中国小麦主产区重要品质性状演变分析

温 建, 孙成金, 汪松玉, 雷丽娟

(河南农业大学信息与管理科学学院,河南郑州 450002)

小麦(TriticumaestivumL.)是世界上最重要的粮食作物之一,全球43个国家中约40%的人口以小麦为主粮(http://www.fao.org/faostat)。我国是世界上最大的小麦生产国和消费国,2020年播种面积为2 338万hm2,总产量1.34亿t,基本可以满足中国小麦消费需求[1]。农作物品种区域试验是品种审定、区域布局和品种更新换代的重要依据[2],代表了当前我国小麦育种的研究水平和发展趋势[3],对于种子产业的蓬勃发展、实现种业科技自强自立和打赢种业翻身仗起重要作用。小麦具有独特的加工品质[4],决定其用途和价值,品质水平直接影响加工企业的产品质量和经济效益以及农户的收益[5]。因此,有必要系统梳理中国小麦主产区近年参试品系(种)的重要品质性状演变情况。本研究以2010—2020年中国小麦质量报告中的主要品质性状为依据,探究其在不同麦区、不同年度间的变化规律,以期为我国小麦科研、流通和加工企业等提供针对性参考。

1 材料和方法

1.1 研究材料

本研究选取2010—2020年中国小麦主产区的华北北部强筋麦区(Ⅰ)、黄淮北部强/中筋麦区(Ⅱ)、黄淮南部中筋麦区(Ⅲ)、长江中下游中/弱筋麦区(Ⅳ)、四川盆地中/弱筋麦区和云贵高原麦区(Ⅴ)以及东北强筋春麦区、北部中筋春麦区、西北强/中筋春麦区、青藏高原春麦区(Ⅵ)共1 294个品种2 505份样品,数据来源于农业农村部谷物品质监督检验测试中心发布的中国小麦质量报告(表1)。由于部分品种广适性较好,种植区域可横跨多个生态区,本研究只对各麦区内小麦品质总体表现的变化规律进行分析。

表1 2010—2020年度各麦区内小麦样品数量和主要品种

1.2 研究方法

利用SPSS 20.0对籽粒品质(硬度、容重、粗蛋白含量)、面粉品质(沉淀指数、灰分含量、湿面筋含量)和面团品质(吸水量、形成时间、稳定时间、拉伸面积)等10个性状进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 籽粒品质

在不同年度间,籽粒硬度在Ⅰ区和Ⅱ区无明显变化,其余麦区有一定差异,其中Ⅴ区变化幅度最大(图1-A)。 麦区之间各年度硬度平均值变化没有规律性。从2010—2020年11年的平均值来看,Ⅰ区和Ⅵ区显著高于其他麦区,Ⅴ区籽粒硬度最小(表2)。除Ⅲ区和Ⅳ区外,容重在其余麦区年度间变化较大,其中Ⅰ区呈现先降低后增加的趋势(图1-B)。Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅵ区之间无明显差异,容重较大;Ⅴ区容重最小(表2)。从2010—2020年粗蛋白含量看,Ⅰ区和Ⅵ区变化幅度相对较小,其余麦区变异较大(图1-C)。Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区麦区间的粗蛋白含量均较大,相互之间无显著差异,Ⅳ和Ⅵ区次之,Ⅴ区显著最小(表2)。

表2 2010—2020年度不同麦区小麦重要品质性状

2.2 面粉品质

Ⅰ区和Ⅳ区沉淀指数在不同年度间的变化幅度相对较大,部分年度间呈显著差异,其中2014年的沉淀指数在大部分年度间表现最低(图2-A)。2010—2020年各年度沉淀指数平均值表现为Ⅵ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅴ,部分麦区间的差异达显著水平(表2)。2010—2020年各麦区灰分含量在年度间变化幅度均较大,其中Ⅰ区变化最大,Ⅱ区和Ⅲ区相对较小(图2-B)。2010—2020年灰分含量在年度间的平均值为Ⅳ区最高;Ⅴ区和Ⅵ区最低(表2)。2010—2020年湿面筋含量在Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅵ区年度间变化相对较小,Ⅳ区和Ⅴ区差异较大(图2-C)。麦区间Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区无显著差异,湿面筋含量均值较高,Ⅵ区次之,Ⅴ区则显著最低(表2)。

2.3 面团品质

2010—2020年吸水量在六大麦区年度间除Ⅰ区、Ⅴ区外,其余麦区变化较小,部分年度之间差异显著(图3-A)。麦区之间11年的平均吸水量表现为Ⅵ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅳ>Ⅰ>Ⅴ(表2)。形成时间在各大麦区间变化幅度均较大,其中Ⅰ区各年度之间存在显著差异(图3-B)。从11年的平均值看,Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅵ区差异不显著;Ⅰ区明显大于其他麦区;Ⅴ区最短(表2)。稳定时间除Ⅴ区外,其他麦区在年度间的变化幅度较大,部分年度之间差异显著(图3-C)。从年度间的平均值看,Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区和Ⅵ区差异不显著;Ⅰ区显著长于其他麦区;Ⅴ区最短(表2)。各麦区的拉伸面积在年度间变化幅度同样较大,部分年度之间差异显著(图3-D)。从11年的均值看,Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅴ区和Ⅵ区无显著差异;Ⅰ区最大(表2)。

3 讨论与结论

在本研究2010—2020年的11年间,小麦各品质性状在麦区内呈无规律性变化,仅在部分年度间差异显著,与胡学旭等的报道[6-8]较一致。该结果可能与各麦区生态条件、采集样品区栽培管理措施、年度间品种变化等因素有关。

小麦加工品质性状是一个较复杂的数量性状,易受遗传特性、生态环境及栽培管理等因素影响,且不同的影响因子对其的影响程度不同[9-12]。李鸿恩等对全国25个省(区)2万多份小麦种质资源及其品质指标进行测定,发现蛋白质含量和沉淀值由北到南逐渐降低[13]。本研究中沉淀指数、籽粒硬度、容重和吸水量基本符合该变化趋势,而粗蛋白含量则不完全一致,该差异可能是由样本容量、材料来源不同等所造成的。

湿面筋含量是衡量小麦筋度的标准[14],形成时间与面筋含量和质量呈正相关[15]。总体而言,北方麦区湿面筋含量和形成时间均高于南方麦区,这可能与中国小麦品质区划有关[16]。面团稳定时间是面粉蛋白质和面筋质量的综合表现,对食品加工品质具有重要作用,稳定时间越长,面团韧性越好,面筋强度越大,面团加工性质越好[17];拉伸参数是对面团弹性和延伸性的评价,与面包品质密切相关[18]。本研究中两者变化较一致,与胡学旭等的研究结果[6]不尽相同,但总体上符合我国主产区小麦品质区划的定位,表明扎实推进优质专用小麦产业带建设已初见成效。通过选育和推广优质专用小麦、适度加大推广现有各类型优质小麦品种面积和配套相关政策等途径,可进一步优化品种结构,提升小麦品质。