极端涝害条件下晚播对超强筋小麦济麦44产量与品质的影响

摘要：2021年度，山东发生极端涝害，小麦播期整体延迟。本研究以超强筋小麦济麦44为材料，设置5个播期，分析极端涝害条件下不同播期对济麦44产量和品质性状的影响。结果表明：冬前分蘖随播期推迟而明显减少：产量随播期推迟而降低，W1处理（10月25日播种）的最高，为8 359.05 kg/hm2；穗粒数随播期推迟整体呈减少趋势：单位面积穗数和千粒重整体均呈先增加后减少趋势，W1、W2处理（11月5日播种）显著高于其他处理。W3处理（11月15日播种）小麦籽粒各项品质指标整体较好：产量最高时（W1），籽粒中各矿质元素含量均最低：籽粒品质较好时（W3），各矿质元素含量相对也较高，尤其是K、Na、Zn、Se、Cu的含量均最高。综上得出，如遇极端天气，鲁中地区超强筋小麦济麦44的播期控制在11月15日之前时，晚播对其产量和品质的影响较小，可实现一定程度上的优质高产，并且对矿质元素含量的影响较小。

关键词：晚播：济麦44;生育期：产量：品质：矿质元素

中图分类号：S512.1+ 10.4 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2024） 08-0044-06

小麦作为我国第二大口粮作物，其产量与品质对保障我国粮食安全和产业发展具有举足轻重的作用。播期对小麦产量与品质均具有重要影响。近几年，随着全球温室效应加剧，极端天气频繁出现，旱涝灾害在各地时常发生。2021年，我国出现“北涝南旱”的阶段性灾害，小麦秋播时期出现多轮强降雨，造成土壤浸泡，大部分地区农田积水，且排水困难，农业机械无法下地作业，夏粮作物无法正常收获，导致北方多数地区小麦晚播。而适时播种又是小麦丰产的基础和重要环节，晚播将导致出苗迟、生长缓慢、根系浅、分蘖少，易遭受冻害、干热风、病虫害等，最终对小麦产量和品质造成极大影响。当前气候多变，晚播是否会在未来一段时期成为常态，极端晚播对小麦的产量与品质影响如何，都将成为现有育成品种面临的考验。

因此，本研究针对极端涝害天气频发的现状，以山东省推广面积最大的超强筋小麦品种济麦44为材料，设置5个不同晚播时间进行播种，研究其对超强筋小麦生育期、产量、品质及籽粒矿质元素含量和面团品质性状等的影响，旨在研究超强筋小麦济麦44的最迟播期范围，以期为其科学种植和防灾减灾提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验于2022年10月在位于山东省济南市章丘区（36°68＇N，117°53＇E）的济南市农业科学研究院试验基地进行。该地年均气温12.8℃，年均降水量600.8 mm，无霜期192 d。试验地土壤为褐土，耕层土壤有机质含量11.87 g/kg、全氮1.23g/kg、有效磷22.49mg/kg、速效钾115.27 mg/kg。

供试超强筋小麦济麦44为半冬性，冬前发育快，分蘖力较强，春发性好，株型松紧适中，茎秆粗壮，抗倒性强。

1.2 试验设计

试验设置5个播期，分别为10月25日（W1）、11月5日（W2）、11月15日（W3）、11月25日（W。）和12月5日（W5）。条播，行距25 cm，播量225 kg/hm2。施用氮肥225 kg/hm2，磷肥120kg/hm2、钾肥120 kg/hm2、有机肥7 500 kg/hm2。氮肥运筹为基肥：拔节肥=1：1，磷钾肥全部基施。每处理重复3次。小区长8m，宽1.65 m。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 生育期

观测并记录各处理小麦出苗、拔节、抽穗、扬花、成熟期时间，并统计生育期总天数。

1.3.2 产量及其构成因素

每小区取3点，每点取1.0 m2调查穗数并统计单位面积穗数。从中随机取20穗调查粒数，穗粒数为20穗粒数的加权平均数。取1 000粒小麦种子称重，重复3次，取平均值即为千粒重。

产量：对试验小区分别实收称重，将小区产量折合成单位面积产量（kg/hm2）。

1.3.3 加工品质特性

按AACC 26-2IA的方法，用MLU-202实验磨（无锡布勒机械制造有限公司）对各处理小麦进行制粉，用快速谷物品质分析仪（InfratecTM 1241）测定蛋白质含量：用瑞典Perten公司生产的2200型面筋洗涤仪测定湿面筋含量及面筋指数，测定方法按ICC-155标准：揉混仪测定面团揉混的中线峰值时间、中线峰值高度、中线峰值宽度和峰值面积。

1.3.4 面粉面筋微观结构测定

面团的制备参照Bemklau等的方法并略微修改：将样粉39和罗丹明B溶液（0.01 g/mL） 1.3 mL混合揉捏成面团，醒发10 min。随即从面团内部选取一部分放在载玻片中间，滴加蒸馏水100 μL，用盖玻片盖住后按压成薄片。利用激光扫描共聚焦显微镜（IX83- FV1200）观察其微观结构。使用Angio-Tool软件定量分析面团微观结构变化，获得6个参数：蛋白质面积、蛋白质面积比率、蛋白质节点数、总蛋白质长度、端点数和孔隙度。

1.3.5 籽粒矿质元素含量

每份材料挑选15粒健康成熟籽粒，用植物组织研磨仪研磨成粉末，置于2mL离心管内保存。样品研磨过程中为避免离子污染，严禁接触金属类器皿，并用锆石替代钢珠，用高强度塑料器皿替代金属器皿。将粉末置于烘箱中，65℃烘24 h。每个样品称取（0.200+0.003）g（精确至0.001 g）于70 mL微波消解管中，加入8 mL HPLC浓硝酸（Sigma-Aldrich）混合均匀后置于微波消解仪中消解，每批实验设置空白对照2组。消解完成后用控温电热消解器降低管内硝酸浓度，并用超纯水定容至50 mL，待测。使用电感耦合等离子体质谱仪（CICP -MS，Nex-IONIOOO，Perkin Etmer，美国）检测样品中各离子浓度。

1.4 数据处理与分析

使用Microsoft Excel 2016和SPSS 19.0软件（Version）计算相关数据的平均值和标准差，并采用最小显著差异法（LSD）确定不同样本间的差异显著性（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 播期对济麦44生育进程的影响

分别于2023年1月16日和3月3日对不同播期处理苗期和返青期小麦进行调查（图1），可知，11月5日（W2）播种对济麦44分蘖和根长均具有明显影响。11月25日（W4）和12月5日（W5）播种处理，小麦均呈现“一根针”的状态，基本没有分蘖。

调查不同播期处理下小麦生育时期（表1）发现，各处理小麦的拔节期、抽穗期和扬花期差异明显，成熟期差异不大。随播期推迟，生育期明显缩短，最短的（W5）仅189 d。

2.2 播期对济麦44产量的影响

对不同播期处理济麦44产量及产量三要素的统计分析（表2）发现，播期对单位面积穗数和穗粒数的影响较大，穗数的变化范围为474.0万- 603.0万穗/hm2，穗粒数变化范围为30.00 - 36.00粒，群体结构随播期推迟而变差：对千粒重的影响较小，不同播期处理下济麦44千粒重表现较为稳定：籽粒产量随播期推迟而递减，W1处理产量最高，达8 359.05 kg/hm2，显著高于其他处理，W5处理产量最低，为6 270.45 kg/hm2，显著低于其他处理。

2.3 播期对济麦44面粉品质的影响

随播期推迟，所测小麦面粉品质参数基本表现为先升高后降低趋势（表3）。晚播对湿面筋含量、面筋指数和中线峰值高度及峰值面积影响较大，尤其是W5出理下降明显，而对蛋白质含量、中线峰值宽度影响较小，指标下降不明显。W3处理小麦面粉的各项品质指标表现最好，蛋白质含量达15. 56%，湿面筋含量达33.40%，面筋指数达98.90%，中线峰值高度为49.06 mm，中线峰值宽度为14.37mm，峰值面积为278.64%tq·min。

利用激光扫描共聚焦显微镜观察不同播期处理下济麦44面筋网络结构的变化（表4）发现，W3处理小麦粉的蛋白质面积、总蛋白质长度值均最大，孔隙度最小。表明W3处理下济麦44小麦面粉的面团微观结构最为紧密，网络结构最为均匀。该结果与往年该品种适宜播期时的数值接近，表明在2021年的极端涝渍条件下，11月15日播种的晚播处理对超强筋小麦济麦44品质的影响不大。

2.4 播期对济麦44籽粒矿质元素含量的影响

小麦籽粒营养元素含量与植株生长发育和人们的饮食健康息息相关。由表5可知，无论是人体和动植物所必需的钙（Ca）、镁（Mg）、钾（K）、钠（Na）常量元素，还是铁（Fe）、锌（Zn）、硒（Se）、铜（Cu）微量元素，W1处理小麦籽粒中的含量均最低，其余处理均高于W1处理。随播期推迟，小麦籽粒Ca、Na、Fe元素含量呈先增加后减少再增加趋势，Mg、K、Zn、Se、Cu含量呈先增加后减少趋势。W，处理小麦籽粒的Ca、Mg、Fe含量最高，W3处理小麦籽粒的K、Na、Zn、Se、Cu含量最高。综合分析表明适时晚播对矿质元素含量的影响不大。

3 讨论与结论

适时播种是提高小麦产量、改善籽粒品质的重要栽培技术手段。播期不同会造成小麦生长发育期间温度、光照等生态条件的差异，使小麦生长发育过程中光合作用及营养物质的运转分配也相应发生变化，从而对小麦的生长发育及籽粒产量和品质产生影响。大量研究表明，适时播种对提高小麦产量和品质、有效防止杂草及病虫害发生、降低生产成本等方面具有十分重要的意义。郭天财等研究认为，播期过早或过晚均不利于形成较高的产量，产量随着播期的推迟均呈现先升后降的趋势。王夏、杜世州等则认为随着播期的延迟，小麦成穗数和千粒重均有所下降。本研究中，各播期处理下小麦产量分别为8 359.05、7 720.05、7 336.05、6 738.45、6 270.45kg/hm2，随播期推迟而下降，这与前人研究结果一致；随播期推迟，穗粒数减少，成穗数和千粒重呈现先增加后减少趋势，但差异不显著。闫翠萍等研究也发现，与中筋品种相比，晚播下强筋小麦的谷蛋白和醇溶蛋白含量增幅更大，且湿面筋含量、弱化度和评价值在不同播期下的变异系数高于中筋品种。郭兆昊等研究表明，适期晚播可提高小麦面粉品质，在一定程度上增加面团形成时间和稳定时间，降低小麦面粉的弱化度，但是对不同强筋小麦品种的影响存在差异，晚播条件下济麦44、阳光10号、烟农999的面团稳定时间分别较平均稳定时间高出69.1%、66. 6%、66.6%。本研究中，济麦44的籽粒品质并非播期越晚指标越差，11月15日播种（W3）的籽粒品质各项指标整体较好。可见品质除受基因型和播期影响外，可能还与当年气候环境有较大关系，适时晚播对超强筋小麦济麦44品质的影响较小。

第一次绿色革命通过降低株高提高了小麦产量，人们普遍认为现代栽培小麦品种籽粒微量元素含量的下降是由于籽粒收获指数提高而引起的稀释效应。Feil等以4个春小麦品种为材料，研究发现籽粒产量与籽粒Fe、Zn含量呈负相关，并认为在育种过程中，单方面提高产量会降低籽粒微量元素含量。姜丽娜等对17个小麦品种的研究发现，穗数增加对籽粒微量元素含量有一定促进作用，籽粒Zn、Fe、Mn、Cu含量与产量均呈正相关，其中Zn、Mn含量与产量的表型正相关达显著水平，而且籽粒中微量元素含量与蛋白质含量的遗传相关也均为正相关，因此其认为籽粒微量元素含量、蛋白质含量及产量的同步提高是可行的。本研究对济麦44的研究发现，产量最高（W1）时，籽粒中所测定8种元素的含量均最低；籽粒品质较好（W3）时，籽粒中K、Na、Zn、Se、Cu含量均最高。表明，对济麦44而言，在保障一定产量的前提下，品质提升的同时对微量元素（Zn、Se、Cu）含量提升也有一定的促进作用，这与姜丽娜等的研究结果基本一致。同时，在国家小麦育种联合攻关的关键养分测试报告中，济麦44在11个点次的籽粒Se、Zn含量平均值位居所有测试品种首位，表明在提高小麦产量与品质的同时，提高矿质元素含量是可以同步实现的。

综上可知，本试验条件下，极端晚播的最迟时间可为11月15日，此时超强筋小麦济麦44表现出较好的产量与品质平衡，且矿质元素含量也较高。该结果可为济麦44晚播栽培提供理论参考和数据支撑。

基金项目：国家小麦产业技术体系项目（CARS-03-06）；山东省泰山学者工程项目（tsqnz20221161，tspd20221108）；山东省重点研发计划项目（2021LZGC013，202ILZGC025）；济南市农业科技成果转化项目（2017-30）；山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目（2023TSGC0360）；山东省农业科学院农业科技创新工程项目（CXGC2022E01）