江苏省小麦籽粒蛋白质达标弱筋小麦的适生性分析与评价

【目的】弱筋小麦是制作饼干糕点类食品的原料,其烘烤特性很大程度上取决于蛋白质的质和量。小麦籽粒蛋白质含量（GPC,%）不仅由品种的遗传特性决定,还受到气候、土壤、栽培措施等影响。明确江苏省弱筋小麦适宜种植区域以及其地理、气候影响因素,可为江苏弱筋小麦的种植区划提供理论依据。【方法】在2年江苏省小麦品质抽样调查数据的基础上,利用随机森林算法筛选重要性指标,结合单组率Meta分析及其亚组分析,探究地理位置及气象因子对江苏省小麦籽粒蛋白质含量（GPC）达到弱筋小麦标准可能性的影响。【结果】2个年度江苏省小麦GPC平均值为13.92 %,其中2018年、2019年小麦GPC变幅分别为11.06%—18.09%、10.20%—16.50%,平均值分别为14.52%、13.33%,GPC<12.5%的样品分别占比10%、29.71%。从地理分布看,江苏的东南沿湖沿海地区小麦GPC达到弱筋小麦标准的可能性最高,达标可能性最高可达92%,其次是江苏东部沿海地区以及江苏西北部沿河一带。种植地距离一级河流和湖泊或者海岸线的最短距离为20—30 km时,达标可能性相对较高,为23.95%。从气象因子方面看,生育前期特别是出苗期和拔节期,降雨量对江苏弱筋小麦的形成影响较为重要;生育后期尤其是开花期以及灌浆期后期,积温对小麦GPC的影响更重要;且出苗和拔节期的日照时数及开花期的降雨量对江苏弱筋小麦的形成亦很重要,其中,江苏小麦GPC达标弱筋小麦标准的可能性与出苗期的降雨量呈正相关,而与出苗和拔节期的日照时数、拔节期的降雨量以及灌浆后期积温则呈负相关。【结论】江苏弱筋小麦适宜的种植范围受到水系分布与气象因素的共同制约,主要集中在东部沿海和东南沿海沿湖地区。在出苗、拔节期降雨量和开花灌浆期积温适宜的情况下,西北沿河一带的小麦GPC也可达标弱筋小麦标准。品质区划应重点考虑地理位置（水系分布等）和气候分布。     

施氮量对小麦籽粒HMW-GS及GMP含量动态的影响

采用SDS-PAGE电泳和切胶比色进行亚基定量的方法，研究施氮量对2个小麦品种胚乳部分HMW-GS和GMP积累的影响。结果表明，高蛋白小麦品种徐州26在花后14 d HMW-GS就开始形成，低蛋白品种宁麦9号在花后21 d才开始形成。增施氮肥对小麦灌浆前期HMW-GS的形成作用不明显，而有利于徐州26 HMW-GS积累速度的提高和HMW-GS快速积累期的     

花后高温和水分逆境对小麦籽粒蛋白质形成及其关键酶活性的影响

以2个蛋白质含量不同的小麦品种扬麦9号和豫麦34为材料，在人工气候室条件下研究了花后高温和水分逆境对小麦籽粒蛋白质合成关键酶活性及籽粒蛋白质组分含量的影响。结果表明，籽粒蛋白质及其组分含量显著受温度、水分和温度×水分互作的影响，且温度的影响大于水分及温度×水分的影响。高温提高了籽粒蛋白质含量，但降低了谷/醇比。无论高温或适温下，干旱胁迫均提高籽粒蛋白质含量。谷/醇比在适温干旱下升高，高温干旱下降低；渍水降低籽粒蛋白质含量和谷/醇比。籽粒蛋白质含量在高温干旱下最高，适温渍水下最低。在温度和水分逆境下，籽粒醇溶蛋白和谷蛋白的变化是导致蛋白质含量和谷/醇比差异的主要原因。高温和水分逆境均降低旗叶谷胺酰氨合成酶（GS）和籽粒谷-丙转氨酶（GPT）活性，不同温度条件下酶活性均表现为对照>干旱>渍水。高温和水分逆境对蛋白质合成关键酶活性的影响在不同品种间存在差异，适温下，豫麦34旗叶GS活性易受水分的抑制；扬麦9旗叶GS活性易受高温的抑制。高温下，豫麦34旗叶氮代谢受高温影响较大，而扬麦9则更易受水分胁迫影响。     

氮肥运筹对弱筋小麦群体指标与产量和品质形成的影响

以弱筋小麦品种扬麦9号和宁麦9号为材，研究了不同施氮水平及基追比对群体指标、产量和品质的影响。结果表明，孕穗期叶面积指数（LAI）随施氮量的增加而提高；小麦籽粒产量及成熟期生物产量、花后干物质积累量与施氮量均呈二次曲线关系；籽粒蛋白质含量、湿面筋含量与施氮量呈极显著正相关。增加后期追氮比例及同比例2次追氮均提高了成熟期生物产量、花后干物质积累量、茎蘖成穗率、孕穗期LAI、籽粒产量、蛋白质含量和湿面筋含量。花后干物质积累量、成熟期生物产量、成穗数、茎蘖成穗率与产量呈显著或极显著正相关，拔节期、孕穗期、开花期和灌浆期LAI与产量呈显著或极显著二次曲线关系。弱筋小麦实现优质和产量7 000 kg hm^-2的氮肥运筹技术以施氮量200 kg hm^-2和基肥∶拔节肥∶孕穗肥为7∶2∶1，其高产优质协调的关键群体调控指标，最适LAI为6.9，花后干物质积累量和成熟期生物产量分别为5 300和16 500 kg hm^-2，成穗数为466×104 hm^-2，茎蘖成穗率为50%。     

氮肥运筹对不同茬口强筋小麦籽粒产量和品质的影响

为了探讨不同茬口下施氮对强筋小麦籽粒产量和品质的最佳效应,以强筋小麦品种烟农19号为材料,研究了施氮量和追氮时期对不同茬口小麦籽粒产量及品质的影响.结果表明,施氮量和追氮时期对不同茬口下强筋小麦的籽粒产量和品质均有显著的影响.在0～240 kg/ha施氮量范围内烟农19号单位面积穗数、每穗粒数和产量随施氮量的增加而显著提高,且旱茬麦产量极显著高于稻茬麦,主要是提高了每穗粒数和千粒重.小麦籽粒蛋白质和面筋含量、沉淀值均随施氮量的增加而显著增加,旱茬麦的品质显著优于稻茬麦.在两种茬口下,烟农19号籽粒产量、蛋白质产量与施氮量均成二次曲线关系,稻茬麦在施氮量为251.26～280.24 kg/ha、旱茬麦在施氮量为281.03～303.02 kg/ha范围内籽粒产量和蛋白质产量可达到同步提高.拔节期和孕穗期追施氮肥可有效提高单位面积穗数、每穗粒数和产量,且籽粒蛋白质、湿面筋含量和沉淀值显著提高.本试验条件下,旱茬麦在拔节期至孕穗期、稻茬麦在孕穗期追施氮肥可同步提高强筋小麦籽粒产量和品质.     

农田精确施肥决策支持系统的设计和实现

 采用GIS组件Mapobjects,以作物管理知识模型为智能决策支撑,将GIS、GPS和模型进行耦合与集成,建立基于田区作物产量、土壤养分和苗情监测的农田精确施肥决策支持系统。本系统可接受GPS信号、录入与修改属性数据,查询和分析农田信息的时空差异,生成基于田区差异的肥料运筹和播种密度处方。系统在南京六合水稻示范区进行了模拟应用。结果表明,该区在产量提高的同时,施氮量由采用农户常规管理220 kg·ha-1减少为183.4kg·ha-1,在空间尺度上,既有效补充了严重缺氮的地块,也避免了在不需再投或只需少投     

小麦栽培管理动态知识模型的构建与检验

 将系统分析方法和数学建模技术应用于小麦管理知识表达体系，通过解析和提炼小麦生育及管理指标与环境因子及生产水平之间的基础性关系和定量化算法，创建了小麦管理动态知识模型WheatKnow；充分利用软构件的技术特点，在Visual C++和Visual Basic平台上研制了数字化和组件化小麦管理动态知识模型系统，实现了播前栽培方案的设计和产中适宜调控指标动态的预测2大功能。其中，播前栽培方案包括产量目标、适宜品种、播期、基本苗及播种量、肥料运筹和水分管理；产中调控指标包括适宜生育期、穗分化进程、生长指标、源库指标和营养指标动态。利用不同生态点、不同品种、不同土壤等资料及大田对比试验对所建知识模型进行实例分析和检验的结果表明，所提出的小麦管理动态知识模型总体上具有较好的广适性和决策性。本研究克服了传统作物栽培模式与专家系统地域性强和广适性弱的不足，从而为实现作物栽培管理的精确化和数字化奠定了基础。     

不同水稻基因型籽粒产量与品质的生态变异研究

以日本和国际水稻研究所的9个水稻品种为材料,分别以武香粳9号和两优培九为对照,在江苏南京和云南丽江研究了不同水稻基因型的产量和品质特性及其生态变异性.结果表明,丽江点水稻产量显著高于南京点,丽江点单位面积穗数极显著高于南京点,其他构成因素在两生态点间差异较小.通径分析表明,每穗颖花数是限制丽江点水稻产量的主要因素,南京点是有效穗数.基因型、生态环境及其互作均对产量和产量构成因素及稻米品质性状有显著或极显著的影响,稻谷产量、穗数和结实率主要受生态环境的影响,每穗颖花数受基因型控制,千粒重受基因型或环境的独立影响;糙米率、整精米率主要受生态环境的调控,直链淀粉含量、碱消值和蛋白质含量主要受基因型控制,垩白米率受基因型和基因型环境互作的共同调节.丽江点整精米率和直链淀粉含量较高,垩白米率和糊化温度偏低,表明丽江点稻米品质稍优于南京点.     

不同施氮水平和基追比对弱筋小麦籽粒产量和品质的影响

为确立弱筋小麦优质高产生产的氮肥管理策略,以2个弱筋小麦品种扬麦9号和宁麦9号为材料,研究了不同施氮水平及基追比对小麦籽粒产量和品质的影响。结果表明,小麦籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系,增加施氮量及提高后期追氮比例提高了弱筋小麦蛋白质含量及籽粒容重、湿面筋含量、沉淀值、吸水率和稳定时间,但降低了总淀粉含量和弱化度。面团形成时间随施氮量的增加而增加,但随追氮比例的增加而降低。施氮量对籽粒蛋白质组分含量均有提高作用,依次为球蛋白>谷蛋白>醇溶蛋白>清蛋白,而追氮比例处理对醇溶蛋白和谷蛋白含量具有显著的提高效应,清蛋白和球蛋白含量因追氮比例而异。增加施氮量及提高后期追氮比例显著提高了直链淀粉含量和直/支比,但降低了支链淀粉含量。同比例追肥,两次追施比一次施用籽粒产量和蛋白质、醇溶蛋白和谷蛋白含量增加,但湿面筋含量降低;直链淀粉含量和直/支比增加而总淀粉和支链淀粉含量降低。综合产量和品质分析表明,在本试验条件下,弱筋小麦在施氮量180 kg.ha-1、基肥∶拔节肥∶孕穗肥为7∶2∶1时可以实现高产与优质的协调。     

不同栽培措施对小麦籽粒戊聚糖含量的影响

在大田和池栽条件下，以徐州26、宁麦9号、扬麦10号和扬麦9号为试验材料，研究了播期、库源改变和水氮互作对小麦籽粒戊聚糖含量的影响。结果表明，早播或迟播均能显著提高籽粒戊聚糖的含量，分别比适播提高2.13%和8.07%；去小穗处理（减库）显著降低籽粒戊聚糖含量，而剪叶处理（减源）极显著提高籽粒戊聚糖含量，两种情况均存在品种间差异；花后渍水显著提高籽粒戊聚糖含量，提高施氮量则降低其含量，但其降幅随施氮量增加而变小；追施氮肥极显著降低小麦籽粒戊聚糖含量。研究结果表明，栽培措施可能在很大程度上主要通过影响籽粒千粒重调控了戊聚糖含量。