灌浆期涝渍害对弱筋小麦籽粒产量及品质的影响

向永玲，方正武，赵记伍，高德荣，张 晓，王晓玲

(1.长江大学农学院，湖北荆州 434025；2.江苏里下河地区农业科学研究所,江苏扬州 225007)

长江中下游地区是我国主要的弱筋小麦产业带[1-2]，该区梅雨季节降雨频发，尤其在小麦生育中后期，雨水过多限制了小麦稳产和高产[3]。小麦籽粒产量和品质形成的关键在于灌浆期，其中70%以上的小麦产量都来源于花后光合产物的积累[4-5]。灌浆过程和籽粒发育状况决定小麦籽粒品质的好坏[6]。前人关于小麦对涝渍害的响应研究已有大量报道，不同生育期遭遇涝渍害和不同涝渍天数对小麦的影响差异较大。研究表明，长时间涝渍害会导致田间土壤缺氧，从而抑制植株对营养物质的吸收与积累，使小麦生物量大幅降低[7]；于开花前进行涝渍害处理能够提高小麦植株对开花后涝渍害的抗性，有效缓解开花后涝渍害对小麦的伤害，产量显著增加[8]；孕穗期遭受涝渍害使小麦生育后期缩短，从而导致籽粒灌浆不饱满，最终导致小麦减产[9-10]。小麦籽粒品质受很多因素的制约，其中水分是影响主要因素之一，它通过影响小麦籽粒储藏物质及其组分的含量改变小麦籽粒品质。研究表明，适宜的田间持水量有利于改善小麦产量和籽粒品质[11]；涝渍害处理下不同小麦籽粒蛋白质和谷蛋白含量均显著降低[12]；直链淀粉含量和支链淀粉含量显著增加[13]。前人关于涝渍胁迫与小麦产量和品质关系的研究侧重在生理机制方面[3,14]，关于涝渍害对弱筋小麦产量及品质的影响报道极少。本试验拟通过灌浆期人工模拟涝渍害，研究涝渍害对不同弱筋小麦品种产量及品质的影响，为长江中下游地区弱筋小麦的优化栽培与生产提供理论与技术依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

以扬麦13、扬麦15、扬麦22为试验材料，由江苏里下河地区农业科学研究所提供。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验采取裂区设计，主区为灌浆期人工模拟涝渍害(F)和正常水分管理(对照，CK)；副区为品种，分别为扬麦13、扬麦15、扬麦22。试验设置3个重复，小区面积22.5 m2。于灌浆期(花后 10 d)进行人工模拟涝渍害，使小麦根系全部没入水中，涝渍害处理7 d撤水。涝渍区与对照区之间留2 m隔离带，试验区域四周设置保护行。

试验于2017-2018年在湖北省荆州市长江大学农学院实验基地进行。试验地有机质含量22.3 g·kg-1，速效氮133.6 mg·kg-1，速效磷15.1 mg·kg-1，速效钾153.6 mg·kg-1，pH 7.6，其他各项田间管理同当地小麦高产田。

1.2.2 测定项目与方法

(1)产量及其构成因素测定：小麦成熟后，每个小区随机选取连续10株进行室内考种，考种项目包括有效穗数、穗粒数、千粒重等；成熟期测定田间实收产量。

(2)品质性状测定：采用瑞典Perten公司生产的DA7200固定光栅连续光谱近红外品质分析仪测定蛋白质含量。

湿面筋含量测定：根据籽粒硬度将小麦籽粒含水量分别调整至14%～15%，润麦18～20 h，参照AACC 26-20方法，用瑞典Buhler的MLU-202型实验磨粉机磨粉。采用Perten2200型面筋洗涤仪，按GB/T14608-93测定湿面筋含量。

SDS沉淀值测定：SDS沉淀值参照GB/T15685-2011测定，结果换算成14%湿基条件下的沉淀值。

粉质仪参数测定：用德国Brabender公司生产的电子型粉质仪测定面团稳定时间、面团形成时间、吸水率等。

吹泡仪参数测定：采用Chopin公司Alveograph型吹泡仪，按照AACC 54-30A(AACC，1995)方法测定吹泡仪参数(P值、L值、G值、W值、P/L值)。

溶剂保持力(SRC)测定：按照AACC 56-11(AACC，2000)方法测定4种溶剂保持力(水SRC、碳酸钠SRC、乳酸SRC和蔗糖SRC)。

1.3 数据处理

采用Excel 2000整理数据，采用DPS对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 灌浆期涝渍害对弱筋小麦产量及其构成要素的影响

由表1可知，灌浆期涝渍害处理7 d，3个小麦品种的有效穗数、穗粒数、千粒重和产量均显著降低(扬麦13的千粒重除外)。从产量构成要素来看，扬麦13、扬麦15、扬麦22的有效穗数分别较对照降低了30.0%、16.5%、23.5%，穗粒数分别较对照下降了4.7、5.4、8.9粒；扬麦15、扬麦22千粒重分别较对照下降了2.1 g和3.0 g。从产量来看，扬麦22产量降幅最大，达到了 35.5%。

表1 涝渍害对弱筋小麦产量构成要素及产量的影响Table 1 Effect of waterlogging stress on yield components and yield of weak gluten wheat

2.2 灌浆期涝渍害对弱筋小麦加工品质的影响

2.2.1 涝渍害对弱筋小麦蛋白质及湿面筋含量的影响

由表2可知，涝渍害7 d后，3个品种的蛋白质含量在处理间均无差异；扬麦13显著高于其他两个品种。涝渍处理7 d后3个品种的湿面筋含量均有所提高，扬麦13的上升幅度最大，达 16.25%，与对照差异显著。扬麦13的面筋指数在受到涝渍害处理后较对照显著下降(14.5%)，扬麦15和扬麦22的面筋指数在涝渍害后虽有下降，但未达到显著水平。涝渍处理3个品种的SDS沉淀值较对照均无显著差异，品种间差异显著。表明生育后期涝渍害对弱筋小麦蛋白质含量、SDS沉淀值影响不大。

表2 涝渍害对弱筋小麦蛋白质及湿面筋含量等的影响Table 2 Effect of waterlogging stress on protein and wet gluten content of weak gluten wheat

2.2.2 涝渍害对弱筋小麦吹泡仪参数的影响

由表3可知，涝渍害处理7 d后，不同品种的吹泡仪参数表现不同。P值、L值、G值、W值分别代表面团的韧性、面团的延展性、充气指数、面粉的烘焙能力或发酵能量[15]。3个弱筋小麦的P值在处理间均无显著差异。涝渍害后，扬麦13和扬麦15的L值和W值显著增加，而扬麦22 的L值和W值显著下降，扬麦13的G值显著上升。扬麦13和扬麦15的P/L值较对照显著下降，扬麦22的显著上升。整体上看，弱筋小麦面团的韧性P值受涝渍害影响较小，面团的延伸性L值、面团的烘焙能力或发酵能量W值受影响较大。涝渍害7 d后，扬麦22的吹泡仪参数整体表现最差。

表3 涝渍害对弱筋小麦吹泡仪参数的影响Table 3 Effect of waterlogging stress on alveograph parameter of weak gluten wheat

2.2.3 涝渍害对弱筋小麦溶剂保持力(SRC)的影响

由表4可知，3个小麦品种不同溶剂保持力对灌浆期涝渍害的响应不同。SRC是评价弱筋小麦品质的重要指标之一，这4种SRC(乳酸SRC、碳酸钠SRC、蔗糖SRC和水SRC)分别反映面筋特性、损伤淀粉含量、戊聚糖含量和面粉的综合特性[16]。扬麦13、扬麦15和扬麦22的水SRC、碳酸钠SRC、蔗糖SRC受涝渍害影响均表现为下降趋势，仅扬麦13的水SRC较对照呈显著差异。涝渍害后小麦的乳酸SRC较对照无显著差异，但扬麦13、扬麦15的乳酸SRC有所上升，扬麦22则表现相反。从整体看，涝渍害7 d对小麦的溶剂保持力影响较小。

表4 涝渍害对弱筋小麦溶剂保持力的影响Table 4 Effect of waterlogging stress on SRC of weak gluten wheat %

2.2.4 涝渍害对弱筋小麦粉质仪参数的影响

涝渍害后，3个小麦品种的吸水率、面团形成时间、面团稳定时间、粉质质量分数与对照之间均无显著差异(表5)。3个品种的吸水率在涝渍处理后有所下降，但差异不显著。综合来看，涝渍害7 d对弱筋小麦粉质仪参数影响不显著。

表5 涝渍害对弱筋小麦粉质仪参数的影响Table 5 Effect of waterlogging stress on farinograph parameters of weak gluten wheat

3 讨 论

3.1 涝渍害对弱筋小麦产量及构成要素的影响

涝渍害是制约小麦高产和稳产的主要自然灾害之一[17]。前人研究表明，小麦生育中后期涝渍害导致土壤缺氧，首先影响的是小麦根系对营养物质的吸收和运输，从而使产量构成要素千粒重和穗粒数显著降低，最终导致减产[18-19]。灌浆期涝渍害降低叶片光合能力，导致冠层叶片光合产物的积累量减少，直接导致籽粒灌浆不足，有效穗数显著降低，无效穗数显著上升[20-22]。本试验发现，在灌浆期重度涝渍害7 d后，3个弱筋小麦品种的产量及其构成要素均显著或不显著下降，与前人研究结果基本一致。

3.2 涝渍害对弱筋小麦主要品质指标的影响

小麦籽粒软质、延伸性好、蛋白质含量低、面筋强度弱是优质弱筋小麦的主要特点[23]。目前，我国弱筋小麦由于受到多因素的限制，弱筋品质逐年下降[24]。姜东燕等研究表明，重度水分胁迫导致蛋白质含量增加[25]。本试验人工模拟涝渍害处理7 d，发现3个弱筋小麦品种的蛋白质含量在处理间无显著差异，说明涝渍害处理7 d对弱筋小麦的蛋白质含量影响较小。前人对小麦品质指标的相关性分析表明，在所有品质性状中，吸水率受环境因素影响最小[26]，也有研究表明，田间持水量过多会降低小麦吸水率，同时缩短面团形成时间和稳定时间[27]。本试验涝渍害7 d后3个弱筋小麦品种的吸水率、面团形成时间和稳定时间在处理间均无显著差异，这些结果的不同可能是生态条件和供试品种不同所致。灌浆期涝渍害7 d对3个弱筋小麦品种粉质仪参数无显著影响，其面团形成时间和面团稳定时间均达到国家弱筋小麦标准(≤2.0 min，≤2.5 min)。涝渍害7 d对面团的吹泡仪参数P值影响较小，扬麦13和扬麦15的面团延伸性L值和面团的烘焙能力W值在涝渍害7 d后均显著提升，扬麦22的变化趋势与之相反，由此可见，同是弱筋小麦品种，品种本身的遗传特性不同，不同小麦品种的品质性状差异较大[28-29]。溶剂保持力SRC是评价弱筋小麦最理想的品质指标之一，其能反映更多的面粉理化特性[30]。本研究结果表明，扬麦13的水SRC受涝渍害后显著下降，4种溶剂保持力中仅乳酸SRC达到国家弱筋小麦标准(≥87%)。

综上，涝渍害对弱筋小麦产量有显著影响，对品质的影响因品种和被测指标而异，3个弱筋小麦品种籽粒品质受基因型的影响大于涝渍害。小麦品质指标较多，且受到环境因素、基因型、耕作制度等不同因素的影响。本试验仅设置一个长达7 d的重度涝渍害处理，后期将用更多的小麦品种进行不同涝渍害时长处理，并从基因型、耕作制度方面着手，更系统地研究涝渍害对小麦品质指标等的影响。