灌漿期澇漬害對弱筋小麥籽粒產量及品質的影響

向永玲，方正武，趙記伍，高德榮，張 曉，王曉玲

(1.長江大學農學院，湖北荊州 434025；2.江蘇里下河地區農業科學研究所,江蘇揚州 225007)

長江中下游地區是我國主要的弱筋小麥產業帶[1-2]，該區梅雨季節降雨頻發，尤其在小麥生育中后期，雨水過多限制了小麥穩產和高產[3]。小麥籽粒產量和品質形成的關鍵在于灌漿期，其中70%以上的小麥產量都來源于花后光合產物的積累[4-5]。灌漿過程和籽粒發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[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量及品質的影響，為長江中下游地區弱筋小麥的優化栽培與生產提供理論與技術依據。

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，由江蘇里下河地區農業科學研究所提供。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

試驗采取裂區設計，主區為灌漿期人工模擬澇漬害(F)和正常水分管理(對照，CK)；副區為品種，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。澇漬區與對照區之間留2 m隔離帶，試驗區域四周設置保護行。

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地小麥高產田。

1.2.2 測定項目與方法

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

(2)品質性狀測定：采用瑞典Perten公司生產的DA7200固定光柵連續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。

粉質儀參數測定：用德國Brabender公司生產的電子型粉質儀測定面團穩定時間、面團形成時間、吸水率等。

吹泡儀參數測定：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(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 數據處理

采用Excel 2000整理數據，采用DPS對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 灌漿期澇漬害對弱筋小麥產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、穗粒數、千粒重和產量均顯著降低(揚麥13的千粒重除外)。從產量構成要素來看，揚麥13、揚麥15、揚麥22的有效穗數分別較對照降低了30.0%、16.5%、23.5%，穗粒數分別較對照下降了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。從產量來看，揚麥22產量降幅最大，達到了 35.5%。

表1 澇漬害對弱筋小麥產量構成要素及產量的影響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表現不同。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、面粉的烘焙能力或發酵能量[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的吹泡儀參數整體表現最差。

表3 澇漬害對弱筋小麥吹泡儀參數的影響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、面團穩定時間、粉質質量分數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影響不顯著。

表5 澇漬害對弱筋小麥粉質儀參數的影響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量及構成要素的影響

澇漬害是制約小麥高產和穩產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物質的吸收和運輸，從而使產量構成要素千粒重和穗粒數顯著降低，最終導致減產[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物的積累量減少，直接導致籽粒灌漿不足，有效穗數顯著降低，無效穗數顯著上升[20-22]。本試驗發現，在灌漿期重度澇漬害7 d后，3個弱筋小麥品種的產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，發現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無顯著影響，其面團形成時間和面團穩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，更系統地研究澇漬害對小麥品質指標等的影響。