LAJIKKEEN JA TULEENTUMISAJAN VAIKUTUS KEVÄT- VEHNÄN JYVIEN MINERAALIPITOISUUTEEN UllaLallukka Helsingin yliopiston kasvinviljelytieteen laitos Saapunut 16.1. 1970 Vehnän jyvien kivennäisainekoostumusta on meillä toistaiseksi tutkittu hyvin vähän. Kuitenkin mineraalipitoisuuksiin tullaan todennäköisesti kiinnittämään huomiota laatu- vaatimusten kasvaessa ylituotannon mukana. Kylvösiemenen tuotannossa ei jyvän ravinnepitoisuus liene myöskään merkityksetön tasaisen orastumisen saavuttamiseksi sekä runsaan ja hyvälaatuisen sadon tuottamiseksi. Leipäviljan laatua arvosteltaessa on otettava huomioon sekä jyvien ravinto-opillinen arvo että viljan hyvyys leivonnassa ja sen kestävyys tähkäidäntää vastaan. Viljatuotteiden ravinto-opillinen arvo riippuu olennaisesti jauhatuksesta. Jyvän sisä- osien mineraalipitoisuus on vähäisempi kuin uloimpien kerrosten, kuitenkin joitain alku- aineita (Na, Ca, Fe ja Cu) on enemmän jyvän sisäosissa kuin kuorikerroksessa (Morris ym. 1945). Kokojyvätuotteina viljat muodostavat tärkeän kivennäisainelähteen ihmisten ja eläinten ravitsemuksessa (Roine 1953, Peterson 1965). Jyvien mineraalipitoisuuden vaikutusta vehnän leipoutuvuuteen ovat tutkineet mm. Sullivan ja Near (1927) sekä Beouette ym. (1963). Mineraalipitoisuuden mahdollista vaikutusta vehnän tähkäidän- täherkkyyteen ei liene paljon tutkittu. Koska vehnälajikkeiden välillä on eroja sekä leivinkelpoisuudessa että tähkäidännän kestävyydessä, kiinnitettiin tässä tutkimuksessa huomiota yleisimmin viljeltyjen kevät- vehnälajikkeillemme mineraalipitoisuuksiin. Tutkimuksessa seurattiin myös jyvän kiven- näisainekoostumusta tuleentumisen eri vaiheissa. Tutkimusaineisto ja menetelmät Viikissä järjestettiin vuosina 1966—68 kevätvehnällä kenttäkokeita, joiden jyväsadosta määritettiin kaikkien pääravinteiden sekä eräiden hivenravinteiden osuudet. Kokeet oli- vat osa laajempaa tutkimusta lajikkeen ja korjuuajan vaikutuksesta vehnän laatuun. Lajikkeita oli kokeissa viisi: Apu, Norröna, Timantti, Touko ja Svenno. Korjuu suori- tettiin maito-, kelta-, täys- ja ylituleentumisasteella. https://www.c-info.fi/en/info/?token=EaV1rPXEANVII96S.j-Ij3CsG9X1iOnlI6lAGow.NDqzCNgRN-98cvJAMsftQ6j9kz8kjkQjfuZq2xEnOEqG3O0H_f2vGBDETCBiNKZWdSqxHQPYT20d2IFUqofdZQb_o6z8fijhcoLr5suwu-kzbJoAwFNo1L3O9pHYxQpeAsdsWIjnaMPwxeOebENBQduUsyld_z8B2P_X 148 K, Ca, Mg, Mn, Zn, Fe ja Cu määritettiin viljarouheen tuhkan 0.01-n HCI-uutteesta atomiabsorptiospektrofotometrillä. Fosforin pitoisuus mitattiin tuhkan suolahappouut- teesta kolorimetrisesti molybdensinimenetelmällä (Kaila 1955). Tulokset ja niiden tarkastelua Lajikkeiden kivennäisainekoostumus. Vehnän jyvien pääravinne- pitoisuudet on esitetty taulukossa 1. Lajikkeiden kivennäisainepitoisuudet erosivat useissa Taulukko 1. Vehnälajikkeiden jyvien kuiva-aineen pääravinnepitoisuudet. Table I. Major element contents ofdry matter in grains ofsome spring wheat varieties. Lajike Variety Apu Norröna Timantti Touko Svenno PME—LSD Diamond * (P 95 %) Fosfori P % 1966 0.3580.422 0.4570.485 0.4440.028 1967 0.4170.411 0.4710.466 0.4430.013 1968 0.3660.344 0.3950.396 0.3820.006 Keskim. Average 0.3800.392 0.4410.449 0.423 Kalium K % 1966 0.3320.374 0.3290.347 0.3580.016 1967 0.4710.528 0.4510.446 0.4860.011 1968 0.4890.545 0.4580.475 0.5230.009 Keskim. Average 0.4310.482 0,413 0,423 0.457 Magnesium Mg % 1966 0.140.15 0.170.18 0.150.008 1967 0.1460.138 0.1630.172 0.1470.009 1968 0.1440.139 0.1540.161 0.1420.007 Keskim. Average 0.1430.141 0.1620.171 0.146 Kalsium Ca ppm 1966 375 290 331 378 285 20 1967 259 185 185 270 204 8 1968 488 375 439 445 340 14 Keskim. Average 374 283 318 364 276 tapauksissa merkitsevästi toisistaan. Poikkeuksena olivat Timantti ja Touko, joissa usei- den mineraalienpitoisuudet olivat keskenään lähes samansuuruisia, mutta poikkesivat merkitsevästi muiden lajikkeiden kivennäisaineiden määristä. Fosforinpitoisuus oli suurin Timantti- ja Touko-vehnien jyvissä ja alhaisin Apu- ja Norröna-lajikkeissa. Svenno-veh- 149 nässä oli fosforia jonkin verran vähemmän kuin Touko-ja Timantti-vehnissä, mutta enem- män kuin Apu- ja Norröna-vehnissä. Erot olivat tilastollisesti merkitseviä. Kaliuminpitoi- suudet olivat runsaimmat Norröna-lajikkeessa, pienimmät Timantti- ja Touko-vehnissä. Yleensä lajikkeiden kaliumin määrät erosivat toisistaan merkitsevästi. Magnesiuminpitoi- suuden perusteella oli lajikkeiden järjestys päinvastainen kuin kaliumin määrien ollessa kysymyksessä. Tämän tosiasian selittänee kalium- ja magnesiumionien välinen antago- nismi. Kalsiuminpitoisuudet olivat Apu-, Touko-ja Timantti-vehnissä yleensä erittäin mer- kitsevästi korkeammat kuin Svenno- ja Norröna-vehnissä. Tutkitussa aineistossa magne- siuminpitoisuus näytti olevan korkea jakaliuminpitoisuus vähäinenlajikkeilla, joiden leivin- kelpoisuus on hyvä. Tulos on yhdenmukainen SuLLiVANin ja NEARin (1927) tutkimusten kanssa, joissa todettiin korkean magnesiuminpitoisuuden olevan tyypillistä vahvoille veh- nille. McCalla ja Woodford (1935) taas havaitsivat, että rajoitettu kaliumin saanti vai- kutti edullisesti vehnän leipoutuvuuteen. Viikin kokeissa voitiin myös todeta eroja tähkäidäntää kestävien ja tähkäidännälle alttiiden lajikkeiden jyvien mineraalipitoisuuksissa. Korkea magnesiumin-, kalsiumin- Taulukko 2. Vehnälajikkeiden jyvien kuiva-aineen hivenravinnepitoisuudet. Table 2. Trace element contents of dry matter in grains ofsome spring wheat varieties. Lajike Variety PME LSD Apu Norröna Timantti Touko Svenno Diamond Mangaani Mn ppm 1966 39.745.4 60.9 1967 53.140.9 52.5 1968 72.765.0 74.1 Keskim. Average 55.250.4 62.5 Sinkki Zn ppm 1966 49.842.6 48.5 1967 36.325.0 33.1 1968 73.152.8 57.5 Keskim. Average 54.140.1 46.4 Rauta Fe ppm 1966 49.647.0 56.0 1967 59.040.2 53.6 1968 67.652.8 57.5 Keskim. Average 58.746.6 55.7 Kupari Cu ppm 1966 8.96.3 4.0 1967 8.96.1 5.6 Keskim. Average 8.96.2 4.8 62.3 56.1 4.6 53.9 44.5 1.6 76.6 65.8 3.0 64.3 55.5 53.2 44.6 3.2 33.8 25.0 1.5 56.2 50.2 3.0 47.7 39.9 56.8 47.0 38.3 51.1 59.3 50.2 3.5 51.5 49.4 5.0 4.9 9.0 7.7 7.0 5.6 150 ja fosforinpitoisuus sekä vähäinen kaliuminpitoisuus näytti olevan ominaista Touko- ja Timantti-vehnille, jotka tunnetaan kestävinä lajikkeina tähkäidäntää vastaan (Suomela 1968). Vehnän jyvien hivenravinnepitoisuudet ilmenevättaulukosta 2. Timantti ja Touko sisälsivät runsaammin mangaania kuin muut tutkitut lajikkeet. Apu-vennässä todettiin korkeimmat sinkin, raudan ja kuparin pitoisuudet. Svenno- ja Norröna-lajikkeissa oli hivenaineita yleensä vähemmän kuin muissa tutkituissa lajikkeissa. Vehnän jyvien kivennäisai n e k o o s t u m u s tuleent u m i s e n eri vaiheissa. Jyvien pääravinteiden pitoisuudet tuleentumisen edistyessä on esi- tetty taulukossa 3 ja kuvassa 1. Fosforin- ja magnesiuminpitoisuudet eivät muuttuneet tilastollisesti merkitsevästi jyvän tuleentumisen aikana. Kaliumin- ja kalsiuminpitoisuuk- sissa havaittiin merkitseviä eroja eri tuleentumisvaiheissa. Kaliuminpitoisuus oli suurempi jyvän kehityksen alkuvaiheessa kuin täystuleentuneessa jyvässä, kaisi uminpitoisuus taas Taulukko 3. Jyvien kuiva-aineen pääravinteiden pitoisuudet eri tuleentumisaikoina. Table 3. Major element contents of dry matter in ripening grains. Tuleentumisvaihe Ripening stage maito kelta täys yli P M E LSD Milk- Yellow- Full- Over- ripeness ripeness ripeness ripeness Fosfori P % 1966 0.4360.441 0.4310.425 ei merk. eroja 1967 0.4370.446 0.4380.445 no significant diff. 1968 0.3750.378 0.3810.372 Keskim. Average 0.4160.422 0.4170.414 Kalium K % 1966 0.3650.367 0.3440.316 0.016 1967 0.5010.482 0.4600.463 0.014 1968 0.5100.538 0.5050.474 0.011 Keskim. Average 0.4590.462 0.4360.418 Magnesium Mg % 1966 0.160.16 0.160.16 1967 0.1490.155 0.1540.154 ei merk. eroja 1968 0.1450.146 0.1510.150 no significantdiff. Keskim. Average 0.1510.154 0.1550.155 Kalsium Ga ppm 1966 317 321 330 359 18 1967 212 225 220 225 8 1968 410 403 427 430 13 Keskim. Average 313 316 326 338 151 näytti lisääntyvän tuleentumisen edistyessä. Tulos on yhdenmukainen ScHARRERin ja MENGEiin (1960) tutkimusten kanssa. He määrittivät eri ikäisten lehtien ravinnepitoi- suuksia ja havaitsivat, että nuoret kasvinosat sisälsivät runsaammin kaliumia ja niukem- min kalsiumia kuin vanhat kasvinosat. Hivenravinteiden määrissä ei ollut tilastollisesti merkitseviä eroja tuleentumisen eri vaiheissa. Tutkimustuloksien perusteella laskettujen alkuaineiden pitoisuuksien keskiarvot olivat seuraavat; P% K.% Mg % Ca ppm 0.4170.441 0.153 323 Mn ppm Zn ppm Fe ppm Cu ppm 57.645.6 52.47.5 Kaliumin, magnesiumin, kuparin, raudan ja sinkin pitoisuudet olivat samansuuruisia kuin BooTHin ym. (1946) esittämät arvot, jotka ovat keskiarvoja useista ulkomaisista tut- kimuksista. Kalsiumin pitoisuudet olivat ulkomaisissa vehnissä keskimäärin korkeampia kuin tämän tutkimuksen mukaan, fosforia ja mangaania tutkituissa näytteissä oli runsaam- min. Lakanen (1969) on tutkinut suomalaisten vehnien kivennäisainepitoisuuksia Kuo- pion ja Korian viljavarastojen alueilta kerätyistä näytteistä. Tämän tutkimuksen tulokset ovat hyvin samansuuntaiset Takasen määritysten kanssa. Fosforia oli Viikin vehnissä runsaammin, rautaa ja kuparia niukemmin kuin Takasen näytteissä. Eroavuudet voivat johtua monista tekijöistä. REiTHin (1965) mukaan kasvien kivennäisainekoostumukseen vaikuttavat lähinnä lannoitus, maalaji, maan happamuus, ojitus, maan kosteus ja lämpö- tila, kasvilaji ja lajike sekä kasvin kehitysaste. Kivennäisainemääritysten kriittistä vertailua on senvuoksi vaikea suorittaa tuntematta kulloinkin kysymyksessä olevia viljelyoloja. Mineraalipitoisuuksien vuosittaiset vaihtelut. Vuosittaisia tuloksia tarkasteltaessa havaittiin, että muutamien mineraalien pitoisuuksissa esiintyi suu- ria vaihteluita. Kun verrattiin kivennäisaineiden määriä maan ravinnefilatutkimuksiin (taulukko 4), voitiin todeta, että vuosien väliset vaihtelut eivät olleet yksinomaan kasvu- alustan erilaisuudesta johtuvia. Koekentän lannoitus oli vuosittain samanlainen. Sensijaan koevuosien erilaiset lämpö- tila- ja kosteusolot (taulukko 5) saattoivat vaikuttaa satojen mineraalipitoisuuksiin. Kuva 1. Vehnän jyvien pääravinteiden pitoi- suuksien kehitys tuleentumiskautena. Fig. 1. Changes in the major element contents of wheat grains during ripening. 152 Taulukko 4. Koekentän viljavuusanalyysit vuosina 1966—68. Ravinteiden pitoisuudet on ilmoitettu mg/1. Table 4. Nutrient contents,pH and type ofsoil in the experimentalfield in 1966—68. Nutrient contents expressed in mg\l. 1966 1967 1968 Kalium — K 155 150 150 Kalsium — Ca 2100 1475 1625 Fosfori P 8.8 6.6 9.3 Magnesium Mg 82 82 50 Mangaani Mn .. 9.2 7.0 Kupari Cu .. 9.3 10.0 pH 5.8 5.1 5.6 Maalaji Type of soil Ht Fine sand Ht Fine sand hkHHt Sandyfine sand Taulukko 5. Kasvukausien keskilämpötilojen ja sademäärien poikkeamat normaalista vuosina 1966—68 Viikissä. Table 5. Mean temperature andrainfall in May-September in 1966—68 at Viikki, expressedas deviations from normal. Kuukausi Lämpötila °C Sademäärä mm Month Temperature °C Rainfall mm Norm. Poikkeama normista Norm. Poikkeama normista Normal Deviation from normal Normal Deviation from normal 1966 1967 1968 1966 1967 1968 Touko May 9.3 —0.3 + 0.7 1.8 37 —2l +l4 +5O Kesä June 14.5 + 1.8 1.1 + 1.5 47 —2l —25 4 Heinä July 17.8 —0.4 1.7 —2.9 62 + 6 —25 —5 Elo August 16.5 —2.0 —O.B —0.2 66 —l6 +43 —l3 Syys Sept. 11.7 —2.5 + 0.8 —0.7 66 + 2 + 7 —l7 Nielsen ym. (1960) ovat todenneet maan lämpötilan vaikuttavan kauran kivennäis- ainepitoisuuksiin. He havaitsivat, että korkeimmat mineraalipitoisuudet saavutettiin lämpötiloissa, joissa satokin muodostui suurimmaksi. Kosteuden vaikutusta kivennäisaine- pitoisuuksiin on tutkinut Simpson (1960 aja b). Hänen kokeissaan kauran ja perunan fos- foripitoisuus näytti suurenevan maan kosteuden lisääntyessä. Kun tämä tutkimus käsitti vain 3 vuotta, ja maan lämpötila- ja kosteusarvoja ei ollut käytettävissä, jää lämpö- ja kosteusolojen vaikutus näiden näytteiden ravinnepitoisuuksiin epäselväksi. Yhteenveto Kevätvehnälajikkeiden jyvien pää- ja hivenravinnepitoisuuksien välillä todettiin tilas- tollisesti merkitseviä eroja. Tähkäidäntää kestävien Touko- ja Timantti-vehnien mineraalipitoisuudet olivat yleensä hyvin samankaltaiset ja erosivat merkitsevästi muista lajikkeista. Toukoja Timantti sisälsivät runsaasti magnesiumia, mangaania, kalsiumia ja fosforia sekä niukasti kaliumia. Jyvän tuleentumisen edistyessä sen kaliuminpitoisuus väheni ja kalsiuminpitoisuus li- sääntyi. Muiden kivennäisaineiden pitoisuuksissa ei havaittu eroja tuleentumisenaikana. Mineraalipitoisuuksien vuosittaiset vaihtelut olivat huomattavat. 153 KIRJALLISUUTTA Bequette, R. K., Watson, C. A., Miller, B. S., Johnson, J. A. & Schrenk, W. G. 1963. Mineral com- position of gluten, starch and water soluble fraction of wheat flour and its relationship to flour quality. Agron. J. 55: 537—542. Booth, R. G., Cater, R. H., Jones, W. W. & Moran, T. 1946. The Nation’s Food. (Ref. Kent-Jones, W. W. & Amos, A. J. 1957). Kaila, A. 1955. Studies on the colorimetric determination of phosphorus in soil extracts. Acta Agr. Fenn. 83:25—47. Kent-Jones, W. W. & Amos, A. J. 1957. Modern Cereal Chemistry 817 p. The Northern Pubi. Co., Ltd Liverpool. Lakanen, E. 1969. Viljan kivennäisainekoostumuksesta. Koetoim. ja Käyt. 26: 31 Mac Calla, A. J. & Woodford, E. K. 1935. The effect of potassium supply on the composition and quality ofwheat 11. Can. J. Res. 13 C: 339—354. Morris, V. H., Pascoe, E. D. & Alexander, T. L. 1945. Studies of the composition ofwheat kernel 11. Distribution of certain inorganic elements in center sections. Cer. Chem. 22: 361—371. Nielsen, K. F., Halstead, R. L., Mac Lean, A. J., Holmes, R. M. & Bourget, S. J. 1960. The influ- ence ofsoil temperature on the growth and mineral composition ofoats. Can. J. Soil Sci. 40: 255 263. Peterson, R. F. 1965. Wheat. 422 p. Leonard Hill Books, London. Reith, J. W. S. 1965. Mineral composition of crops. N.A.A.S. Quart. Rev. 68: 150—156. Roine, P. 1953. Hivenalkuaineet ihmisen ja eläinten ravitsemuksessa. Suom. Kemistilehti 26: 181—184. Scharrer, K. & Mengel, K. 1960. Aufnahme und Verteilung der Kationen Ca, Mg, K und Na in der Pflanze bei varierter K- und Mg-Diingung sowie bei extra-radikaler K-Versorgung. Plant and Soil 12; 377. Simpson, K. 1960 a. Effect of supplementing rainfall on the uptake of phosphorus from superphosphate by potatoes. J. Sci. Food. Agric. 11: 71—79. —»—- 1960 b. Effect of soil temperature and moisture on uptake of phosphorus by oats. Ibid. 11: 449 456. Sullivan, B. & Near, C. 1927. Relation of the magnesium in the ash and the lipoid-protein ratio to the quality of wheats. J. Am. Chem. Soc. 49: 467—472. Suomela, H. 1968. Värvetesorternas utbredning och kvalitet i Finland är 1965. Nord. Cer.kemistför. och Nord. Cerealistförb. Kongr. Stockholm 1966: 147—159. SUMMARY EFFECTS OF VARIETY AND RIPENING TIME UPON THE MINERAL CONTENTS OF GRAINS OF SPRING WHEAT Ulla Lallukka Department of Plant Husbandry, University of Helsinki The contents of major and certain trace elements in grains of various spring wheat varieties harvested from field trials at different stages of ripening were investigated at Viikki in 1966—68. Statistically significant differences between the varieties were found in terms of major and trace element contents (Tables 1 and 2). The mineral contents of two of the varieties, Touko and Diamond (Timantti), known as resistant to sprouting in the ear, generally corresponded to each other and differed significantly from the other va- rieties. Touko and Diamond contained abundant magnesium, manganese, calcium and phosphorus but only small amounts of potassium. In the course of ripening, the potassium content of grains decreased and that ofcalcium increased. There were no changes in the contents of other minerals during ripening (Fig. 1). Substantial annual variations in mineral contents were revealed.