加拿大硬麦在晋麦区产量与籽粒品质的研究

苏琳琳，杨珍平，夏清，王宝青，孙敏，高志强

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

加拿大硬麦在晋麦区产量与籽粒品质的研究

苏琳琳，杨珍平*，夏清，王宝青，孙敏，高志强

(山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801)

[目的]为扩大山西优质小麦品质资源范围，[方法]对选用的16个加拿大硬粒小麦品种的产量、产量结构、籽粒品质性状进行比较，并对籽粒产量、籽粒蛋白质及湿面筋含量进行聚类分析。[结果]结果表明，引进的硬粒春小麦优质品种，其籽粒品质均优于当地品种山农129。获得高蛋白(蛋白含量≥14%)强筋(湿面筋含量≥32%)高产(籽粒产量>4 500 kg·hm-2)品种是硬粒6号、16号、17号；高蛋白中筋(28%<湿面筋含量<32%)高产品种是硬粒4号、5号、9号、11号；高蛋白强筋中产(籽粒产量>3 000 kg·hm-2)品种是硬粒8号、14号、15号；高蛋白中筋中产品种是硬粒7号、10号；当地品种山农129为高蛋白中筋高产品种。[结论]硬粒小麦除1号、2号、3号、13号外，其余品种对改良山西小麦籽粒品质具有一定的意义。

硬粒春小麦； 晋中麦区； 产量性状； 品质性状

随着我国市场经济体制的完善与发展，农业问题成为新时期关注焦点，粮食生产由提高产量向稳定产量、提高质量与效益转变，小麦多元化生产进入一个新的历史发展时期[1～4]。由于小麦生产成本“地板”偏高，价格“天花板”偏低，比较效益偏低，当前山西省小麦种植面积常年维持在72万公顷左右，且存在优质品种强筋不强、弱筋不弱等品质问题，造成供需缺口呈拉大趋势[5～8]，小麦生产不能满足市场需要。硬粒小麦(春性)[9]是除普通小麦外的第二个重要麦类栽培作物，它具有较高的营养品质和加工品质，是小麦改良的重要种质资源之一。上世纪70年代初，我国就引进了国外新型硬粒小麦，研究表明硬粒小麦的籽粒透明度、蛋白质含量、湿面筋含量与质量、面筋强度都是影响硬粒小麦品质的主要因素[10]。Desai等表明氮对硬粒小麦的生物产量、谷物产量和蛋白质产量有显著的增产效应[11]。

多年来，关于当地或同一麦区的育成品种研究，以及跨麦区的不同品种间的产量与品质性状研究较多[12～15]，且大都以冬性或半冬性小麦为主，而对春小麦资源品种研究甚少。因此本试验拟以引自加拿大的16个优质硬粒小麦品种为材料，系统研究其在晋中麦区的产量与品质性状，为扩大并改良山西省优质小麦品种资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

本试验所用小麦品种，具体见表1。

表1 供试品种

1.2 试验设计

本试验于山西省太谷县山西农业大学实验田进行。试验田土质中壤土，土壤肥力中等，其0～40 cm耕层土壤养分为：有机质含量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，速效钾含量135 mg·kg-1。

按常规播前旋耕、施加肥料(复合肥600 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=18%∶22%∶5%)、进行田间灌溉。对照山农129于2010年9月30日播种。硬粒小麦于2011年3月18日播种。试验为随机区组设计，设3个重复，每个品种种植10行，种植行长为2米，行距20 cm，基本苗每公顷6×106株。硬粒小麦于5月10日喷施除草剂，5月18(起身期)、6月20日(孕穗期)分别追肥(每次追施尿素量225 kg·hm-2)。出苗后，每个品种均固定3个样段(0.66 m2)作标记，用于成熟期测定产量以及考种。

小麦收获后，测产、考种(千粒重、穗粒数、穗粒重、穗数、实际产量、理论产量等)。将籽粒晾干，采用万深SC-X型品质分析仪测定籽粒的品质(水分含量、湿面筋含量、蛋白质含量、吸水率、稳定时间、形成时间、容重、沉降值、延展性等)。

1.3 数理统计与分析方法

所得数据采用Microsoft Office Excel数理统计分析软件进行制表。方差分析与多重比较采取SAS9.1.3统计软件分析，采用CORR过程对穗数、粒数、千粒重与籽粒产量进行相关性分析，用最短距离聚类对籽粒产量和籽粒蛋白质含量两因子进行分析。

2 结果与分析

2.1 16个不同硬粒小麦的产量性状分析

试验中供试16个硬粒小麦品种和山农129(CK)成熟期的产量性状表现见表2。产量聚类见图1。表2表明，供试16个硬粒小麦品种在晋中麦区晚播后，成穗数除硬粒1号、2号、3号、13号外，其余每公顷不低于2×106穗；穗粒数除硬粒1号、山农129和硬粒15号仅27～30粒外，其余品种的均在38粒以上；所有品种的千粒重均在38 g以上，硬粒5号、6号、7号甚至达50 g以上。最终收获的籽粒产量，硬粒4号、5号、6号、9号、11号、16号、17号小麦品种均达到最大值4 500 kg·hm-2以上，硬粒1号的最低，仅433.2 kg·hm-2。对穗数、穗粒数、千粒重及籽粒产量4个因素进行相关分析，结果显示，穗数对籽粒产量差异显著(r=0.972 6***)，呈正相关；穗粒数对籽粒产量差异显著(r=0.010 9*),呈正相关；千粒重对籽粒产量呈正相关。对供试品种进行产量聚类(图1)，将16个硬粒小麦品种和山农129(CK)分为3类：硬粒1号、2号、3号、13号为第Ⅰ类，产量在2 500 kg·hm-2以下；硬粒7号、8号、10号、14号、15号为第Ⅱ类，产量3 000 kg·hm-2以上；硬粒4号、5号、6号、9号、11号、16号、17号、CK为第Ⅲ类，产量在4 500 kg·hm-2以上。

表2 17个不同小麦品种产量及产量结构的比较

注：同列小写字母不同(a-m)，表示同一指标不同品种间差异显著(P<0.05)。

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

图1 17个不同小麦品种籽粒产量聚类图Fig.1 The grain yields of 17 wheat varieties of different cluster map

2.2 16个不同硬粒小麦的品质性状差异

供试品种在晋中麦区播种收获后的籽粒品质性状见表3。16个引进品种在晋中地区播种后，稳定时间[16]除硬粒1号、2号外，其余均在9～11 min；面团形成时间除硬粒4号、5号、8号、9号、10号、11号、14号在3.9 min以下，其余品种均在3.9 min以上；此外在延展性[17]指标上，除硬粒4号、5号、10号、11号、16号，其余都高于山农129，差异显著(P<0.05)。从吸水率[18]、稳定时间、形成时间、延展性说明硬粒15号比其他几个小麦品种表现优异；湿面筋含量除硬粒5号外，其余品种均在30%以上，因选用的试材面筋强度大，使得产品烘烤品质[19]优良。

表3 17个不同小麦品种籽粒品质性状比较

在本试验中，选用的16个硬粒小麦品种和山农129(CK)中有5个品种分别为硬粒4号、5号、7号、10号、11号蛋白含量较低，其余12个品种的蛋白含量均达到15%以上，属高蛋白品种。而湿面筋含量品种间有一定的强弱差异。若按照以上两个指标可将16个硬粒小麦品种和山农129(CK)分为两类(图2)：第Ⅰ类—高蛋白(≥14%)高湿面筋(≥32%)品种，硬粒1号、2号、3号、6号、8号、13号、14号、15号、16号、17号；第Ⅱ类—高蛋白中等湿面筋品种，硬粒4号、5号、7号、9号、10号、11号及山农129(CK)。结合图1产量聚类，则本试验中，在晋中麦区种植后，获得高蛋白强筋高产(>4 500 kg·hm-2)品种是硬粒6号、16号、17号，高蛋白中筋高产品种是硬粒4号、5号、9号、11号、CK；高蛋白强筋中产(>3 000 kg·hm-2)品种是硬粒8号、14号、15号；高蛋白中筋中产品种是硬粒7号、10号。引进品种在蛋白质含量、湿面筋、吸水率、形成时间、延展性上表现的尤为明显。

图2 17个不同小麦品种籽粒蛋白质和湿面筋含量聚类图Fig.2 Cluster map of grain protein and wet gluten content of 17 different wheat cultivars

3 讨论与结论

山西省晋中地区属典型的黄土高原温带季风气候，有着得天独厚的地理优势，同时也是华北小麦主产区。影响小麦产量和品质的因素有小麦品种特性、生理生化调节机制、生态环境与栽培方式等方面[20～23]。另外，相同品种的小麦由于灌浆期、施氮肥、抽穗时期的不同，其生长状况也有很大区别。在田纪春等[24]的研究中可知，掌握小麦表现性状，对小麦的研究和逆境中小麦的产量具有一定的理论和实践意义。16个硬粒小麦品种和山农129(CK)收获产量聚类分析结果表明，硬粒4号、5号、6号、9号、11号、16号、17号、CK小麦品种籽粒产量>4 500 kg·hm-2，产量较高。硬粒小麦品种均于2011年3月18日播种，茎蘖充足，正常拔节，因此成穗数多，大部分品种收获穗数均达到2×106·hm-2以上，仅有硬粒1号、2号、3号、13号收获较少。晋中麦区夏季降雨较多，有利于在孕穗期提高穗粒数，因此，供试品种的穗粒数大多在30粒以上(硬粒15号为27粒)。晋中的生态环境条件保证了灌浆期所需的水分与光照，使得16个硬粒小麦品种和山农129(CK)的小麦的千粒重均在40 g以上(硬粒11号、17号除外)。穗数、穗粒数、千粒重均对产量具有重大影响，因此大多数硬粒小麦有发展为高产种质资源的潜力。少数硬粒小麦穗数、穗粒数、千粒重偏低未达到高产，可能由于品种自身的遗传性[25](如分蘖能力、抗旱性)，品种对栽培措施的适应性[26，27](如播期早晚、播量高低)，对其形成造成一定的影响。

对小麦品质进行改良的重要方法，即品质育种[28～31]。当前，高蛋白强筋型烘烤产品小麦品种在北方麦区具有极大的需求量。基于国家标准GB/Y 7320—1998《专用小麦品种品质》中的要求，蛋白质含量≥14%属强筋小麦，12%～13%属中筋小麦，≤11.5%属弱筋小麦；稳定时间≥10 min属强筋小麦，7 min～10 min属中筋小麦，2.5 min属弱筋小麦；湿面筋含量≥32%属强筋小麦，湿面筋30%～32%属中筋小麦，≤26%属弱筋小麦；籽粒容重≥770 g·L-1属中、强筋小麦，≥750 g·L-1属弱筋小麦。试验中16个硬粒小麦品种和山农129(CK)的蛋白质含量除硬粒4号、5号、7号、10号、11号外均达到15%以上，为强筋小麦。其中硬粒1号、2号、3号、6号、7号、8号、13号、14号、15号、16号、17号的湿面筋含量≥32%，达到强筋标准；硬粒4号、9号、10号达到中筋标准(30%～32%)。且面团延展性、面粉吸水率、形成时间、稳定时间以及沉降值都具有一定的提高。因此，中、强筋小麦[32，33]适宜在晋中麦区种植。本试验表明，16个加拿大硬粒小麦品种在晋中麦区种植：获得高蛋白强筋高产(>4 500 kg·hm-2)品种是硬粒6号、16号、17号；高蛋白中筋高产品种是硬粒4号、5号、9号、11号；高蛋白强筋中产(>3 000 kg·hm-2)品种是硬粒8号、14号、15号；高蛋白中筋中产品种是硬粒7号、10号。引进品种除硬粒1号、2号、3号、13号外，其余品种对改良山西小麦籽粒品质性状具有重要的意义。

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(编辑：邢国芳)

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

苏琳琳(1991-)，女(汉)，山西朔州人，硕士研究生，研究方向：植物生理生态

*通信作者：杨珍平，教授，硕士生导师.Tel:0354-6289317;E-mail:yangzp.2@163.com

山西省回国留学人员重点科研资助项目(2015-重点4)；国家公益性行业科研专项(201503120)；国家科技计划课题(2015BAD23B04-02)；国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-03-01-24)；山西省科技攻关计划项目(20110311001-4)

S512.1

A

1671-8151(2017)03-0158-06