水分調控對滴灌冬小麥品質特性的影響

滿本菊，李國志，李 伊，崔 靜，2

(1.石河子大學農學院，新疆石河子 832003；2 .新疆兵團綠洲生態農業重點實驗室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】小麥是世界上種植面積最大，分布最廣，總產最高的糧食作物，其種植面積與產量均占谷物產量的1/4以上，在國民經濟中占有重要地位[1]。北方是小麥的主產區[2]，新疆作為水資源不足的北方小麥產區之一，如何在節水基礎上提高小麥產量并改善小麥品質，是需要解決的問題。研究和確定滴灌小麥高產優質的最佳灌溉水平，對新疆糧食生產有實際意義。【前人研究進展】小麥品質是指小麥籽粒對其加工消費過程中外觀、工藝、營養要求的滿足程度，是衡量小麥品種優劣的依據[3]。通過提高籽粒的容重、出粉率，增加面粉的沉降值、穩定時間，能夠改善小麥籽粒品質[4]。賈殿勇[5]研究認為，小麥籽粒品質易受環境條件影響，作為主要生態因子的土壤水分對小麥籽粒品質具有明顯的影響。關于水分對小麥籽粒品質影響的研究很多，李金才[6]認為降水量或土壤含水量與籽粒蛋白質含量呈負相關。張永麗等[7]研究表明容量,濕面筋含量,吸水率,沉降值,和面團穩定時間隨著灌水量的增加呈現先增加后減少的趨勢。雷鈞杰等[8]研究認為隨著滴灌量的增加，容重、蛋白質含量、濕面筋含量、面團穩定時間呈“先增后降”的變化趨勢，而面團吸水率“先降后增”的變化趨勢，沉降值逐漸增大，面團形成時間逐漸變短。周曉燕[9]也在研究中指出適量的水分才能使得小麥的品質達到最優，水分含量過多或過少都對籽粒品質的改善不利，而且對籽粒產量的提高也有一定的影響，合適的水分含量既可改善籽粒品質，又可提高籽粒產量。【本研究切入點】目前關于水分對小麥籽粒品質的影響研究仍存在一定的分歧，特別是新疆滴灌條件下灌水量對小麥品質的影響研究仍顯不足。研究滴灌小麥高產優質的最佳灌溉水平。【擬解決的關鍵問題】通過設置多水平灌量試驗，分析灌量對滴灌冬小麥籽粒品質的影響，為滴灌冬小麥高產優質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗于2016～2017年和2017～2018年在石河子大學農學院實驗站進行，石河子大學實驗站位于E 44.18°N 86.00°,種植方式為大田栽培。所有處理人工條播，播種量為525×104粒/hm2，采用15 cm等行距種植，毛管配置為1管4行，小區面積為5 m×8 m=40 m2。基施尿素150 kg/hm2、磷酸二銨375 kg/hm2，追施尿素450 kg/hm2，分別在越冬期、拔節期、孕穗期、抽穗期、灌漿期按照10%～30%～20%～30%～10%的比例隨水滴施。追施磷酸二氫鉀60 kg/hm2，分別于拔節期和抽穗期均勻滴施。設置5個灌水處理，225 mm(W1)、375 mm(W2)、525 mm(W3)、675 mm(W4)，825 mm(W5))，整個生育期灌水10次，播種后各處理均滴出苗水60 mm，冬前均灌越冬水90 mm，各處理從返青后開始進行水分處理，返青至拔節共灌水8次，每10 d灌一次，分別灌水9.38、28.13、46.88、65.63和84.38 mm，用水表控制灌量。表1

表1 不同灌溉處理灌溉量
Table 1 Irrigation amounts under different irrigation treatments(mm)

處理Treatment灌水定額Irrigationquota12345678910總計W160.0090.009.389.389.389.389.389.389.389.38225.00W260.0090.0028.1328.1328.1328.1328.1328.1328.1328.13375.00W360.0090.0046.8846.8846.8846.8846.8846.8846.8846.88525.00W460.0090.0065.6365.6365.6365.6365.6365.6365.6365.63675.00W560.0090.0084.3884.3884.3884.3884.3884.3884.3884.38825.00

1.2 方 法

1.2.1 品質測定

采用波通DA7250型近紅外分析儀測定容重，籽粒蛋白含量，面團形成時間，面團穩定時間，吸水率，沉降值以及濕面筋含量。

1.2.2 產量測定

在收獲前調查各處理田間總穗數，然后選取各處理距離滴灌帶不同行位麥穗20株，露天后晾曬后考種測定穗長、穗粒數、總小穗數、千粒重，并估算產量。

2 結果與分析

2.1 灌水量對籽粒蛋白質的影響

研究表明，不同灌水量對兩品種蛋白質含量的影響整體趨勢基本一致，隨著灌水量的增加蛋白質含量逐漸減少。除了新冬22號2017年表現為W1>W2>W3>W5>W4，兩品種兩年均表現為W1>W2>W3>W4>W5。新冬43號和新冬22號蛋白質含量最大值均為W1處理，分別為17.63%、16.58%(2017)和16.63%、17.25%(2018)。最低值分別較最高值低1.27%、0.85%(2017)和1.07%、0.91%(2018)。新冬22號W1處理顯著高于W4和W5，但與W2、W3之間差異不顯著。新冬43號W1顯著高于其它各處理，而W3、W4、W5之間差異不顯著。表明干旱脅迫有利于蛋白質含量的提高，不同的品種的反應會因為對水分的敏感性不同而存在一定的差異性，新冬22號在W3處理開始表現出蛋白質含量顯著增加，而新冬43號在W2處理才表現出來蛋白質含量顯著增加的特性，新冬22號對水分更敏感。

兩品種產量隨著灌水量的增加呈現先增加后減少的趨勢,兩年均表現為W3>W4>W5>W2>W1。新冬43號和新冬22號最高產量分別較最低產量高出78.2%、76.2%(2017年)和33.21%、40.59%(2018年)除2018年新冬43號W3處理與W4處理差異不顯著外，其余各處理間均表現差異顯著。較高和較低的水分均不利于產量的提高。

兩品種蛋白質產量均表現為隨灌水量的增加呈現先增加后減少的趨勢。除2018年新冬43號處理間表現為W3>W4>W2>W5>W1，其余均表現為W3>W4>W5>W2>W1，各處理間基本表現為W3顯著高于其它處理；新冬43號和新冬22號最高蛋白質產量較最低值分別高出77.00%、75.77%(2017)和38.70%、26.90%(2018)。蛋白質產量與產量的最優處理一致，均為W3處理。

W1有利于籽粒蛋白含量的提高，但由于產量最低，因此不利于蛋白質產量的提高。W5不利于籽粒蛋白含量的提高，同時產量也較低，也不利于蛋白質產量的提高。W3籽粒蛋白含量相對較高，籽粒產量最高，能夠獲得較高的蛋白質產量。表2

表2 不同灌水量下產量、蛋白質含量及蛋白質產量變化
Table 2 Effects of irrigation water amount on protein content and protein yield

年份Year品種Varieties處理Treatment蛋白質含量Proteincontent(%)產量Yield(kg/hm2)蛋白質產量Proteinyield(kg/hm2)2017新冬43號W117.63±0.10a3078.64±335.8e542.66±301.99dW216.84±0.06b6578.15±647.3d1107.76±375.97cW316.70±0.37bc14140.3±518.03a2360.96±5232.98aW416.36±0.06c11790.8±469.08b1929.37±747.79bW516.37±0.09c9824.92±272.67c1608.34±904.04b新冬22號W116.58±0.04a3463.7±247.32e574.18±155.76dW216.43±0.00a6596.2±482.72d1083.99±31.10cW316.29±0.01a14545.63±505.63a2369.48±118.76aW415.82±0.01b13376.10±539.71b2116.10±189.17bW515.73±0.30b7882.57±578.64c1239.93±2327.70c2018新冬43號W117.25±0.10a7674.53±325.8d1324.11±354.59dW216.78±0.06b9285.65±616.4c1555.25±365.25cW316.71±0.37bc11474.98±498.03a1811.13±556.97aW416.59±0.06c11182.09±454.24a1743.66±765.87bW516.34±0.09c10022.79±254.67b1537.28±879.59b新冬22號W116.63±0.05a6673.87±247.32e1110.31±198.46dW216.14±0.02a9428.97±482.72d1522.46±112.08cW315.89±0.01ab11232.73±505.63a1811.14±135.74aW415.64±0.03b10609.73±539.71b1743.66±198.47bW515.56±0.06b9929.06±578.64c1537.82±274.59c

2.2 灌水量對濕面筋含量的影響

研究表明，兩品種的濕面筋含量均隨灌水量的增加而降低，且均以W1處理最高，W5處理最低。除2017年新冬22號表現為W1>W3>W2>W4>W5，其它均表現為W1>W2>W3>W4>W5。新冬22號W1至W3處理降幅最小，且W3處理與其它各處理差異不顯著。新冬43號濕面筋含量下降幅度均高于新冬22號，且W1顯著高于其它各處理。兩品種濕面筋含量其它各處理與W1處理相比較，新冬22號分別下降了0.60%、0.58%、0.72%、1.84%(2017年)和0.68%、1.1%、1.9%、2.23%(2018年)；新冬43號分別下降了1.37%、1.46%、2.14%、3.04%(2017年)和1.57%、1.66%、2.34%、3.12%(2018年)。減少灌量有利于該品種濕面筋含量的提高。水分脅迫有利于濕面筋含量的提高，但水分對濕面筋含量的影響存在品種差異性。濕面筋含量隨灌水量的增加而降低，但不同品種的增降幅不同，各處理間也存在差異。圖1

圖1 不同灌水量下濕面筋含量變化
Fig. 1 Influence of irrigation amount on wet gluten content

2.3 灌水量對沉降值的影響

研究表明，兩品種沉降值隨灌水量的增加沉降值下降，且均以W1處理最高，W5處理最低。各處理間除了新冬43號2017年表現為W1>W2>W4>W3>W5，其它均表現為W1>W2>W3>W4>W5。新冬22號和新冬43號最大值分別較最低值增加了4.53%、5.42%(2017)和6.9%、7.6%(2018)。水分脅迫有利于沉降值的提高，但水分對沉降值的影響存在品種差異性。圖2

圖2 不同灌水量下沉降值變化
Fig. 2 Influence of irrigation amount on settlement value

2.4 灌水量對粉質儀參數的影響

研究表明，出吸水率、面團形成時間和面團穩定時間兩年均隨著灌水量的增加呈現先增大后減小的趨勢，且均為W3處理為最高值。吸水率除了新冬43號2017年表現為W3>W5>W4>W1>W2，其他均表現為W3>W4>W5>W2>W1。各處理間差異不顯著。面團形成時間兩品種均以W3處理最高，最低值大都為W5處理。新冬22號和新冬43號最大值較最小值分別延長了0.36、0.31 min(2017年)和0.43、0.40 min(2018年)。面團穩定時間品種間存在差異，新冬22號兩年均表現為W3>W4>W5>W2>W1，新冬43號兩年均表現為W3>W2>W1>W4>W5。且新冬22號和新冬43號的面團穩定時間最大值分別為9.18、7.77 min(2017年)和8.58、7.47 min(2018年)；最小值分別為W1處理和W5處理，最大值較最小值分別延長了0.87、1.43 min(2017年)和1.39、1.03 min(2018年)。水分對吸水率的影響相對較小，適宜的水分處理W3處理能夠有效的延長面團形成時間和面團穩定時間。表3

表3 不同灌水量下粉質儀參數變化
Table 3 Influence of irrigation amount on parameters of the powder analyzer

年份Year品種Varieties處理Treatment吸水率Waterabsorption(%)面團形成時間Doughdevelopmenttime(min)面團穩定時間Doughstabilizationtime(min)2017新冬22號W155.35±0.59a4.43±0.04c8.31±0.05bW255.40±0.46a4.52±0.03c8.34±0.66bW356.42±0.29a4.76±0.03a9.18±0.09aW456.21±0.14a4.62±0.06b8.84±0.09abW556.06±1.06a4.40±0.01d8.54±0.07ab新冬43號W158.18±0.55a4.28±0.01b6.88±0.27bW258.15±0.30a4.31±0.03b7.44±0.16aW359.04±0.73a4.48±0.01a7.77±0.02aW458.24±0.57a4.22±0.04bc6.52±0.11cW558.28±0.32a4.17±0.09c6.34±0.07c2018新冬22號W164.17±0.15a5.36±0.005b7.19±0.05bW264.28±0.19a5.44±0.05b7.37±0.66bW364.56±0.29a5.51±0.03a8.58±0.09aW464.40±0.38a5.14±0.06c8.26±0.09abW564.36±0.32a5.08±0.01c8.18±0.07ab新冬43號W164.38±0.27a5.27±0.01b6.87±0.27bW264.43±0.38a5.35±0.05b6.94±0.16bW364.55±0.29a5.67±0.06a7.47±0.02aW464.51±0.38a5.59±0.09bc6.52±0.11bW564.45±0.32a5.45±0.07c6.44±0.07b

2.5 灌水量對籽粒容量的影響

研究表明，兩品種容量兩年均呈現“先增后減”的趨勢，最小值均為W1，最大值均為W4處理。新冬22號兩年均表現為W4>W3>W5>W2>W1，新冬43號分別表現為W4>W5>W3>W2>W1(2017年)和W4>W3>W2>W5>W1(2018年)。新冬22號和新冬43號最大值分別較最小值高1.6%和1.61%(2017年)和0.87%和0.71%(2018年)。新冬22號W4處理除顯著高于W1處理外，與其它各處理差異均不顯著；新冬43號兩年分別表現為W4處理顯著高于W1處理，但與其他各處理間差異不顯著(2017年)和W4處理與W5處理差異顯著，與其它處理差異不顯著(2018年)。籽粒容量對水分的敏感度較低并無顯著性變化。圖3

2.6 不同水分處理下小麥籽粒主要品質性狀間的相關性

研究表明，兩年內新冬22號和新冬43號品種整體上都呈現相同的變化規律。籽粒蛋白與濕面筋含量、沉降值顯著正相關，與其它各指標無顯著相關。在適宜的水分條件下沉降值和濕面筋含量在一定的程度上能夠反映小麥籽粒蛋白的質量與含量。吸水率和面團穩定時間與產量以及蛋白質產量呈顯著正相關，吸水率和面團穩定時間能夠較好地反映產量和蛋白質產量。可以將沉降值、蛋白質含量、以及濕面筋含量作為衡量小麥籽粒品質的參考指標，將面團穩定時間和吸水率作為反映小麥產量的參考指標。表4

圖3 不同灌水量下籽粒容量變化
Fig.3 Effect of irrigation amount on grain capacity

3 討 論

3.1 趙廣才等[10]認為，水分是影響小麥產量和品質的重要因素之一，適宜的水分既可提高小麥產量，又有利于改善籽粒品質。姜東燕等[11]認為高水分對品質性狀有不利影響,表現為水分對小麥品質有稀釋效應,如籽粒蛋白質含量、濕面筋含量和沉降值等均隨灌水量的增加而呈遞減趨勢。李金才等[6]研究表明，水分與蛋白質含量呈負相關關系，研究結果與之一致。研究中籽粒蛋白含量隨著灌水量的增加總體呈現下降趨勢，干旱顯著提高了各品種籽粒蛋白質含量[12]。五個滴灌處理下，與水分虧缺和過多相比，適宜的滴灌量有助于改善小麥的品質和提高產量[13]，隨著滴灌量的增加，水分對不同品種的冬小麥品質和產量的影響具有差異性。干旱脅迫有利于蛋白含量、濕面筋含量、沉降值的提高[14]。

3.2 此外，姜東燕等[11,15]研究認為水分影響著小麥的光合作用從而決定著籽粒干物質的形成,水分虧缺和過多都會抑制籽粒產量的形成。研究結果與之結論一致。研究中產量和蛋白質產量都在W3處理時達到最大值，且顯著高于其它各水分處理。W3處理有利于籽粒產量和蛋白質產量的提高。姜東燕等[11,16]研究認為，濕面筋含量和沉降值是隨著灌水量的增加而遞減，研究結果與之基本一致。研究中濕面筋含量和沉降值隨著灌水量的增加而呈現下降的趨勢，但是從W1到W3降幅較小。表現出水分對兩品種濕面筋含量影響較小，這應該是品種對水分的敏感性不同所造成的。灌水處理對濕面筋含量和沉降值的影響因品種而異[17]。

3.3 雷鈞杰等[8,18]研究表明吸水率、面團穩定時間、面團形成時間隨灌水量的增加而下降，研究與之研究結果不一致。研究中兩品種吸水率在W3處理時達到最大值，但處理間差異不顯著，表明水分對吸水率的影響較小。研究中面團穩定時間和面團形成時間最大值均為W3處理，且顯著高于其它處理。這可能由于吸水率、面團形成時間、面團穩定時間受品種基因遺傳的因素較大有關，存在品種間差異[19]。研究結果表明此處理有效的延長了面團形成時間和面團穩定時間[20]。但兩品種對水分的敏感度不同，研究中新冬22號較為敏感。

3.4 李玲燕等[21]認為蛋白質含量、濕面筋含量及沉降值與小麥烘焙品質指標均呈顯著相關,可以作為衡量小麥烘焙品質的參考指標。李英楓等[22]也認為不同品種間粗蛋白含量與濕面筋含量、沉降值呈極顯著正相關。這與研究結果相一致，研究表明，蛋白質含量與濕面筋含量以及沉降值呈現顯著正相關，能更好的表現小麥的籽粒品質，以及吸水率、面團穩定時間與產量和蛋白質產量呈現顯著正相關，其能夠在一定程度上反映小麥的產量。

4 結 論

保證產量的情況下，適當減少灌量更有利于籽粒品質的改善，以525 mm灌量表現最好，在該灌量條件下各品質指標均能達到較優的結果。新冬22號和新冬43號產量均達11 232.73～14 545.63 kg/hm2、11 474.98～14 140.3 kg/hm2，蛋白質產量分別為1 811.14～2 369.48 kg/hm2、1 811.13～2 360.96 kg/hm2，面團形成時間4.76～5.51 min、4.48～5.69 min，面團穩定時間8.58～9.18 min、7.47～7.77 min。