夏 清，楊珍平*，席晉飛，李 娜，孫 敏，高志強(qiáng)，任江萍，潘辛來

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801;2.河南省國家小麥工程中心 河南 鄭州 450000;3.山西省農(nóng)科院棉花科學(xué)研究所，山西 運(yùn)城 044000)

隨著中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和市場經(jīng)濟(jì)體制的日益完善，中國農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)，小麥等糧食產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)也出現(xiàn)了新的變化，由單一的數(shù)量型效益向質(zhì)量型、生態(tài)型效益轉(zhuǎn)變。小麥?zhǔn)鞘澜缟献钪匾募Z食作物之一，在中國小麥面積與產(chǎn)量僅次于水稻，因此提升小麥產(chǎn)量與品質(zhì)效益對發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)有著重要的戰(zhàn)略意義。山西省是我國小麥主產(chǎn)區(qū)之一，其中部和南部地區(qū)是重要的小麥商品糧生產(chǎn)基地，其中晉南屬黃淮中熟冬麥區(qū)，晉中屬北部晚熟冬麥區(qū)［1］，在全國小麥品質(zhì)區(qū)劃中均被隸屬于黃淮北部強(qiáng)中筋麥區(qū)［2］。由于小麥生產(chǎn)比較效益低，山西省小麥種植面積急速下降(目前基本維持在70萬公頃左右)，供需缺口呈拉大趨勢［3］;由于小麥生產(chǎn)投入下降，導(dǎo)致單產(chǎn)提高停滯不前［4］;由于小麥品種的品質(zhì)狀況有待提升，強(qiáng)筋不強(qiáng)，甚至一些地區(qū)生產(chǎn)的面粉質(zhì)量與國家標(biāo)準(zhǔn)還有很大差距，因此優(yōu)質(zhì)麥生產(chǎn)尚未形成規(guī)?；?-6］，等等這些原因均造成小麥自產(chǎn)不能滿足全省市場需要?？v觀前人研究，提升小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的研究很多，但多集中在當(dāng)?shù)赜善贩N或同一麥區(qū)的育成品種上［7-11］，而很少有跨麥區(qū)的小麥品種的產(chǎn)量與品質(zhì)研究［12］。因此，本試驗(yàn)擬以引自山西省農(nóng)科院棉花科學(xué)研究所的舜麥紫稈、舜麥1718D和引自河南省國家小麥工程中心的豫農(nóng)416、豫麥34、豫麥70、豫麥18等6個(gè)不同越冬性、不同筋性的優(yōu)質(zhì)小麥品種為材料，以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)育成品種山農(nóng)129為對照，系統(tǒng)研究其在晉中晚熟冬麥區(qū)晚播的產(chǎn)量與品質(zhì)性狀表現(xiàn)，為拓寬山西優(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

6個(gè)引進(jìn)小麥品種，分別是:引自河南省國家小麥工程中心的豫農(nóng)416(半冬性多穗型中熟品種、強(qiáng)筋、白粒)、豫麥34(弱春性大穗早熟品種、優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥、白粒)、豫麥70(半冬性中熟品種、中筋、白粒)、豫麥18(弱春性早熟品種、中筋、紅粒)，山西省農(nóng)科院棉花科學(xué)研究所的舜麥紫稈和舜麥1718D(半冬性中早熟品種、強(qiáng)筋、白粒)。以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)育成品種山農(nóng)129(冬性多穗型，強(qiáng)筋，紅粒)為對照品種。分別編號為 Y-1、Y-2、Y-3、Y-4、S-1、S-2、CK。試驗(yàn)前對引進(jìn)的6個(gè)小麥品種分別測定了原品種的品質(zhì)指標(biāo)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山西省晉中市太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤肥力中等，土質(zhì)中壤土，其0-40 cm耕層土壤養(yǎng)分含量為:有機(jī)質(zhì)12.6-13.9 g·kg-1，全氮 1.80-1.98 g·kg-1，全磷 770-320 mg·kg-1，速效氮53.6 mg·kg-1，速效磷9.625 mg·kg-1，速效鉀 135 mg·kg-1。

按照常規(guī)播前旋耕施肥(復(fù)合肥600 kg·hm-2，N:P2O5:K2O=18%:22%:5%)、澆水。2010年10月15日播種。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)內(nèi)的7個(gè)品種隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)品種10行，行長2米，行距20 cm，種植密度600×104·hm-2。3月30日噴施除草劑，4月9日(起身期)、5月7日(孕穗期)分別追施肥水(每次追施尿素量225 kg·hm-2)。出苗后，每個(gè)重復(fù)內(nèi)的每個(gè)品種均固定3個(gè)樣段(0.66 m2)，用于成熟期測產(chǎn)考種。

將固定樣段收獲后，測產(chǎn)考種(穗數(shù)、小穗數(shù)、小花數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、千粒重、實(shí)際產(chǎn)量等)。將籽粒曬干，采用瑞典Perten生產(chǎn)的DA7200型品質(zhì)分析儀測定籽粒品質(zhì)(水分含量、蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間、延展性、沉降值、容重等)。

1.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分析方法

所得數(shù)據(jù)采用EXCEL數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行整理、制表和繪圖。采用SAS9.1.3統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析與多重比較，對穗數(shù)、粒數(shù)、千粒重與籽粒產(chǎn)量采用CORR過程進(jìn)行相關(guān)分析，對籽粒產(chǎn)量和籽粒蛋白質(zhì)含量兩因子分別進(jìn)行最短距離聚類分析。結(jié)果用平均值來表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同小麥品種的產(chǎn)量性狀分析

本試驗(yàn)中，供試7個(gè)小麥品種成熟期的產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)見表1。產(chǎn)量聚類見圖1。表1表明，除山農(nóng)129外，供試6個(gè)黃淮麥區(qū)小麥品種在晉中麥區(qū)晚播后，均成穗數(shù)不足(＜600×104·hm-2);除舜麥1718D和豫麥34的穗粒數(shù)僅24.8-26.9粒外，其余品種的均在28粒以上;所有品種的千粒重均在42 g以上，豫農(nóng)416和豫麥34的甚至達(dá)50 g以上。最終收獲的籽粒產(chǎn)量，以豫麥18和山農(nóng)129這2個(gè)品種的最高，達(dá)到6000 kg·hm-2以上，舜麥1718D的最低，僅3555 kg·hm-2。對穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重及籽粒產(chǎn)量4個(gè)因素進(jìn)行相關(guān)分析(表略)表明，本試驗(yàn)中，對籽粒產(chǎn)量貢獻(xiàn)最大的是穗數(shù)(r=0.79198*)，其次是穗粒數(shù)(r=0.56089)，千粒重對產(chǎn)量貢獻(xiàn)最小(r=0.02885)。通過產(chǎn)量聚類(圖1)，將7個(gè)品種劃分為三類:山農(nóng)129(CK)、豫麥18(Y-4)和豫麥34(Y-2)為第Ⅰ類，產(chǎn)量在5800 kg·hm-2以上;豫農(nóng)416(Y-1)、豫麥70(Y-3)和舜麥紫稈(S-1)為第Ⅱ類，產(chǎn)量在 4300 kg·hm-2以上;舜麥 1718D(S-2)為第Ⅲ類，產(chǎn)量低于 4000 kg·hm-2。

表1 不同小麥品種產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)比較(N=9)Tab.1 The yields and yield structures of different wheat varieties(N=9)

2.2 不同小麥品種的品質(zhì)性狀差異

表2為供試品種在晉中晚播并收獲后的籽粒品質(zhì)及引進(jìn)時(shí)的原籽粒品質(zhì)。在晉中晚播后，7個(gè)品種的水分含量平均在13%左右，容重及穩(wěn)定時(shí)間差異不顯著(P＞0.05)。與山農(nóng)129比較，6個(gè)引進(jìn)品種的蛋白質(zhì)含量、濕面筋含量及形成時(shí)間均顯著高于山農(nóng)129(P＜0.05);沉降值除舜麥紫稈的低于山農(nóng)129外，其余5個(gè)品種的也均高于山農(nóng)129。面筋是小麥蛋白質(zhì)存在的一種特殊形式，小麥面粉之所以能加工成種類繁多的食品，就在于它具有特有的面筋。由此可見，這幾個(gè)引進(jìn)品種的面筋強(qiáng)度大，面粉的烘烤品質(zhì)［13］好。另外在延展性指標(biāo)上，4個(gè)豫麥與舜麥1718D同樣顯著高于山農(nóng)129(P＜0.05)。單就面團(tuán)性質(zhì)而言，從吸水率［14］、形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間和延展性［15］四個(gè)方面來說舜麥1718D要比其他幾個(gè)小麥品種好。

本試驗(yàn)中，供試7個(gè)品種的蛋白質(zhì)含量均達(dá)到15%以上，為高蛋白品種。而濕面筋含量品種間強(qiáng)弱不同。若以蛋白質(zhì)和濕面筋含量為指標(biāo)可將7個(gè)品種劃分為 4類(圖 2):第Ⅰ類-超高蛋白(19.68%)且高度強(qiáng)筋(36.35%)品種舜麥紫稈(S-1);第Ⅱ類-高蛋白(＞17%)高濕面筋(＞31%)品種豫農(nóng)416(Y-1)、豫麥34(Y-2)、舜麥1718D(S-2)和豫麥70(Y-3);第Ⅲ類-中等蛋白(＞16%)中等濕面筋(30%)品種豫麥18(Y-4);第Ⅳ類-低蛋白(＜16%)低濕面筋(28%)品種山農(nóng)129(CK)。結(jié)合圖1產(chǎn)量聚類，則:本試驗(yàn)中，在晉中麥區(qū)晚播種植后，獲得高蛋白(＞17%)高濕面筋(＞31%)的相對高產(chǎn)(＞5800 kg·hm-2)品種是豫麥 34(Y-2)，中等蛋白(＞16%)中等濕面筋(30%)的相對高產(chǎn)品種是豫麥18(Y-4)，低蛋白(＜16%)低濕面筋(＜30%)的相對高產(chǎn)品種是當(dāng)?shù)仄贩N山農(nóng)129(CK);獲得高蛋白高濕面筋的相對中產(chǎn)(＞4300 kg·hm-2)品種是豫農(nóng)416(Y-1)和舜麥紫稈(S-1)，高蛋白中等濕面筋的相對中產(chǎn)品種是豫麥70(Y-3);舜麥1718D(S-2)則為高蛋白中等濕面筋的低產(chǎn)品種(＜4000 kg·hm-2)。

與原品種的品質(zhì)比較，在晉中晚播種植后，6個(gè)引進(jìn)品種除延展性較原品種降低外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均不同程度地有所提高，特別是在蛋白質(zhì)含量、容重［16］、穩(wěn)定時(shí)間、沉降值上表現(xiàn)的尤為明顯。說明在晉中晚熟冬麥區(qū)種植后，引進(jìn)品種的出粉率(即容重指標(biāo))明顯提高、面包烘烤品質(zhì)明顯改善。引進(jìn)品種對改良當(dāng)?shù)仄贩N有一定的意義。

圖1 不同小麥品種籽粒產(chǎn)量的聚類圖Fig.1 Grain yield cluster chart of different wheat varieties

圖2 不同小麥品種籽粒蛋白質(zhì)和濕面筋含量的聚類圖。Y-1:豫農(nóng)416;Y-2:豫麥34;Y-3:豫麥70;Y-4:豫麥18;S-1:舜麥紫稈;S-2:舜麥1718D;CK:山農(nóng)129Fig.2 Grain protein and wet gluten cluster chart of different wheat varieties.Y-1:Yunong 416;Y-2:Yumai 34;Y-3:Yumai 70;Y-4:Yumai 18;S-1:Shunmai zigan;S-2:Shunmai 1718D;CK:Shannong 129

表2 不同小麥品種籽粒品質(zhì)性狀比較(N=9)Tab.2 The grain quality characters of different wheat varieties(N=9)

3 討論

小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)差異與許多復(fù)雜的生理生化過程相關(guān)，它不僅受到基因的影響，環(huán)境條件和栽培措施也起到至關(guān)重要的作用［17］。不同的小麥品種對環(huán)境條件和栽培措施的要求不同。曹廣才［18-20］、吳東兵［21］認(rèn)為了解小麥性狀表現(xiàn)，對小麥的科研與生產(chǎn)，尤其在異常氣候條件下小麥的生產(chǎn)具有一定的理論及實(shí)際意義，并對不同類型小麥品種在不同地區(qū)、不同播期的性狀表現(xiàn)進(jìn)行了研究。本研究為拓寬山西省優(yōu)質(zhì)小麥資源，在前人研究的基礎(chǔ)上，以山西農(nóng)業(yè)大學(xué)育成品種山農(nóng)129為對照，對6個(gè)來自黃淮麥區(qū)的優(yōu)質(zhì)品種收獲后的產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀等方面進(jìn)行了調(diào)查研究。結(jié)果表明，6個(gè)引進(jìn)品種在晉中麥區(qū)晚播種植，其收獲產(chǎn)量大多未達(dá)到6000 kg·hm-2。由于 2010年10月25日-2011年2月25日秋冬春三季連續(xù)120多天無有效降水(圖3)，且春季氣溫偏低［22］，導(dǎo)致晉中小麥普遍生育期推遲，與2009年同期相比推遲約10-15天，從而影響了幼穗分化、穗數(shù)形成。本試驗(yàn)中，供試的7個(gè)小麥品種均在10月15日播種，受干旱低溫影響，冬前莖蘗不足，春季返青拔節(jié)遲(3月20日左右返青，4月9日前后起身，4月20日基本進(jìn)入拔節(jié)期，5月3-8日進(jìn)入孕穗期，5月11-20日進(jìn)入抽穗期，7月2日收獲)，莖蘗生長亦不足，因此成穗數(shù)不足，除山農(nóng)129收獲穗數(shù)達(dá)到714.9×104·hm-2外，其余品種均不足600×104·hm-2。由于進(jìn)入孕穗期后，晉中麥區(qū)降雨充足(圖3)，利于?；ㄔ隽?，提高穗粒數(shù)，因此在穗數(shù)不足的基礎(chǔ)上粒數(shù)有所補(bǔ)償，供試品種的穗粒數(shù)大多在28粒以上(舜麥1718D和豫麥34低于28粒)。進(jìn)入灌漿期后，充足的光照和適當(dāng)?shù)慕邓?圖3)，利于灌漿進(jìn)程的進(jìn)行，粒重的提高，因此，供試7個(gè)品種的千粒重平均在40 g以上。單穗產(chǎn)量性狀主要由穗粒數(shù)、小穗數(shù)、穗粒重［23］決定，群體產(chǎn)量性狀主要由單位面積成穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重決定。據(jù)資料顯示［24-28］，部分供試品種在適宜麥區(qū)推廣的最佳產(chǎn)量結(jié)構(gòu)(穗、粒、重)平均如下:豫農(nóng) 416，570×104·hm-2穗，34.6 粒，48.6 g;豫麥 34，600 × 104·hm-2穗，28 粒，45 g;豫麥70，600 ×104·hm-2穗，35 粒，42 g;豫麥 18，555 ×104·hm-2穗，30 粒，40 g;舜麥1718D，639×104·hm-2穗、42.9 粒、39.5 g?？梢?，這 6 個(gè)來自黃淮麥區(qū)的小麥品種在晉中麥區(qū)晚播，可以形成一定的粒重，限制其產(chǎn)量形成的關(guān)鍵因子是成穗數(shù)和穗粒數(shù)。Dias等［29］表明，千粒重對最終產(chǎn)量貢獻(xiàn)較大。但本試驗(yàn)的相關(guān)分析表明，就不同品種而言，最終產(chǎn)量的形成更大程度上取決于成穗數(shù)(r=0.79198*)，其次是穗粒數(shù)(r=0.56089)。而成穗數(shù)和穗粒數(shù)的形成則既取決于品種自身的遺傳性(如冬性強(qiáng)弱、分蘗能力、抗寒性、抗旱性)，也取決于品種對栽培措施的適應(yīng)性(如播期早晚、播量高低)等等，本研究團(tuán)隊(duì)將在后續(xù)試驗(yàn)進(jìn)行栽培措施如播期播量、肥水運(yùn)籌等對黃淮麥區(qū)小麥品種生育特性的影響研究。

品質(zhì)育種是小麥品質(zhì)改良的最經(jīng)濟(jì)有效的途徑［30］，衡量小麥品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)主要取決于籽粒或面粉的最終用途?，F(xiàn)階段北方麥區(qū)品質(zhì)育種的主攻對象是選育高蛋白強(qiáng)筋型面包小麥品種。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/Y7320-1998《專用小麥品種品質(zhì)》中的判定規(guī)則，強(qiáng)筋小麥的蛋白質(zhì)≥14%，濕面筋≥32%，穩(wěn)定時(shí)間≥10 min;中筋小麥的籽粒蛋白質(zhì)含量的范圍12%-13%，濕面筋 30%-32%，穩(wěn)定時(shí)間 7 min-10 min。上述這類小麥的籽粒容重≥770 g·L-1。弱筋小麥的蛋白質(zhì)含量要求≤11.5%，濕面筋含量≤26% ，穩(wěn)定時(shí)間2.5 min，籽粒容重≥750 g·L-1。本試驗(yàn)中，所有供試品種的蛋白質(zhì)含量均達(dá)到15%以上。其中舜麥紫稈、豫麥34和豫農(nóng)416的濕面筋含量≥32%，達(dá)到強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn);除山農(nóng)129外，其余品種皆達(dá)到中筋標(biāo)準(zhǔn)(30%-32%)。與原品種品質(zhì)比較，豫農(nóng)416、豫麥70、豫麥18和舜麥紫稈在晉中麥區(qū)種植后，蛋白質(zhì)和濕面筋含量均較原產(chǎn)地略有提升，而豫麥34和舜麥1718D的蛋白質(zhì)含量較原產(chǎn)地略有提升但濕面筋含量略有降低。另外，除延展性指標(biāo)外，籽粒容重、面粉吸水率、面團(tuán)形成時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間及沉降值等指標(biāo)也均不同程度地有所提升。可見，晉中麥區(qū)更適合發(fā)展強(qiáng)筋、中筋小麥，就品質(zhì)而言，本試驗(yàn)引進(jìn)的4個(gè)豫麥品種和2個(gè)舜麥品種均有改良當(dāng)?shù)仄贩N籽粒品質(zhì)的潛力。

圖3 小麥生育期間太谷縣各月降雨量Fig.3 The rainfalls during the growing period of wheat in Taigu county

4 結(jié)論

6個(gè)黃淮麥區(qū)的育成品種在晉中麥區(qū)晚播種植，其品質(zhì)優(yōu)于當(dāng)?shù)赜善贩N山農(nóng)129，但產(chǎn)量表現(xiàn)各異。相對而言，豫麥34、豫農(nóng)416和舜麥紫稈為高蛋白(＞17%)強(qiáng)筋(≥32%)品種，豫麥34高產(chǎn)(＞5800 kg·hm-2)，豫農(nóng)416和舜麥紫稈中產(chǎn)(＞4300 kg·hm-2);豫麥70和舜麥1718D為高蛋白中筋(30%-32%)品種，前者中產(chǎn)，后者低產(chǎn)(＜4000 kg·hm-2);豫麥18為中等蛋白(＞16%)中筋的高產(chǎn)品種，當(dāng)?shù)仄贩N山農(nóng)129則為低蛋白(＜16%)低濕面筋(＜30%)的高產(chǎn)品種。豫麥34和豫麥18對改良山西小麥籽粒品質(zhì)具有一定的意義。

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