏，籽粒中香草酸、对香豆酸、阿魏酸及总酚酸含量均最高，分别较常温25℃下增加10.11%，33.93%，14.75%，和12.30%。咖啡酸在45℃条件下虽然较4℃下略有降低，但较25℃贮藏增加38.4%。总体而言，45℃条件下贮藏可以提高主要酚酸阿魏酸的含量，以及多种其他酚酸组分含量，提高籽粒了中总酚酸含量。