2006—2018 年湖北省小麥品質(zhì)變化趨勢(shì)

張子豪，李想成，吳昊天，付鵬浩，肖啟合，高春保，鄒 娟

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，武漢 430064；2.長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025；3.襄陽(yáng)市原種繁殖場(chǎng)，湖北 襄陽(yáng) 441000）

小麥作為湖北省僅次于水稻的第二大糧食作物，種植面積達(dá)109.3 萬(wàn)hm2，中國(guó)排名第六，總產(chǎn)量穩(wěn)定在420 萬(wàn)t 以上，全國(guó)排名第七，在湖北省糧食作物中所占的比重日益增加［1-3］。小麥品質(zhì)是確定其用途、食用價(jià)值的指標(biāo)，直接影響著產(chǎn)品加工，間接影響著糧食收益，是除產(chǎn)量外衡量小麥優(yōu)劣的重要指標(biāo)［4］。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，中國(guó)對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥的需求日益增大，小麥品質(zhì)改良受到政府部門(mén)和越來(lái)越多研究者的關(guān)注［5，6］。湖北省作為長(zhǎng)江中下游中、弱筋小麥優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)之一，產(chǎn)出的小麥品質(zhì)大多達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)［7，8］。應(yīng)國(guó)家“十三五”農(nóng)業(yè)供給側(cè)改革要求，從品種改良入手，輔以栽培措施改善小麥品質(zhì)結(jié)構(gòu)，是提高小麥品種質(zhì)量的主要措施［9］。湖北省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳推廣的品種多為優(yōu)質(zhì)中筋小麥，包括鄭麥9023、鄂麥18、鄂麥23 等，優(yōu)質(zhì)品種覆蓋率達(dá)80%以上，這些品種的品質(zhì)指標(biāo)在一定程度上可以反映出湖北省小麥的品質(zhì)狀況［10］。

近年來(lái)，有關(guān)湖北省小麥品質(zhì)的研究多為育種、分子層面的報(bào)道，鮮有以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)針對(duì)品質(zhì)性狀歷年變化的研究。本研究以2006—2018 年湖北省小麥品質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了13 年來(lái)湖北省小麥品質(zhì)的變化趨勢(shì)；選取了湖北省主要種植品種——鄭麥9023 作為主要研究對(duì)象，對(duì)2017、2018 年湖北省不同地區(qū)的品質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；對(duì)2107 年棗陽(yáng)市種植的不同品種小麥的品質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。通過(guò)研究其變化趨勢(shì)，探索影響小麥品質(zhì)性狀的主要限制因素及相關(guān)規(guī)律，以期為湖北省小麥品質(zhì)改良與生產(chǎn)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇2006—2018 年湖北省歷年的栽培品種，涉及湖北省13 個(gè)小麥主產(chǎn)市（縣），總計(jì)33 個(gè)小麥品種，主要品種有鄭麥9023、鄂麥18、鄂麥23、鄂麥25、鄂麥28、襄麥25、襄麥55、西農(nóng)979、華麥13 等，品種信息詳見(jiàn)表1。

表1 2006—2018 年湖北省小麥質(zhì)量檢測(cè)供試樣品品種及采集地點(diǎn)

1.2 試驗(yàn)方法

容重：參照GB/T 5498—2013《糧食、油料檢驗(yàn)容重測(cè)定法》方法測(cè)定。

粗蛋白質(zhì)：參照NY/T 3—1982《谷物、豆類(lèi)作物種子粗蛋白質(zhì)測(cè)定法（半微量凱氏法）》方法測(cè)定。

濕面筋：參照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉面筋含量第2 部分：儀器法測(cè)定濕面筋》方法測(cè)定。

吸水量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間：參照GB/T 14614—2006《小麥粉面團(tuán)的物理特性吸水量和流變學(xué)特性的測(cè)定 粉質(zhì)儀法》方法測(cè)定。

拉伸面積、最大抗延伸阻力：參照GB/T 14615—2006《小麥粉面團(tuán)的物理特性流變學(xué) 特性測(cè)定拉伸儀法》方法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSS Statistics 25 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析，Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理。品質(zhì)指標(biāo)評(píng)價(jià)依據(jù)2017 年國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)（2017）頒布的《主要農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)家級(jí)）》進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖北省小麥品質(zhì)性狀總體變化

2006—2018年湖北省小麥品質(zhì)變化見(jiàn)表2。由表2可知，湖北省小麥13年容重平均為785.5 g/L，波動(dòng)范圍為763.2～802.3 g/L。達(dá)到一等商品麥（≥790 g/L）以上的年份有5 個(gè)，占總年份的38.0%；有6 個(gè)年份達(dá)到二等商品麥（≥770 g/L）以上標(biāo)準(zhǔn)占總年份的46.0%；其余年份容重平均值均滿足三等商品麥（≥750 g/L）標(biāo)準(zhǔn)。13 年小麥容重的變異系數(shù)（CV）為1.3%，是所有指標(biāo)中變異系數(shù)最低的。

表2 2006—2018 年湖北省小麥品質(zhì)變化

13 年粗蛋白含量平均為13.5%，達(dá)到中強(qiáng)筋小麥（≥13%）標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍為12.3%～14.2%，除2007、2016 年外其余年份小麥子粒蛋白質(zhì)含量均達(dá)到中強(qiáng)筋以上標(biāo)準(zhǔn)。其中2008、2009、2010、2013 年和2015 年子粒粗蛋白含量達(dá)到優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)（≥14%），占總年份的38.0%。13 年濕面筋含量平均為28.5%，達(dá)到中強(qiáng)筋小麥（≥28.5%）標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍為26.0%～30.5%。其中2006、2008、2011、2013、2015 年和2016 年達(dá)到中強(qiáng)筋小麥（≥28.5%）標(biāo)準(zhǔn)，占總年份的46.0%；2013 年小麥濕面筋含量為30.5%，達(dá)到優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥（≥30.5%）標(biāo)準(zhǔn)。13 年吸水率平均值為59.4%，達(dá)到中強(qiáng)筋小麥（≥58%）標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍為55.7%～64.2%，除2006、2007、2012年僅達(dá)到中筋小麥（≥55%）水平外，其余年份均達(dá)中強(qiáng)筋小麥以上標(biāo)準(zhǔn)。其中2008—2010 年、2015—2018 年的吸水率滿足強(qiáng)筋小麥（≥60%）標(biāo)準(zhǔn)，占總年份的53.0%。

湖北省13 年小麥穩(wěn)定時(shí)間平均值為6.6 min，達(dá)到中筋小麥（≥3 min）水平，歷年小麥穩(wěn)定時(shí)間平均值均達(dá)到中筋水平，波動(dòng)范圍為3.6～10.7 min。其中，2011—2014 年、2016—2017 年達(dá)到中強(qiáng)筋小麥（≥7 min）水平，占總年份的46.0%，2012 年穩(wěn)定時(shí)間為10.7 min，滿足優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥（≥10 min）標(biāo)準(zhǔn)。13年穩(wěn)定時(shí)間的變異系數(shù)為43.5%，是所有指標(biāo)中變異系數(shù)最高的。拉伸面積平均值為93.4 cm2，達(dá)到中強(qiáng)筋（≥80 cm2）小麥標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍為64.8～125.0 cm2。其中2012、2013、2015、2017、2018 年達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)（≥100 cm2），占總年份的38.0%。歷年最大拉伸阻力的平均值為456.1 EU，滿足強(qiáng)筋小麥（≥450 EU）標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍為318.0～611.0 EU，除2008、2016 年外，均滿足中強(qiáng)筋小麥（≥350 EU）以上標(biāo)準(zhǔn)，其中2011—2013 年、2015、2017 年和2018 年小麥最大拉伸阻力平均值達(dá)到強(qiáng)筋小麥（≥450 EU）標(biāo)準(zhǔn)，占總年份的46.0%。

2.2 鄭麥9023 歷年品質(zhì)變化

2006—2018年湖北省鄭麥9023品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。由表3 可見(jiàn)，鄭麥9023 歷年容重平均值為786.9 g/L，達(dá)到二等小麥標(biāo)準(zhǔn)，變化范圍為760.5～811.8 g/L。其中，2007、2008、2014、2017 年和2018 年容重指標(biāo)達(dá)到一等商品小麥標(biāo)準(zhǔn)，占總年份的38.5%。13 年子粒粗蛋白含量平均值為13.5%，達(dá)到中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，變化范圍為12.4%～14.3%。其中，2015 年子粒粗蛋白含量最高，為14.3%，達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，2016 年僅達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，其他年份均滿足中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。且子粒蛋白質(zhì)含量隨降雨量的增加呈下降趨勢(shì)（圖1）。

2006—2018 年鄭麥9023 的濕面筋含量平均值為28.8%，僅達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，變化范圍為26.4%～30.4%。達(dá)到中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)的年份有2008、2011—2017 年，占總年份的61.5%；吸水率變化平穩(wěn)，波動(dòng)范圍為57.9%～64.7%，平均值為60.4%，達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。除2006 年外，其余年份均達(dá)到中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，其中2009、2010、2014—2018 年達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，占總年份的53.8%。鄭麥9023 的穩(wěn)定時(shí)間13 年平均值為6.9 min，達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍為3.4～10.6 min，波動(dòng)變化較大。其中只有2008 年達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。13 年來(lái)鄭麥9023 的拉伸面積、最大拉伸阻力平均值分別為96.5 cm2、460.9 EU，均達(dá)到中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，波動(dòng)范圍分別是75.2～127.0 cm2及377.0～680.0 EU。由表3可知，2009、2014、2016年鄭麥9023拉伸面積的平均值僅達(dá)中筋小麥（≥50 cm2）標(biāo)準(zhǔn)，其余年份均達(dá)中強(qiáng)筋小麥以上標(biāo)準(zhǔn)；歷年最大拉伸阻力的平均值均滿足中強(qiáng)筋小麥以上標(biāo)準(zhǔn)。其中，2008、2012、2015、2017 年和2018 年拉伸面積、最大拉伸阻力這2 項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，占總年份的38.5%。

表3 2006—2018 年湖北省鄭麥9023 品質(zhì)指標(biāo)

近年來(lái)，湖北省內(nèi)鄭麥9023 子粒粗蛋白含量隨降雨量的增加呈下降趨勢(shì)（圖1），且子粒粗蛋白含量和濕面筋含量呈極顯著正相關(guān)，其兩者與降雨量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（表4）。

圖1 鄭麥9023 子粒粗蛋白含量與降雨量的關(guān)系

表4 2016—2018 年湖北省鄭麥9023 相關(guān)指標(biāo)相關(guān)性分析

2.3 鄭麥9023 在不同地域條件下的品質(zhì)差異

由表5 可知，2017 年湖北省不同地點(diǎn)種植的鄭麥9023 品種容重平均值均達(dá)到一等商品麥標(biāo)準(zhǔn)，其中襄陽(yáng)市、棗陽(yáng)市的鄭麥9023 容重均為815.8 g/L，宜城市略低，為798.5 g/L。棗陽(yáng)市和襄陽(yáng)市除穩(wěn)定時(shí)間均為9.0 min 滿足中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。宜城地區(qū)粗蛋白含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間分別為12.9%、26.0%和5.9 min，僅達(dá)到中筋小麥水平；吸水率、拉伸面積、最大拉伸阻力均滿足強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。

表5 2017 年湖北省鄭麥9023 品質(zhì)指標(biāo)

由表6 可知，2018 年湖北省不同地點(diǎn)種植鄭麥9023 的容重平均值除荊門(mén)為761.0 g/L，僅滿足三等小麥標(biāo)準(zhǔn)外，其余地區(qū)容重均滿足一等商品小麥標(biāo)準(zhǔn)。其中棗陽(yáng)地區(qū)容重最高，為823.0 g/L。宜城地區(qū)子粒粗蛋白含量、濕面筋含量、穩(wěn)定時(shí)間分別為11.0%、22.0%、2.7 min，棗陽(yáng)地區(qū)穩(wěn)定時(shí)間為1.8 min，2 地小麥僅滿足弱筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。隨縣、鐘祥市、荊門(mén)市的穩(wěn)定時(shí)間分別為6.1、4.6、3.3 min，棗陽(yáng)市的吸水率為56.4%，2 地小麥僅滿足中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。其余地區(qū)的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到中強(qiáng)筋小麥以上標(biāo)準(zhǔn)。其中，襄陽(yáng)市襄州地區(qū)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)且子粒粗蛋白含量、吸水率、拉伸面積和最大拉伸阻力均達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，是2018 年鄭麥9023 各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)的地區(qū)。

表6 2018 年鄭麥9023 湖北省不同地區(qū)品質(zhì)指標(biāo)

2.4 2017 年棗陽(yáng)地區(qū)不同品種小麥品質(zhì)指標(biāo)比較

由表7 可知，2017 年湖北省棗陽(yáng)市種植的品種包括鄭麥9023、鄂麥170、鄂麥26 和襄麥48，4 個(gè)品種容重平均值均達(dá)到一等商品麥標(biāo)準(zhǔn)。其中鄭麥9023 作為強(qiáng)筋小麥，除穩(wěn)定時(shí)間為中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿足強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。鄂麥26 作為低筋小麥除濕面筋含量滿足中強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)外，其余各項(xiàng)指標(biāo)也都達(dá)到了強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。鄂麥170吸水率為61.4%，滿足強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，其余指標(biāo)僅達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，襄麥48 濕面筋含量和粗蛋白含量分別為27.2%及13.4%，達(dá)到中筋小麥標(biāo)準(zhǔn)，其余各項(xiàng)均滿足強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。

表7 2017 年棗陽(yáng)市小麥品質(zhì)指標(biāo)

3 小結(jié)與討論

湖北省小麥各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)13 年變化波動(dòng)明顯，但子粒容重波動(dòng)范圍較小且多數(shù)穩(wěn)定在一等商品小麥標(biāo)準(zhǔn)。一直以來(lái)，普遍認(rèn)為湖北省位于長(zhǎng)江中下游麥區(qū)，受自然條件影響［11］收獲期和灌漿期的降水量較多，漬害嚴(yán)重不利于蛋白質(zhì)和面筋的積累，是優(yōu)質(zhì)弱筋小麥的主產(chǎn)區(qū)［12］。本研究結(jié)果表明，作為優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥的鄭麥9023 在湖北省也有較好的生產(chǎn)情況［13］。除個(gè)別年份的部分指標(biāo)未能達(dá)到強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)外，其余各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均能滿足強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明鄭麥9023 在湖北省具有良好的適應(yīng)性，受環(huán)境條件的影響，在不同年份、不同地區(qū)，品質(zhì)存在顯著差異［14，15］。荊奇等［16］研究表明，受環(huán)境影響較大的品質(zhì)指標(biāo)有粗蛋白含量、濕面筋含量和吸水率，而反映面筋強(qiáng)弱的穩(wěn)定時(shí)間、拉伸面積和最大拉伸阻力除受環(huán)境影響外，主要由遺傳因素控制。齊琳娟等［6］研究表明，中國(guó)小麥蛋白質(zhì)含量呈北高南低，東高西低的趨勢(shì)，可能與氣候條件相關(guān)。由此可見(jiàn)，小麥品質(zhì)指標(biāo)除受到遺傳因素的影響外，還受生產(chǎn)條件、氣候條件和地理環(huán)境的影響，其中子粒蛋白質(zhì)含量受影響最顯著［17-19］。通過(guò)分析2017—2018 年湖北省鄭麥9023 的蛋白質(zhì)含量和灌漿、收獲期的降雨量之間的關(guān)系可以看出，子粒蛋白質(zhì)含量與灌漿、收獲期的降雨量呈顯著負(fù)相關(guān)。

本研究表明，除蛋白質(zhì)含量外濕面筋含量和吸水率受環(huán)境影響也較大，濕面筋含量與蛋白質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，與降雨量呈顯著負(fù)相關(guān)。不同的環(huán)境條件對(duì)小麥品質(zhì)影響嚴(yán)重，同時(shí)小麥品質(zhì)與小麥產(chǎn)出的商業(yè)價(jià)值密切相關(guān)，例如有研究表明，出粉率和容重呈顯著正相關(guān)，吸水率與小麥面包加工品質(zhì)呈正相關(guān)，在面包工業(yè)中高的吸水率代表著高的產(chǎn)品產(chǎn)出和高的經(jīng)濟(jì)效益［20］。湖北省小麥存在高產(chǎn)品種品質(zhì)不優(yōu)，優(yōu)質(zhì)品種產(chǎn)量不高、不穩(wěn)的問(wèn)題，品質(zhì)育種是小麥品質(zhì)改良的主要途徑之一［21］。在解決品質(zhì)育種問(wèn)題的同時(shí)，合理的栽培措施對(duì)湖北省小麥增產(chǎn)、優(yōu)化起重大作用［22］。劉婷婷等［23］研究表明，春播小麥的子粒蛋白質(zhì)含量明顯優(yōu)于秋播。有研究表明，適量灌水、合理施肥也可使蛋白質(zhì)含量增加，品質(zhì)改善，但過(guò)量灌水會(huì)出現(xiàn)蛋白質(zhì)稀釋作用、有效氮淋溶或反硝化作用等，使子粒蛋白質(zhì)含量下降，影響小麥的總體品質(zhì)［24］。

小麥品質(zhì)不僅受遺傳特性的影響，而且易受地理區(qū)位、生態(tài)環(huán)境和栽培技術(shù)的影響［25，26］。湖北省歷年有因降水量偏大導(dǎo)致小麥品質(zhì)下降的情況出現(xiàn)，所以除了育種改良品質(zhì)外，合理地利用栽培措施、適當(dāng)調(diào)整播期、合理灌溉，有針對(duì)性地對(duì)不同品種的小麥?zhǔn)┯梅掀渖硖卣鞯膹?fù)合肥料，也可以使更多高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的小麥適應(yīng)湖北省的環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)提高湖北省小麥產(chǎn)量、品質(zhì)的目標(biāo)。