水分调控对滴灌冬小麦品质特性的影响

满本菊，李国志，李 伊，崔 静，2

(1.石河子大学农学院，新疆石河子 832003；2 .新疆兵团绿洲生态农业重点实验室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意义】小麦是世界上种植面积最大，分布最广，总产最高的粮食作物，其种植面积与产量均占谷物产量的1/4以上，在国民经济中占有重要地位[1]。北方是小麦的主产区[2]，新疆作为水资源不足的北方小麦产区之一，如何在节水基础上提高小麦产量并改善小麦品质，是需要解决的问题。研究和确定滴灌小麦高产优质的最佳灌溉水平，对新疆粮食生产有实际意义。【前人研究进展】小麦品质是指小麦籽粒对其加工消费过程中外观、工艺、营养要求的满足程度，是衡量小麦品种优劣的依据[3]。通过提高籽粒的容重、出粉率，增加面粉的沉降值、稳定时间，能够改善小麦籽粒品质[4]。贾殿勇[5]研究认为，小麦籽粒品质易受环境条件影响，作为主要生态因子的土壤水分对小麦籽粒品质具有明显的影响。关于水分对小麦籽粒品质影响的研究很多，李金才[6]认为降水量或土壤含水量与籽粒蛋白质含量呈负相关。张永丽等[7]研究表明容量,湿面筋含量,吸水率,沉降值,和面团稳定时间随着灌水量的增加呈现先增加后减少的趋势。雷钧杰等[8]研究认为随着滴灌量的增加，容重、蛋白质含量、湿面筋含量、面团稳定时间呈“先增后降”的变化趋势，而面团吸水率“先降后增”的变化趋势，沉降值逐渐增大，面团形成时间逐渐变短。周晓燕[9]也在研究中指出适量的水分才能使得小麦的品质达到最优，水分含量过多或过少都对籽粒品质的改善不利，而且对籽粒产量的提高也有一定的影响，合适的水分含量既可改善籽粒品质，又可提高籽粒产量。【本研究切入点】目前关于水分对小麦籽粒品质的影响研究仍存在一定的分歧，特别是新疆滴灌条件下灌水量对小麦品质的影响研究仍显不足。研究滴灌小麦高产优质的最佳灌溉水平。【拟解决的关键问题】通过设置多水平灌量试验，分析灌量对滴灌冬小麦籽粒品质的影响，为滴灌冬小麦高产优质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验于2016～2017年和2017～2018年在石河子大学农学院实验站进行，石河子大学实验站位于E 44.18°N 86.00°,种植方式为大田栽培。所有处理人工条播，播种量为525×104粒/hm2，采用15 cm等行距种植，毛管配置为1管4行，小区面积为5 m×8 m=40 m2。基施尿素150 kg/hm2、磷酸二铵375 kg/hm2，追施尿素450 kg/hm2，分别在越冬期、拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期按照10%～30%～20%～30%～10%的比例随水滴施。追施磷酸二氢钾60 kg/hm2，分别于拔节期和抽穗期均匀滴施。设置5个灌水处理，225 mm(W1)、375 mm(W2)、525 mm(W3)、675 mm(W4)，825 mm(W5))，整个生育期灌水10次，播种后各处理均滴出苗水60 mm，冬前均灌越冬水90 mm，各处理从返青后开始进行水分处理，返青至拔节共灌水8次，每10 d灌一次，分别灌水9.38、28.13、46.88、65.63和84.38 mm，用水表控制灌量。表1

表1 不同灌溉处理灌溉量
Table 1 Irrigation amounts under different irrigation treatments(mm)

处理Treatment灌水定额Irrigationquota12345678910总计W160.0090.009.389.389.389.389.389.389.389.38225.00W260.0090.0028.1328.1328.1328.1328.1328.1328.1328.13375.00W360.0090.0046.8846.8846.8846.8846.8846.8846.8846.88525.00W460.0090.0065.6365.6365.6365.6365.6365.6365.6365.63675.00W560.0090.0084.3884.3884.3884.3884.3884.3884.3884.38825.00

1.2 方 法

1.2.1 品质测定

采用波通DA7250型近红外分析仪测定容重，籽粒蛋白含量，面团形成时间，面团稳定时间，吸水率，沉降值以及湿面筋含量。

1.2.2 产量测定

在收获前调查各处理田间总穗数，然后选取各处理距离滴灌带不同行位麦穗20株，露天后晾晒后考种测定穗长、穗粒数、总小穗数、千粒重，并估算产量。

2 结果与分析

2.1 灌水量对籽粒蛋白质的影响

研究表明，不同灌水量对两品种蛋白质含量的影响整体趋势基本一致，随着灌水量的增加蛋白质含量逐渐减少。除了新冬22号2017年表现为W1>W2>W3>W5>W4，两品种两年均表现为W1>W2>W3>W4>W5。新冬43号和新冬22号蛋白质含量最大值均为W1处理，分别为17.63%、16.58%(2017)和16.63%、17.25%(2018)。最低值分别较最高值低1.27%、0.85%(2017)和1.07%、0.91%(2018)。新冬22号W1处理显著高于W4和W5，但与W2、W3之间差异不显著。新冬43号W1显著高于其它各处理，而W3、W4、W5之间差异不显著。表明干旱胁迫有利于蛋白质含量的提高，不同的品种的反应会因为对水分的敏感性不同而存在一定的差异性，新冬22号在W3处理开始表现出蛋白质含量显著增加，而新冬43号在W2处理才表现出来蛋白质含量显著增加的特性，新冬22号对水分更敏感。

两品种产量随着灌水量的增加呈现先增加后减少的趋势,两年均表现为W3>W4>W5>W2>W1。新冬43号和新冬22号最高产量分别较最低产量高出78.2%、76.2%(2017年)和33.21%、40.59%(2018年)除2018年新冬43号W3处理与W4处理差异不显著外，其余各处理间均表现差异显著。较高和较低的水分均不利于产量的提高。

两品种蛋白质产量均表现为随灌水量的增加呈现先增加后减少的趋势。除2018年新冬43号处理间表现为W3>W4>W2>W5>W1，其余均表现为W3>W4>W5>W2>W1，各处理间基本表现为W3显著高于其它处理；新冬43号和新冬22号最高蛋白质产量较最低值分别高出77.00%、75.77%(2017)和38.70%、26.90%(2018)。蛋白质产量与产量的最优处理一致，均为W3处理。

W1有利于籽粒蛋白含量的提高，但由于产量最低，因此不利于蛋白质产量的提高。W5不利于籽粒蛋白含量的提高，同时产量也较低，也不利于蛋白质产量的提高。W3籽粒蛋白含量相对较高，籽粒产量最高，能够获得较高的蛋白质产量。表2

表2 不同灌水量下产量、蛋白质含量及蛋白质产量变化
Table 2 Effects of irrigation water amount on protein content and protein yield

年份Year品种Varieties处理Treatment蛋白质含量Proteincontent(%)产量Yield(kg/hm2)蛋白质产量Proteinyield(kg/hm2)2017新冬43号W117.63±0.10a3078.64±335.8e542.66±301.99dW216.84±0.06b6578.15±647.3d1107.76±375.97cW316.70±0.37bc14140.3±518.03a2360.96±5232.98aW416.36±0.06c11790.8±469.08b1929.37±747.79bW516.37±0.09c9824.92±272.67c1608.34±904.04b新冬22号W116.58±0.04a3463.7±247.32e574.18±155.76dW216.43±0.00a6596.2±482.72d1083.99±31.10cW316.29±0.01a14545.63±505.63a2369.48±118.76aW415.82±0.01b13376.10±539.71b2116.10±189.17bW515.73±0.30b7882.57±578.64c1239.93±2327.70c2018新冬43号W117.25±0.10a7674.53±325.8d1324.11±354.59dW216.78±0.06b9285.65±616.4c1555.25±365.25cW316.71±0.37bc11474.98±498.03a1811.13±556.97aW416.59±0.06c11182.09±454.24a1743.66±765.87bW516.34±0.09c10022.79±254.67b1537.28±879.59b新冬22号W116.63±0.05a6673.87±247.32e1110.31±198.46dW216.14±0.02a9428.97±482.72d1522.46±112.08cW315.89±0.01ab11232.73±505.63a1811.14±135.74aW415.64±0.03b10609.73±539.71b1743.66±198.47bW515.56±0.06b9929.06±578.64c1537.82±274.59c

2.2 灌水量对湿面筋含量的影响

研究表明，两品种的湿面筋含量均随灌水量的增加而降低，且均以W1处理最高，W5处理最低。除2017年新冬22号表现为W1>W3>W2>W4>W5，其它均表现为W1>W2>W3>W4>W5。新冬22号W1至W3处理降幅最小，且W3处理与其它各处理差异不显著。新冬43号湿面筋含量下降幅度均高于新冬22号，且W1显著高于其它各处理。两品种湿面筋含量其它各处理与W1处理相比较，新冬22号分别下降了0.60%、0.58%、0.72%、1.84%(2017年)和0.68%、1.1%、1.9%、2.23%(2018年)；新冬43号分别下降了1.37%、1.46%、2.14%、3.04%(2017年)和1.57%、1.66%、2.34%、3.12%(2018年)。减少灌量有利于该品种湿面筋含量的提高。水分胁迫有利于湿面筋含量的提高，但水分对湿面筋含量的影响存在品种差异性。湿面筋含量随灌水量的增加而降低，但不同品种的增降幅不同，各处理间也存在差异。图1

图1 不同灌水量下湿面筋含量变化
Fig. 1 Influence of irrigation amount on wet gluten content

2.3 灌水量对沉降值的影响

研究表明，两品种沉降值随灌水量的增加沉降值下降，且均以W1处理最高，W5处理最低。各处理间除了新冬43号2017年表现为W1>W2>W4>W3>W5，其它均表现为W1>W2>W3>W4>W5。新冬22号和新冬43号最大值分别较最低值增加了4.53%、5.42%(2017)和6.9%、7.6%(2018)。水分胁迫有利于沉降值的提高，但水分对沉降值的影响存在品种差异性。图2

图2 不同灌水量下沉降值变化
Fig. 2 Influence of irrigation amount on settlement value

2.4 灌水量对粉质仪参数的影响

研究表明，出吸水率、面团形成时间和面团稳定时间两年均随着灌水量的增加呈现先增大后减小的趋势，且均为W3处理为最高值。吸水率除了新冬43号2017年表现为W3>W5>W4>W1>W2，其他均表现为W3>W4>W5>W2>W1。各处理间差异不显著。面团形成时间两品种均以W3处理最高，最低值大都为W5处理。新冬22号和新冬43号最大值较最小值分别延长了0.36、0.31 min(2017年)和0.43、0.40 min(2018年)。面团稳定时间品种间存在差异，新冬22号两年均表现为W3>W4>W5>W2>W1，新冬43号两年均表现为W3>W2>W1>W4>W5。且新冬22号和新冬43号的面团稳定时间最大值分别为9.18、7.77 min(2017年)和8.58、7.47 min(2018年)；最小值分别为W1处理和W5处理，最大值较最小值分别延长了0.87、1.43 min(2017年)和1.39、1.03 min(2018年)。水分对吸水率的影响相对较小，适宜的水分处理W3处理能够有效的延长面团形成时间和面团稳定时间。表3

表3 不同灌水量下粉质仪参数变化
Table 3 Influence of irrigation amount on parameters of the powder analyzer

年份Year品种Varieties处理Treatment吸水率Waterabsorption(%)面团形成时间Doughdevelopmenttime(min)面团稳定时间Doughstabilizationtime(min)2017新冬22号W155.35±0.59a4.43±0.04c8.31±0.05bW255.40±0.46a4.52±0.03c8.34±0.66bW356.42±0.29a4.76±0.03a9.18±0.09aW456.21±0.14a4.62±0.06b8.84±0.09abW556.06±1.06a4.40±0.01d8.54±0.07ab新冬43号W158.18±0.55a4.28±0.01b6.88±0.27bW258.15±0.30a4.31±0.03b7.44±0.16aW359.04±0.73a4.48±0.01a7.77±0.02aW458.24±0.57a4.22±0.04bc6.52±0.11cW558.28±0.32a4.17±0.09c6.34±0.07c2018新冬22号W164.17±0.15a5.36±0.005b7.19±0.05bW264.28±0.19a5.44±0.05b7.37±0.66bW364.56±0.29a5.51±0.03a8.58±0.09aW464.40±0.38a5.14±0.06c8.26±0.09abW564.36±0.32a5.08±0.01c8.18±0.07ab新冬43号W164.38±0.27a5.27±0.01b6.87±0.27bW264.43±0.38a5.35±0.05b6.94±0.16bW364.55±0.29a5.67±0.06a7.47±0.02aW464.51±0.38a5.59±0.09bc6.52±0.11bW564.45±0.32a5.45±0.07c6.44±0.07b

2.5 灌水量对籽粒容量的影响

研究表明，两品种容量两年均呈现“先增后减”的趋势，最小值均为W1，最大值均为W4处理。新冬22号两年均表现为W4>W3>W5>W2>W1，新冬43号分别表现为W4>W5>W3>W2>W1(2017年)和W4>W3>W2>W5>W1(2018年)。新冬22号和新冬43号最大值分别较最小值高1.6%和1.61%(2017年)和0.87%和0.71%(2018年)。新冬22号W4处理除显著高于W1处理外，与其它各处理差异均不显著；新冬43号两年分别表现为W4处理显著高于W1处理，但与其他各处理间差异不显著(2017年)和W4处理与W5处理差异显著，与其它处理差异不显著(2018年)。籽粒容量对水分的敏感度较低并无显著性变化。图3

2.6 不同水分处理下小麦籽粒主要品质性状间的相关性

研究表明，两年内新冬22号和新冬43号品种整体上都呈现相同的变化规律。籽粒蛋白与湿面筋含量、沉降值显著正相关，与其它各指标无显著相关。在适宜的水分条件下沉降值和湿面筋含量在一定的程度上能够反映小麦籽粒蛋白的质量与含量。吸水率和面团稳定时间与产量以及蛋白质产量呈显著正相关，吸水率和面团稳定时间能够较好地反映产量和蛋白质产量。可以将沉降值、蛋白质含量、以及湿面筋含量作为衡量小麦籽粒品质的参考指标，将面团稳定时间和吸水率作为反映小麦产量的参考指标。表4

图3 不同灌水量下籽粒容量变化
Fig.3 Effect of irrigation amount on grain capacity

3 讨 论

3.1 赵广才等[10]认为，水分是影响小麦产量和品质的重要因素之一，适宜的水分既可提高小麦产量，又有利于改善籽粒品质。姜东燕等[11]认为高水分对品质性状有不利影响,表现为水分对小麦品质有稀释效应,如籽粒蛋白质含量、湿面筋含量和沉降值等均随灌水量的增加而呈递减趋势。李金才等[6]研究表明，水分与蛋白质含量呈负相关关系，研究结果与之一致。研究中籽粒蛋白含量随着灌水量的增加总体呈现下降趋势，干旱显著提高了各品种籽粒蛋白质含量[12]。五个滴灌处理下，与水分亏缺和过多相比，适宜的滴灌量有助于改善小麦的品质和提高产量[13]，随着滴灌量的增加，水分对不同品种的冬小麦品质和产量的影响具有差异性。干旱胁迫有利于蛋白含量、湿面筋含量、沉降值的提高[14]。

3.2 此外，姜东燕等[11,15]研究认为水分影响着小麦的光合作用从而决定着籽粒干物质的形成,水分亏缺和过多都会抑制籽粒产量的形成。研究结果与之结论一致。研究中产量和蛋白质产量都在W3处理时达到最大值，且显著高于其它各水分处理。W3处理有利于籽粒产量和蛋白质产量的提高。姜东燕等[11,16]研究认为，湿面筋含量和沉降值是随着灌水量的增加而递减，研究结果与之基本一致。研究中湿面筋含量和沉降值随着灌水量的增加而呈现下降的趋势，但是从W1到W3降幅较小。表现出水分对两品种湿面筋含量影响较小，这应该是品种对水分的敏感性不同所造成的。灌水处理对湿面筋含量和沉降值的影响因品种而异[17]。

3.3 雷钧杰等[8,18]研究表明吸水率、面团稳定时间、面团形成时间随灌水量的增加而下降，研究与之研究结果不一致。研究中两品种吸水率在W3处理时达到最大值，但处理间差异不显著，表明水分对吸水率的影响较小。研究中面团稳定时间和面团形成时间最大值均为W3处理，且显著高于其它处理。这可能由于吸水率、面团形成时间、面团稳定时间受品种基因遗传的因素较大有关，存在品种间差异[19]。研究结果表明此处理有效的延长了面团形成时间和面团稳定时间[20]。但两品种对水分的敏感度不同，研究中新冬22号较为敏感。

3.4 李玲燕等[21]认为蛋白质含量、湿面筋含量及沉降值与小麦烘焙品质指标均呈显著相关,可以作为衡量小麦烘焙品质的参考指标。李英枫等[22]也认为不同品种间粗蛋白含量与湿面筋含量、沉降值呈极显著正相关。这与研究结果相一致，研究表明，蛋白质含量与湿面筋含量以及沉降值呈现显著正相关，能更好的表现小麦的籽粒品质，以及吸水率、面团稳定时间与产量和蛋白质产量呈现显著正相关，其能够在一定程度上反映小麦的产量。

4 结 论

保证产量的情况下，适当减少灌量更有利于籽粒品质的改善，以525 mm灌量表现最好，在该灌量条件下各品质指标均能达到较优的结果。新冬22号和新冬43号产量均达11 232.73～14 545.63 kg/hm2、11 474.98～14 140.3 kg/hm2，蛋白质产量分别为1 811.14～2 369.48 kg/hm2、1 811.13～2 360.96 kg/hm2，面团形成时间4.76～5.51 min、4.48～5.69 min，面团稳定时间8.58～9.18 min、7.47～7.77 min。