加拿大硬麥在晉麥區(qū)產(chǎn)量與籽粒品質(zhì)的研究

蘇琳琳，楊珍平，夏清，王寶青，孫敏，高志強

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

加拿大硬麥在晉麥區(qū)產(chǎn)量與籽粒品質(zhì)的研究

蘇琳琳，楊珍平*，夏清，王寶青，孫敏，高志強

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

[目的]為擴大山西優(yōu)質(zhì)小麥品質(zhì)資源范圍，[方法]對選用的16個加拿大硬粒小麥品種的產(chǎn)量、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)、籽粒品質(zhì)性狀進行比較，并對籽粒產(chǎn)量、籽粒蛋白質(zhì)及濕面筋含量進行聚類分析。[結(jié)果]結(jié)果表明，引進的硬粒春小麥優(yōu)質(zhì)品種，其籽粒品質(zhì)均優(yōu)于當?shù)仄贩N山農(nóng)129。獲得高蛋白(蛋白含量≥14%)強筋(濕面筋含量≥32%)高產(chǎn)(籽粒產(chǎn)量>4 500 kg·hm-2)品種是硬粒6號、16號、17號；高蛋白中筋(28%<濕面筋含量<32%)高產(chǎn)品種是硬粒4號、5號、9號、11號；高蛋白強筋中產(chǎn)(籽粒產(chǎn)量>3 000 kg·hm-2)品種是硬粒8號、14號、15號；高蛋白中筋中產(chǎn)品種是硬粒7號、10號；當?shù)仄贩N山農(nóng)129為高蛋白中筋高產(chǎn)品種。[結(jié)論]硬粒小麥除1號、2號、3號、13號外，其余品種對改良山西小麥籽粒品質(zhì)具有一定的意義。

硬粒春小麥； 晉中麥區(qū)； 產(chǎn)量性狀； 品質(zhì)性狀

隨著我國市場經(jīng)濟體制的完善與發(fā)展，農(nóng)業(yè)問題成為新時期關(guān)注焦點，糧食生產(chǎn)由提高產(chǎn)量向穩(wěn)定產(chǎn)量、提高質(zhì)量與效益轉(zhuǎn)變，小麥多元化生產(chǎn)進入一個新的歷史發(fā)展時期[1～4]。由于小麥生產(chǎn)成本“地板”偏高，價格“天花板”偏低，比較效益偏低，當前山西省小麥種植面積常年維持在72萬公頃左右，且存在優(yōu)質(zhì)品種強筋不強、弱筋不弱等品質(zhì)問題，造成供需缺口呈拉大趨勢[5～8]，小麥生產(chǎn)不能滿足市場需要。硬粒小麥(春性)[9]是除普通小麥外的第二個重要麥類栽培作物，它具有較高的營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)，是小麥改良的重要種質(zhì)資源之一。上世紀70年代初，我國就引進了國外新型硬粒小麥，研究表明硬粒小麥的籽粒透明度、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量與質(zhì)量、面筋強度都是影響硬粒小麥品質(zhì)的主要因素[10]。Desai等表明氮對硬粒小麥的生物產(chǎn)量、谷物產(chǎn)量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量有顯著的增產(chǎn)效應(yīng)[11]。

多年來，關(guān)于當?shù)鼗蛲畸渽^(qū)的育成品種研究，以及跨麥區(qū)的不同品種間的產(chǎn)量與品質(zhì)性狀研究較多[12～15]，且大都以冬性或半冬性小麥為主，而對春小麥資源品種研究甚少。因此本試驗擬以引自加拿大的16個優(yōu)質(zhì)硬粒小麥品種為材料，系統(tǒng)研究其在晉中麥區(qū)的產(chǎn)量與品質(zhì)性狀，為擴大并改良山西省優(yōu)質(zhì)小麥品種資源提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗所用小麥品種，具體見表1。

表1 供試品種

1.2 試驗設(shè)計

本試驗于山西省太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗田進行。試驗田土質(zhì)中壤土，土壤肥力中等，其0～40 cm耕層土壤養(yǎng)分為：有機質(zhì)含量13.9 g·kg-1，全氮含量1.80 g·kg-1，速效氮含量53.6 mg·kg-1，速效磷含量9.625 mg·kg-1，速效鉀含量135 mg·kg-1。

按常規(guī)播前旋耕、施加肥料(復(fù)合肥600 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=18%∶22%∶5%)、進行田間灌溉。對照山農(nóng)129于2010年9月30日播種。硬粒小麥于2011年3月18日播種。試驗為隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)3個重復(fù)，每個品種種植10行，種植行長為2米，行距20 cm，基本苗每公頃6×106株。硬粒小麥于5月10日噴施除草劑，5月18(起身期)、6月20日(孕穗期)分別追肥(每次追施尿素量225 kg·hm-2)。出苗后，每個品種均固定3個樣段(0.66 m2)作標記，用于成熟期測定產(chǎn)量以及考種。

小麥收獲后，測產(chǎn)、考種(千粒重、穗粒數(shù)、穗粒重、穗數(shù)、實際產(chǎn)量、理論產(chǎn)量等)。將籽粒晾干，采用萬深SC-X型品質(zhì)分析儀測定籽粒的品質(zhì)(水分含量、濕面筋含量、蛋白質(zhì)含量、吸水率、穩(wěn)定時間、形成時間、容重、沉降值、延展性等)。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計與分析方法

所得數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel數(shù)理統(tǒng)計分析軟件進行制表。方差分析與多重比較采取SAS9.1.3統(tǒng)計軟件分析，采用CORR過程對穗數(shù)、粒數(shù)、千粒重與籽粒產(chǎn)量進行相關(guān)性分析，用最短距離聚類對籽粒產(chǎn)量和籽粒蛋白質(zhì)含量兩因子進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 16個不同硬粒小麥的產(chǎn)量性狀分析

試驗中供試16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)成熟期的產(chǎn)量性狀表現(xiàn)見表2。產(chǎn)量聚類見圖1。表2表明，供試16個硬粒小麥品種在晉中麥區(qū)晚播后，成穗數(shù)除硬粒1號、2號、3號、13號外，其余每公頃不低于2×106穗；穗粒數(shù)除硬粒1號、山農(nóng)129和硬粒15號僅27～30粒外，其余品種的均在38粒以上；所有品種的千粒重均在38 g以上，硬粒5號、6號、7號甚至達50 g以上。最終收獲的籽粒產(chǎn)量，硬粒4號、5號、6號、9號、11號、16號、17號小麥品種均達到最大值4 500 kg·hm-2以上，硬粒1號的最低，僅433.2 kg·hm-2。對穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及籽粒產(chǎn)量4個因素進行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，穗數(shù)對籽粒產(chǎn)量差異顯著(r=0.972 6***)，呈正相關(guān)；穗粒數(shù)對籽粒產(chǎn)量差異顯著(r=0.010 9*),呈正相關(guān)；千粒重對籽粒產(chǎn)量呈正相關(guān)。對供試品種進行產(chǎn)量聚類(圖1)，將16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)分為3類：硬粒1號、2號、3號、13號為第Ⅰ類，產(chǎn)量在2 500 kg·hm-2以下；硬粒7號、8號、10號、14號、15號為第Ⅱ類，產(chǎn)量3 000 kg·hm-2以上；硬粒4號、5號、6號、9號、11號、16號、17號、CK為第Ⅲ類，產(chǎn)量在4 500 kg·hm-2以上。

表2 17個不同小麥品種產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的比較

注：同列小寫字母不同(a-m)，表示同一指標不同品種間差異顯著(P<0.05)。

Note: The different lower-case letters (a-m) indicated significant differences(P<0.05)of the same item with different varieties.

圖1 17個不同小麥品種籽粒產(chǎn)量聚類圖Fig.1 The grain yields of 17 wheat varieties of different cluster map

2.2 16個不同硬粒小麥的品質(zhì)性狀差異

供試品種在晉中麥區(qū)播種收獲后的籽粒品質(zhì)性狀見表3。16個引進品種在晉中地區(qū)播種后，穩(wěn)定時間[16]除硬粒1號、2號外，其余均在9～11 min；面團形成時間除硬粒4號、5號、8號、9號、10號、11號、14號在3.9 min以下，其余品種均在3.9 min以上；此外在延展性[17]指標上，除硬粒4號、5號、10號、11號、16號，其余都高于山農(nóng)129，差異顯著(P<0.05)。從吸水率[18]、穩(wěn)定時間、形成時間、延展性說明硬粒15號比其他幾個小麥品種表現(xiàn)優(yōu)異；濕面筋含量除硬粒5號外，其余品種均在30%以上，因選用的試材面筋強度大，使得產(chǎn)品烘烤品質(zhì)[19]優(yōu)良。

表3 17個不同小麥品種籽粒品質(zhì)性狀比較

在本試驗中，選用的16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)中有5個品種分別為硬粒4號、5號、7號、10號、11號蛋白含量較低，其余12個品種的蛋白含量均達到15%以上，屬高蛋白品種。而濕面筋含量品種間有一定的強弱差異。若按照以上兩個指標可將16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)分為兩類(圖2)：第Ⅰ類—高蛋白(≥14%)高濕面筋(≥32%)品種，硬粒1號、2號、3號、6號、8號、13號、14號、15號、16號、17號；第Ⅱ類—高蛋白中等濕面筋品種，硬粒4號、5號、7號、9號、10號、11號及山農(nóng)129(CK)。結(jié)合圖1產(chǎn)量聚類，則本試驗中，在晉中麥區(qū)種植后，獲得高蛋白強筋高產(chǎn)(>4 500 kg·hm-2)品種是硬粒6號、16號、17號，高蛋白中筋高產(chǎn)品種是硬粒4號、5號、9號、11號、CK；高蛋白強筋中產(chǎn)(>3 000 kg·hm-2)品種是硬粒8號、14號、15號；高蛋白中筋中產(chǎn)品種是硬粒7號、10號。引進品種在蛋白質(zhì)含量、濕面筋、吸水率、形成時間、延展性上表現(xiàn)的尤為明顯。

圖2 17個不同小麥品種籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋含量聚類圖Fig.2 Cluster map of grain protein and wet gluten content of 17 different wheat cultivars

3 討論與結(jié)論

山西省晉中地區(qū)屬典型的黃土高原溫帶季風(fēng)氣候，有著得天獨厚的地理優(yōu)勢，同時也是華北小麥主產(chǎn)區(qū)。影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的因素有小麥品種特性、生理生化調(diào)節(jié)機制、生態(tài)環(huán)境與栽培方式等方面[20～23]。另外，相同品種的小麥由于灌漿期、施氮肥、抽穗時期的不同，其生長狀況也有很大區(qū)別。在田紀春等[24]的研究中可知，掌握小麥表現(xiàn)性狀，對小麥的研究和逆境中小麥的產(chǎn)量具有一定的理論和實踐意義。16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)收獲產(chǎn)量聚類分析結(jié)果表明，硬粒4號、5號、6號、9號、11號、16號、17號、CK小麥品種籽粒產(chǎn)量>4 500 kg·hm-2，產(chǎn)量較高。硬粒小麥品種均于2011年3月18日播種，莖蘗充足，正常拔節(jié)，因此成穗數(shù)多，大部分品種收獲穗數(shù)均達到2×106·hm-2以上，僅有硬粒1號、2號、3號、13號收獲較少。晉中麥區(qū)夏季降雨較多，有利于在孕穗期提高穗粒數(shù)，因此，供試品種的穗粒數(shù)大多在30粒以上(硬粒15號為27粒)。晉中的生態(tài)環(huán)境條件保證了灌漿期所需的水分與光照，使得16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)的小麥的千粒重均在40 g以上(硬粒11號、17號除外)。穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均對產(chǎn)量具有重大影響，因此大多數(shù)硬粒小麥有發(fā)展為高產(chǎn)種質(zhì)資源的潛力。少數(shù)硬粒小麥穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重偏低未達到高產(chǎn)，可能由于品種自身的遺傳性[25](如分蘗能力、抗旱性)，品種對栽培措施的適應(yīng)性[26，27](如播期早晚、播量高低)，對其形成造成一定的影響。

對小麥品質(zhì)進行改良的重要方法，即品質(zhì)育種[28～31]。當前，高蛋白強筋型烘烤產(chǎn)品小麥品種在北方麥區(qū)具有極大的需求量?；趪覙藴蔊B/Y 7320—1998《專用小麥品種品質(zhì)》中的要求，蛋白質(zhì)含量≥14%屬強筋小麥，12%～13%屬中筋小麥，≤11.5%屬弱筋小麥；穩(wěn)定時間≥10 min屬強筋小麥，7 min～10 min屬中筋小麥，2.5 min屬弱筋小麥；濕面筋含量≥32%屬強筋小麥，濕面筋30%～32%屬中筋小麥，≤26%屬弱筋小麥；籽粒容重≥770 g·L-1屬中、強筋小麥，≥750 g·L-1屬弱筋小麥。試驗中16個硬粒小麥品種和山農(nóng)129(CK)的蛋白質(zhì)含量除硬粒4號、5號、7號、10號、11號外均達到15%以上，為強筋小麥。其中硬粒1號、2號、3號、6號、7號、8號、13號、14號、15號、16號、17號的濕面筋含量≥32%，達到強筋標準；硬粒4號、9號、10號達到中筋標準(30%～32%)。且面團延展性、面粉吸水率、形成時間、穩(wěn)定時間以及沉降值都具有一定的提高。因此，中、強筋小麥[32，33]適宜在晉中麥區(qū)種植。本試驗表明，16個加拿大硬粒小麥品種在晉中麥區(qū)種植：獲得高蛋白強筋高產(chǎn)(>4 500 kg·hm-2)品種是硬粒6號、16號、17號；高蛋白中筋高產(chǎn)品種是硬粒4號、5號、9號、11號；高蛋白強筋中產(chǎn)(>3 000 kg·hm-2)品種是硬粒8號、14號、15號；高蛋白中筋中產(chǎn)品種是硬粒7號、10號。引進品種除硬粒1號、2號、3號、13號外，其余品種對改良山西小麥籽粒品質(zhì)性狀具有重要的意義。

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(編輯：邢國芳)

CanadaDurumYieldandGrainQualityTraitsofWheatinJinzhongRegionResearch

Su linlin, Yang Zhenping, Xia Qing, Wang Baoqing, Sun Min, Gao Zhiqiang

(CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

[Objective]The objective of this study was to expand the scope of wheat resources with good qualities in Shanxi Province.[Methods]The study chosed 16 Canada hard wheat species with yield,yield component and grain quality traits analysed and compared.The Cluster analysis was conducted among grain yield,grain protein and wet gluten content.[Result] The results showed that the grain qualities of 16 Canada hard wheat species were better than that of Shannong 129( local varieties).Among the 16 species, species with high protein content (≥14% ), wet gluten content (≥32%) and yield varieties (>4 500 kg·hm-2) were durum 6,16,17.Species with high protein content,middle wet gluten content (between28% and 32%)and high yield varieties were durum 4, 5, 9, 11.Species with high protein content,high wet gluten and middle yield varieties (>3 000 kg·hm-2) were durum 8,14,15. Species with high protein content,middle wet gluten and middle yield varieties were durum 7,10.Shannong 129 was with high protein content,middle wet gluten and high yield.[Conclusion] Except for the durum species of 1,2,3,13, the rest of the 16 species of wheat grain could be used to improve the grain qualities of wheat varieties in Shanxi Province.

Durum， Jinzhong region， Yield， Quality characteristics

2016-07-04

2016-11-28

蘇琳琳(1991-)，女(漢)，山西朔州人，碩士研究生，研究方向：植物生理生態(tài)

*通信作者：楊珍平，教授，碩士生導(dǎo)師.Tel:0354-6289317;E-mail:yangzp.2@163.com

山西省回國留學(xué)人員重點科研資助項目(2015-重點4)；國家公益性行業(yè)科研專項(201503120)；國家科技計劃課題(2015BAD23B04-02)；國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-03-01-24)；山西省科技攻關(guān)計劃項目(20110311001-4)

S512.1

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1671-8151(2017)03-0158-06