弱光对小麦产量性状及品质特性的影响

杨俊华，唐李军，陈以相，张 慧，王 青，杨亚军，覃 鹏*

(1.德宏州农业科学研究所，云南 芒市 678400；2.云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201)

【研究意义】光照强度是影响小麦光合作用、生长发育、产量与品质的重要因素之一[1-2]，小麦开花后光合产物是籽粒物质积累的重要来源，功能叶片生理活性直接影响干物质的积累和运转，此时光能又是物质生产的首要能源[3]，光照总量的减少尤其是灌浆期弱光不利于小麦光合物质的生产和分配，导致产量下降[4]。【前人研究进展】在农艺性状方面，Kinily[5]研究发现花后10～15 d开始实施遮荫处理，遮荫期间带穗植株茎的非结构性碳水化合物干重减少量达140～290 g/kg；贺明荣等[6]在小麦花后12～20 d实施遮荫处理，发现灌浆期弱光适应能力较强的品种(系)千粒重平均降低2.14 %和1.46 %，适应能力较弱的品种(系)则相应降低16.05 %和14.51 %；Sabine[7]从孕穗期开始分不同时段对小麦进行了为期19～28 d的45 %遮荫处理，结果发现遮荫降低了小麦穗的干物质。在品质特性方面，强光时作物叶片硝态氮含量升高、蛋白质含量降低、硝酸还原酶活性降低，然而随着遮荫面积的增大小麦光合产能降低[6,8]、千粒重降低[9-10]，产量下降，但籽粒中蛋白质含量有升高的趋势，因此小麦品质与产量呈现负相关关系[11]，并由此提出用遮荫来提高小麦品质的假设，即遮荫强度加大时光合强度降低、光合产物形成较少、籽粒中碳水化合物积累少、蛋白质含量增加[12]；遮光条件下水稻淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量的下降有关，淀粉分支酶活性的升高是直链淀粉占淀粉总量的比率减少的重要原因[13]。【本研究切入点】以大穗型小麦品种云麦53和多穗型小麦品种德麦9号为材料进行遮荫处理，评估了遮荫条件及其程度对小麦农艺性状和品质特性的影响。【拟解决的关键问题】研究弱光条件下小麦产量性状和品质特性的改变，以期为小麦栽培和加工利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试验设计

试验于2016-2017年在云南省德宏州农科所试验田(24°25′35″N，98°34′33″E)进行，海拔913.8 m，典型的南亚热带气候，耕层土壤为红壤，肥力中上，前作水稻。供试品种为多穗型品种德麦9号和大穗型品种云麦53。于2016年11月15日播种，采用条播播种方式，播种密度330万苗/hm2，行距为33 cm，小区面积6.67 m2。3因素随机区组排列，3次重复。分别于抽穗-蜡熟期和开花-蜡熟期用遮阳网对试验小区进行遮荫处理，并且遮阳网距离小麦冠层50 cm，以保证冠层通风良好。云麦53进行25 %和50 %的遮荫处理，分别为2017年2月4日抽穗期开始遮光至2017年4月1日蜡熟期结束，2017年2月9号开花期开始遮光至2017年4月1日蜡熟期结束。德麦9号进行25 %和50 %的遮荫处理，分别为2017年2月15日抽穗期开始遮光至2017年4月6日蜡熟期结束，2017年2月19号开花期开始遮光至2017年4月6日蜡熟期结束。以自然光照作对照。其它管理措施与常规试验田间管理一致。

1.2 方法

1.2.1 小麦产量性状测定 测定穗长、小穗数、不育小穗数、穗粒数、穗粒重、总穗数、千粒重、容重、小区产量。

1.2.2 小麦籽粒品质特性测定 根据AACC 2000相关方法测定蛋白质含量、面筋含量、粉质仪参数、RVA参数。

1.2.3 统计分析 用SPSS软件对试验数据进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 遮荫对小麦产量性状的影响

由表1可见，不同遮荫时期对小麦籽粒及产量无显著影响；品种之间的千粒重和容重存在极显著差异，小穗数和结实小穗数存在显著差异；遮荫率对千粒重、容重和小区产量有极显著影响，对穗粒数和不实小穗数有显著影响。

随遮荫程度增加，千粒重和容重极显著降低、小区产量显著降低，穗粒数、穗长、小穗数、结实小穗数无显著变化，适度遮荫(25 %)致不实小穗数极显著增加(表2)。

表1 产量性状方差分析(F值)

注：A、B和C分别表示品种、处理时期和遮荫率。*和**分别表示0.05和0.01显著水平。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 不同遮荫率下产量性状显著性分析

注：同列不同大写字母和小写字母分别表示0.01和0.05显著水平。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 遮荫对小麦粉质参数的影响

不同品种、遮荫处理及二者综合作用均对形成时间、吸水率、稳定时间、弱化度、粉质质量指数和断裂时间有极显著影响(表3)。

随着遮荫率增加，形成时间、稳定时间、粉质质量指数和断裂时间均显著增加，吸水率先降低后增加，弱化度则显著降低(表4)。

2.3 遮荫对小麦糊化特性参数的影响

品种之间高峰黏度、低谷黏度、松懈值、最终黏度、高峰时间和糊化温度达到极显著差异，遮荫处理极显著影响反弹值，品种和遮荫处理的综合作用显著影响低谷黏度(表5)。

表3 小麦粉质参数方差分析(F值)

表4 遮荫对小麦粉质参数的影响

表5 小麦糊化特性参数的方差分析(F值)

表6 遮荫对小麦糊化特性参数的影响

表7 小麦蛋白、面筋含量的方差分析(F值)

随着遮荫率增加，最终黏度和反弹值显著升高，其它糊化特性参数影响不显著(表6)。

2.4 遮荫对小麦蛋白、面筋含量的影响

品种之间沉降值干面筋、湿面筋含量和面筋指数均差异极显著(表7)，遮荫处理极显著影响籽粒蛋白、干面筋和湿面筋含量，品种和遮荫处理的综合作用极显著影响干面筋和湿面筋含量。

随着遮荫程度的增加，干面筋、湿面筋和蛋白质含量极显著增加，而沉降值和面筋指数无显著变化(表8)。

3 讨 论

光是植物生长发育所必需的环境因子之一，光照强度的强弱直接影响植物生长、形态以及生理生化的各个方面[14]。光照强度主要从两方面调节植物的生长，一是通过光敏色素等信号形式调节植物的生长发育和形态建成，二是光照强度的强弱直接控制植物的光合作用效率、调节控制植物的生命活动。过强可能会出现光抑制而引起光合作用下降，导致植物生长速率下降[15]；过弱则出现光缺乏现象，最终影响植物体的正常生长发育[16-17]。多数研究认为，环境因素对品质的影响较大[18]，面团流变学特性则主要由品种遗传特性决定，但也受环境等因素的影响[19]，其中弱光导致小麦粉质参数中形成时间延长和面筋筋力增强，反之形成时间较短、面筋筋力减小、吸水率增大[20]。

单位面积穗数、千粒重和穗粒数是作物产量的三大构成因素。本研究发现，随遮荫程度增加，小麦光合作用受到的影响也加大，籽粒饱满程度逐渐下降，导致千粒重和容重的显著降低；遮荫也会导致不实小穗数的增加从而引起穗粒数的降低。遮荫会使千粒重和穗粒数减少，而单位面积穗数没有增加，最终导致小麦产量的降低。

随着遮荫程度增加，形成时间、稳定时间、粉质质量指数和断裂时间等品质参数均显著增加而弱化度降低，以及干面筋、湿面筋和蛋白质含量极显著增加，而沉降值和面筋指数无显著变化，说明遮荫处理可使小麦粉筋力及强度提高，但是面筋质量和蛋白质品质没有明显改善，无助于提高加工食品的品质；最终黏度和反弹值随着遮荫率增加显著升高，引起直链淀粉含量的增加，加工食品的老化会加速而不利于长期储存。

表8 遮荫对小麦蛋白、面筋含量的影响(14 %湿基)

4 结 论

弱光条件对不同类型小麦品种的产量性状和品质特性影响完全一致。随遮荫程度增加，产量相关性状均逐渐降低导致减产；蛋白质、面筋含量增加和小麦粉粉筋力增强，但面筋蛋白数量的增加无助质量的提高；糊化特性表明制作的食品容易老化、存放时间缩短。