施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响

选用两个优质小麦品种烟农15号和济麦19号,研究了施氮水平对小麦子粒蛋白质组分和加工品质的影响。田间试验设4个施氮水平,即N.0、120、240和360.kg/hm2。结果表明,施用氮肥对子粒发育前期清蛋白和球蛋白含量有明显的提高效应,但随子粒灌浆充实,这种效应逐渐削弱,到成熟期,施氮处理虽能提高子粒清蛋白和球蛋白的含量,但不同施氮水平间无明显差异。施用氮肥还能显著地提高子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量,尤其是子粒麦谷蛋白的含量,使子粒麦谷蛋白/醇溶蛋白比值提高。试验还表明,施用氮肥能明显提高子粒湿面筋含量,延长面团形成时间、面团稳定时间和断裂时间。综合分析看出,子粒醇溶蛋白和麦谷蛋白的含量以及麦谷蛋白/醇溶蛋白比值是影响小麦加工品质的重要因素,可以作为小麦品质育种中亲本及后代材料的选择、评价和优质栽培技术评价的依据。     

储藏时间影响小麦蛋白质理化特性的灌溉效应

灌溉对小麦蛋白质理化特性的影响规律报道不完全一致,这可能与检测蛋白质理化特性时籽粒储藏时间长短有关。为明确灌溉效应受籽粒储藏时间的影响,进一步明确灌溉对小麦蛋白质理化特性的影响,本试验将3种灌溉处理水平的衡4399小麦籽粒在室温条件下储藏120 d,每30 d取样一次,用布勒磨磨制小麦粉(出粉率为66%~71%),检测面粉的蛋白质数量属性、质量属性和面团流变学特性。结果表明,灌溉和储藏时间以及二者的交互作用均显著影响小麦蛋白质理化特性。配对T检验显示,面粉粗蛋白含量和湿面筋含量随灌溉量及频次的增加分别相对降低6%和14%;沉降指数、面团稳定时间和面团最大拉伸阻力随灌溉量及频次的增加分别相对增加15%、33%和95%。进一步多重比较表明,储藏时间影响了麦谷蛋白大聚体含量及其储能模量值、面团吸水率和拉伸长度的灌溉效应。储藏2~3个月后小麦蛋白质理化特性指标逐渐趋于稳定。籽粒储藏时间影响小麦蛋白质理化特性的灌溉效应,籽粒收获后至少储藏90 d再检测才能客观反映灌溉效应。本研究为进一步揭示灌溉对小麦品质的影响规律提供了参考。     

耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响

为研究不同耕作方式和氮肥水平对旱地冬小麦籽粒品质的影响,选择常规耕作(CT)、秸秆还田(CTI)、全膜覆土穴播(PM)、免耕秸秆覆盖(NTS)4种耕作方式和75(N1)、150(N2)、225(N3)、300 kg·hm~(-2)(N4)4个氮肥水平,在典型的西北旱作雨养农业区甘肃省农业科学院小麦研究所清水试验站设计大田试验。结果表明,耕作方式和氮肥水平对小麦蛋白质及其组分含量、湿面筋、面团稳定时间、籽粒产量均有显著或极显著影响。与CT相比,PM显著提高了谷蛋白含量和谷醇比,延长了面团稳定时间,有利于加工品质的改善;而NTS的蛋白质总量、湿面筋、球蛋白、麦谷蛋白、谷醇比均显著低于CT。施氮显著提高了籽粒蛋白质、湿面筋、蛋白质各组分含量,增加了面团延伸性和吸水率。与N1相比,N4冬小麦的醇溶蛋白、麦谷蛋白、球蛋白、清蛋白分别增加了56.38%、27.60%、20.87%、17.03%;在4种蛋白组分中,施氮更有利于醇溶蛋白的累积,因此过量的氮肥应用显著降低了谷醇比、缩短了面团稳定时间和最大拉伸比值。同一氮肥水平下,不同耕作方式处理的小麦籽粒平均产量依次为PMCTICTNTS,PM下的平均产量为6 259.63 kg·hm~(-2),比CTI、CT、NTS分别高6.24%、10.54%和20.95%。同一耕作方式下,不同氮肥水平处理的小麦籽粒平均产量依次为N2N3N4N1,其中N2下小麦籽粒平均产量达到6 184.64 kg·hm~(-2),比N3、N4、N1分别高5.78%、7.31%、19.06%。综上可知,在甘肃半干旱雨养农业区实施全膜覆土穴播栽培模式,并增施150 kg·hm~(-2)氮肥,既能大幅度增加小麦籽粒产量,也有利于加工品质的改善,是该地区小麦生产实现高产和优产的最佳耕作和供氮模式。本研究结果为甘肃旱作雨养农业区冬小麦的高产、优质栽培提供了理论参考。     

氮肥不同时期施用对优质小麦产量和加工品质的影响

研究优质小麦不同施肥期对产量和加工品质的作用，结果表明：Ｎ肥分基肥、苗肥和拔节肥施用的小麦产量、面粉蛋白质和面团流变学特性为最佳，其中基肥和拔节肥的作用最明显；再施孕穗肥处理，蛋白质增加很小，而小麦产量、面团形成时间反而下降，衰减度增加。增施Ｎ肥显著地提高蛋白质含量，蛋白质与面筋之间呈现极显著线性相关；前期Ｎ肥相对的提高醇溶蛋白组分，后期Ｎ肥则较多的增加碱溶蛋白组分。     

不同品种小麦籽粒中戊聚糖含量分析

从全国小麦主产区收集弱筋小麦品种19份、强筋品种24份,对小麦籽粒中的戊聚糖含量以及籽粒基本品质特性进行了测定与统计分析。结果显示,不同类型与品种的小麦籽粒中总戊聚糖(TP)和水溶性戊聚糖(WSP)含量存在极显著差异（P<0.01）;强筋小麦的TP和水不溶性戊聚糖（WUP）平均值较弱筋小麦的偏高,但二者的WSP平均值基本一致。对籽粒的戊聚糖含量与其品质特性进行相关性分析发现,强筋小麦籽粒的WSP含量与籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、zel沉降值、面团稳定时间存在正相关关系;弱筋小麦籽粒WSP含量与籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、硬度、zel沉降值、形成时间存在负相关关系。通径分析结果显示,蛋白质与湿面筋含量对戊聚糖含量的影响更为显著。由本研究得出结论,强筋与弱筋类型小麦的品质指标对戊聚糖含量的影响有明显不同,建议未来戊聚糖的研究按小麦类型区别对待。     

施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量及加工品质的影响

选用强筋小麦济麦20、中筋小麦泰山23和弱筋小麦宁麦9号,利用反相高效液湘色谱（RP-HPLC）方法测定了施氮量对不同品质类型小麦子粒蛋白质组分含量和高分子量谷蛋白亚基（HMW-GS）、低分子量谷蛋白亚基（LMW-GS）含量的影响,并分析其与子粒加工品质的关系。结果表明,随施氮量增加,强筋小麦济麦20和中筋小麦泰山23的子粒蛋白质含量及各组分含量均呈先增加后降低的趋势,施氮量为N 240 kg/hm2时,蛋白质各组分含量较高,加工品质较好; 过量施氮抑制了HMW-GS合成,这是过量施氮导致强筋和中筋小麦子粒蛋白质品质变劣的原因之一。随施氮量增加,弱筋小麦宁麦9号子粒的蛋白质各组分含量显著增加,加工品质变劣。增施氮肥,3个品种的谷蛋白和醇溶蛋白含量的增加幅度显著高于清蛋白+球蛋白含量,这是施氮改善强筋和中筋小麦子粒加工品质的主要原因。济麦20和泰山23两品种的总蛋白质含量及醇溶蛋白含量无显著差异,但强筋小麦济麦20的谷蛋白含量、贮藏蛋白、HMW-GS、LMW-GS、谷蛋白大聚合体（GMP）含量及谷蛋白与醇溶蛋白含量的比值（Glu/Gli）和HMW-GS与LMW-GS含量的比值（HMW/LMW）高于中筋小麦泰山23,这是强筋小麦济麦20加工品质形成及其面团形成时间和稳定时间显著高于泰山23的重要原因。     

施氮量对不同品质类型小麦产量和加工品质的影响

为了明确施氮量与不同品质类型小麦的产量和品质的关系,选用强筋小麦济麦20、 皖麦38和中筋小麦京冬8、 中麦8共2种品质类型4个小麦品种,研究了施氮量对其产量性状和加工品质的影响。结果表明,在施氮量N 0-360 kg/hm2的范围内,增加氮肥用量可以有效缓解叶绿素降解,抑制旗叶全氮含量降低,缓解叶片衰老,延长旗叶功能期; 强筋小麦品种比中筋小麦品种旗叶叶绿素含量和氮素含量下降缓慢。子粒产量和蛋白质产量随施氮量的增加逐渐提高,施氮N 270 kg/hm2时达到最大值,增加到360 kg/hm2时子粒产量和蛋白质产量均开始下降。强筋小麦蛋白质产量和子粒产量高,中筋小麦穗数、 穗粒数多,千粒重高。施氮有利于子粒出粉率、 硬度、 蛋白质含量和沉降值的提高。施氮N 180 kg/hm2时可以显著延长面团形成时间和稳定时间,降低吸水率,面包总体评分最高。强筋小麦硬度大,蛋白质含量、 出粉率和沉降值高,面团形成时间和稳定时间长,面包体积大、 评分高。     

施氮水平对强筋小麦氮素同化及籽粒蛋白质组分积累的影响

在高产条件下研究了施氮水平对强筋小麦济麦20氮素同化及籽粒蛋白质组分积累和品质的影响,结果表明,在0~195 kg/hm2施氮量范围内,增施氮肥显著提高旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性,提高各器官氮素含量和积累量,促进籽粒单体蛋白、可溶性和不溶性谷蛋白积累,提高籽粒蛋白质含量及可溶性和不溶性谷蛋白占总蛋白的比例,改善籽粒品质;285 kg/hm2施氮量处理与195 kg/hm2施氮量处理相比,旗叶硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性及籽粒蛋白质含量均无显著变化,但单体蛋白含量及占总蛋白质的比例升高,可溶性和不溶性谷蛋白含量及占总蛋白质的比例降低,籽粒品质下降,兼顾高产和优质的适宜施氮量为105~195 kg/hm2。     

秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥对旱地玉-麦产量、蛋白质含量和化肥利用效率影响

为研究长期秸秆还田和有机肥配合替代部分化肥对玉-麦一年两熟种植下产量、品质和化肥效率的影响,2015-2020年,依托中国农业科学院洛阳旱农试验基地始于2007年的长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、玉米小麦季均常规施用氮磷钾化肥(NPK)、秸秆还田和有机肥配合替代小麦季1/3氮磷钾化肥(SORF) 3个处理,研究2015—2020年玉-麦一年两熟种植下作物产量、化肥利用效率,2019—2020年玉米和小麦籽粒氮磷钾养分含量、蛋白质含量和蛋白质产量,以及2020年小麦籽粒蛋白质及其组分含量。结果表明:(1)SORF处理玉米增产增效作用优于NPK处理,5年平均产量提高10.0%,但二者间小麦和周年产量差异未达显著水平(p>0.05)。(2)施肥显著提高玉米和小麦籽粒氮磷钾含量,其中SORF较NPK处理又显著增加籽粒氮含量,从而使玉米籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较NPK分别显著提高6.7%和17.8%,小麦籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别显著提高8.0%和6.3%,周年蛋白质产量显著增加10.8%。(3)SORF和NPK处理较CK均可显著提高小麦籽粒中各蛋白质组分含量及谷醇比,协同提高小麦籽粒蛋白质含量和籽粒品质。SORF较NPK处理还可提高除球蛋白外的其他蛋白组分含量,但谷醇比的增幅不显著。(4)与NPK相比,SORF处理下玉米、小麦和周年的氮肥农学效率分别显著提高54.8%,31.2%和37.3%,氮肥偏生产力分别显著提高10.0%,45.6%和20.7%,小麦、周年的磷(钾)肥农学效率和偏生产力分别提高31.2%,77.3%和45.6%,55.7%。综合来看,秸秆还田和有机肥配合替代1/3化肥(SORF)不仅有利于提高玉米产量,玉米、小麦的籽粒蛋白质含量和蛋白质产量,以及化肥农学效率和偏生产力,而且可提高小麦籽粒蛋白组分含量,是旱地玉-麦一年两熟区兼顾产量品质效率的施肥模式。     

花后5天喷施锌肥有效提高小麦籽粒营养和加工品质

【目的】 锌是小麦生长发育所必需的微量元素之一,本试验旨研究不同生育阶段叶面喷施锌肥对小麦籽粒营养品质及加工品质的影响。 【方法】 以小麦品种‘扬麦16’为材料,于2013—2015年开展了田间试验。试验设拔节期和花后5天喷施锌肥两个处理,以不喷施锌肥 (CK) 为对照,分析了小麦锌的积累、籽粒营养品质和加工品质。 【结果】 与对照处理相比,拔节期和花后5天喷锌处理小麦面粉锌含量显著提高,分别提高了27.2%和57.8%。拔节期和花后5天喷锌小麦籽粒总蛋白、蛋白组分、麦谷蛋白大聚合体 (GMP) 和高/低分子量麦谷蛋白亚基 (HMW-GS/LMW-GS) 含量显著提高 (P < 0.05),面粉总蛋白含量分别较对照提高了4.2%和10.3%。成熟期茎、叶、颖壳等器官氮含量也提高,花后5天喷锌处理与对照比较差异显著 ( P < 0.05),喷锌对锌积累量的影响与含量趋势一致。叶面喷施锌肥还显著提高面粉干、湿面筋含量和面筋指数,拔节期和花后5天喷锌处理干面筋含量分别比对照增加17.3%和23.9%,湿面筋含量分别增加15.4%和20.1%。喷锌处理面包体积增大,拔节期和花后5天喷锌处理增幅分别为16.3%和20.0%,而面包的硬度分别下降了13.5%和26.2%,咀嚼性分别下降了6.8%和24.3% ( P < 0.05),改善了烘焙品质。 【结论】 花后5天喷锌比拔节期喷锌对小麦籽粒品质影响更大,对小麦籽粒加工品质的改善效果也更明显。锌可促进花后同化氮素在籽粒中的积累是其影响小麦籽粒营养品质和加工品质的主要原因。      

施氮量对2个粒色小麦产量及加工品质的影响

为探究施氮量对2个不同粒色小麦品种产量和加工品质的影响,采用裂区试验设计,以白粒小麦中麦8号和黑粒小麦漯珍1号为试验材料,测定2个品种的SPAD值、产量及产量构成因素和部分加工品质指标。结果表明,在同一施氮水平下,2个品种旗叶的SPAD值随时间推移呈先升高后降低的趋势,均在花后20 d和施氮量300 kg·hm~(-2)处理下有最大值,分别为57.52和63.55,增施氮肥可以有效缓解小麦旗叶叶绿素的降解,延长旗叶功能期。在120~300 kg·hm~(-2)的施氮量范围内,除中麦8号的穗粒数在施氮量300 kg·hm~(-2)处理下有最大值外,籽粒产量及产量构成因素随施氮量增加呈先增加后降低的趋势。随施氮量的增加,容重、硬度、出粉率和吸水率逐渐增加;蛋白质含量、沉降值、湿面筋含量、形成时间、稳定时间及粉质评价值呈先升高后降低趋势,最高值出现在施氮量240 kg·hm~(-2)的处理;漯珍1号的籽粒蛋白质含量、沉降值、湿面筋、吸水率、形成时间和粉质评价值均高于中麦8号,而容重、硬度、出粉率和稳定时间反之。2个品种在施氮量240 kg·hm~(-2)处理下既提高了产量又改善了部分加工品质。本研究结果为不同粒色小麦优质高产栽培提供了理论依据。     

水氮耦合对强筋冬小麦子粒蛋白质和淀粉品质的影响

在高肥力条件下,研究水氮耦合对小麦子粒产量、蛋白质含量及组成、蛋白质质量、淀粉含量及组成和淀粉品质的影响。结果表明,无论施氮与否,灌水均显著提高小麦子粒产量,同时显著降低子粒粗蛋白、单体蛋白及湿面筋含量;但不同灌水量间(W1、W2、W3)差异不显著。在低灌水频次(W0、W1)条件下,施氮具有明显的增产效应;而高灌水频次(W2、W3),施氮的增产效应不显著。随着灌水次数增加,谷蛋白总量保持稳定,而谷蛋白组分产生了显著的变化,其中可溶性谷蛋白含量呈上升趋势,不溶性谷蛋白含量和谷蛋白聚合指数呈下降趋势,粉质仪参数(形成时间和稳定时间)也呈下降趋势。小麦子粒蛋白质含量及组分和子粒品质均因施氮(N.168.kg/hm2)而有不同程度的提高,其中非面筋蛋白(清蛋白和球蛋白)的增加幅度高于面筋蛋白(醇溶蛋白和谷蛋白),可溶性谷蛋白增加幅度高于不溶性谷蛋白,即降低了谷蛋白聚合指数。水氮对子粒的淀粉含量及其组成的影响存在明显的交互效应。在不施氮肥条件下,随灌水次数增加,支链淀粉和总淀粉含量呈上升趋势;施氮条件下,各灌水处理(W1、W2、W3)的总淀粉和支链淀粉含量均显著高于不灌水处理(W0),但各灌水处理间差异不显著。随灌水次数增加,直链淀粉含量和直/支比均呈下降趋势,黏度仪指标(峰值黏度、稀值、最终黏度和反弹值)均呈上升趋势。施氮在低灌水频次(W0、W1)条件下促进支链淀粉的合成,同时降低直链淀粉含量和直/支比;高灌水频次(W2、W3)条件下则相反。     

钾对强筋小麦产量和品质的调控效应

采用盆栽试验方法研究了钾对强筋小麦产量和品质的影响。结果表明，施用钾肥能增加小麦株高、穗长、千粒重及穗粒数，因而显著提高小麦产量，小麦增产10．2％～24．8％。施用钾肥能提高小麦籽粒蛋白质含量和湿面筋含量，但对籽粒沉降值的影响不大。     

灌水量和时期对宽幅精播冬小麦籽粒产量及品质特性的影响

为探讨中国北方地区宽幅精播麦田的节水灌溉模式,2010-2011年,在山东农业大学农学试验站,以济麦22为试验材料,采用宽幅精播和常规种植两种种植模式,每种种植模式设3种灌溉处理,研究了宽幅精播和灌溉对籽粒产量、籽粒蛋白质含量以及相关主要品质特性的影响。结果表明,宽幅精播显著提高冬小麦产量,增产的原因在于显著增加了产量构成因素中的穗数,且以灌拔节水和抽穗水条件下增产潜力最大。常规播种提高了籽粒蛋白质含量,但籽粒蛋白质产量仍以宽幅精播最高。宽幅精播灌两水处理提高了湿面筋含量和面筋指数。综合考虑冬小麦产量和品质,以宽幅精播条件下于拔节期和抽穗期各灌溉60mm为宜。该研究可为中国北方冬小麦的节水灌溉及高产优质栽培提供理论依据和技术支持。     

施氮量对冬小麦蛋白质品质和面粉色泽的影响

为探明不同施氮量对小麦籽粒产量、蛋白质含量及蛋白质组分、面粉色泽的调控效应,明确蛋白质含量及蛋白质组分与面粉色泽间的关系,在河南郑州进行了两年2种筋力型小麦品种（郑麦366和矮抗58）不同施氮水平的定点试验。结果表明,小麦籽粒产量、蛋白质产量和蛋白质含量均随施氮量的增加显著增加,两年结果表现一致。强筋小麦郑麦366产量和品质均提高的最佳施氮量为N 225 kg/hm2,而中筋小麦矮抗58为N 150~225 kg/hm2。蛋白质各组分随施氮量增加的变幅因品种不同存在差异。随施氮量增加两个小麦品种的面粉色泽亮度（L*值）降低,红度（a*值）增加。相关分析表明,面粉色泽亮度（L*值）与蛋白质和醇溶蛋白含量呈显著负相关（P0.05）,红度（a*值）与蛋白质及各蛋白质组分含量呈极显著正相关（P0.01）,黄度（b*值）仅与球蛋白含量呈极显著负相关（P0.01）。因此,施氮量显著影响小麦的籽粒产量和蛋白质含量,施氮量对面粉色泽的影响在不同品种和不同年度间存在差异。     

植物生长调节剂对赤豆鼓粒期光合特性及氮代谢的影响

为探讨植物生长调节剂对赤豆(Vigna angularis)鼓粒期叶片光合特性及氮代谢的影响,进一步挖掘调节剂增产的作用机理,于2018和2019年进行田间试验,以龙垦2号赤豆为试验材料,在初花期叶面喷施浓度均为50 mg·L^-1的促进型调节剂2-N,N-二乙氨基乙基己酸酯(DTA-6)和延缓型调节剂烯效唑(S3307),以喷施清水为对照(CK),研究植物生长调节剂对赤豆鼓粒期植株形态、光合参数、氮代谢相关指标以及产量的调控效应。结果表明,DTA-6和S3307增加了赤豆鼓粒期的单株干物质积累量。DTA-6处理的叶片叶绿素含量(SPAD)、蒸腾速率均优于S3307处理,DTA-6显著提高了可溶性糖含量,同时增加了赤豆株高;而S3307处理的叶片净光合速率显著高于DTA-6。两调节剂处理的叶片谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性也显著提高,施用S3307显著提高了叶片硝酸还原酶(NR)活性,且对GDH活性的促进效果显著高于DTA-6处理。两调节剂均提高了赤豆叶片硝态氮含量和氮素积累量。DTA-6和S3307可不同程度地调控赤豆的产量构成因素,S3307主要促进花荚数增多,DTA-6主要提高单株粒数和单株粒重。综上,DTA-6和S3307通过提高赤豆鼓粒期叶片光合作用水平,可有效调控叶片氮代谢能力,进而促进赤豆的生长发育,显著提高产量。本研究结果为化控技术在农业生产上的推广应用提供了科学依据。