中國小麥主產區重要品質性狀演變分析

溫 建, 孫成金, 汪松玉, 雷麗娟

(河南農業大學信息與管理科學學院,河南鄭州 450002)

小麥(TriticumaestivumL.)是世界上最重要的糧食作物之一,全球43個國家中約40%的人口以小麥為主糧(http://www.fao.org/faostat)。我國是世界上最大的小麥生產國和消費國,2020年播種面積為2 338萬hm2,總產量1.34億t,基本可以滿足中國小麥消費需求[1]。農作物品種區域試驗是品種審定、區域布局和品種更新換代的重要依據[2],代表了當前我國小麥育種的研究水平和發展趨勢[3],對于種子產業的蓬勃發展、實現種業科技自強自立和打贏種業翻身仗起重要作用。小麥具有獨特的加工品質[4],決定其用途和價值,品質水平直接影響加工企業的產品質量和經濟效益以及農戶的收益[5]。因此,有必要系統梳理中國小麥主產區近年參試品系(種)的重要品質性狀演變情況。本研究以2010—2020年中國小麥質量報告中的主要品質性狀為依據,探究其在不同麥區、不同年度間的變化規律,以期為我國小麥科研、流通和加工企業等提供針對性參考。

1 材料和方法

1.1 研究材料

本研究選取2010—2020年中國小麥主產區的華北北部強筋麥區(Ⅰ)、黃淮北部強/中筋麥區(Ⅱ)、黃淮南部中筋麥區(Ⅲ)、長江中下游中/弱筋麥區(Ⅳ)、四川盆地中/弱筋麥區和云貴高原麥區(Ⅴ)以及東北強筋春麥區、北部中筋春麥區、西北強/中筋春麥區、青藏高原春麥區(Ⅵ)共1 294個品種2 505份樣品,數據來源于農業農村部谷物品質監督檢驗測試中心發布的中國小麥質量報告(表1)。由于部分品種廣適性較好,種植區域可橫跨多個生態區,本研究只對各麥區內小麥品質總體表現的變化規律進行分析。

表1 2010—2020年度各麥區內小麥樣品數量和主要品種

1.2 研究方法

利用SPSS 20.0對籽粒品質(硬度、容重、粗蛋白含量)、面粉品質(沉淀指數、灰分含量、濕面筋含量)和面團品質(吸水量、形成時間、穩定時間、拉伸面積)等10個性狀進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 籽粒品質

在不同年度間,籽粒硬度在Ⅰ區和Ⅱ區無明顯變化,其余麥區有一定差異,其中Ⅴ區變化幅度最大(圖1-A)。 麥區之間各年度硬度平均值變化沒有規律性。從2010—2020年11年的平均值來看,Ⅰ區和Ⅵ區顯著高于其他麥區,Ⅴ區籽粒硬度最小(表2)。除Ⅲ區和Ⅳ區外,容重在其余麥區年度間變化較大,其中Ⅰ區呈現先降低后增加的趨勢(圖1-B)。Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅵ區之間無明顯差異,容重較大;Ⅴ區容重最小(表2)。從2010—2020年粗蛋白含量看,Ⅰ區和Ⅵ區變化幅度相對較小,其余麥區變異較大(圖1-C)。Ⅰ區、Ⅱ區和Ⅲ區麥區間的粗蛋白含量均較大,相互之間無顯著差異,Ⅳ和Ⅵ區次之,Ⅴ區顯著最小(表2)。

表2 2010—2020年度不同麥區小麥重要品質性狀

2.2 面粉品質

Ⅰ區和Ⅳ區沉淀指數在不同年度間的變化幅度相對較大,部分年度間呈顯著差異,其中2014年的沉淀指數在大部分年度間表現最低(圖2-A)。2010—2020年各年度沉淀指數平均值表現為Ⅵ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅴ,部分麥區間的差異達顯著水平(表2)。2010—2020年各麥區灰分含量在年度間變化幅度均較大,其中Ⅰ區變化最大,Ⅱ區和Ⅲ區相對較小(圖2-B)。2010—2020年灰分含量在年度間的平均值為Ⅳ區最高;Ⅴ區和Ⅵ區最低(表2)。2010—2020年濕面筋含量在Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅵ區年度間變化相對較小,Ⅳ區和Ⅴ區差異較大(圖2-C)。麥區間Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅳ區無顯著差異,濕面筋含量均值較高,Ⅵ區次之,Ⅴ區則顯著最低(表2)。

2.3 面團品質

2010—2020年吸水量在六大麥區年度間除Ⅰ區、Ⅴ區外,其余麥區變化較小,部分年度之間差異顯著(圖3-A)。麥區之間11年的平均吸水量表現為Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅴ(表2)。形成時間在各大麥區間變化幅度均較大,其中Ⅰ區各年度之間存在顯著差異(圖3-B)。從11年的平均值看,Ⅱ區、Ⅲ區和Ⅵ區差異不顯著;Ⅰ區明顯大于其他麥區;Ⅴ區最短(表2)。穩定時間除Ⅴ區外,其他麥區在年度間的變化幅度較大,部分年度之間差異顯著(圖3-C)。從年度間的平均值看,Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區和Ⅵ區差異不顯著;Ⅰ區顯著長于其他麥區;Ⅴ區最短(表2)。各麥區的拉伸面積在年度間變化幅度同樣較大,部分年度之間差異顯著(圖3-D)。從11年的均值看,Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅴ區和Ⅵ區無顯著差異;Ⅰ區最大(表2)。

3 討論與結論

在本研究2010—2020年的11年間,小麥各品質性狀在麥區內呈無規律性變化,僅在部分年度間差異顯著,與胡學旭等的報道[6-8]較一致。該結果可能與各麥區生態條件、采集樣品區栽培管理措施、年度間品種變化等因素有關。

小麥加工品質性狀是一個較復雜的數量性狀,易受遺傳特性、生態環境及栽培管理等因素影響,且不同的影響因子對其的影響程度不同[9-12]。李鴻恩等對全國25個省(區)2萬多份小麥種質資源及其品質指標進行測定,發現蛋白質含量和沉淀值由北到南逐漸降低[13]。本研究中沉淀指數、籽粒硬度、容重和吸水量基本符合該變化趨勢,而粗蛋白含量則不完全一致,該差異可能是由樣本容量、材料來源不同等所造成的。

濕面筋含量是衡量小麥筋度的標準[14],形成時間與面筋含量和質量呈正相關[15]。總體而言,北方麥區濕面筋含量和形成時間均高于南方麥區,這可能與中國小麥品質區劃有關[16]。面團穩定時間是面粉蛋白質和面筋質量的綜合表現,對食品加工品質具有重要作用,穩定時間越長,面團韌性越好,面筋強度越大,面團加工性質越好[17];拉伸參數是對面團彈性和延伸性的評價,與面包品質密切相關[18]。本研究中兩者變化較一致,與胡學旭等的研究結果[6]不盡相同,但總體上符合我國主產區小麥品質區劃的定位,表明扎實推進優質專用小麥產業帶建設已初見成效。通過選育和推廣優質專用小麥、適度加大推廣現有各類型優質小麥品種面積和配套相關政策等途徑,可進一步優化品種結構,提升小麥品質。