冀中北地區(qū)強筋小麥品種的篩選

郭雙雙，劉 添，徐東娜，李亞靜，李翠平，付陳陳，蔡瑞國

(河北科技師范學院農(nóng)學與生物科技學院，河北 秦皇島，066600)

小麥是三大主要糧食作物之一，其產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)乎人們的生活品質(zhì)，更關(guān)乎國家的糧食安全問題。小麥產(chǎn)量的提高不僅可以為農(nóng)民帶來更多的經(jīng)濟效益，還可以解決更多人的溫飽問題。葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量是小麥高產(chǎn)的基礎(chǔ)保障[1～3]，良好的氮素積累量也是小麥高產(chǎn)的關(guān)鍵[4～6]。而隨著生活水平的提高，人們同時更加關(guān)注糧食的品質(zhì)[7]。小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是衡量小麥加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的主要指標[8]。有研究表明，冀中北地區(qū)的小麥平均產(chǎn)量遠遠落后于冀中南地區(qū)[9]，為提高冀中北地區(qū)小麥產(chǎn)量，選用適宜該地區(qū)種植的小麥品種尤為重要[10]。小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的形成受環(huán)境的影響較大，相同品種在不同地區(qū)環(huán)境的產(chǎn)量和品質(zhì)表現(xiàn)也是不同的，因此要在特定的環(huán)境條件下篩選出適宜當?shù)胤N植的優(yōu)質(zhì)小麥品種就要進行小麥品種的區(qū)域性試驗[11]。區(qū)域性試驗?zāi)軌蛲苿有←溒贩N更新?lián)Q代，從而不斷篩選出高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的新品種以調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，達到提效增質(zhì)的效果。

綜上所述，小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提高要以區(qū)域為基礎(chǔ)，根據(jù)冀中北地區(qū)的環(huán)境條件，在保定市農(nóng)業(yè)科學院徐水科研基地引進9個小麥強筋品種，從葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量構(gòu)成、氮素積累和蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)等方面來評估不同強筋小麥品種的適應(yīng)性、豐產(chǎn)性、優(yōu)質(zhì)性，從而篩選出適宜冀中北地區(qū)種植的優(yōu)質(zhì)強筋小麥品種。

1 材料與方法

1.1 試驗品種

本次試驗以9個強筋小麥品種為材料，分別為：濟麥229，津農(nóng)7號，濟南17，農(nóng)優(yōu)3號，師欒02-1，石優(yōu)20，中麥629，中麥998，中麥1062。

1.2 試驗設(shè)計

本次試驗在河北省保定市農(nóng)業(yè)科學院徐水科研基地進行，土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)22.4 g·kg-1，全氮質(zhì)量分數(shù)1.27 g·kg-1，有效磷質(zhì)量分數(shù)25.7 mg·kg-1，速效鉀質(zhì)量分數(shù)225 mg·kg-1，土壤pH 8.3。試驗地統(tǒng)一施基肥，N 103.44 kg·hm-2，P2O5119.88 kg·hm-2，K2O 120 kg·hm-2，整地后于2017年10月16日播種，基本苗450萬·hm-2，小區(qū)面積3 m×6 m，采用單因素完全隨機設(shè)計，3次重復(fù)。越冬前統(tǒng)一灌越冬水，拔節(jié)前追施尿素120 kg·hm-2，拔節(jié)期、開花期澆水，每次按600 m3·hm-2灌水。生長期間自然總降水量209.8 mm。無凍害，病蟲害發(fā)生較輕，無倒伏。小麥于2018年6月8日收獲。

1.3 測定項目與方法

1.3.1葉面積指數(shù) 在小麥孕穗期從具有代表性地塊中取20 cm(A)雙行內(nèi)的全部小麥植株，3次重復(fù)，帶回實驗室；在室內(nèi)記錄每個取樣地塊的總株數(shù)(m)，選擇其中代表性的5株將其綠葉全部取下，在取下的綠葉中截下2～3 cm其長寬均勻的地方并用尺子測量其寬度，計算面積(S)并烘干稱質(zhì)量(W1)；將剩下的綠葉進行烘干后稱質(zhì)量(W2)，葉面積指數(shù)(LAI)計算公式[12]如下：

1.3.2干物質(zhì)積累及經(jīng)濟系數(shù) 成熟期在具有代表性地塊分別取20 cm雙行單莖，分為葉片、穎殼、莖鞘和籽粒等4部分，3次重復(fù)，105 ℃殺青，70 ℃烘干，測定樣品干物質(zhì)量，用于經(jīng)濟系數(shù)的計算。

經(jīng)濟系數(shù)=籽粒產(chǎn)量/植株總生物產(chǎn)量

1.3.3氮素積累與及氮素收獲指數(shù) 取樣方法同1.3.2，將器官分開，用凱氏定氮法測定氮素含量[13]。

氮素積累總量=∑(葉片氮素積累量+穎殼氮素積累量+莖鞘氮素積累量+籽粒氮素積累量)

氮素收獲指數(shù)=(籽粒氮素總量/氮素積累總量)×100%

1.3.4產(chǎn)量及構(gòu)成因素 在小麥成熟期每個品種選取具有代表性地塊1 m2區(qū)域內(nèi)所有小麥植株，3次重復(fù)，調(diào)查穗數(shù)、穗粒數(shù)；對植株進行脫粒，曬干，測千粒質(zhì)量和實際產(chǎn)量。

1.3.5籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù) 完熟期籽粒用凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)[13]。

蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)(g·kg-1)=氮素質(zhì)量分數(shù)(g·kg-1)×5.70

1.4 數(shù)據(jù)處理與作圖

采用Microsoft Excel 2010對試驗數(shù)據(jù)進行處理并繪圖，利用DPS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

圖1 不同小麥品種葉面積指數(shù)比較

2.1 不同小麥品種間葉面積指數(shù)比較

葉面積指數(shù)是反映作物群體大小的重要指標。葉面積指數(shù)高于5.0的品種有石優(yōu)20，濟麥229，濟南17，中麥1062和農(nóng)優(yōu)3號，其中石優(yōu)20，濟麥229和濟南17葉面積指數(shù)最大，顯著高于其他4個品種，但這3者之間差異不顯著。葉面積指數(shù)低于5.0的有中麥998，津農(nóng)7號，師欒02-1和中麥629(圖1)。這表明石優(yōu)20，濟麥229和濟南17的群體最大，可以較好地利用光能。

2.2 不同小麥品種間干物質(zhì)積累及經(jīng)濟系數(shù)的比較

參試品種中，各器官干物質(zhì)積累量由高到低的順序均為籽粒，莖鞘，穎殼，葉片(表1)。籽粒干物質(zhì)積累量最大的是農(nóng)優(yōu)3號，顯著高于其他6個品種，達到9 477.70 kg·hm-2；濟南17的籽粒干物質(zhì)積累量最低，為6 349.10 kg·hm-2，顯著低于其它8個品種。農(nóng)優(yōu)3號，中麥629，中麥998，師欒02-1和濟麥229的經(jīng)濟系數(shù)均高于0.45，但是中麥998和師欒02-1的籽粒干物質(zhì)量和總干物質(zhì)量都低于平均值。濟南17總干物質(zhì)量不是最低，但籽粒干物質(zhì)量和經(jīng)濟系數(shù)卻是最低的。

2.3 不同小麥品種間產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

小麥產(chǎn)量由單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等3因素構(gòu)成，3者之間協(xié)調(diào)發(fā)展可使小麥達到高產(chǎn)。單位面積穗數(shù)最多的是中麥1062，但每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量不是很高(表2)。每穗粒數(shù)最高的是農(nóng)優(yōu)3號，顯著高于其它8個品種；其次是濟麥229和石優(yōu)20，也顯著高于其它6個品種。農(nóng)優(yōu)3號千粒質(zhì)量與津農(nóng)7號為最高，且二者差異不顯著。

表1 不同小麥品種干物積累及經(jīng)濟系數(shù)比較

2.4 不同小麥品種間籽粒產(chǎn)量比較

農(nóng)優(yōu)3號籽粒產(chǎn)量最高，顯著高于其它8個品種，其穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量也都位居第1；中麥629，濟麥229籽粒產(chǎn)量次之；籽粒產(chǎn)量最低的是濟南17，其穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量都很低(圖2)。津農(nóng)7號和師欒02-1的產(chǎn)量都很低，津農(nóng)7號穗數(shù)和千粒質(zhì)量位居第4和第1，穗粒數(shù)卻僅比最低的品種高1粒；師欒02-1穗數(shù)和穗粒數(shù)位居第2和第3，千粒質(zhì)量卻倒數(shù)第2。由此可知，籽粒產(chǎn)量的提高需要穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量3者之間均衡發(fā)展，且產(chǎn)量的提高與穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量關(guān)系更密切。

圖2 不同小麥品種籽粒產(chǎn)量比較

表2 不同小麥品種產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

2.5 不同小麥品種間籽粒氮素積累量及氮素收獲指數(shù)的比較

小麥籽粒中氮素含量與小麥各器官向籽粒中轉(zhuǎn)運氮素的能力密切相關(guān)，且轉(zhuǎn)運能力越強，越有利于小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。葉片、穎殼、莖鞘氮素積累量最大的分別為石優(yōu)20，濟南17，津農(nóng)7號，但這3個品種籽粒中的氮素積累量和氮素收獲指數(shù)都不是最高，這與氮素轉(zhuǎn)移和后期氮素的合成有關(guān)。籽粒氮素積累量和氮素積累總量最大的為農(nóng)優(yōu)3號，其次為濟麥229和師欒02-1，且3者氮素收獲指數(shù)都很高，僅次于中麥629(表3)。

2.6 不同小麥品種間籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的比較

蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的多少是判定強筋小麥品質(zhì)的一個主要指標。除中麥1062和中麥629外，其他強筋小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)均達到國標GB/T17892-1999，即一等強筋小麥蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)≥150 g·kg-1，二等≥140 g·kg-1。濟麥229和師欒02-1蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最高，分別達到161.6 g·kg-1和160.4 g·kg-1，且顯著高于其它強筋小麥品種，這與其氮素積累量都很高有關(guān)；中麥998，濟南17和石優(yōu)20等3個小麥品種僅達到二等強筋小麥品質(zhì)。濟南17和中麥998蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)不高是籽粒氮素積累量和總氮素積累量低導(dǎo)致的；石優(yōu)20總氮素積累量位居第5，而籽粒氮素積累量第7，這可能是由于氮素轉(zhuǎn)移量少導(dǎo)致的(圖3)。

表3 不同小麥品種氮素積累量及氮素收獲指數(shù)比較

圖3 不同小麥品種籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)比較

3 討論與結(jié)論

小麥葉面積指數(shù)是小麥能夠獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵，葉面積指數(shù)可以衡量作物冠層結(jié)構(gòu)和光能截獲的能力，而冠層結(jié)構(gòu)和光能截獲能力影響小麥干物質(zhì)量以及產(chǎn)量[14,15]。本次研究中，濟麥229和農(nóng)優(yōu)3號葉面積指數(shù)在前4位，產(chǎn)量位居第3和第1。農(nóng)優(yōu)3號籽粒產(chǎn)量最高，其穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均衡發(fā)展，均居第1位，所以穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的提高更有利于產(chǎn)量的增加[16]；津農(nóng)7號千粒質(zhì)量高，但穗粒數(shù)卻僅比最低的品種高1粒，其產(chǎn)量僅高于濟南17。因此想要獲得高產(chǎn)，協(xié)調(diào)好產(chǎn)量構(gòu)成因素是基礎(chǔ)[17～19]。

氮素是蛋白質(zhì)形成的必要條件，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是決定小麥營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標，同時也制約著小麥的加工品質(zhì)[20,21]，據(jù)相關(guān)研究表明，籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)受環(huán)境的影響要比受小麥基因型的影響大[22,23]。本次試驗中，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)最高的是中麥229和師欒02-1，其次為津農(nóng)7號和農(nóng)優(yōu)3號，而中麥1062和中麥629未達到強筋小麥標準，其原因可能是由于受到栽培環(huán)境的影響比基因型的影響大，這與趙廣才等[24]研究表明的影響小麥籽粒蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的因素中栽培技術(shù)>基因型>生態(tài)環(huán)境的結(jié)論不一致，這可能是因為參試小麥品種不一樣導(dǎo)致的，具體原因有待進一步試驗研究。

根據(jù)本次試驗結(jié)果綜合考慮，濟麥229和農(nóng)優(yōu)3號是冀中北地區(qū)可推廣種植的強筋小麥品種。