極端澇害條件下晚播對超強筋小麥濟麥44產量與品質的影響

摘要：2021年度，山東發生極端澇害，小麥播期整體延遲。本研究以超強筋小麥濟麥44為材料，設置5個播期，分析極端澇害條件下不同播期對濟麥44產量和品質性狀的影響。結果表明：冬前分蘗隨播期推遲而明顯減少：產量隨播期推遲而降低，W1處理（10月25日播種）的最高，為8 359.05 kg/hm2；穗粒數隨播期推遲整體呈減少趨勢：單位面積穗數和千粒重整體均呈先增加后減少趨勢，W1、W2處理（11月5日播種）顯著高于其他處理。W3處理（11月15日播種）小麥籽粒各項品質指標整體較好：產量最高時（W1），籽粒中各礦質元素含量均最低：籽粒品質較好時（W3），各礦質元素含量相對也較高，尤其是K、Na、Zn、Se、Cu的含量均最高。綜上得出，如遇極端天氣，魯中地區超強筋小麥濟麥44的播期控制在11月15日之前時，晚播對其產量和品質的影響較小，可實現一定程度上的優質高產，并且對礦質元素含量的影響較小。

關鍵詞：晚播：濟麥44;生育期：產量：品質：礦質元素

中圖分類號：S512.1+ 10.4 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024） 08-0044-06

小麥作為我國第二大口糧作物，其產量與品質對保障我國糧食安全和產業發展具有舉足輕重的作用。播期對小麥產量與品質均具有重要影響。近幾年，隨著全球溫室效應加劇，極端天氣頻繁出現，旱澇災害在各地時常發生。2021年，我國出現“北澇南旱”的階段性災害，小麥秋播時期出現多輪強降雨，造成土壤浸泡，大部分地區農田積水，且排水困難，農業機械無法下地作業，夏糧作物無法正常收獲，導致北方多數地區小麥晚播。而適時播種又是小麥豐產的基礎和重要環節，晚播將導致出苗遲、生長緩慢、根系淺、分蘗少，易遭受凍害、干熱風、病蟲害等，最終對小麥產量和品質造成極大影響。當前氣候多變，晚播是否會在未來一段時期成為常態，極端晚播對小麥的產量與品質影響如何，都將成為現有育成品種面臨的考驗。

因此，本研究針對極端澇害天氣頻發的現狀，以山東省推廣面積最大的超強筋小麥品種濟麥44為材料，設置5個不同晚播時間進行播種，研究其對超強筋小麥生育期、產量、品質及籽粒礦質元素含量和面團品質性狀等的影響，旨在研究超強筋小麥濟麥44的最遲播期范圍，以期為其科學種植和防災減災提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

試驗于2022年10月在位于山東省濟南市章丘區（36°68＇N，117°53＇E）的濟南市農業科學研究院試驗基地進行。該地年均氣溫12.8℃，年均降水量600.8 mm，無霜期192 d。試驗地土壤為褐土，耕層土壤有機質含量11.87 g/kg、全氮1.23g/kg、有效磷22.49mg/kg、速效鉀115.27 mg/kg。

供試超強筋小麥濟麥44為半冬性，冬前發育快，分蘗力較強，春發性好，株型松緊適中，莖稈粗壯，抗倒性強。

1.2 試驗設計

試驗設置5個播期，分別為10月25日（W1）、11月5日（W2）、11月15日（W3）、11月25日（W。）和12月5日（W5）。條播，行距25 cm，播量225 kg/hm2。施用氮肥225 kg/hm2，磷肥120kg/hm2、鉀肥120 kg/hm2、有機肥7 500 kg/hm2。氮肥運籌為基肥：拔節肥=1：1，磷鉀肥全部基施。每處理重復3次。小區長8m，寬1.65 m。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生育期

觀測并記錄各處理小麥出苗、拔節、抽穗、揚花、成熟期時間，并統計生育期總天數。

1.3.2 產量及其構成因素

每小區取3點，每點取1.0 m2調查穗數并統計單位面積穗數。從中隨機取20穗調查粒數，穗粒數為20穗粒數的加權平均數。取1 000粒小麥種子稱重，重復3次，取平均值即為千粒重。

產量：對試驗小區分別實收稱重，將小區產量折合成單位面積產量（kg/hm2）。

1.3.3 加工品質特性

按AACC 26-2IA的方法，用MLU-202實驗磨（無錫布勒機械制造有限公司）對各處理小麥進行制粉，用快速谷物品質分析儀（InfratecTM 1241）測定蛋白質含量：用瑞典Perten公司生產的2200型面筋洗滌儀測定濕面筋含量及面筋指數，測定方法按ICC-155標準：揉混儀測定面團揉混的中線峰值時間、中線峰值高度、中線峰值寬度和峰值面積。

1.3.4 面粉面筋微觀結構測定

面團的制備參照Bemklau等的方法并略微修改：將樣粉39和羅丹明B溶液（0.01 g/mL） 1.3 mL混合揉捏成面團，醒發10 min。隨即從面團內部選取一部分放在載玻片中間，滴加蒸餾水100 μL，用蓋玻片蓋住后按壓成薄片。利用激光掃描共聚焦顯微鏡（IX83- FV1200）觀察其微觀結構。使用Angio-Tool軟件定量分析面團微觀結構變化，獲得6個參數：蛋白質面積、蛋白質面積比率、蛋白質節點數、總蛋白質長度、端點數和孔隙度。

1.3.5 籽粒礦質元素含量

每份材料挑選15粒健康成熟籽粒，用植物組織研磨儀研磨成粉末，置于2mL離心管內保存。樣品研磨過程中為避免離子污染，嚴禁接觸金屬類器皿，并用鋯石替代鋼珠，用高強度塑料器皿替代金屬器皿。將粉末置于烘箱中，65℃烘24 h。每個樣品稱取（0.200+0.003）g（精確至0.001 g）于70 mL微波消解管中，加入8 mL HPLC濃硝酸（Sigma-Aldrich）混合均勻后置于微波消解儀中消解，每批實驗設置空白對照2組。消解完成后用控溫電熱消解器降低管內硝酸濃度，并用超純水定容至50 mL，待測。使用電感耦合等離子體質譜儀（CICP -MS，Nex-IONIOOO，Perkin Etmer，美國）檢測樣品中各離子濃度。

1.4 數據處理與分析

使用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0軟件（Version）計算相關數據的平均值和標準差，并采用最小顯著差異法（LSD）確定不同樣本間的差異顯著性（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 播期對濟麥44生育進程的影響

分別于2023年1月16日和3月3日對不同播期處理苗期和返青期小麥進行調查（圖1），可知，11月5日（W2）播種對濟麥44分蘗和根長均具有明顯影響。11月25日（W4）和12月5日（W5）播種處理，小麥均呈現“一根針”的狀態，基本沒有分蘗。

調查不同播期處理下小麥生育時期（表1）發現，各處理小麥的拔節期、抽穗期和揚花期差異明顯，成熟期差異不大。隨播期推遲，生育期明顯縮短，最短的（W5）僅189 d。

2.2 播期對濟麥44產量的影響

對不同播期處理濟麥44產量及產量三要素的統計分析（表2）發現，播期對單位面積穗數和穗粒數的影響較大，穗數的變化范圍為474.0萬- 603.0萬穗/hm2，穗粒數變化范圍為30.00 - 36.00粒，群體結構隨播期推遲而變差：對千粒重的影響較小，不同播期處理下濟麥44千粒重表現較為穩定：籽粒產量隨播期推遲而遞減，W1處理產量最高，達8 359.05 kg/hm2，顯著高于其他處理，W5處理產量最低，為6 270.45 kg/hm2，顯著低于其他處理。

2.3 播期對濟麥44面粉品質的影響

隨播期推遲，所測小麥面粉品質參數基本表現為先升高后降低趨勢（表3）。晚播對濕面筋含量、面筋指數和中線峰值高度及峰值面積影響較大，尤其是W5出理下降明顯，而對蛋白質含量、中線峰值寬度影響較小，指標下降不明顯。W3處理小麥面粉的各項品質指標表現最好，蛋白質含量達15. 56%，濕面筋含量達33.40%，面筋指數達98.90%，中線峰值高度為49.06 mm，中線峰值寬度為14.37mm，峰值面積為278.64%tq·min。

利用激光掃描共聚焦顯微鏡觀察不同播期處理下濟麥44面筋網絡結構的變化（表4）發現，W3處理小麥粉的蛋白質面積、總蛋白質長度值均最大，孔隙度最小。表明W3處理下濟麥44小麥面粉的面團微觀結構最為緊密，網絡結構最為均勻。該結果與往年該品種適宜播期時的數值接近，表明在2021年的極端澇漬條件下，11月15日播種的晚播處理對超強筋小麥濟麥44品質的影響不大。

2.4 播期對濟麥44籽粒礦質元素含量的影響

小麥籽粒營養元素含量與植株生長發育和人們的飲食健康息息相關。由表5可知，無論是人體和動植物所必需的鈣（Ca）、鎂（Mg）、鉀（K）、鈉（Na）常量元素，還是鐵（Fe）、鋅（Zn）、硒（Se）、銅（Cu）微量元素，W1處理小麥籽粒中的含量均最低，其余處理均高于W1處理。隨播期推遲，小麥籽粒Ca、Na、Fe元素含量呈先增加后減少再增加趨勢，Mg、K、Zn、Se、Cu含量呈先增加后減少趨勢。W，處理小麥籽粒的Ca、Mg、Fe含量最高，W3處理小麥籽粒的K、Na、Zn、Se、Cu含量最高。綜合分析表明適時晚播對礦質元素含量的影響不大。

3 討論與結論

適時播種是提高小麥產量、改善籽粒品質的重要栽培技術手段。播期不同會造成小麥生長發育期間溫度、光照等生態條件的差異，使小麥生長發育過程中光合作用及營養物質的運轉分配也相應發生變化，從而對小麥的生長發育及籽粒產量和品質產生影響。大量研究表明，適時播種對提高小麥產量和品質、有效防止雜草及病蟲害發生、降低生產成本等方面具有十分重要的意義。郭天財等研究認為，播期過早或過晚均不利于形成較高的產量，產量隨著播期的推遲均呈現先升后降的趨勢。王夏、杜世州等則認為隨著播期的延遲，小麥成穗數和千粒重均有所下降。本研究中，各播期處理下小麥產量分別為8 359.05、7 720.05、7 336.05、6 738.45、6 270.45kg/hm2，隨播期推遲而下降，這與前人研究結果一致；隨播期推遲，穗粒數減少，成穗數和千粒重呈現先增加后減少趨勢，但差異不顯著。閆翠萍等研究也發現，與中筋品種相比，晚播下強筋小麥的谷蛋白和醇溶蛋白含量增幅更大，且濕面筋含量、弱化度和評價值在不同播期下的變異系數高于中筋品種。郭兆昊等研究表明，適期晚播可提高小麥面粉品質，在一定程度上增加面團形成時間和穩定時間，降低小麥面粉的弱化度，但是對不同強筋小麥品種的影響存在差異，晚播條件下濟麥44、陽光10號、煙農999的面團穩定時間分別較平均穩定時間高出69.1%、66. 6%、66.6%。本研究中，濟麥44的籽粒品質并非播期越晚指標越差，11月15日播種（W3）的籽粒品質各項指標整體較好。可見品質除受基因型和播期影響外，可能還與當年氣候環境有較大關系，適時晚播對超強筋小麥濟麥44品質的影響較小。

第一次綠色革命通過降低株高提高了小麥產量，人們普遍認為現代栽培小麥品種籽粒微量元素含量的下降是由于籽粒收獲指數提高而引起的稀釋效應。Feil等以4個春小麥品種為材料，研究發現籽粒產量與籽粒Fe、Zn含量呈負相關，并認為在育種過程中，單方面提高產量會降低籽粒微量元素含量。姜麗娜等對17個小麥品種的研究發現，穗數增加對籽粒微量元素含量有一定促進作用，籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量與產量均呈正相關，其中Zn、Mn含量與產量的表型正相關達顯著水平，而且籽粒中微量元素含量與蛋白質含量的遺傳相關也均為正相關，因此其認為籽粒微量元素含量、蛋白質含量及產量的同步提高是可行的。本研究對濟麥44的研究發現，產量最高（W1）時，籽粒中所測定8種元素的含量均最低；籽粒品質較好（W3）時，籽粒中K、Na、Zn、Se、Cu含量均最高。表明，對濟麥44而言，在保障一定產量的前提下，品質提升的同時對微量元素（Zn、Se、Cu）含量提升也有一定的促進作用，這與姜麗娜等的研究結果基本一致。同時，在國家小麥育種聯合攻關的關鍵養分測試報告中，濟麥44在11個點次的籽粒Se、Zn含量平均值位居所有測試品種首位，表明在提高小麥產量與品質的同時，提高礦質元素含量是可以同步實現的。

綜上可知，本試驗條件下，極端晚播的最遲時間可為11月15日，此時超強筋小麥濟麥44表現出較好的產量與品質平衡，且礦質元素含量也較高。該結果可為濟麥44晚播栽培提供理論參考和數據支撐。

基金項目：國家小麥產業技術體系項目（CARS-03-06）；山東省泰山學者工程項目（tsqnz20221161，tspd20221108）；山東省重點研發計劃項目（2021LZGC013，202ILZGC025）；濟南市農業科技成果轉化項目（2017-30）；山東省科技型中小企業創新能力提升工程項目（2023TSGC0360）；山東省農業科學院農業科技創新工程項目（CXGC2022E01）