探墒沟播下灌水次数对冬小麦籽粒营养、加工品质的影响

任婕，高志强，孙敏，任爱霞，林文

（山西农业大学农学院，山西 太谷 030801）

小麦生长发育过程中，水分通过参与各项生理生化反应对植株内的物质转运积累起调节作用，进而显著影响产量及品质。小麦是一种高耗水作物，而淡水资源不足是限制华北麦区发展的重要因素［1］，因此，针对小麦需水规律及灌水对小麦生长发育的影响，科研工作者已进行大量研究［2］。有研究表明，在适宜生长条件下，与充分利用灌溉水相比，减少小麦灌溉量产量差异不大，说明可以实现合理灌溉［3］，但不同小麦品种间结果不同［4］。

土壤水分对小麦产量和品质的形成有重要影响。土壤水分增加，小麦产量就会增加，水分不足，产量趋于下降，籽粒蛋白质含量也不高［5］。但也有研究表明，适度干旱有利于小麦籽粒蛋白质含量增加，过度干旱则会抑制蛋白质的积累，因此合理减少灌溉次数有利于蛋白质含量的提高［6-8］。小麦籽粒的饱满度源于淀粉的大量累积，水分、温度等各种外界环境因素对淀粉形成有直接或间接影响。王晨阳等［9］发现，在节水灌溉方式下，淀粉含量随生长期灌水次数的增多而减少。方保停等［10］发现，随着灌水增加，淀粉总产量、支链淀粉产量和小麦产量将逐渐增加。姜东等［11］研究发现，水分过多或过少都会降低小麦籽粒的淀粉产量，对籽粒淀粉含量的影响不同品种间也不同。此外，糊化特性是反映小麦淀粉品质的重要指标，一般认为基因型和环境都会对其产生重要影响，且环境对很多指标的影响更大。其中，方保停等［12］在池栽防雨条件下研究不同灌水对两种筋力型小麦淀粉糊化特性的影响，表明品种间粘度参数差异显著，受水分调控影响很大，豫麦50以灌四水和抽穗期灌一水效果最好，而豫麦34以拔节期灌一水和抽穗期灌一水效果最好。

前人关于灌水对小麦蛋白质及淀粉含量的影响已有大量研究，但有关对糊化特性影响的研究相对较少，且针对晋南地区适宜品种的研究更少。本试验选择适宜晋南地区种植的小麦品种为材料，设置不同的灌水处理，研究灌水次数对不同品种籽粒营养和糊化特性等加工品质的影响，以期为该地区小麦节水优质栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在山西省洪洞县辛村乡马三村山西农业大学小麦研究基地（36°31′N，111°65′E）进行。该地位于黄土高原东南部，属温带半干旱大陆性季风气候，平均海拔430 m，全年无霜期210 d，平均气温12.7℃，平均日照2 079.1 h，年均降水量441.5 mm，其中大部分降雨集中在7—9月。采用冬小麦—夏玉米轮作制，冬小麦于10月中上旬播种，次年6月上旬收获；玉米于6月中下旬播种，同年10月上旬收获，秸秆粉碎还田。试验地为壤土，0～20 cm土层土壤基础肥力为有机质含量12.89 g／kg、碱解氮42.78 mg／kg、速效磷17.66mg／kg、速效钾208.74 mg／kg，pH值为8.03。该试验地2018—2019年小麦生育期的降水量见图1。

图1 2018—2019年小麦生育期试验点降水量

1.2 试验设计

试验采用两因素裂区设计，主区为品种，选用邯农1412和山农29两个当地主推品种；副区为灌水次数，设春一水（拔节水，W60）、春二水（拔节水+开花水，W120）、春三水（拔节水+开花水+灌浆水，W180）3个水平，共3×2＝6个处理，重复3次。小区面积为100 m×4 m＝400 m2。每次灌水量为60 mm，且小区间留1.5 m宽的隔水带。

前茬玉米收获还田后，于2018年10月4日采用探墒沟播，播量为300 kg／hm2。播前基施复合肥630 kg／hm2（N-P-K：18-20-5），拔节期追施尿素（N 46%）109.5 kg／hm2。常规大田管理，2019年6月18日收获。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量测定 收获期，调查各小区1 m2长势均匀小麦样段的穗数和穗粒数，然后剪穗置于网袋中，脱粒晒干后称重，计算实际产量。

1.3.2 蛋白质含量测定 用盘式实验粉碎磨（瑞典Perten公司生产）粉碎烘干籽粒，用H2SO4-H2O2-靛酚蓝比色法测定籽粒含氮率，乘以5.7即为蛋白质含量。籽粒蛋白质组分测定采用连续提取法［13］进行。

1.3.3 蔗糖、可溶性总糖含量测定 蔗糖含量测定采用间苯二酚法，可溶性总糖含量测定采用蒽酮比色法［14，15］。

1.3.4 淀粉含量测定 直链淀粉和支链淀粉含量测定采用双波长法［16］，总淀粉含量为两者之和，直／支比为两者比值。淀粉产量为籽粒产量与总淀粉含量的乘积。

1.3.5 淀粉糊化特性测定 采用瑞典Perten公司生产的快速粘度分析仪（RVA-TecMaster型）测定淀粉糊化特性。

1.4 数据分析

用Microsoft Excel 2010处理和分析数据，并绘制图表，用DPS 7.5软件进行统计分析，用LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 探墒沟播下灌水次数对小麦成熟期籽粒蛋白质及其组分含量的影响

小麦成熟期籽粒蛋白质及其组分含量表现为邯农1412高于山农29，但谷醇比两品种无显著差异（表1）。春二水、春三水较春一水，清蛋白和球蛋白含量增加，醇溶蛋白和谷蛋白含量降低，且山农29各处理差异显著，谷醇比均无明显变化。随灌水次数增加，蛋白质含量先升后降，两品种均以春二水最高，且山农29各处理差异达显著水平；蛋白质产量也先升后降，且春二水、春三水均与春一水差异显著，但春二水和春三水之间差异不显著。可见，探墒沟播冬小麦灌春二水（拔节水+开花水）利于增加清蛋白、球蛋白含量，促进籽粒蛋白质积累，以邯农1412品种较好。

表1 灌水对小麦成熟期籽粒蛋白质及其组分含量的影响

2.2 探墒沟播下灌水次数对小麦籽粒可溶性糖和蔗糖含量的影响

小麦成熟期籽粒可溶性糖和蔗糖含量品种间表现为邯农1412高于山农29（图2）。春二水、春三水较春一水，邯农1412可溶性糖含量增加9.92%、11.28%（P＜0.05），以春三水处理最高；蔗糖含量增加8.84%、6.71%，以春二水显著最高。春二水、春三水较春一水，山农29可溶性糖含量和蔗糖含量分别增加9.54%、9.75%和11.52%、11.25%，但春二水和春三水均差异不显著。可见，春二水（拔节水+开花水）提高籽粒可溶性糖和蔗糖含量，且以邯农1412效果较好。

图2 灌水对小麦籽粒可溶性糖和蔗糖含量的影响

2.3 灌水对小麦籽粒淀粉含量、产量的影响

小麦成熟期籽粒淀粉含量及产量表现为邯农1412高于山农29，直链淀粉与支链淀粉比例（直／支）两品种间基本无差异（表2）。春二水、春三水较春一水，两品种直链淀粉含量均显著降低。春二水、春三水较春一水，邯农1412的支链淀粉含量分别增加5.43%、1.64%，总淀粉含量分别增加3.42%、0.08%，淀粉产量分别增加6.82%、6.46%，且以春二水最高，但春二水和春三水间无显著差异；山农29的支链淀粉含量分别增加1.25%、0.55%，产量分别增加16.49%、19.27%，且春二水和春三水间无显著差异，但总淀粉含量先升后降，以春二水最高。可见，春二水（拔节水+开花水）能提高籽粒支链淀粉、总淀粉含量和淀粉产量，有利于籽粒淀粉积累，以邯农1412较好。

表2 灌水对小麦籽粒淀粉含量、产量的影响

2.4 灌水对小麦籽粒淀粉糊化特性的影响

小麦籽粒淀粉糊化特性各指标，除稀懈值外邯农1412均高于山农29（表3）。春二水、春三水较春一水，邯农1412的峰值粘度和回升值均先增加后降低，但差异不显著；保持粘度和最终粘度均以春二水最高；稀懈值显著增加，但春二水和春三水间无显著差异。春二水、春三水较春一水，山农29的峰值粘度、保持粘度、回升值和最终粘度均增加，但三处理间无显著差异；稀懈值显著增加，以春二水最高；春二水峰值时间较春三水、春一水显著增加，糊化温度较春一水显著降低，春二水、春三水间无显著差异。可见，灌春二水（拔节水+开花水）优化了面粉糊化特性，有利于改善小麦品质，以邯农1412效果较好。

表3 灌水对小麦淀粉糊化特性的影响

2.5 小麦籽粒淀粉及其组分含量指标与糊化特性的关系

相关分析结果（表4）表明，峰值粘度与支链淀粉含量呈显著正相关，保持粘度与支链淀粉、总淀粉含量和淀粉产量呈显著或极显著正相关，回升值、最终粘度与直链淀粉、支链淀粉、总淀粉含量及淀粉产量均呈显著或极显著正相关，峰值时间与直链淀粉含量、直／支呈显著或极显著正相关，糊化温度与支链淀粉、总淀粉含量呈显著或极显著正相关。

表4 小麦籽粒淀粉及其组分含量指标与糊化特性的相关分析

3 讨论与结论

灌水过多或过少均不利于小麦的生长发育。研究表明，随着灌水次数增加，小麦籽粒蛋白质含量显著降低［17］，灌水次数与籽粒蛋白质含量呈负相关［18］。针对晋中麦区灌水次数的研究表明，除越冬期灌一水能够提高小麦籽粒蛋白质及其组分含量外，随灌水次数增加，小麦籽粒蛋白质含量显著降低，而蛋白质产量先增加后降低再回升［19］。本研究表明，增加灌水次数，清球蛋白含量增加，醇溶蛋白和谷蛋白含量下降，蛋白质含量和产量均先增加后降低，以春二水（拔节水+开花水）处理显著最高，与前人研究基本一致。这可能是由于随灌水次数的增加，氮素代谢增强，有利于蛋白质的合成，但氮代谢的增强促进了碳代谢，进而增加碳水化合物的合成，对蛋白质含量产生稀释效应［20，21］，所以过量灌水会降低蛋白质含量。

水分显著影响小麦淀粉产量和淀粉糊化特性。土壤水分亏缺显著降低籽粒淀粉的积累［22］，水分逆境条件下小麦籽粒支链淀粉含量和淀粉产量降低［22，23］，而增加灌水次数有利于增加支链淀粉含量，但淀粉产量降低［9］。吴金芝等［24］研究表明，水分对弱筋小麦淀粉产量和淀粉糊化特性具有显著的调控效应，淀粉产量随着灌水的增加而增加，拔节期灌一次水的峰值粘度、低谷粘度、最终粘度和反弹值最高，而稀懈值最低。本研究表明，增加灌水次数，直链淀粉含量和直／支比降低，支链淀粉、总淀粉含量及淀粉产量先增加后降低，峰值粘度、保持粘度、回升值、稀懈值和最终粘度先升高后降低，糊化温度升高。说明过量灌水不利于淀粉的积累以及淀粉品质的提高。而总淀粉、直链淀粉、支链淀粉含量与主要糊化参数呈显著或极显著正相关，与王晨阳等［25］的研究结果基本一致。