弱光對小麥產(chǎn)量性狀及品質(zhì)特性的影響

楊俊華，唐李軍，陳以相，張 慧，王 青，楊亞軍，覃 鵬*

(1.德宏州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，云南 芒市 678400；2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201)

【研究意義】光照強度是影響小麥光合作用、生長發(fā)育、產(chǎn)量與品質(zhì)的重要因素之一[1-2]，小麥開花后光合產(chǎn)物是籽粒物質(zhì)積累的重要來源，功能葉片生理活性直接影響干物質(zhì)的積累和運轉(zhuǎn)，此時光能又是物質(zhì)生產(chǎn)的首要能源[3]，光照總量的減少尤其是灌漿期弱光不利于小麥光合物質(zhì)的生產(chǎn)和分配，導(dǎo)致產(chǎn)量下降[4]?！厩叭搜芯窟M展】在農(nóng)藝性狀方面，Kinily[5]研究發(fā)現(xiàn)花后10～15 d開始實施遮蔭處理，遮蔭期間帶穗植株莖的非結(jié)構(gòu)性碳水化合物干重減少量達140～290 g/kg；賀明榮等[6]在小麥花后12～20 d實施遮蔭處理，發(fā)現(xiàn)灌漿期弱光適應(yīng)能力較強的品種(系)千粒重平均降低2.14 %和1.46 %，適應(yīng)能力較弱的品種(系)則相應(yīng)降低16.05 %和14.51 %；Sabine[7]從孕穗期開始分不同時段對小麥進行了為期19～28 d的45 %遮蔭處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)遮蔭降低了小麥穗的干物質(zhì)。在品質(zhì)特性方面，強光時作物葉片硝態(tài)氮含量升高、蛋白質(zhì)含量降低、硝酸還原酶活性降低，然而隨著遮蔭面積的增大小麥光合產(chǎn)能降低[6,8]、千粒重降低[9-10]，產(chǎn)量下降，但籽粒中蛋白質(zhì)含量有升高的趨勢，因此小麥品質(zhì)與產(chǎn)量呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系[11]，并由此提出用遮蔭來提高小麥品質(zhì)的假設(shè)，即遮蔭強度加大時光合強度降低、光合產(chǎn)物形成較少、籽粒中碳水化合物積累少、蛋白質(zhì)含量增加[12]；遮光條件下水稻淀粉合成酶活性的降低與淀粉合成量的下降有關(guān)，淀粉分支酶活性的升高是直鏈淀粉占淀粉總量的比率減少的重要原因[13]?！颈狙芯壳腥朦c】以大穗型小麥品種云麥53和多穗型小麥品種德麥9號為材料進行遮蔭處理，評估了遮蔭條件及其程度對小麥農(nóng)藝性狀和品質(zhì)特性的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究弱光條件下小麥產(chǎn)量性狀和品質(zhì)特性的改變，以期為小麥栽培和加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗設(shè)計

試驗于2016-2017年在云南省德宏州農(nóng)科所試驗田(24°25′35″N，98°34′33″E)進行，海拔913.8 m，典型的南亞熱帶氣候，耕層土壤為紅壤，肥力中上，前作水稻。供試品種為多穗型品種德麥9號和大穗型品種云麥53。于2016年11月15日播種，采用條播播種方式，播種密度330萬苗/hm2，行距為33 cm，小區(qū)面積6.67 m2。3因素隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。分別于抽穗-蠟熟期和開花-蠟熟期用遮陽網(wǎng)對試驗小區(qū)進行遮蔭處理，并且遮陽網(wǎng)距離小麥冠層50 cm，以保證冠層通風(fēng)良好。云麥53進行25 %和50 %的遮蔭處理，分別為2017年2月4日抽穗期開始遮光至2017年4月1日蠟熟期結(jié)束，2017年2月9號開花期開始遮光至2017年4月1日蠟熟期結(jié)束。德麥9號進行25 %和50 %的遮蔭處理，分別為2017年2月15日抽穗期開始遮光至2017年4月6日蠟熟期結(jié)束，2017年2月19號開花期開始遮光至2017年4月6日蠟熟期結(jié)束。以自然光照作對照。其它管理措施與常規(guī)試驗田間管理一致。

1.2 方法

1.2.1 小麥產(chǎn)量性狀測定 測定穗長、小穗數(shù)、不育小穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、總穗數(shù)、千粒重、容重、小區(qū)產(chǎn)量。

1.2.2 小麥籽粒品質(zhì)特性測定 根據(jù)AACC 2000相關(guān)方法測定蛋白質(zhì)含量、面筋含量、粉質(zhì)儀參數(shù)、RVA參數(shù)。

1.2.3 統(tǒng)計分析 用SPSS軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 遮蔭對小麥產(chǎn)量性狀的影響

由表1可見，不同遮蔭時期對小麥籽粒及產(chǎn)量無顯著影響；品種之間的千粒重和容重存在極顯著差異，小穗數(shù)和結(jié)實小穗數(shù)存在顯著差異；遮蔭率對千粒重、容重和小區(qū)產(chǎn)量有極顯著影響，對穗粒數(shù)和不實小穗數(shù)有顯著影響。

隨遮蔭程度增加，千粒重和容重極顯著降低、小區(qū)產(chǎn)量顯著降低，穗粒數(shù)、穗長、小穗數(shù)、結(jié)實小穗數(shù)無顯著變化，適度遮蔭(25 %)致不實小穗數(shù)極顯著增加(表2)。

表1 產(chǎn)量性狀方差分析(F值)

注：A、B和C分別表示品種、處理時期和遮蔭率。*和**分別表示0.05和0.01顯著水平。下同。

Note: A factor for variety, B factor for treatment period and C factor for shading rate. * and * * indicate significance at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

表2 不同遮蔭率下產(chǎn)量性狀顯著性分析

注：同列不同大寫字母和小寫字母分別表示0.01和0.05顯著水平。下同。

Note: Lowercase and capital letters in the same column indicate significance at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

2.2 遮蔭對小麥粉質(zhì)參數(shù)的影響

不同品種、遮蔭處理及二者綜合作用均對形成時間、吸水率、穩(wěn)定時間、弱化度、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)和斷裂時間有極顯著影響(表3)。

隨著遮蔭率增加，形成時間、穩(wěn)定時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)和斷裂時間均顯著增加，吸水率先降低后增加，弱化度則顯著降低(表4)。

2.3 遮蔭對小麥糊化特性參數(shù)的影響

品種之間高峰黏度、低谷黏度、松懈值、最終黏度、高峰時間和糊化溫度達到極顯著差異，遮蔭處理極顯著影響反彈值，品種和遮蔭處理的綜合作用顯著影響低谷黏度(表5)。

表3 小麥粉質(zhì)參數(shù)方差分析(F值)

表4 遮蔭對小麥粉質(zhì)參數(shù)的影響

表5 小麥糊化特性參數(shù)的方差分析(F值)

表6 遮蔭對小麥糊化特性參數(shù)的影響

表7 小麥蛋白、面筋含量的方差分析(F值)

隨著遮蔭率增加，最終黏度和反彈值顯著升高，其它糊化特性參數(shù)影響不顯著(表6)。

2.4 遮蔭對小麥蛋白、面筋含量的影響

品種之間沉降值干面筋、濕面筋含量和面筋指數(shù)均差異極顯著(表7)，遮蔭處理極顯著影響籽粒蛋白、干面筋和濕面筋含量，品種和遮蔭處理的綜合作用極顯著影響干面筋和濕面筋含量。

隨著遮蔭程度的增加，干面筋、濕面筋和蛋白質(zhì)含量極顯著增加，而沉降值和面筋指數(shù)無顯著變化(表8)。

3 討 論

光是植物生長發(fā)育所必需的環(huán)境因子之一，光照強度的強弱直接影響植物生長、形態(tài)以及生理生化的各個方面[14]。光照強度主要從兩方面調(diào)節(jié)植物的生長，一是通過光敏色素等信號形式調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育和形態(tài)建成，二是光照強度的強弱直接控制植物的光合作用效率、調(diào)節(jié)控制植物的生命活動。過強可能會出現(xiàn)光抑制而引起光合作用下降，導(dǎo)致植物生長速率下降[15]；過弱則出現(xiàn)光缺乏現(xiàn)象，最終影響植物體的正常生長發(fā)育[16-17]。多數(shù)研究認為，環(huán)境因素對品質(zhì)的影響較大[18]，面團流變學(xué)特性則主要由品種遺傳特性決定，但也受環(huán)境等因素的影響[19]，其中弱光導(dǎo)致小麥粉質(zhì)參數(shù)中形成時間延長和面筋筋力增強，反之形成時間較短、面筋筋力減小、吸水率增大[20]。

單位面積穗數(shù)、千粒重和穗粒數(shù)是作物產(chǎn)量的三大構(gòu)成因素。本研究發(fā)現(xiàn)，隨遮蔭程度增加，小麥光合作用受到的影響也加大，籽粒飽滿程度逐漸下降，導(dǎo)致千粒重和容重的顯著降低；遮蔭也會導(dǎo)致不實小穗數(shù)的增加從而引起穗粒數(shù)的降低。遮蔭會使千粒重和穗粒數(shù)減少，而單位面積穗數(shù)沒有增加，最終導(dǎo)致小麥產(chǎn)量的降低。

隨著遮蔭程度增加，形成時間、穩(wěn)定時間、粉質(zhì)質(zhì)量指數(shù)和斷裂時間等品質(zhì)參數(shù)均顯著增加而弱化度降低，以及干面筋、濕面筋和蛋白質(zhì)含量極顯著增加，而沉降值和面筋指數(shù)無顯著變化，說明遮蔭處理可使小麥粉筋力及強度提高，但是面筋質(zhì)量和蛋白質(zhì)品質(zhì)沒有明顯改善，無助于提高加工食品的品質(zhì)；最終黏度和反彈值隨著遮蔭率增加顯著升高，引起直鏈淀粉含量的增加，加工食品的老化會加速而不利于長期儲存。

表8 遮蔭對小麥蛋白、面筋含量的影響(14 %濕基)

4 結(jié) 論

弱光條件對不同類型小麥品種的產(chǎn)量性狀和品質(zhì)特性影響完全一致。隨遮蔭程度增加，產(chǎn)量相關(guān)性狀均逐漸降低導(dǎo)致減產(chǎn)；蛋白質(zhì)、面筋含量增加和小麥粉粉筋力增強，但面筋蛋白數(shù)量的增加無助質(zhì)量的提高；糊化特性表明制作的食品容易老化、存放時間縮短。