雨養(yǎng)條件下不同筋力小麥品種籽粒形態(tài)、品質(zhì)性狀及產(chǎn)量要素分析

張 霞 徐學(xué)欣 趙金科 孫 芹 郝天佳 趙長星 王維華 石 巖

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/山東省旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266109)

小麥(TriticumaestivumL.)是我國重要的糧食作物，是食物中淀粉和蛋白質(zhì)的重要來源。山東是我國小麥第二大主產(chǎn)省，也是我國優(yōu)質(zhì)專用小麥優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)之一[1-2]。近年來隨著人們生活水平的改善，對小麥?zhǔn)称返姆N類和質(zhì)量需求也不斷提高[3]。為此，探究快速高效的小麥品質(zhì)分類和評價(jià)方法，為小麥品質(zhì)育種和栽培提供理論依據(jù)，對保障我國糧食安全和優(yōu)質(zhì)小麥供應(yīng)意義重大。

小麥品質(zhì)指標(biāo)是決定小麥用途的重要參考，是籽粒硬度[4]、沉降值[5]、濕面筋含量[6]、蛋白質(zhì)含量[7]、粉質(zhì)參數(shù)[8]、拉伸參數(shù)[9]等性狀的綜合評價(jià)?，F(xiàn)代近紅外光譜分析技術(shù)具有快速高效、多組分、成本低、非破壞性、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，在小麥生產(chǎn)加工[10]、病菌鑒定[11]、蟲害識別[12]、抗性鑒定[13]等方面應(yīng)用廣泛。目前，近紅外光譜分析技術(shù)在作物品質(zhì)分析和評價(jià)、品種資源鑒定和品質(zhì)育種中發(fā)展迅速，是谷物品質(zhì)分析與檢測的重要手段[14-15]。Mutlu等[16]利用近紅外光譜分析技術(shù)對小麥蛋白質(zhì)含量、水分含量、Zeleny沉降值、吸水率、面團(tuán)發(fā)育時(shí)間、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、延展性等指標(biāo)進(jìn)行測定，測定結(jié)果與化學(xué)方法測定結(jié)果具有良好的一致性。前人研究結(jié)果表明籽粒形態(tài)(大小)與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系[17-18]，與品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[19-20]，籽粒形態(tài)可有效預(yù)測小麥產(chǎn)量和品質(zhì)。種子圖像分析技術(shù)作為測定小麥形態(tài)指標(biāo)的技術(shù)手段，具有經(jīng)濟(jì)、快速等優(yōu)點(diǎn)，且不易受測量者主觀因素的影響，測定結(jié)果準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較高[21-22]。然而，目前鮮見結(jié)合近紅外光譜技術(shù)和種子圖像分析技術(shù)研究小麥品質(zhì)性狀的報(bào)道，且小麥品質(zhì)與籽粒形態(tài)關(guān)系仍需進(jìn)一步研究[17]?；诖?，本研究在雨養(yǎng)旱作下，采用11個(gè)中筋小麥品種和5個(gè)強(qiáng)筋小麥品種，通過近紅外光譜分析技術(shù)測定小麥籽粒品質(zhì)，結(jié)合種子圖像分析技術(shù)測定籽粒形態(tài)，探究近紅外光譜分析技術(shù)預(yù)測小麥品質(zhì)的可行性，并明確小麥品質(zhì)、籽粒形態(tài)和千粒重三者之間的相互關(guān)系，旨在為優(yōu)質(zhì)小麥品種的篩選與品質(zhì)鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017—2020年小麥生長季，在山東省膠州市青島農(nóng)業(yè)大學(xué)膠州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園(35.53°N，119.58°E)，雨養(yǎng)條件下開展田間試驗(yàn)。三年度前茬作物玉米收獲后播種，試驗(yàn)田土壤質(zhì)地為砂姜黑土，播種前0～20 cm土層土壤養(yǎng)分狀況見表1，三年土壤基礎(chǔ)肥力基本一致。2017—2018年、2018—2019年和2019—2020年小麥季降雨量分別為154.0、122.7和257.1 mm。

表1 試驗(yàn)地0～20 cm土層土壤養(yǎng)分狀況

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選用16個(gè)小麥品種，包括11個(gè)中筋小麥品種(郯麥98、煙農(nóng)999、濟(jì)麥22、良星99、煙農(nóng)173、青農(nóng)2號、鑫麥296、泰農(nóng)33、山農(nóng)28、DH51202、泰麥1918)，5個(gè)強(qiáng)筋小麥品種(師欒02-1、濟(jì)麥20、濟(jì)南17、洲元9369、泰科麥33)。采用單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每個(gè)品種3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共48個(gè)小區(qū)。2018年試驗(yàn)小區(qū)面積為8.4 m×4.1 m=34.4 m2，2019年和2020年試驗(yàn)小區(qū)面積為8.4 m×8.4 m=70.6 m2，小麥播種前將前茬玉米秸稈粉碎還田旋耕2遍，播種方式為條播，行距為22 cm，基本苗為250萬株·hm-2。3年分別于2017年10月13日、2018年10月13日和2019年10月13日播種，于2018年6月14日、2019年6月12日和2020年6月16日收獲。底施基肥為施可豐復(fù)合肥(N-P2O5-K2O，15%-15%-15%)，施肥量為1 066.7 kg·hm-2(總養(yǎng)分含量為480 kg·hm-2)，后期不追肥、不灌溉，其他管理同一般高產(chǎn)田。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 小麥產(chǎn)量測定 于小麥成熟期調(diào)查小麥的穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重，并在各小區(qū)隨機(jī)選取3 m2收獲測產(chǎn)，籽粒含水量為13.0%。

1.3.2 小麥籽粒形態(tài)測定 使用SC6000TR 種子圖像分析系統(tǒng)(Next Instrument，澳大利亞)對16個(gè)中、強(qiáng)筋小麥的長度、寬度、厚度、長/寬、圓度進(jìn)行測定。稱量一定體積(37.81 mL)小麥籽粒，將籽粒擺放入托盤掃描測定。

1.3.3 小麥品質(zhì)性狀測定 近紅外光譜品質(zhì)檢測模型建立：用Antaris Ⅱ 傅里葉變換近紅外光譜品質(zhì)分析儀(ThermoFisher Scienticfic Inc，美國)掃描400份樣品，測定400份小麥樣品的硬度[23]、容重[24]、蛋白質(zhì)含量[25]、濕面筋含量[26]、沉降值[27]、吸水率[28]、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間[28]、形成時(shí)間、延展性[29]和最大抗延阻力[29]。采用全光譜數(shù)據(jù)建立偏最小二乘法(partial least squares,PLS)模型，以交互驗(yàn)證均方根誤差(root mean square error of calibration,RMSEC)確定最優(yōu)預(yù)處理方法，對光譜信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、一階求導(dǎo)、二階求導(dǎo)等預(yù)處理，消除干擾因素的影響。其中吸水率、硬度、沉降值、容重、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力的RMSEC分別為1.16%、3.12%、2.32%、5.67%、0.26%、0.61%、0.41%、0.31%、4.36%、64.00%，線性相關(guān)系數(shù)(R2)分別為0.946、0.816、0.912、0.840、0.982、0.979、0.935、0.914、0.953、0.691。

試驗(yàn)樣品檢測：人工分揀去除小麥樣品雜質(zhì)，采用近紅外光譜分析儀進(jìn)行掃描，每個(gè)樣品重復(fù)裝樣掃描3次，求平均光譜值。

小麥品質(zhì)國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法驗(yàn)證近紅外光譜分析技術(shù)測定的小麥品質(zhì)的可行性：采用近紅外光譜分析技術(shù)與國家標(biāo)準(zhǔn)方法[23-29]分別測定2018—2019年和2019—2020年16個(gè)小麥品種的吸水率、籽粒硬度、容重、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力，其相關(guān)性分析結(jié)果見表2。

表2 近紅外品質(zhì)測定與國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定結(jié)果相關(guān)性分析

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并制圖，利用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行聚類分析、差異性檢驗(yàn)分析和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種品質(zhì)性狀、籽粒形態(tài)、產(chǎn)量相關(guān)性狀的方差分析

由表3可知，所有指標(biāo)的品種效應(yīng)均達(dá)極顯著水平(P<0.01)，除年份間籽粒硬度(P<0.05)、厚度(P<0.01)和品種與年份互作的面團(tuán)形成時(shí)間(P<0.01)指標(biāo)外，其余指標(biāo)年份間和品種與年份互作效應(yīng)均達(dá)極顯著水平(P<0.001)。

表3 小麥品質(zhì)性狀、籽粒形態(tài)和產(chǎn)量相關(guān)性狀均方差值

2.2 不同小麥品種品質(zhì)分類及品質(zhì)性狀分析

由圖1可知，對3年度不同小麥品種品質(zhì)參數(shù)進(jìn)行聚類分析，可將16個(gè)小麥品種分為5類。2017—2018年，第Ⅰ類：郯麥98、良星99、鑫麥296、煙農(nóng)173、泰農(nóng)33、DH51202；第Ⅱ類：煙農(nóng)999、青農(nóng)2；第Ⅲ類：濟(jì)麥22；第Ⅳ類：山農(nóng)28、泰麥1918、洲元9369、濟(jì)南17、濟(jì)麥20；第Ⅴ類：泰科麥33、師欒02-1。2018—2019年，第Ⅰ類：郯麥98、良星99、鑫麥296、煙農(nóng)173、泰農(nóng)33、DH51202、青農(nóng)2；第Ⅱ類：煙農(nóng)999、泰麥1918；第Ⅲ類：濟(jì)麥22、山農(nóng)28、泰科麥33、洲元9369；第Ⅳ類：濟(jì)麥20；第Ⅴ類：師欒02-1。2019—2020年、第Ⅰ類：郯麥98、良星99、濟(jì)南17；第Ⅱ類：煙農(nóng)999、濟(jì)麥22、山農(nóng)28、煙農(nóng)173、泰農(nóng)33、泰麥1918、DH51202、洲元9369；第Ⅲ類：青農(nóng)2號、鑫麥296；第Ⅳ類：泰科麥33；第Ⅴ類：濟(jì)麥20、師欒02-1。

圖1 2017—2020年度不同小麥品種品質(zhì)的聚類樹狀圖

由表4可知，第Ⅴ類小麥品種沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間、延展性顯著高于其余類小麥品種，第Ⅳ類小麥沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量和延展性低于第Ⅴ類小麥品種，顯著高于其余類小麥品種。2017—2018年，第Ⅴ類小麥品種的吸水率、籽粒硬度、容重、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力均值分別為61.6%、55.3%、795.0 g·L-1、36.8 mL、14.9%、32.4%、7.5 min、4.4 min、151.0 mm、275.9 YU，其吸水率、籽粒硬度、最大抗延阻力顯著高于其余類小麥品種，第Ⅳ類小麥品種硬度、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力低于第Ⅴ類小麥品種，顯著高于其余類小麥品種，但第Ⅳ類小麥品種容重最低。2018—2019年，第Ⅴ類小麥品種的吸水率、籽粒硬度、容重、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力值分別為60.1%、56.3%、792.3 g·L-1、42.0 mL、15.8%、34.9%、6.1 min、4.6 min、155.7 mm、399.1 YU，其吸水率、籽粒硬度和最大抗延阻力顯著高于其余類小麥品種，而容重顯著低于其余類小麥品種，第Ⅳ類小麥品種吸水率、硬度、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力低于第Ⅴ類小麥品種，顯著高于其余類小麥品種。2019—2020年，第Ⅴ類小麥品種的吸水率、籽粒硬度、容重、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力均值分別為56.9%、54.6%、795.3 g·L-1、33.8 mL、14.4%、30.7%、6.0 min、3.6 min、135.6 mm、245.6 YU，其沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、延展性較其他類小麥品種最高。而其容重相較其他類小麥品種最低，第Ⅳ類小麥品種沉降值、蛋白質(zhì)含量濕面筋含量、延展性低于第Ⅴ類小麥品種，但高于其余類小麥品種。表明第Ⅴ類小麥品種品質(zhì)較高是吸水率、籽粒硬度、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力的共同表現(xiàn)，而容重與其他品質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)相反，第Ⅳ類小麥品種品質(zhì)表現(xiàn)僅次于第Ⅴ類小麥品種，師欒02-1、濟(jì)麥20、泰科麥33較其余小麥品種品質(zhì)表現(xiàn)更優(yōu)，而郯麥98和良星99品質(zhì)表現(xiàn)較差。

表4 2017—2020年不同小麥品種品質(zhì)性狀

2.3 不同小麥籽粒形態(tài)性狀及產(chǎn)量性狀分析

由表5可知，第Ⅴ類小麥的籽粒長度、寬度、厚度、面積最低。2017—2018年，第Ⅴ類小麥籽粒長寬比顯著高于其余類小麥品種，但籽粒圓度與千粒重最低。2018—2019年，第Ⅳ類與第Ⅴ類小麥的長寬比無顯著相關(guān)性，但顯著高于其余類小麥品種，而第Ⅳ類小麥的圓度最低，第Ⅴ類小麥品種千粒重最低。2019—2020年，第Ⅰ類小麥籽粒長寬比顯著高于其余類小麥品種，而籽粒圓度最低，第Ⅳ類小麥品種千粒重最低。綜合三年度五類冬小麥千粒重表現(xiàn)為：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅴ，均值分別為42.9、42.9、42.1、40.7、39.1 g。三年度強(qiáng)筋小麥產(chǎn)量均值由高到低依次：濟(jì)麥20、濟(jì)南17、洲元9369、師欒02-1、泰科麥，產(chǎn)量分別為8 086.2、7 850.7、7 102.6、6 717.0、6 532.1 kg·hm-2，中筋小麥品種產(chǎn)量由高到低依次為煙農(nóng)999、泰麥1918、煙農(nóng)173、泰農(nóng)33、山農(nóng)28、鑫麥296、濟(jì)麥22、良星99、DH51202、洲元9369、青農(nóng)2，產(chǎn)量分別為8 767.7、8 750.0、8 500.2、7 952.9、7 886.0、7 870.1、7 671.8、7 597.9、7 593.8、7 102.6、6 479.5 kg·hm-2。

表5 2017—2020年不同小麥品種籽粒形態(tài)及產(chǎn)量性狀

2.4 小麥籽粒形態(tài)與千粒重相關(guān)性分析

由表6可知，籽粒千粒重與籽粒寬度、面積呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與籽粒厚度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，籽粒面積與籽粒長度、寬度、厚度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；籽粒長寬比與圓度呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與籽粒寬度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒長度與籽粒圓度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而籽粒寬度與厚度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。2018—2019年，籽粒長度分別與千粒重和籽粒長寬比呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與籽粒圓度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，籽粒長寬比分別與籽粒寬度和籽粒厚度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。2019—2020年，籽粒長度與千粒重呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與籽粒圓度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表6 2017—2020年不同小麥品種籽粒形態(tài)及千粒重的相關(guān)關(guān)系

2.5 不同小麥品種品質(zhì)性狀與籽粒形態(tài)及千粒重性狀之間的相關(guān)性分析

由表7可知，2017—2018年，籽粒長度與籽粒硬度和蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與容重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；籽粒寬度與沉降值、濕面筋含量、面團(tuán)形成時(shí)間和最大抗延阻力呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與籽粒硬度、蛋白質(zhì)含量和延展性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與容重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；籽粒厚度與沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與籽粒硬度呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒面積與籽粒硬度、沉降值、濕面筋含量、面團(tuán)形成時(shí)間和最大抗延阻力呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量和延展性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；千粒重與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與容重呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。2018—2019年，籽粒長度與容重呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒寬度與面團(tuán)形成時(shí)間、延展性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒厚度與沉降值、面團(tuán)形成時(shí)間和最大抗延阻力呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系、與蛋白質(zhì)含量和延展性呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒面積與延展性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，但與容重呈顯著正相關(guān)關(guān)系；千粒重與面團(tuán)形成時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而與容重呈顯著正相關(guān)關(guān)系。2019—2020年，籽粒長度與沉降值呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒寬度與籽粒硬度、面團(tuán)形成時(shí)間呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒厚度與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；籽粒面積與沉降值、面團(tuán)形成時(shí)間和延展性呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

表7 2017—2020年小麥品質(zhì)性狀和籽粒形態(tài)及千粒重的相關(guān)關(guān)系

3 討論

隨著人民生活水平的不斷提高，小麥供給與生產(chǎn)之間的矛盾越來越突出，主要表現(xiàn)為優(yōu)質(zhì)小麥的生產(chǎn)嚴(yán)重不足，且我國小麥的總體品質(zhì)較差，因此，轉(zhuǎn)變小麥生產(chǎn)導(dǎo)向，由“高產(chǎn)為主”向“量質(zhì)并重，提質(zhì)增效”的轉(zhuǎn)變勢在必行[30-32]。傳統(tǒng)上，多采用物化方法測定小麥品質(zhì)指標(biāo)，進(jìn)行品質(zhì)改良與品種篩選，胡學(xué)旭等[33]以2000—2015年我國北部、黃淮冬小麥區(qū)1 589份樣品為材料，分析我國近幾十年育成和審定品種的品質(zhì)變化趨勢，為小麥品質(zhì)遺傳改良和品種審定提供了參考；王冬梅等[34]對1999—2018年山東省審定的125個(gè)品種的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、沉降值、吸水量和穩(wěn)定時(shí)間進(jìn)行分析，為小麥品質(zhì)改良提供了依據(jù)；趙廣才等[35]以7個(gè)強(qiáng)筋小麥為材料，測定小麥的濕面筋含量、降落數(shù)值、沉降值、粉質(zhì)指標(biāo)、拉伸指標(biāo)和烘烤特性，認(rèn)為在一定施氮范圍內(nèi)，小麥的主要加工品質(zhì)性狀隨施氮量的增加而改善。與傳統(tǒng)化學(xué)方法相比，近紅外光譜分析技術(shù)可快速、高效檢測小麥品質(zhì)指標(biāo)，段國輝等[36]利用近紅外光譜分析技術(shù)和國家標(biāo)準(zhǔn)方法分別測定小麥的蛋白質(zhì)含量，結(jié)果表明近紅外品質(zhì)測定蛋白質(zhì)含量與國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定結(jié)果吻合程度較好。孔欣欣等[37]利用近紅外光譜技術(shù)分析小麥籽粒水分、蛋白質(zhì)含量和濕面筋含量，對大批量育種材料品質(zhì)性狀進(jìn)行初步篩選，為種質(zhì)資源早期評價(jià)提供重要參考；陳鋒等[38]通過近紅外光譜技術(shù)為小麥硬度的測定提供了快速、有效的分級測試方法。本試驗(yàn)中近紅外光譜分析技術(shù)測定的16個(gè)小麥品種的吸水率、籽粒硬度、容重、沉降值、蛋白質(zhì)含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力與國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定的結(jié)果相關(guān)性較高，因此，利用近紅外光譜分析技術(shù)測定小麥品質(zhì)指標(biāo)是可行的，且綜合以上指標(biāo)分析表明，強(qiáng)筋小麥品種師欒02-1、濟(jì)麥20、泰科麥33品質(zhì)表現(xiàn)較為穩(wěn)定，均優(yōu)于其余品種，其中師欒02-1的吸水率、硬度、沉降值、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、面團(tuán)形成時(shí)間、延展性和最大抗延阻力最優(yōu)，而濟(jì)麥20在供試強(qiáng)筋小麥品種中產(chǎn)量最高。中筋小麥品種煙農(nóng)999、泰麥1918和煙農(nóng)173產(chǎn)量顯著高于其余小麥品種，在中筋小麥品種中，泰麥1918品質(zhì)較好且較穩(wěn)定。因此，在膠東地區(qū)半濕潤偏旱的氣候環(huán)境雨養(yǎng)條件下，濟(jì)麥20和泰麥1918是適宜此地區(qū)種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冬小麥品種。

小麥千粒重和單位面積粒數(shù)共同決定了籽粒產(chǎn)量[39]，而千粒重與籽粒形態(tài)(籽粒長度、寬度、厚度)密切相關(guān)[40-41]，二者是預(yù)測小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的重要指標(biāo)[42-45]。前人研究表明，小麥千粒重和籽粒形態(tài)對小麥品質(zhì)具有重要影響[46]，小麥千粒重與面粉產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系[47]，而與十二烷基硫酸鈉(sodium dodecyl sulfate, SDS)-沉降值、降落值和面粉粉質(zhì)指數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[48]，籽粒長度與面團(tuán)形成時(shí)間和面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，籽粒寬度與濕面筋含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[49]，小麥籽粒長度和籽粒寬度與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[50]。與傳統(tǒng)手工測定籽粒形態(tài)相比，利用種子圖像分析技術(shù)獲取小麥籽粒形態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)了小麥籽粒的形態(tài)參數(shù)量化測定[51-52]。本研究采用種子圖像分析技術(shù)測定結(jié)果表明，千粒重不僅與籽粒寬度、厚度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，還與籽粒面積呈顯著正相關(guān)關(guān)系。千粒重與品質(zhì)指標(biāo)容重具有顯著正相關(guān)關(guān)系，但與面團(tuán)穩(wěn)定時(shí)間、蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；其中籽粒蛋白質(zhì)含量隨千粒重的增加而降低，這可能與Blanco等[53]提出的千粒重對籽粒蛋白質(zhì)含量具有稀釋作用有關(guān)。籽粒長度、寬度、厚度、面積均與蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，且籽粒寬度和籽粒面積與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。綜上，通過測定籽粒形態(tài)指標(biāo)(籽粒長度、寬度、厚度、籽粒面積)可以有效預(yù)測籽粒蛋白質(zhì)含量和千粒重。

4 結(jié)論

本研究利用近紅外光譜分析技術(shù)對供試品種的品質(zhì)進(jìn)行分析歸類，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)筋小麥品種中濟(jì)麥20產(chǎn)量最高，中筋小麥品種中泰麥1918產(chǎn)量較高且品質(zhì)較好，因此，強(qiáng)筋小麥品種濟(jì)麥20和中筋小麥品種泰麥1918是適宜魯東地區(qū)雨養(yǎng)條件下種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥品種。小麥籽粒形態(tài)(籽粒、寬度、厚度、面積)和千粒重分別與蛋白質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，籽粒形態(tài)(籽粒長度、寬度、厚度、面積)和千粒重的增加會導(dǎo)致小麥品質(zhì)下降。綜合利用近紅外光譜分析技術(shù)測定小麥品質(zhì)指標(biāo)和種子圖像分析技術(shù)測定籽粒形態(tài)指標(biāo)，可快速高效鑒定小麥品質(zhì)和篩選種質(zhì)資源。