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        灌漿期澇漬害對弱筋小麥籽粒產(chǎn)量及品質的影響

        2020-08-01 01:21:32向永玲方正武趙記伍高德榮王曉玲
        麥類作物學報 2020年6期
        關鍵詞:揚麥面團籽粒

        向永玲,方正武,趙記伍,高德榮,張 曉,王曉玲

        (1.長江大學農(nóng)學院,湖北荊州 434025;2.江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所,江蘇揚州 225007)

        長江中下游地區(qū)是我國主要的弱筋小麥產(chǎn)業(yè)帶[1-2],該區(qū)梅雨季節(jié)降雨頻發(fā),尤其在小麥生育中后期,雨水過多限制了小麥穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)[3]。小麥籽粒產(chǎn)量和品質形成的關鍵在于灌漿期,其中70%以上的小麥產(chǎn)量都來源于花后光合產(chǎn)物的積累[4-5]。灌漿過程和籽粒發(fā)育狀況決定小麥籽粒品質的好壞[6]。前人關于小麥對澇漬害的響應研究已有大量報道,不同生育期遭遇澇漬害和不同澇漬天數(shù)對小麥的影響差異較大。研究表明,長時間澇漬害會導致田間土壤缺氧,從而抑制植株對營養(yǎng)物質的吸收與積累,使小麥生物量大幅降低[7];于開花前進行澇漬害處理能夠提高小麥植株對開花后澇漬害的抗性,有效緩解開花后澇漬害對小麥的傷害,產(chǎn)量顯著增加[8];孕穗期遭受澇漬害使小麥生育后期縮短,從而導致籽粒灌漿不飽滿,最終導致小麥減產(chǎn)[9-10]。小麥籽粒品質受很多因素的制約,其中水分是影響主要因素之一,它通過影響小麥籽粒儲藏物質及其組分的含量改變小麥籽粒品質。研究表明,適宜的田間持水量有利于改善小麥產(chǎn)量和籽粒品質[11];澇漬害處理下不同小麥籽粒蛋白質和谷蛋白含量均顯著降低[12];直鏈淀粉含量和支鏈淀粉含量顯著增加[13]。前人關于澇漬脅迫與小麥產(chǎn)量和品質關系的研究側重在生理機制方面[3,14],關于澇漬害對弱筋小麥產(chǎn)量及品質的影響報道極少。本試驗擬通過灌漿期人工模擬澇漬害,研究澇漬害對不同弱筋小麥品種產(chǎn)量及品質的影響,為長江中下游地區(qū)弱筋小麥的優(yōu)化栽培與生產(chǎn)提供理論與技術依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        以揚麥13、揚麥15、揚麥22為試驗材料,由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所提供。

        1.2 方 法

        1.2.1 試驗設計

        試驗采取裂區(qū)設計,主區(qū)為灌漿期人工模擬澇漬害(F)和正常水分管理(對照,CK);副區(qū)為品種,分別為揚麥13、揚麥15、揚麥22。試驗設置3個重復,小區(qū)面積22.5 m2。于灌漿期(花后 10 d)進行人工模擬澇漬害,使小麥根系全部沒入水中,澇漬害處理7 d撤水。澇漬區(qū)與對照區(qū)之間留2 m隔離帶,試驗區(qū)域四周設置保護行。

        試驗于2017-2018年在湖北省荊州市長江大學農(nóng)學院實驗基地進行。試驗地有機質含量22.3 g·kg-1,速效氮133.6 mg·kg-1,速效磷15.1 mg·kg-1,速效鉀153.6 mg·kg-1,pH 7.6,其他各項田間管理同當?shù)匦←湼弋a(chǎn)田。

        1.2.2 測定項目與方法

        (1)產(chǎn)量及其構成因素測定:小麥成熟后,每個小區(qū)隨機選取連續(xù)10株進行室內考種,考種項目包括有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等;成熟期測定田間實收產(chǎn)量。

        (2)品質性狀測定:采用瑞典Perten公司生產(chǎn)的DA7200固定光柵連續(xù)光譜近紅外品質分析儀測定蛋白質含量。

        濕面筋含量測定:根據(jù)籽粒硬度將小麥籽粒含水量分別調整至14%~15%,潤麥18~20 h,參照AACC 26-20方法,用瑞典Buhler的MLU-202型實驗磨粉機磨粉。采用Perten2200型面筋洗滌儀,按GB/T14608-93測定濕面筋含量。

        SDS沉淀值測定:SDS沉淀值參照GB/T15685-2011測定,結果換算成14%濕基條件下的沉淀值。

        粉質儀參數(shù)測定:用德國Brabender公司生產(chǎn)的電子型粉質儀測定面團穩(wěn)定時間、面團形成時間、吸水率等。

        吹泡儀參數(shù)測定:采用Chopin公司Alveograph型吹泡儀,按照AACC 54-30A(AACC,1995)方法測定吹泡儀參數(shù)(P值、L值、G值、W值、P/L值)。

        溶劑保持力(SRC)測定:按照AACC 56-11(AACC,2000)方法測定4種溶劑保持力(水SRC、碳酸鈉SRC、乳酸SRC和蔗糖SRC)。

        1.3 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 2000整理數(shù)據(jù),采用DPS對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

        2 結果與分析

        2.1 灌漿期澇漬害對弱筋小麥產(chǎn)量及其構成要素的影響

        由表1可知,灌漿期澇漬害處理7 d,3個小麥品種的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均顯著降低(揚麥13的千粒重除外)。從產(chǎn)量構成要素來看,揚麥13、揚麥15、揚麥22的有效穗數(shù)分別較對照降低了30.0%、16.5%、23.5%,穗粒數(shù)分別較對照下降了4.7、5.4、8.9粒;揚麥15、揚麥22千粒重分別較對照下降了2.1 g和3.0 g。從產(chǎn)量來看,揚麥22產(chǎn)量降幅最大,達到了 35.5%。

        表1 澇漬害對弱筋小麥產(chǎn)量構成要素及產(chǎn)量的影響Table 1 Effect of waterlogging stress on yield components and yield of weak gluten wheat

        2.2 灌漿期澇漬害對弱筋小麥加工品質的影響

        2.2.1 澇漬害對弱筋小麥蛋白質及濕面筋含量的影響

        由表2可知,澇漬害7 d后,3個品種的蛋白質含量在處理間均無差異;揚麥13顯著高于其他兩個品種。澇漬處理7 d后3個品種的濕面筋含量均有所提高,揚麥13的上升幅度最大,達 16.25%,與對照差異顯著。揚麥13的面筋指數(shù)在受到澇漬害處理后較對照顯著下降(14.5%),揚麥15和揚麥22的面筋指數(shù)在澇漬害后雖有下降,但未達到顯著水平。澇漬處理3個品種的SDS沉淀值較對照均無顯著差異,品種間差異顯著。表明生育后期澇漬害對弱筋小麥蛋白質含量、SDS沉淀值影響不大。

        表2 澇漬害對弱筋小麥蛋白質及濕面筋含量等的影響Table 2 Effect of waterlogging stress on protein and wet gluten content of weak gluten wheat

        2.2.2 澇漬害對弱筋小麥吹泡儀參數(shù)的影響

        由表3可知,澇漬害處理7 d后,不同品種的吹泡儀參數(shù)表現(xiàn)不同。P值、L值、G值、W值分別代表面團的韌性、面團的延展性、充氣指數(shù)、面粉的烘焙能力或發(fā)酵能量[15]。3個弱筋小麥的P值在處理間均無顯著差異。澇漬害后,揚麥13和揚麥15的L值和W值顯著增加,而揚麥22 的L值和W值顯著下降,揚麥13的G值顯著上升。揚麥13和揚麥15的P/L值較對照顯著下降,揚麥22的顯著上升。整體上看,弱筋小麥面團的韌性P值受澇漬害影響較小,面團的延伸性L值、面團的烘焙能力或發(fā)酵能量W值受影響較大。澇漬害7 d后,揚麥22的吹泡儀參數(shù)整體表現(xiàn)最差。

        表3 澇漬害對弱筋小麥吹泡儀參數(shù)的影響Table 3 Effect of waterlogging stress on alveograph parameter of weak gluten wheat

        2.2.3 澇漬害對弱筋小麥溶劑保持力(SRC)的影響

        由表4可知,3個小麥品種不同溶劑保持力對灌漿期澇漬害的響應不同。SRC是評價弱筋小麥品質的重要指標之一,這4種SRC(乳酸SRC、碳酸鈉SRC、蔗糖SRC和水SRC)分別反映面筋特性、損傷淀粉含量、戊聚糖含量和面粉的綜合特性[16]。揚麥13、揚麥15和揚麥22的水SRC、碳酸鈉SRC、蔗糖SRC受澇漬害影響均表現(xiàn)為下降趨勢,僅揚麥13的水SRC較對照呈顯著差異。澇漬害后小麥的乳酸SRC較對照無顯著差異,但揚麥13、揚麥15的乳酸SRC有所上升,揚麥22則表現(xiàn)相反。從整體看,澇漬害7 d對小麥的溶劑保持力影響較小。

        表4 澇漬害對弱筋小麥溶劑保持力的影響Table 4 Effect of waterlogging stress on SRC of weak gluten wheat %

        2.2.4 澇漬害對弱筋小麥粉質儀參數(shù)的影響

        澇漬害后,3個小麥品種的吸水率、面團形成時間、面團穩(wěn)定時間、粉質質量分數(shù)與對照之間均無顯著差異(表5)。3個品種的吸水率在澇漬處理后有所下降,但差異不顯著。綜合來看,澇漬害7 d對弱筋小麥粉質儀參數(shù)影響不顯著。

        表5 澇漬害對弱筋小麥粉質儀參數(shù)的影響Table 5 Effect of waterlogging stress on farinograph parameters of weak gluten wheat

        3 討 論

        3.1 澇漬害對弱筋小麥產(chǎn)量及構成要素的影響

        澇漬害是制約小麥高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的主要自然災害之一[17]。前人研究表明,小麥生育中后期澇漬害導致土壤缺氧,首先影響的是小麥根系對營養(yǎng)物質的吸收和運輸,從而使產(chǎn)量構成要素千粒重和穗粒數(shù)顯著降低,最終導致減產(chǎn)[18-19]。灌漿期澇漬害降低葉片光合能力,導致冠層葉片光合產(chǎn)物的積累量減少,直接導致籽粒灌漿不足,有效穗數(shù)顯著降低,無效穗數(shù)顯著上升[20-22]。本試驗發(fā)現(xiàn),在灌漿期重度澇漬害7 d后,3個弱筋小麥品種的產(chǎn)量及其構成要素均顯著或不顯著下降,與前人研究結果基本一致。

        3.2 澇漬害對弱筋小麥主要品質指標的影響

        小麥籽粒軟質、延伸性好、蛋白質含量低、面筋強度弱是優(yōu)質弱筋小麥的主要特點[23]。目前,我國弱筋小麥由于受到多因素的限制,弱筋品質逐年下降[24]。姜東燕等研究表明,重度水分脅迫導致蛋白質含量增加[25]。本試驗人工模擬澇漬害處理7 d,發(fā)現(xiàn)3個弱筋小麥品種的蛋白質含量在處理間無顯著差異,說明澇漬害處理7 d對弱筋小麥的蛋白質含量影響較小。前人對小麥品質指標的相關性分析表明,在所有品質性狀中,吸水率受環(huán)境因素影響最小[26],也有研究表明,田間持水量過多會降低小麥吸水率,同時縮短面團形成時間和穩(wěn)定時間[27]。本試驗澇漬害7 d后3個弱筋小麥品種的吸水率、面團形成時間和穩(wěn)定時間在處理間均無顯著差異,這些結果的不同可能是生態(tài)條件和供試品種不同所致。灌漿期澇漬害7 d對3個弱筋小麥品種粉質儀參數(shù)無顯著影響,其面團形成時間和面團穩(wěn)定時間均達到國家弱筋小麥標準(≤2.0 min,≤2.5 min)。澇漬害7 d對面團的吹泡儀參數(shù)P值影響較小,揚麥13和揚麥15的面團延伸性L值和面團的烘焙能力W值在澇漬害7 d后均顯著提升,揚麥22的變化趨勢與之相反,由此可見,同是弱筋小麥品種,品種本身的遺傳特性不同,不同小麥品種的品質性狀差異較大[28-29]。溶劑保持力SRC是評價弱筋小麥最理想的品質指標之一,其能反映更多的面粉理化特性[30]。本研究結果表明,揚麥13的水SRC受澇漬害后顯著下降,4種溶劑保持力中僅乳酸SRC達到國家弱筋小麥標準(≥87%)。

        綜上,澇漬害對弱筋小麥產(chǎn)量有顯著影響,對品質的影響因品種和被測指標而異,3個弱筋小麥品種籽粒品質受基因型的影響大于澇漬害。小麥品質指標較多,且受到環(huán)境因素、基因型、耕作制度等不同因素的影響。本試驗僅設置一個長達7 d的重度澇漬害處理,后期將用更多的小麥品種進行不同澇漬害時長處理,并從基因型、耕作制度方面著手,更系統(tǒng)地研究澇漬害對小麥品質指標等的影響。

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