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      生態(tài)條件和施磷量對四川不同筋力型小麥籽粒產(chǎn)量與蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      2018-05-04 02:39:41柳偉偉馬宏亮樊高瓊
      麥類作物學(xué)報 2018年3期
      關(guān)鍵詞:仁壽溫江磷量

      柳偉偉,馬宏亮,樊高瓊,李 勇,莫 飄,郭 翔

      (1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室,四川成都 611130;2.四川省農(nóng)業(yè)氣象中心,四川成都 610072)

      以四川省為主的西南冬麥區(qū)是我國繼黃淮海和長江中下游之后的第三大小麥優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)[1],小麥主要分布在川中丘陵和川西平原,川中丘陵種植形式為旱地小麥,川西平原為稻茬小麥,兩大區(qū)域氣候條件不同,土壤類型不同,產(chǎn)量和品質(zhì)潛力不同。一直以來,產(chǎn)量被過多關(guān)注,而有關(guān)品質(zhì)的研究較少,生產(chǎn)上缺乏優(yōu)質(zhì)專用品種。在當今提質(zhì)增效的大背景下,針對區(qū)域環(huán)境篩選優(yōu)質(zhì)專用品種,配合適宜栽培措施則顯得尤為必要和重要。

      施肥是影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要栽培措施之一。適當增施磷肥能夠促進強筋小麥和弱筋小麥的生長發(fā)育,并提高其產(chǎn)量,對強筋小麥及其面制品的加工品質(zhì)有益[2,4]。磷肥施用效果受諸多因素影響,磷肥種類、施用方式及其施用量等顯著影響小麥產(chǎn)量[5-7]。小麥籽粒品質(zhì)受基因型影響較大[8],地力水平也對其有很大影響[9]。川中丘陵和川西平原是四川小麥兩大主產(chǎn)區(qū),川中丘陵以鈣質(zhì)紫色土為主,缺氮缺磷,土壤干旱貧瘠,川西平原沖積土以水稻土為主,土壤整體肥力較高,氮足磷豐。兩大區(qū)域土壤基礎(chǔ)肥力不同,小麥優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)對磷肥的需求也不同,而有關(guān)施磷與四川小麥產(chǎn)量及品質(zhì)關(guān)系的研究較少。四川現(xiàn)有育成小麥品種中,強、中、弱筋類型均有,但受環(huán)境和栽培措施的影響,品質(zhì)表現(xiàn)不穩(wěn)定[10],加工適應(yīng)性較差,每年需調(diào)入100萬t小麥(與省內(nèi)生產(chǎn)總量接近)用于配粉,以滿足食品加工和消費者的各種需求[11-12],尤其是面條制品原料需求最大。鑒于此,本試驗擬在四川小麥主要分布區(qū)域——川西平原和川中丘陵區(qū),以代表性中筋、中強筋小麥品種為材料,研究不同施磷量對小麥產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響,分析生態(tài)條件、施磷量、基因型間的互作關(guān)系,以期為四川小麥優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種篩選和品質(zhì)區(qū)劃以及調(diào)優(yōu)栽培措施的制定提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

      1 材料與方法

      1.1 試驗材料、地點及氣象條件

      2013年10月-2014年5月以四川省近10年育成的中強筋(蜀麥482、蜀麥969和玉脈1號)、中筋(川麥55、綿麥37和內(nèi)麥9號)兩種筋力型共6個品種為材料,在四川省眉山市仁壽縣(川中丘陵麥區(qū)代表)和成都市溫江區(qū)(川西平原麥區(qū)代表)進行田間試驗。仁壽點成土母質(zhì)為紫色土,pH 7.59,有機質(zhì)46.32 g·kg-1,堿解氮 36.45 mg·kg-1,速效磷 9.34 mg·kg-1,速效鉀 77.95 mg·kg-1,前作為大豆;溫江點成土母質(zhì)為沖積土,pH 6.52,有機質(zhì)37.29 g·kg-1,堿解氮 95.21 mg·kg-1,速效磷 31.47 mg·kg-1,速效鉀 38.99 mg·kg-1,前作為水稻,兩生態(tài)點小麥播種至成熟階段的氣溫和降水量有明顯差異。

      1.2 試驗設(shè)計

      試驗采用二因素裂區(qū)設(shè)計,主因素為施磷(P2O5)量,設(shè)不施磷P0、中磷P1(75 kg·hm-2)及高磷P2(150 kg·hm-2)3個水平;副因素為基因型,即6個小麥品種;小區(qū)面積為9.1 m2(3.5 m × 2.6 m),3次重復(fù)。旋耕后開溝點播,行距20 cm,穴距10 cm,基本苗為215.5 萬株·hm-2。仁壽點于10月26日,溫江點于10月30日播種,每公頃施用純N 120 kg、K2O 75 kg,其中,70%氮肥及全部磷、鉀肥基施,30%氮肥于苗期追施,其他栽培措施同當?shù)卮筇锷a(chǎn)。

      1.3 測定項目與方法

      1.3.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

      收獲前調(diào)查穗數(shù),并分4行連續(xù)采取30個麥穗,調(diào)查穗粒數(shù)和千粒重,每小區(qū)單打?qū)嵤沼嫯a(chǎn)。

      1.3.2 籽粒蛋白質(zhì)品質(zhì)測定

      磨粉:收獲后脫粒晾曬,常溫儲存2個月磨粉。按照14%水分含量潤麥后,用Brabender Quadrumat Junior實驗?zāi)ツシ?,面粉后熟一個月后用于測定品質(zhì)性狀。

      蛋白質(zhì)含量:采用Foss kjeltec 8400定氮儀測定籽粒含氮量,蛋白質(zhì)換算系數(shù)為5.7。

      Zeleny-沉降值:按GB/T 21119-2007,采用CAU-B型沉淀值測定儀測定。

      濕面筋含量:按照國標GB/T 14608-1993,采用Glutomatic 2100/2102型面筋儀(Perten)測定。

      面筋指數(shù):按照國標SB/T 10248-1995,采用2200型面筋指數(shù)測定儀(Perten)測定。

      1.4 數(shù)據(jù)處理

      采用Excel 2007 進行數(shù)據(jù)整理,用DPS 7.05對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,用LSD法進行多重比較及差異顯著性分析,并用Sigma Plot 10.0作圖。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)分析

      從表1可見,生態(tài)點、施磷量、基因型顯著影響籽粒產(chǎn)量、有效穗數(shù)、蛋白質(zhì)含量、沉淀值和濕面筋含量,其中,小麥籽粒產(chǎn)量、有效穗數(shù)、蛋白質(zhì)含量、沉淀值和濕面筋含量的生態(tài)條件效應(yīng)最大,其方差分別占相應(yīng)總方差的46.7%、79.8%、76.2%、76.0%、79.6%;面筋指數(shù)的基因型效應(yīng)最大,占總方差的97.8%。千粒重、穗粒數(shù)、蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量的生態(tài)條件×基因型、施磷量×基因型和生態(tài)條件×施磷量×基因型(除產(chǎn)量)互作效應(yīng)均達到顯著水平。

      2.2 生態(tài)條件、基因型、施磷量對小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      由表2可見,仁壽點小麥產(chǎn)量及穗數(shù)顯著低于溫江點;小麥籽粒的蛋白質(zhì)含量、沉淀值及濕面筋含量顯著高于溫江點。仁壽點小麥籽粒蛋白質(zhì)含量基本達到中筋小麥標準(蛋白質(zhì)含量≥12.5%, GB/T 17320-2013),濕面筋含量和沉淀值達到中強筋小麥標準(濕面筋含量≥28%、沉淀值≥35 mL),接近強筋小麥標準(濕面筋含量≥30%、沉淀值≥40 mL)。溫江點小麥則屬于弱筋類(蛋白質(zhì)含量<12.5%、濕面筋含量<26%、沉淀值<30 mL)。面筋指數(shù)溫江點較高,但兩點差異不顯著。

      施用磷肥顯著提高了小麥籽粒產(chǎn)量,P2處理最高,但與P1處理差異不顯著,增產(chǎn)的原因在于施磷后穗數(shù)的提高。同時,施磷顯著提高了小麥籽粒蛋白質(zhì)含量,以P1處理最高;P2處理顯著降低了小麥的沉淀值;兩個施磷處理均顯著降低小麥濕面筋含量;面筋指數(shù)在各處理間差異不顯著。

      表1 生態(tài)條件、施磷量、基因型對小麥籽粒被測指標的方差分析Table 1 Variance analysis of ecological conditions, phosphorus application, and genotype on tested wheat grainindices

      *:P<0.05, **:P<0.01.

      基因型間比較發(fā)現(xiàn),川麥55、綿麥37和蜀麥969的產(chǎn)量可達到或接近6 000 kg·hm-2,顯著高于其余3個品種,三者蛋白質(zhì)含量及面筋質(zhì)量總體較低。玉脈1號的產(chǎn)量最低,蛋白質(zhì)質(zhì)量最高。品種間不同產(chǎn)量構(gòu)成因素差異較大,穗數(shù)以蜀麥482最高;穗粒數(shù)以川麥55最大,蜀麥482和玉脈1號最低,僅35粒左右;千粒重以玉脈1號最大,川麥55最低。蛋白質(zhì)含量以蜀麥482和玉脈1號較高,達到12%以上,二者沉淀值、濕面筋含量均高于其余品種,而綿麥37和蜀麥969蛋白質(zhì)含量最低,沉淀值、濕面筋含量較低。蜀麥482蛋白質(zhì)含量達到中筋小麥標準,沉淀值和濕面筋含量達到中強筋小麥標準。

      2.3 生態(tài)條件與施磷量互作對小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      由表3可知,兩個生態(tài)點施磷均提高了小麥產(chǎn)量,仁壽點顯著高于對照,溫江點與對照差異不顯著;仁壽點蛋白質(zhì)含量隨施磷量增加而增加,P1和P2處理間差異不顯著,二者均顯著高于對照;溫江點僅P1處理小麥蛋白質(zhì)含量顯著增加。沉淀值隨施磷量增加而降低,仁壽點P0、P1、P2處理間差異均顯著;溫江點P2處理顯著低于其他兩個處理。就濕面筋含量而言,溫江點不同磷肥處理間差異不顯著,仁壽點P1、P2顯著低于P0。不同施磷處理對于兩個生態(tài)點小麥的面筋指數(shù)均無顯著影響。

      同列相同因素數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達5%顯著水平。下同。

      Different letters in same column and factor indicate significant difference at 5% level among treatments.The same below.

      2.4 生態(tài)條件和基因型互作對小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      由表4可知,仁壽點蜀麥969、綿麥37、川麥55產(chǎn)量顯著高于其余三個品種;溫江點各品種間產(chǎn)量差異較大,以川麥55最高,其次為蜀麥969、綿麥37。仁壽點蛋白質(zhì)含量、沉淀值、濕面筋含量均以蜀麥482最高,達到強筋小麥標準,其次是玉脈1號,其蛋白質(zhì)含量達到中筋小麥標準,沉淀值和濕面筋含量達到強筋小麥標準,內(nèi)麥9號的沉淀值和濕面筋含量也達到中強筋小麥標準。溫江點整體適合弱筋小麥生產(chǎn),除玉脈1號外,其余5個品種均達到弱筋小麥標準。

      2.5 生態(tài)條件、施磷量及基因型互作對小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      溫江點產(chǎn)量高于仁壽(圖1),不施磷(P0)條件下,其產(chǎn)量差最大,因而施磷對仁壽點的增產(chǎn)促進作用更大。生態(tài)點×基因型×施磷量互作下蛋白質(zhì)含量最高的為仁壽點P2G4,溫江點為P0G6,且僅該組合高于仁壽點同類組合;沉淀值仁壽點在P0、P1、P2下均以G3、G4、G6較高,溫江點則以P0G6、P1G6、P2G6相對較好,且整體沉淀值含量偏低,可見仁壽點更適合強筋品種生產(chǎn),且可供選擇的品種范圍更廣。濕面筋含量在仁壽點以P0G4最高,溫江點以P0G6最高。

      3 討 論

      3.1 四川小麥品質(zhì)區(qū)域差異及不同筋力型小麥品質(zhì)適應(yīng)性

      四川小麥主要分布在川中丘陵和川西平原,川中丘陵主要為旱地小麥,川西平原主要為稻茬小麥。川中丘陵以紫色土為主,土壤貧瘠,川西平原以灰色、灰棕色沖積土為主,相對肥沃,速效氮和速效磷以較高,速效鉀則相反;丘陵的溫光條件優(yōu)于平原[13]。光、溫、水等氣候資源、地形及土壤類型與成土母質(zhì)、種植制度等的不同,必然導(dǎo)致小麥產(chǎn)量與品質(zhì)潛力不同。

      生態(tài)條件和基因型顯著影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)[14-15]。趙 春等[16]認為,蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量受環(huán)境的影響最大;李朝蘇等[17]認為,有關(guān)蛋白質(zhì)的多數(shù)性狀主要受環(huán)境的影響。本試驗結(jié)果表明,生態(tài)條件對小麥蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量有極顯著的效應(yīng),小麥產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的生態(tài)點、基因型效應(yīng)達到顯著水平,與前人研究一致[18-19]。

      2個試驗點中,仁壽點的蛋白質(zhì)品質(zhì)較溫江點高1個百分點以上,沉淀值和濕面筋含量明顯高于溫江點,適合中筋甚至中強筋小麥生產(chǎn)。仁壽點小麥產(chǎn)量較低,施磷對小麥的增產(chǎn)作用較大。仁壽點蜀麥482整體達到強筋小麥標準,玉脈1號的沉淀值和濕面筋含量達到強筋小麥標準。優(yōu)質(zhì)面條小麥品種要求蛋白質(zhì)含量≥12%,濕面筋含量≥28%,沉降值≥40 mL[20-21],從這3個指標看,蜀麥482、玉脈1號達到了優(yōu)質(zhì)面條小麥標準。試驗選用的6個小麥品種,根據(jù)品種審定時的品質(zhì)參數(shù),均達到中強筋或中筋品質(zhì)要求,但在生產(chǎn)實踐中,溫江點除玉脈1號外,其余5個品種均達到弱筋小麥標準,再次驗證生態(tài)環(huán)境對品質(zhì)的重要作用??梢哉J為,以溫江點為代表的川西平原稻茬小麥區(qū),更適合弱筋小麥生產(chǎn),今后應(yīng)加強該區(qū)域品種篩選及優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)配套栽培措施研究。

      G1:川麥55; G2:綿麥37; G3:內(nèi)麥9號; G4:蜀麥482; G5:蜀麥969; G6:玉脈1號。

      G1:Chuanmai 55;G2:Mianmai 37;G3:Neimai 9;G4:Shumai 482;G5:Shumai 969; G6:Yumai 1.

      圖1生態(tài)條件、施磷量及基因型互作對小麥籽粒產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      Fig.1Effectoflocation,phosphorusandgenotypeinteractionsongrainyieldandproteinqualityofwheat

      3.2 施磷量對小麥產(chǎn)量及蛋白質(zhì)品質(zhì)的影響

      易杰忠等[22]認為,適量施用氮肥和鉀肥的基礎(chǔ)上施用磷肥,可提高小麥有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、生物產(chǎn)量及籽粒產(chǎn)量;Zhu等[23]認為,適當增施磷肥可以提高小麥產(chǎn)量及蛋白質(zhì)含量;孫慧敏等[24]研究發(fā)現(xiàn),在一定范圍內(nèi)施用磷肥(0~75 kg·hm-2)顯著提高了籽粒蛋白質(zhì)含量,而超過150 kg·hm-2時,籽粒加工品質(zhì)下降;張 銘等[25]研究認為,施磷對低肥力條件下的小麥籽粒品質(zhì)有顯著正效應(yīng),而在中、高地力情況下,磷肥對蛋白質(zhì)品質(zhì)呈負效應(yīng)。本研究中,磷肥的增產(chǎn)作用顯著,但不同生態(tài)點增幅差異大。仁壽點土壤缺氮、缺磷,75和150 kg·hm-2施磷量分別較不施磷增產(chǎn)45%和42%,溫江點氮足磷豐,75和150 kg·hm-2施磷量分別較不施磷增產(chǎn)0.04%和0.07%,再次證明前人關(guān)于缺磷地塊增磷增產(chǎn)的論點。仁壽點75和150 kg·hm-2施磷量下產(chǎn)量差異不顯著,說明75 kg hm-2施磷量已能滿足其豐產(chǎn)要求。

      就蛋白質(zhì)性狀而言,仁壽點小麥蛋白質(zhì)平均含量(12.38%)接近中筋小麥標準(蛋白質(zhì)含量≥12.5%, GB/T 17320-2013),濕面筋含量和沉淀值達到中強筋小麥標準(濕面筋含量≥28%、沉淀值≥35 mL),接近強筋小麥標準(濕面筋含量≥30%、沉淀值≥40 mL),蛋白質(zhì)含量低是限制其晉級的關(guān)鍵因子,而施磷提高了仁壽點籽粒蛋白質(zhì)含量,75 kg·hm-2處理下蛋白質(zhì)含量提高至12.54%,有利于仁壽點小麥品質(zhì)的改良。溫江點小麥蛋白質(zhì)含量普遍較低,中強筋品種在該區(qū)域種植后,也表現(xiàn)為弱筋性狀,推測與該區(qū)域氣候條件及土壤特性有關(guān)。仁壽點施磷普遍增加了各品種蛋白質(zhì)含量,溫江點施磷后提高了川麥55、內(nèi)麥9號、蜀麥969蛋白質(zhì)含量,降低了綿麥37、蜀麥482、玉脈1號蛋白質(zhì)含量,生態(tài)點×基因型×施磷量互作效應(yīng)極顯著,可見品質(zhì)調(diào)控的復(fù)雜性,有關(guān)溫江點基因型與磷肥的互作效應(yīng)還需進一步研究。

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