栽培措施對軟紅冬小麥加工品質(zhì)的效應(yīng)

張平平，劉婷婷，姚金保，馬鴻翔，張 鵬，楊學(xué)明，周淼平

(江蘇省農(nóng)業(yè)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210014)

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栽培措施對軟紅冬小麥加工品質(zhì)的效應(yīng)

張平平，劉婷婷，姚金保，馬鴻翔，張 鵬，楊學(xué)明，周淼平

(江蘇省農(nóng)業(yè)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/江蘇省現(xiàn)代作物生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇南京 210014)

摘要：為了解長江中下游麥區(qū)大田栽培措施對軟紅冬小麥品質(zhì)的影響，以寧麥9號和寧麥14為試材，于2010-2012年度研究了播期、密度和氮肥管理對小麥蛋白質(zhì)含量、吹泡儀參數(shù)和糖酥餅干直徑的效應(yīng)。結(jié)果表明，氣象條件對小麥品質(zhì)性狀影響較大；播期、密度和氮肥管理在不同年度對寧麥9號和寧麥14品質(zhì)性狀的影響不同，播期、密度和氮肥管理間的互作效應(yīng)較小。2010-2011年度，播期、密度和氮肥管理等栽培措施對兩個小麥品種的多數(shù)品質(zhì)性狀的效應(yīng)不顯著，僅晚播處理顯著提高了寧麥9號的蛋白質(zhì)含量，降低了寧麥9號和寧麥14的面團(tuán)延展性。2011-2012年度，高密度和氮肥后移處理未顯著影響寧麥9號的餅干直徑，但顯著提高了面團(tuán)彈性；晚播、高密度和氮肥后移處理顯著提高了寧麥14的面團(tuán)彈性，降低了其餅干直徑。長江中下游麥區(qū)現(xiàn)有的常規(guī)栽培措施不利于優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的生產(chǎn)，應(yīng)加強(qiáng)大面積推廣品種的調(diào)優(yōu)栽培技術(shù)研究。

關(guān)鍵詞：栽培措施；軟紅冬小麥；加工品質(zhì)

小麥的品質(zhì)性狀主要由基因型、環(huán)境、栽培管理措施以及它們之間的互作共同決定，其中，栽培管理措施較容易人為調(diào)控。已有研究表明，氮肥施用量、施氮時間及追肥方式可顯著影響小麥籽粒的加工品質(zhì)[1-6]。不同氮肥管理措施對不同類型小麥品質(zhì)的調(diào)節(jié)效應(yīng)不同，對于中筋及強(qiáng)筋小麥品種，氮肥施用量可同向協(xié)調(diào)產(chǎn)量和品質(zhì)[3-4]；對于弱筋小麥，若使產(chǎn)量和品質(zhì)共同提高則不僅要精確控制氮肥施用總量，還需調(diào)節(jié)氮肥在生育期內(nèi)的供給時間[4-5]。施氮方式相同時，增施氮肥可顯著提高弱筋小麥的蛋白質(zhì)含量和面筋強(qiáng)度[7]?？偸┑?80 kg·hm-2時，采用5∶1∶2∶2的氮肥運(yùn)籌方式有利于協(xié)調(diào)弱筋小麥的品質(zhì)和產(chǎn)量[5]。陸增根等[4]研究發(fā)現(xiàn)，總施氮量為200 kg·hm-2時，采用7∶2∶1(基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥)施氮方式可實(shí)現(xiàn)弱筋小麥的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。朱新開等[8]研究表明，基追平衡施氮總量220～270 kg·hm-2時，中筋小麥揚(yáng)麥10號的蛋白質(zhì)和濕面筋含量分別大于12%和30%，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。氮肥對小麥品質(zhì)的影響也與其他營養(yǎng)元素和土壤肥力水平有關(guān)，如鄒鐵祥等[7]研究發(fā)現(xiàn)，氮、鉀肥合理配比可實(shí)現(xiàn)寧麥9號的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

播期和密度對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的影響較為明顯[9-11]。陳愛大等[10]的研究顯示，推遲播期可顯著提高中筋小麥鎮(zhèn)麥168的籽粒蛋白含量和面筋強(qiáng)度，種植密度過高則會弱化面筋強(qiáng)度、降低面團(tuán)吸水率。姜 朋等[9]的研究表明，推遲播期和增加密度雖顯著提高了中弱筋小麥生選6號的面筋強(qiáng)度，但對其餅干加工品質(zhì)并無顯著影響。吳九林等[12]認(rèn)為，適期晚播時，增加密度可提高寧麥9號的產(chǎn)量，但低密度更有利于降低面筋含量和強(qiáng)度。劉 萍等[13]研究表明，中筋小麥揚(yáng)麥12和弱筋小麥揚(yáng)麥9號的蛋白質(zhì)含量均隨種植密度的提高先降低后升高。李春燕等[14]從植株和籽粒的氮素代謝特征闡明了降低施氮總量、追氮比例、增加密度利于弱筋小麥生產(chǎn)的生理機(jī)制。

長江中下游冬麥區(qū)占全國小麥生產(chǎn)總量的23%，是我國最重要的中、弱筋軟紅冬麥生產(chǎn)區(qū)，具有典型的稻麥輪作制度[15-17]。由于直播稻、晚粳稻的大面積推廣，以及種糧大戶水稻晚割面積的逐年增加，小麥適期播種面臨較大挑戰(zhàn)，氮肥施用和播量控制粗放更難以保證小麥生產(chǎn)的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，小麥品質(zhì)逐年下降[18-19]。為此，本研究采用長江中下游麥區(qū)普遍存在的栽培管理措施，利用典型的中筋和弱筋軟紅冬麥品種，研究播期、密度和氮肥管理等栽培措施對小麥品質(zhì)性狀的影響，以期為該區(qū)優(yōu)質(zhì)小麥的生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料與設(shè)計

供試材料為小麥品種寧麥14(中筋)和寧麥9號(弱筋)。試驗(yàn)于2010-2012年度在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合試驗(yàn)基地進(jìn)行(北緯N32°29′23″，東經(jīng)E118°37′27″)。試驗(yàn)地0～20 cm土層中速效氮、速效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量在2010年秋播時分別為95.7、42.5、89.7、16.4 g·kg-1；在2011年秋播時分別為90.4、53.1、82.3、15.6 g·kg-1。試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計，播期為主區(qū)，設(shè)適播(D1，11月1日)和晚播(D2，11月20日)；密度和施氮為副區(qū)，密度設(shè)適宜密度(R1，2.1×106株·hm-2)和高密度(R2，3.0×106株·hm-2)兩個處理。采用1.3倍基本苗的播種量，齊苗后經(jīng)間苗固定密度。純氮施用總量為225 kg·hm-2，設(shè)基追比7∶1∶2(N1)和5∶2∶3(N2)(基肥∶蘗肥∶拔節(jié)肥)2個處理；密度和氮肥管理隨機(jī)排列，3次重復(fù)。小區(qū)面積13.3 m2，每小區(qū)10行，行長5 m。磷、鉀肥基肥分別施用112.5 kg·hm-2的P2O5和K2O。其他管理措施同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.2測定項目與方法

潤麥至含水量14.5%，參考AACC 26-10.02用Bühler MLU 202(Bühler Inc.,Uzwil,Switzerland)試驗(yàn)?zāi)ブ品?。用Perten DA 7200(Perten Instruments,Stockholm,Sweden)近紅外光譜儀測定小麥籽粒蛋白質(zhì)含量。參考AACC 54-30.02使用NG型吹泡示功儀(Chopin,France)測定吹泡儀參數(shù)，記錄彈性(P)、延展性(L)和能量(W)。樣品的加工品質(zhì)按照AACC 10-50.05方法，測定6塊酥性餅干的直徑之和。

1.3數(shù)據(jù)處理

用SAS 9.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和方差分析；用LSD法進(jìn)行差異分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植季的氣象條件分析

由表1可以看出，試驗(yàn)點(diǎn)在2010-2011和2011-2012兩個小麥種植季的氣溫和降水量均存在差異。第一年度播種期(11月)和越冬期(1月)的最低氣溫較第二年度低；分蘗期(12月)和2、3月份的最低與最高氣溫均較第二年度略高；兩個年度拔節(jié)末期、抽穗至成熟期(4、5月)的最低與最高氣溫基本相同。

第一年度與第二年度的降水量分別為161和347 mm，后者是前者的2.2倍。從小麥全生育期降水分布看，第一年度播種至越冬期的降水量明顯低于第二年度，第一年度11和1月份的降水量為8和10 mm，第二年度均為23 mm。第一年度4月(小麥抽穗開花水分臨界期)的降水量也明顯低于第二年度，前者僅為后者的1/5。兩個年度氣溫和降水量的較大變化可能會對小麥生長發(fā)育、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)和籽粒品質(zhì)造成影響。

2.2品質(zhì)性狀的方差分析

方差分析表明，年份對小麥品質(zhì)性狀的影響最大(數(shù)據(jù)未顯示)，這可能與兩年度不同的氣候條件有關(guān)。由表2可以看出，不同栽培措施對兩個小麥品種的不同品質(zhì)性狀影響不同。播期對兩個年度寧麥9號的蛋白質(zhì)含量均有顯著影響，但并未顯著影響其面團(tuán)彈性和餅干直徑；對寧麥14在第一年度的面團(tuán)延展性和吹泡儀能量影響顯著，在第二年度的面團(tuán)彈性和餅干直徑影響顯著。密度對兩個小麥品種品質(zhì)性狀的影響在兩個年度間差異較大，第一年度僅對寧麥9號的面團(tuán)延展性和寧麥14的餅干直徑有顯著影響，第二年度則對寧麥9號和寧麥14的面團(tuán)彈性、寧麥14的餅干直徑均有顯著影響。氮肥基追比在第一年度未對兩個小麥品種的品質(zhì)性狀造成顯著影響；在第二年度對兩個小麥品種的面團(tuán)彈性和寧麥14的餅干直徑有顯著影響。栽培措施的互作效應(yīng)對兩個小麥品種品質(zhì)性狀也有影響，第一年度播期×密度顯著影響寧麥9號的彈性、延展性和寧麥14的餅干直徑；第二年度播期×氮肥管理顯著影響了寧麥9號的面團(tuán)延展性。從栽培措施對兩個小麥品種餅干直徑的影響看，寧麥9號加工品質(zhì)的穩(wěn)定性優(yōu)于寧麥14。

2.3不同栽培措施對小麥品質(zhì)性狀的影響

由表3可見，對于寧麥9號，第一年度晚播顯著提高蛋白質(zhì)含量，第二年度晚播則顯著降低了蛋白質(zhì)含量，晚播對其他被測參數(shù)的影響不顯著(第一年度的延展性除外)。對于寧麥14，第一年度晚播顯著降低了面團(tuán)延展性和吹泡能量；第二年度晚播顯著提高了面團(tuán)彈性，顯著降低了餅干直徑。高密度在第二年度顯著提高了兩個小麥品種的面團(tuán)彈性和吹泡儀能量，降低了面團(tuán)延展性；密度對寧麥9號的餅干直徑影響不顯著，高密度在兩個年度均顯著降低了寧麥14的餅干直徑。與7∶1∶2的氮肥管理相比，氮肥后移(5∶2∶3)在第二年度顯著提高了兩個小麥品種的面團(tuán)彈性，寧麥9號和寧麥14的面團(tuán)彈性分別提高4.5和5.4 cm，但顯著降低了寧麥14的餅干直徑。

表1　2010-2012年度小麥生育期的最低氣溫、最高氣溫和降水量

總之，高密度和氮肥后移處理顯著增加了2個小麥品種的面團(tuán)彈性。面團(tuán)彈性對不同栽培措施更敏感，而面團(tuán)延展性相對較穩(wěn)定。餅干直徑對栽培措施的反應(yīng)在小麥品種間表現(xiàn)不同，第二年度不同栽培措施均未顯著改變寧麥9號的餅干直徑；但晚播、高密度和氮肥后移處理均顯著降低了寧麥14的餅干直徑。

表2　寧麥9號和寧麥14的蛋白含量、吹泡儀參數(shù)和餅干直徑的方差分析(均方值)

* 表示在0.05水平差異顯著

* indicates significant difference at 0.05 level

表3　不同栽培管理措施對寧麥9號和寧麥14品質(zhì)性狀的影響

同列相同小麥品種數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異顯著水平為0.05

Different letters following dates within the same column and wheat variety mean significant difference at 0.05 level among different treatments

3討 論

江蘇淮南及長江中下游稻茬麥普遍存在適期播種難、播量偏大、氮肥施用量大等問題，導(dǎo)致弱筋小麥品質(zhì)較差。2008和2010年中國小麥質(zhì)量報告顯示[18-19]，長江中下游麥區(qū)的弱筋小麥達(dá)標(biāo)率為0。本試驗(yàn)中，兩個年度小麥品種苗期氣溫和全生育期的降水量差異較大，這可能是不同栽培措施對兩個小麥品種在不同年度的品質(zhì)參數(shù)影響不同的主要原因。苗期低溫干旱、全生育期降雨量偏低減弱了播期、密度和氮肥管理的水溫耦合效應(yīng)，尤其是小麥拔節(jié)和抽穗開花期較低的降水量使不同管理措施對小麥生長發(fā)育的調(diào)控能力減弱[21-22]。

前人研究表明，在總氮量供給相同的條件下，不同栽培措施可顯著改變小麥面筋強(qiáng)度，但對蛋白質(zhì)含量的影響較小，表明栽培措施改變了小麥不同蛋白質(zhì)組分的占比[1-2]。本研究發(fā)現(xiàn)225 kg·hm-2氮肥用量下，7∶1∶2和5∶2∶3兩種氮肥運(yùn)籌模式間小麥蛋白質(zhì)含量差異不顯著，但5∶2∶3處理增加了面筋強(qiáng)度，說明施肥模式可改變小麥籽粒蛋白組分的相對含量。曹 麗等[23]和岳鴻偉等[24]的研究也表明，追氮模式能夠改變小麥籽粒中谷蛋白亞基及大聚體的粒度分布，進(jìn)而影響其加工品質(zhì)，且在品種間存在差異。朱新開等[25]的研究表明，在施氮180～240 kg·hm-2的條件下，增施氮肥和氮肥后移均能提高不同專用小麥的蛋白質(zhì)含量和面筋強(qiáng)度，但在施氮240 kg·hm-2時，7∶1∶2和5∶1∶4兩種氮肥運(yùn)籌方式對小麥寧麥9號蛋白質(zhì)含量和面筋強(qiáng)度的影響不顯著，與本研究結(jié)果一致。陸增根等[1]和李春燕等[5]在180 kg·hm-2總施氮量條件下，分別利用7∶1∶2(基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥)和5∶1∶2∶2(基肥∶蘗肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥)的管理措施均可使揚(yáng)麥9號達(dá)到優(yōu)質(zhì)弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，表明降低氮肥投入總量是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的基本條件。本地區(qū)小麥大面積生產(chǎn)施氮量(純氮)多為210～240 kg·hm-2，本研究發(fā)現(xiàn)在施氮量為225 kg·hm-2時，兩種施氮模式下寧麥9號的籽粒蛋白質(zhì)含量皆大于12.6%。這可能是當(dāng)前生產(chǎn)中弱筋小麥品種難以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的原因。李春燕等[14]研究表明，在2.4×106株·hm-2和 240 kg·hm-2施氮條件下，寧麥9號的蛋白質(zhì)和濕面筋含量分別為10.45%和21.74%，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的標(biāo)準(zhǔn)。這可能與試驗(yàn)點(diǎn)土壤、氣候等條件有關(guān)。

劉 萍等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在密度為1.05×106～2.85×106株·hm-2時，弱筋小麥揚(yáng)麥9號和中筋小麥揚(yáng)麥12號的蛋白質(zhì)總量和谷蛋白/醇溶蛋白比均呈先下降后上升的趨勢，1.95×106～2.85×106株·hm-2密度間顯著不差異。姜 朋等[9]和陳愛大等[10]對弱筋小麥生選6號和中筋小麥鎮(zhèn)麥168的研究表明，晚播顯著提高小麥蛋白質(zhì)含量，但對面筋強(qiáng)度的影響較?。桓呙芏忍岣吡诵←湹牡鞍踪|(zhì)含量但不利于面筋強(qiáng)度的提高。本研究發(fā)現(xiàn)，晚播和高密度在兩年度對小麥蛋白質(zhì)含量的改變均較小，在第一年度對小麥面筋強(qiáng)度的影響均不顯著；在第二年度顯著提高了寧麥9號和寧麥14號的面筋強(qiáng)度(寧麥9號晚播處理除外)。說明密度和播期主要通過改變小麥籽粒蛋白組分的相對比例影響面筋質(zhì)量，且對中筋小麥品種影響較大。小麥品質(zhì)的穩(wěn)定性仍是優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)面臨的主要問題，開展大面積主導(dǎo)品種與氣候、栽培管理措施關(guān)系的研究，對優(yōu)質(zhì)小麥的品質(zhì)穩(wěn)定和加工利用具有重要意義。

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收稿日期：2015-07-06修回日期：2015-09-09

基金項目：國家自然科學(xué)基金項目(31101146)；江蘇省農(nóng)業(yè)自主創(chuàng)新資金項目(CX(14)2002)；國家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目(CARS-03)

通訊作者：馬鴻翔(E-mail：hxma@jaas.ac.cn)

中圖分類號：S512.1；S311

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-1041(2016)06-0789-06

Effect of Cultivation Strategies on Processing Quality of Soft Red Winter Wheat

ZHANG Pingping,LIU Tingting,YAO Jinbao,MA Hongxiang,ZHANG Peng,YANG Xueming,ZHOU Miaoping

(Key Laboratory of Agrobiology of Jiangsu/Jiangsu Academy of Agricultural Sciences/Jiangsu Collaborative Innovation Center for Modern Crop Production,Nanjing,Jiangsu 210014,China)

Abstract:A field experiment was conducted with split-plot design in two successive crop seasons(2010-2011 and 2011-2012) to investigate the effect of cultivation strategies on kernel protein content,alveograph parameters and sugar snap cookie diameter of Ningmai 9 and Ningmai 14,which were two typical soft red winter wheat varieties in the middle and lower reaches of the Yangtze River wheat region. In this experiment,sowing date was placed in the main plot,and seedling rate and nitrogen splitting pattern were treated with two factor random design.The result showed that meterological conditions had a greater influence on the quality of wheat. Sowing date,seedling rate and nitrogen splitting pattern affected the quality traits of both varieties significantly in different crop seasons. The interaction among sowing date,seedling rate,and nitrogen application pattens was not important in determining the quality traits. In the first crop season,cultivation strategies did not significantly affect most of wheat quality traits. Late-sown significantly increased the kernel protein content of Ningmai 9,but decreased dough extensibility in both cultivars. High seedling rate and delayed nitrogen application significantly increased dough tenacity,but did not significantly affect the cookie diameter of Ningmai 9. Late-sown,high seedling rate and delayed nitrogen application significantly increased dough tenacity,but significantly decreased the cookie diameter of Ningmai 14. It is difficult to produce high quality weak gluten wheat in terms of the current cultivation strategies. It is important to conduct detailed investigation about the relationship between cultivation strategies and wheat quality based on popular commercial cultivars.

Key words:Cultivation strategies; Soft red winter wheat; Processing quality

網(wǎng)絡(luò)出版時間：2016-05-30

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160530.1549.030.html

第一作者E-mail：pp_zh@163.com