極端澇害條件下晚播對超強筋小麥濟麥44產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

摘要：2021年度，山東發(fā)生極端澇害，小麥播期整體延遲。本研究以超強筋小麥濟麥44為材料，設置5個播期，分析極端澇害條件下不同播期對濟麥44產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的影響。結果表明：冬前分蘗隨播期推遲而明顯減少：產(chǎn)量隨播期推遲而降低，W1處理（10月25日播種）的最高，為8 359.05 kg/hm2；穗粒數(shù)隨播期推遲整體呈減少趨勢：單位面積穗數(shù)和千粒重整體均呈先增加后減少趨勢，W1、W2處理（11月5日播種）顯著高于其他處理。W3處理（11月15日播種）小麥籽粒各項品質(zhì)指標整體較好：產(chǎn)量最高時（W1），籽粒中各礦質(zhì)元素含量均最低：籽粒品質(zhì)較好時（W3），各礦質(zhì)元素含量相對也較高，尤其是K、Na、Zn、Se、Cu的含量均最高。綜上得出，如遇極端天氣，魯中地區(qū)超強筋小麥濟麥44的播期控制在11月15日之前時，晚播對其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響較小，可實現(xiàn)一定程度上的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，并且對礦質(zhì)元素含量的影響較小。

關鍵詞：晚播：濟麥44;生育期：產(chǎn)量：品質(zhì)：礦質(zhì)元素

中圖分類號：S512.1+ 10.4 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2024） 08-0044-06

小麥作為我國第二大口糧作物，其產(chǎn)量與品質(zhì)對保障我國糧食安全和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的作用。播期對小麥產(chǎn)量與品質(zhì)均具有重要影響。近幾年，隨著全球溫室效應加劇，極端天氣頻繁出現(xiàn)，旱澇災害在各地時常發(fā)生。2021年，我國出現(xiàn)“北澇南旱”的階段性災害，小麥秋播時期出現(xiàn)多輪強降雨，造成土壤浸泡，大部分地區(qū)農(nóng)田積水，且排水困難，農(nóng)業(yè)機械無法下地作業(yè)，夏糧作物無法正常收獲，導致北方多數(shù)地區(qū)小麥晚播。而適時播種又是小麥豐產(chǎn)的基礎和重要環(huán)節(jié)，晚播將導致出苗遲、生長緩慢、根系淺、分蘗少，易遭受凍害、干熱風、病蟲害等，最終對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)造成極大影響。當前氣候多變，晚播是否會在未來一段時期成為常態(tài)，極端晚播對小麥的產(chǎn)量與品質(zhì)影響如何，都將成為現(xiàn)有育成品種面臨的考驗。

因此，本研究針對極端澇害天氣頻發(fā)的現(xiàn)狀，以山東省推廣面積最大的超強筋小麥品種濟麥44為材料，設置5個不同晚播時間進行播種，研究其對超強筋小麥生育期、產(chǎn)量、品質(zhì)及籽粒礦質(zhì)元素含量和面團品質(zhì)性狀等的影響，旨在研究超強筋小麥濟麥44的最遲播期范圍，以期為其科學種植和防災減災提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

試驗于2022年10月在位于山東省濟南市章丘區(qū)（36°68＇N，117°53＇E）的濟南市農(nóng)業(yè)科學研究院試驗基地進行。該地年均氣溫12.8℃，年均降水量600.8 mm，無霜期192 d。試驗地土壤為褐土，耕層土壤有機質(zhì)含量11.87 g/kg、全氮1.23g/kg、有效磷22.49mg/kg、速效鉀115.27 mg/kg。

供試超強筋小麥濟麥44為半冬性，冬前發(fā)育快，分蘗力較強，春發(fā)性好，株型松緊適中，莖稈粗壯，抗倒性強。

1.2 試驗設計

試驗設置5個播期，分別為10月25日（W1）、11月5日（W2）、11月15日（W3）、11月25日（W。）和12月5日（W5）。條播，行距25 cm，播量225 kg/hm2。施用氮肥225 kg/hm2，磷肥120kg/hm2、鉀肥120 kg/hm2、有機肥7 500 kg/hm2。氮肥運籌為基肥：拔節(jié)肥=1：1，磷鉀肥全部基施。每處理重復3次。小區(qū)長8m，寬1.65 m。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 生育期

觀測并記錄各處理小麥出苗、拔節(jié)、抽穗、揚花、成熟期時間，并統(tǒng)計生育期總天數(shù)。

1.3.2 產(chǎn)量及其構成因素

每小區(qū)取3點，每點取1.0 m2調(diào)查穗數(shù)并統(tǒng)計單位面積穗數(shù)。從中隨機取20穗調(diào)查粒數(shù)，穗粒數(shù)為20穗粒數(shù)的加權平均數(shù)。取1 000粒小麥種子稱重，重復3次，取平均值即為千粒重。

產(chǎn)量：對試驗小區(qū)分別實收稱重，將小區(qū)產(chǎn)量折合成單位面積產(chǎn)量（kg/hm2）。

1.3.3 加工品質(zhì)特性

按AACC 26-2IA的方法，用MLU-202實驗磨（無錫布勒機械制造有限公司）對各處理小麥進行制粉，用快速谷物品質(zhì)分析儀（InfratecTM 1241）測定蛋白質(zhì)含量：用瑞典Perten公司生產(chǎn)的2200型面筋洗滌儀測定濕面筋含量及面筋指數(shù)，測定方法按ICC-155標準：揉混儀測定面團揉混的中線峰值時間、中線峰值高度、中線峰值寬度和峰值面積。

1.3.4 面粉面筋微觀結構測定

面團的制備參照Bemklau等的方法并略微修改：將樣粉39和羅丹明B溶液（0.01 g/mL） 1.3 mL混合揉捏成面團，醒發(fā)10 min。隨即從面團內(nèi)部選取一部分放在載玻片中間，滴加蒸餾水100 μL，用蓋玻片蓋住后按壓成薄片。利用激光掃描共聚焦顯微鏡（IX83- FV1200）觀察其微觀結構。使用Angio-Tool軟件定量分析面團微觀結構變化，獲得6個參數(shù)：蛋白質(zhì)面積、蛋白質(zhì)面積比率、蛋白質(zhì)節(jié)點數(shù)、總蛋白質(zhì)長度、端點數(shù)和孔隙度。

1.3.5 籽粒礦質(zhì)元素含量

每份材料挑選15粒健康成熟籽粒，用植物組織研磨儀研磨成粉末，置于2mL離心管內(nèi)保存。樣品研磨過程中為避免離子污染，嚴禁接觸金屬類器皿，并用鋯石替代鋼珠，用高強度塑料器皿替代金屬器皿。將粉末置于烘箱中，65℃烘24 h。每個樣品稱?。?.200+0.003）g（精確至0.001 g）于70 mL微波消解管中，加入8 mL HPLC濃硝酸（Sigma-Aldrich）混合均勻后置于微波消解儀中消解，每批實驗設置空白對照2組。消解完成后用控溫電熱消解器降低管內(nèi)硝酸濃度，并用超純水定容至50 mL，待測。使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（CICP -MS，Nex-IONIOOO，Perkin Etmer，美國）檢測樣品中各離子濃度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0軟件（Version）計算相關數(shù)據(jù)的平均值和標準差，并采用最小顯著差異法（LSD）確定不同樣本間的差異顯著性（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 播期對濟麥44生育進程的影響

分別于2023年1月16日和3月3日對不同播期處理苗期和返青期小麥進行調(diào)查（圖1），可知，11月5日（W2）播種對濟麥44分蘗和根長均具有明顯影響。11月25日（W4）和12月5日（W5）播種處理，小麥均呈現(xiàn)“一根針”的狀態(tài)，基本沒有分蘗。

調(diào)查不同播期處理下小麥生育時期（表1）發(fā)現(xiàn)，各處理小麥的拔節(jié)期、抽穗期和揚花期差異明顯，成熟期差異不大。隨播期推遲，生育期明顯縮短，最短的（W5）僅189 d。

2.2 播期對濟麥44產(chǎn)量的影響

對不同播期處理濟麥44產(chǎn)量及產(chǎn)量三要素的統(tǒng)計分析（表2）發(fā)現(xiàn)，播期對單位面積穗數(shù)和穗粒數(shù)的影響較大，穗數(shù)的變化范圍為474.0萬- 603.0萬穗/hm2，穗粒數(shù)變化范圍為30.00 - 36.00粒，群體結構隨播期推遲而變差：對千粒重的影響較小，不同播期處理下濟麥44千粒重表現(xiàn)較為穩(wěn)定：籽粒產(chǎn)量隨播期推遲而遞減，W1處理產(chǎn)量最高，達8 359.05 kg/hm2，顯著高于其他處理，W5處理產(chǎn)量最低，為6 270.45 kg/hm2，顯著低于其他處理。

2.3 播期對濟麥44面粉品質(zhì)的影響

隨播期推遲，所測小麥面粉品質(zhì)參數(shù)基本表現(xiàn)為先升高后降低趨勢（表3）。晚播對濕面筋含量、面筋指數(shù)和中線峰值高度及峰值面積影響較大，尤其是W5出理下降明顯，而對蛋白質(zhì)含量、中線峰值寬度影響較小，指標下降不明顯。W3處理小麥面粉的各項品質(zhì)指標表現(xiàn)最好，蛋白質(zhì)含量達15. 56%，濕面筋含量達33.40%，面筋指數(shù)達98.90%，中線峰值高度為49.06 mm，中線峰值寬度為14.37mm，峰值面積為278.64%tq·min。

利用激光掃描共聚焦顯微鏡觀察不同播期處理下濟麥44面筋網(wǎng)絡結構的變化（表4）發(fā)現(xiàn)，W3處理小麥粉的蛋白質(zhì)面積、總蛋白質(zhì)長度值均最大，孔隙度最小。表明W3處理下濟麥44小麥面粉的面團微觀結構最為緊密，網(wǎng)絡結構最為均勻。該結果與往年該品種適宜播期時的數(shù)值接近，表明在2021年的極端澇漬條件下，11月15日播種的晚播處理對超強筋小麥濟麥44品質(zhì)的影響不大。

2.4 播期對濟麥44籽粒礦質(zhì)元素含量的影響

小麥籽粒營養(yǎng)元素含量與植株生長發(fā)育和人們的飲食健康息息相關。由表5可知，無論是人體和動植物所必需的鈣（Ca）、鎂（Mg）、鉀（K）、鈉（Na）常量元素，還是鐵（Fe）、鋅（Zn）、硒（Se）、銅（Cu）微量元素，W1處理小麥籽粒中的含量均最低，其余處理均高于W1處理。隨播期推遲，小麥籽粒Ca、Na、Fe元素含量呈先增加后減少再增加趨勢，Mg、K、Zn、Se、Cu含量呈先增加后減少趨勢。W，處理小麥籽粒的Ca、Mg、Fe含量最高，W3處理小麥籽粒的K、Na、Zn、Se、Cu含量最高。綜合分析表明適時晚播對礦質(zhì)元素含量的影響不大。

3 討論與結論

適時播種是提高小麥產(chǎn)量、改善籽粒品質(zhì)的重要栽培技術手段。播期不同會造成小麥生長發(fā)育期間溫度、光照等生態(tài)條件的差異，使小麥生長發(fā)育過程中光合作用及營養(yǎng)物質(zhì)的運轉分配也相應發(fā)生變化，從而對小麥的生長發(fā)育及籽粒產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生影響。大量研究表明，適時播種對提高小麥產(chǎn)量和品質(zhì)、有效防止雜草及病蟲害發(fā)生、降低生產(chǎn)成本等方面具有十分重要的意義。郭天財?shù)妊芯空J為，播期過早或過晚均不利于形成較高的產(chǎn)量，產(chǎn)量隨著播期的推遲均呈現(xiàn)先升后降的趨勢。王夏、杜世州等則認為隨著播期的延遲，小麥成穗數(shù)和千粒重均有所下降。本研究中，各播期處理下小麥產(chǎn)量分別為8 359.05、7 720.05、7 336.05、6 738.45、6 270.45kg/hm2，隨播期推遲而下降，這與前人研究結果一致；隨播期推遲，穗粒數(shù)減少，成穗數(shù)和千粒重呈現(xiàn)先增加后減少趨勢，但差異不顯著。閆翠萍等研究也發(fā)現(xiàn)，與中筋品種相比，晚播下強筋小麥的谷蛋白和醇溶蛋白含量增幅更大，且濕面筋含量、弱化度和評價值在不同播期下的變異系數(shù)高于中筋品種。郭兆昊等研究表明，適期晚播可提高小麥面粉品質(zhì)，在一定程度上增加面團形成時間和穩(wěn)定時間，降低小麥面粉的弱化度，但是對不同強筋小麥品種的影響存在差異，晚播條件下濟麥44、陽光10號、煙農(nóng)999的面團穩(wěn)定時間分別較平均穩(wěn)定時間高出69.1%、66. 6%、66.6%。本研究中，濟麥44的籽粒品質(zhì)并非播期越晚指標越差，11月15日播種（W3）的籽粒品質(zhì)各項指標整體較好?？梢娖焚|(zhì)除受基因型和播期影響外，可能還與當年氣候環(huán)境有較大關系，適時晚播對超強筋小麥濟麥44品質(zhì)的影響較小。

第一次綠色革命通過降低株高提高了小麥產(chǎn)量，人們普遍認為現(xiàn)代栽培小麥品種籽粒微量元素含量的下降是由于籽粒收獲指數(shù)提高而引起的稀釋效應。Feil等以4個春小麥品種為材料，研究發(fā)現(xiàn)籽粒產(chǎn)量與籽粒Fe、Zn含量呈負相關，并認為在育種過程中，單方面提高產(chǎn)量會降低籽粒微量元素含量。姜麗娜等對17個小麥品種的研究發(fā)現(xiàn)，穗數(shù)增加對籽粒微量元素含量有一定促進作用，籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量與產(chǎn)量均呈正相關，其中Zn、Mn含量與產(chǎn)量的表型正相關達顯著水平，而且籽粒中微量元素含量與蛋白質(zhì)含量的遺傳相關也均為正相關，因此其認為籽粒微量元素含量、蛋白質(zhì)含量及產(chǎn)量的同步提高是可行的。本研究對濟麥44的研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)量最高（W1）時，籽粒中所測定8種元素的含量均最低；籽粒品質(zhì)較好（W3）時，籽粒中K、Na、Zn、Se、Cu含量均最高。表明，對濟麥44而言，在保障一定產(chǎn)量的前提下，品質(zhì)提升的同時對微量元素（Zn、Se、Cu）含量提升也有一定的促進作用，這與姜麗娜等的研究結果基本一致。同時，在國家小麥育種聯(lián)合攻關的關鍵養(yǎng)分測試報告中，濟麥44在11個點次的籽粒Se、Zn含量平均值位居所有測試品種首位，表明在提高小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的同時，提高礦質(zhì)元素含量是可以同步實現(xiàn)的。

綜上可知，本試驗條件下，極端晚播的最遲時間可為11月15日，此時超強筋小麥濟麥44表現(xiàn)出較好的產(chǎn)量與品質(zhì)平衡，且礦質(zhì)元素含量也較高。該結果可為濟麥44晚播栽培提供理論參考和數(shù)據(jù)支撐。

基金項目：國家小麥產(chǎn)業(yè)技術體系項目（CARS-03-06）；山東省泰山學者工程項目（tsqnz20221161，tspd20221108）；山東省重點研發(fā)計劃項目（2021LZGC013，202ILZGC025）；濟南市農(nóng)業(yè)科技成果轉化項目（2017-30）；山東省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新能力提升工程項目（2023TSGC0360）；山東省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程項目（CXGC2022E01）