拔节期渍害对小麦品质及饼干制品的影响

宋桂成 余桂红 姚金保 张平平 张鹏 马鸿翔

摘    要：為了研究小麦拔节期渍害对小麦籽粒和加工品质的影响，通过试验池淹水的方式，设置对照和渍水2周、3周3个水平的试验，研究了拔节期渍害对籽粒的容重、千粒质量、蛋白质含量、粒径和硬度，面粉的蛋白质含量、湿面筋含量、降落数值、SDS沉淀值和SRC，以及面团的揉混仪参数、粉质仪参数和拉伸仪参数等小麦品质相关性状的影响。结果表明：拔节期渍水2周，渍害对籽粒蛋白质含量、面粉蛋白质含量、湿面筋含量和蔗糖SRC值及面团的峰值时间、峰值面积、形成时间、稳定时间、粉质仪分数、拉伸能量、延伸度和拉伸比无显著影响;拔节期渍水2周以上，小麦的容重、千粒质量、籽粒蛋白含量、粒径和籽粒硬度指数显著降低，面粉蛋白质含量、湿面筋含量、降落数值、SDS沉淀值和4种SRC值显著降低，面团的峰值面积和延伸度显著降低，面团阻力增加，面团的其他流变学特性影响不显著，饼干直径显著减小。可见，渍害2周以上对小麦品质相关性状有显著影响，并影响饼干品质等相关指标。

关键词：拔节期;渍害;品质;面团;饼干

中图分类号：S512.1;S342.2                 文献标识码：A                DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.01.002

Effect of Waterlogging on Wheat Quality and Biscuit Products at Jointing Stage

SONG Guicheng1， YU Guihong1， YAO Jinbao1， ZHANG Pingping1， ZHANG Peng1， MA Hongxiang2

（1.Institute of Food Crop， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014， China; 2. College of Agricultural， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu  225009， China）

Abstract：In order to study the effects of waterlogging on wheat grain and processing quality at jointing stage， the effects of waterlogging on grain volume weight， 1 000 grain weight， protein content， grain diameter and hardness， flour protein content， wet gluten content， falling value， SDS sedimentation value and SRC， dough mixograph parameters， farinograph parameters and extensometer parameters and biscuit diameter were studied by setting up control and waterlogging for 2 and 3 weeks. The results showed that waterlogging for 2 weeks at jointing stage had no significant effect on grain protein content， flour protein content， wet gluten content， sucrose SRC value， peak time， peak area， formation time， stability time， farinograph fraction， stretching energy， elongation and stretching ratio of dough. After waterlogging for more than 2 weeks at jointing stage， the grain volume weight， 1 000 grain weight， grain protein content， grain size and grain hardness index， the flour protein content， wet gluten content， falling number， SDS sedimentation value and four SRC values， the peak area and elongation of dough decreased significantly， dough resistance increased. The diameter of biscuit decreased significantly， but other rheological properties of dough had no significant effect. It could be seen that waterlogging for more than 2 weeks had a significant effect on the correlation of wheat quality and biscuit quality.

Key words： jointing stage; waterlogging; quality; dough; biscuit

天津农业科学  Tianjin Agricultural Sciences

2022，28（1）：6-9

·作物栽培与设施园藝

渍害是长江中下游地区常见的一种农业灾害，夏收作物因渍害影响，每年减产30%～50%[1]。随着全球极端天气频发，长江中下游地区雨量增多，尤其3—4月（小麦拔节至灌浆期）小麦受渍天数比率呈现增加趋势[2]。拔节孕穗期是小麦需水的临界期，拔节孕穗期渍害影响N素和K元素的吸收，导致地上部分干物质积累明显降低，成穗率、穗粒数降低，籽粒蛋白质、维生素B2和各种氨基酸含量下降，最终导致产量下降和营养品质降低[3]。小麦花期渍害导致叶片光合速率降低，硝酸还原酶（NR）活性、叶绿素含量和超氧化物歧化酶（SOD）下降，过氧化物酶（POD）活性和丙二醛（MDA）含量上升，脱落酸（ABA）含量上升、赤霉素（GA）含量下降，植株生理功能衰退[4]。孕穗期渍害降低穗粒数影响小麦产量，地下水埋深在0～30 cm显著降低籽粒蛋白质和淀粉含量[5]。研究发现，小麦灌浆期涝渍害，有效穗数和穗粒数降低是引起产量降低的主要因素，受渍害7 d显著影响吹泡仪参数，但对粉质仪参数没有显著影响，处理间蛋白质含量和SDS沉降值无显著差异[6]。花后渍水随渍水时长增加，小麦面团形成时间、稳定时间和承受力下降比例增加[7]。实际上，渍害不仅导致小麦籽粒的淀粉和蛋白质含量下降，而且导致蛋白组分中麦谷蛋白和醇溶蛋白含量降低，最终使面粉面筋特性和加工品质特性降低[8]。目前，关于渍害与小麦产量关系的研究主要侧重在生理机制方面，关于渍害胁迫与小麦品质关系的研究主要侧重在花后和灌浆期，拔节期渍害对小麦品质影响的报道极少。拔节期渍害不仅影响小麦的产量，而且影响小麦的面团流变学特性[9]，拔节到抽穗灌浆期也是小麦育种选育的关键时期[10]。因此，研究拔节期渍害胁迫与小麦品质的关系对小麦生产加工及育种具有重要的参考意义。本试验通过拔节期人工模拟渍害，研究拔节期不同渍害程度对小麦品质的影响，为长江中下游麦区小麦生产和育种提供理论与技术依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试小麦品种为‘宁16023’，由江苏省农业科学院粮食作物研究所小麦室提供。该品种在多点试验中耐渍性适中，且为软质品种，较适宜做饼干。因此，本实验主要探讨渍害对耐渍性适中的小麦品种品质的影响。

1.2 试验设计

试验于2018年11月12日在江苏省农业科学院院内试验池进行。试验池面积9 m2（长6 m，宽1.5 m），池深2 m，每个池子有专用的进出水口，可保证池内保持一定的水位。试验池土壤氮含量141.2 mg ·kg-1，有机质含量25.6 g·kg-1。试验设置对照、渍水2周、渍水3周3个水平，3次重复。每池为1个试验小区，行长1.5 m，行距0.25 m，株距0.05 m。生长管理参照大田标准，总施肥量144 kg·hm-2复合肥（N、P、K比例分别为18%），60%作为基肥，40%淹水处理后施用。于2019年3月1日拔节期渍水处理，渍水处理期保持池内地面3 cm水位。渍水处理2周和3周后，排尽池内水。2019年5月29—30日收获，每区分别收获，测定籽粒相关的品质性状。

1.3 测定指标及方法

采用SKCS 4100单籽谷物质量分析仪（瑞典波通仪器公司）测定籽粒硬度和千粒质量;采用DA 7200近红外分析仪（瑞典波通仪器公司）测定籽粒蛋白含量和面粉蛋白含量;采用Mixograph 揉混仪（美国National公司） 测定面团流变特性的峰值时间和峰值面积，参照AACC 54-40A 法操作;采用粉质仪（东方孚德JFZD）和拉伸仪（东方孚德JLMD150）测定面团流变特性的形成时间、稳定时间、吸水率、粉质质量分数、拉伸能量、延伸度、阻力、拉伸比，参照GB/T 14614-2019和GB/T 14615-2019操作;参照GB/T 35866-2018 采用微量法（1 g）测定水、5%乳酸、5%碳酸钠和50%蔗糖4 种溶剂的SRC 值;参照AACC10-52法制作饼干。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2007进行数据处理，Duncan's multiple range test法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 拔节期渍害对小麦籽粒性状的影响

由表1可知，拔节期随渍水处理时间延长，小麦的容重、千粒质量、籽粒蛋白质含量和粒径均显著降低，籽粒硬度指数降低不显著。渍水处理3周，小麦的容重、千粒重和粒径比渍水处理2周低，两种处理间没有显著差异，但两种处理与对照相比显著降低。渍水处理3周，籽粒硬度指数较处理2周和对照显著降低。这些结果表明，拔节期渍水2周以上显著影响小麦的饱满程度，降低籽粒的千粒质量、蛋白质含量、籽粒直径和籽粒硬度指数。

2.2 拔节期渍害对小麦面粉相关的品质特性的影响

由表2可知，拔节期随渍水处理时间延长，小麦面粉蛋白质含量、湿面筋含量、降落数值、SDS沉淀值和4种SCR值显著降低。渍水处理3周，面粉蛋白质含量、湿面筋含量和SDS沉淀值比渍水处理2周低，处理2周的面粉蛋白质含量和湿面筋含量与对照没有差异，处理2周的SDS沉淀值与3周没有显著差异。渍水处理2周与3周的水、5%碳酸钠SRC和50%蔗糖存在显著差异，5%乳酸没有显著差异。这些结果表明，拔节期渍水2周以上可显著降低面粉蛋白质和湿面筋的含量，同时导致降落数值、SDS沉淀值显著降低和4种SRC值降低。

2.3 渍害对面团流变学特性的影响

由表3可知，拔节期随渍水处理延长，面团的峰值面积和延伸度显著降低，面团的阻力显著增加。拔节期渍水对面团的峰值时间、形成时间、稳定时间、吸水率、粉质质量分数、拉伸能量和拉伸比50没有显著影响。渍水处理3周，面团的峰值面积和延伸度降低幅度较大，分别为9.98，4.49个百分点;面团的阻力50增加4.24个百分点。渍水2周和3周增加面团的形成时间、粉质质量分数拉伸比，降低面团的吸水率，但是均未达到显著水平。这些结果表明，拔节期渍水2周以上可显著降低面团的峰值面积和延伸度，增加面团的阻力，但是对面团的其他流变学特性没有显著影响。

2.4 渍害对饼干品质的影响

由图1可知，拔节期渍水导致小麦粉制作的饼干直径减小。渍水处理2周，小麦粉制作的饼干直径与对照没有显著差异;渍水处理3周，小麦粉制作的饼干直径与对照存在显著差异。这些结果表明，拔节期渍水2周以上严重影响小麦面粉特性导致制作饼干直径显著减小。

3 结论与讨论

在小麦生长发育及品质形成过程中，水分通过参与植株干物质的形成、积累及运输，影响小麦产量和品质的形成[11]。渍害时间越长对小麦籽粒性状的影响越大[12]。研究表明，小麦籽粒越饱满、结构紧密，容重则越大，反之容重则小[13]。小麦容重与千粒质量呈正相关，籽粒平均质量越大，籽粒容重越高[14]。本研究发现，渍水2周和3周小麦千粒质量显著降低，籽粒直径显著降低，容重显著降低;千粒质量分别降低7.58，9.10个百分点，籽粒直径分别降低3.47，3.79个百分点，容重分别降低4.95，5.16个百分点。渍水2周以上显著降低籽粒直径和千粒质量，饱满度（籽粒直径）和千粒质量的降低导致容重下降，与前人的研究结论一致。向永玲等[6]研究表明，灌浆期涝渍处理7 d，小麦面粉蛋白质含量稍有升高，处理与对照没有差異，这与宋桂成等[9]结论一致。但是本研究发现，拔节期渍水2周籽粒蛋白质含量与对照没有显著差异，这与宋桂成等[9]结果一致;处理2周以上，籽粒蛋白质含量显著降低，与前者的结论不同。研究表明，渍害对小麦各个发育时期的影响不同，拔节期至灌浆期对渍害较为敏感[15];拔节孕穗期渍害越长对小麦产量和品质的影响越大，籽粒蛋白质含量降低较大[3， 12]。本研究发现，拔节期渍水2周以上，籽粒蛋白质含量显著降低，这与前人的研究结果一致。小麦发育后期气温逐渐升高，灌浆期气温较高，田间水分蒸散量较大，降低了土壤含水量，有利于渍害程度减低[2];另外，渍害时间越短对小麦的品质的影响越小[16]。因此，向永玲等[6]认为灌浆期渍水7 d对小麦籽粒蛋白质含量的影响没有显著差异，可能由于渍水时长短;而本研究拔节期渍水2周以上，渍水时间长导致籽粒蛋白含量显著降低。本研究发现，渍水导致籽粒硬度降低，与宋桂成等[9]的结果一致。事实上，籽粒硬度与籽粒形成过程成分含量直接相关[17]，受环境影响品种间的硬度指数差异较大[18]。因此，受渍害影响时间越长，籽粒硬度降低越明显。

小麦品质特性受环境因子和栽培措施的影响[19]。本研究发现，拔节期渍水处理2周，小麦面粉降落数值、SDS沉淀值、水SCR值、5%碳酸钠SRC值和乳酸SRC值显著降低，渍水处理2周以上，面粉品质性状指标均降低，这与宋桂成等[9]和向永玲等[6]的研究结果一致。拔节期渍水对面团的峰值时间、形成时间、稳定时间、吸水率、粉质质量分数、拉伸能量和拉伸比没有显著影响，这与向永玲等[6]的研究结果一致。由以上结果和表3可以看出，拔节期渍水2周以上影响面粉的品质特性，对面团的峰值面积和延伸度影响较显著。另外，本研究发现，拔节期渍水2周和3周导致小麦粉制作的饼干直径减小，但没有显著差异。贮藏蛋白组分含量特征、溶剂保持力等性状与饼干直径显著相关[20]。本研究中，拔节期渍水导致蛋白组分和4种溶剂保持力改变可能是导致饼干直径减小的直接原因。

参考文献：

[1] 吴洪颜， 张佩， 徐敏， 等. 长江中下游地区冬小麦春季涝渍害灾损风险时空分布特征[J]. 长江流域资源与环境， 2018， 27（5）： 1152-1158.

[2] 任菲莹， 熊勤学. 基于分布式水文模型的小麦渍害对气候变化响应研究[J]. 麦类作物学报， 2020（10）： 1265-1274.

[3] 邵孝候， 俞双恩， 马绍川， 等. 拔节孕穗期受渍对小麦干物质产量、矿质营养和品质的影响[J]. 灌溉排水， 1995（3）： 16-19.

[4] 蔡永萍， 陶汉之， 张玉琼. 土壤渍水对小麦开花后叶片几种生理特性的影响[J]. 植物生理学通讯， 2000， 36（2）： 110.

[5] 李玉营， 马东方， 王书平， 等. 孕穗期地下水埋深对小麦产量及品质的影响[J]. 江苏农业科学， 2016， 44（12）： 107-110.

[6] 向永玲， 方正武， 赵记伍， 等. 灌浆期涝渍害对弱筋小麦籽粒产量及品质的影响[J]. 麦类作物学报， 2020， 40（6）： 730-736.

[7] 贾远远. 花后渍水对不同类型小麦品种籽粒产量和品质的影响[D]. 合肥： 安徽农业大学， 2017： 15-25.

[8] 兰涛， 姜东， 谢祝捷， 等. 花后土壤干旱和渍水对不同专用小麦籽粒品质的影响[J]. 水土保持学报， 2004， 18（1）： 193-196.

[9] 宋桂成， 史高玲， 张平平， 等. 拔节期渍水对小麦籽粒品质相关性状的影响[J]. 核农学报， 2021， 35（1）： 238-244.

[10] 姚金保， 张鹏， 马鸿翔. 长江中下游地区小麦新品种丰产稳产性的评价[J]. 中国农学通报， 2019， 35（24）： 1-6.

[11] 许振柱， 于振文， 王东， 等. 灌溉条件对小麦籽粒蛋白质组分积累及其品质的影响[J]. 作物学报， 2003， 29（5）： 682-687.

[12] 甄博， 周新国， 陆红飞， 等. 冬小麦不同生育期受涝对其生长和产量的影响[J]. 灌溉排水学报， 2017， 36（10）： 46-50.

[13] 唐昊. 小麦重要品质性状、籽粒性状及延绿性状的分子遗传学研究[D]. 雅安： 四川农业大学， 2018： 25-51.

[14] 郑立飞， 范展飞， 冯浩， 等. 小麦产量因素对籽粒容重影响的通径分析[J]. 生物数学学报， 2015， 30（4）： 721-727.

[15] SETTER T L， WATERS I. Review of prospects for germplasm improvement for waterlogging tolerance in wheat， barley and oats[J]. Plant and Soil， 2003， 253（1）： 1-34.

[16] 高敬文， 苏瑶， 沈阿林. 渍害胁迫下小麦生长的响应机理及调控措施研究进展[J]. 应用生态学报， 2020， 31（12）： 4321-4330.

[17] 安江红， 张文静， 赵瑛琳， 等. 麦类作物籽粒硬度的研究进展[J]. 北方农业学报， 2020， 48（4）： 40-47.

[18] 丁卫新. 同一品种小麦异地种植品质调研[J]. 现代面粉工业， 2019， 33（1）： 15-19.

[19] 严美玲. 水氮运筹对小麦产量、品质及碳氮代谢的影响与调控[D]. 泰安： 山东农业大学， 2006： 28-55.

[20] 张平平， 姚金保， 王化敦， 等. 江苏省优质软麦品种品质特性与饼干加工品质的关系[J]. 作物学报， 2020， 46（4）： 491-502.

收稿日期：2021-07-27

基金项目：国家现代农业技术产业技术体系（CARS-03）

作者简介：宋桂成（1983—），男，河南南阳人，助理研究员，主要从事抗逆与小麦品质遗传育种方面研究。