影响小麦籽粒品质的形成因素

三、影响小麦籽粒品质的形成因素

(一)遗传因素

1.蛋白质含量及其组分的遗传控制

高蛋白质的品种在相同的环境和栽培条件下大都能保持比一般品种高的蛋白质含量,这表明蛋白质含量具有一定的稳定性,籽粒蛋白质含量是一个遗传性状,不同品种间的差异是因其特别复杂的生理生化过程而引起的,这复杂的过程对外界环境十分敏感,但至少还有5%的含量差异来自遗传变异。

蛋白质含量与营养品质和加工品质关系密切,但并非绝对,蛋白质含量相同的品种,烘焙品质并不一定相同,甚至有些蛋白质含量高的品种加工品质还不如蛋白质含量低的品种,这主要是由蛋白质组分的差异造成的。

2.蛋白质中氨基酸的遗传控制

关于蛋白质中氨基酸的遗传,我们主要是研究赖氨酸的遗传,因为赖氨酸是人类第一需要氨基酸。我国小麦氨基酸含量很低,平均0.36%(以干重为基础),其含量受数量性状基因控制。

3.淀粉含量及其组分的遗传

以往在优质小麦的选育过程中,只注重蛋白质方面的选择,而忽略淀粉含量及其种类对食用品质和加工品质的影响。淀粉的性质和α-淀粉酶活性对食用品质和加工品质影响很大。一般认为,淀粉的合成是在造粉体中形成的。根据糖苷键的结合部位不同,将淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。与淀粉使用价值有关的物理性质主要是它在糊化及糊化后淀粉性质(糊黏度)的变化和淀粉糊的凝沉作用。直链淀粉含量过高的面粉制成的馒头体积小、韧性差,制成的面条易断,凝沉性影响馒头和面包的保鲜性。

(二)生理因素

1.影响蛋白质合成的生理因素

(1)氮素的同化与运转:小麦籽粒蛋白质的形成与氮素的吸收、运转密不可分,总氮同化量对籽粒产量和籽粒蛋白质含量的影响很大,但与籽粒蛋白质含量的关系不密切,籽粒中高的氮素含量是由植株能吸收更多的氮素,同时又能将叶片中的氮素更完全地运到籽粒这两方面的原因造成的。研究表明,不同类型专用小麦在不同生育期积累氮量不同,弱筋小麦前期吸收氮量较多,而中、强筋小麦后期吸收氮量较高;籽粒产量与花后氮积累量呈极显著正相关,与花前氮积累量呈正相关但不显著;籽粒蛋白质和湿面筋含量与花后氮积累量呈显著正相关,与花后营养器官氮的输出量呈显著正相关;籽粒蛋白质和湿面筋含量与NHI呈显著正相关,与转运速率呈较强的正相关但不显著,与转运氮对籽粒贡献率呈较强的负相关但不显著。这说明,中、强筋小麦这种后期吸氮能力强的特性正符合其产量和品质形成所需,提高花后植株体内高的氮积累量和氮的高输出量均有利于提高中、强筋小麦籽粒产量。

(2)相关酶活性:目前研究较多的与氮合成与运转有关的酶类是硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)等。

NR活性:研究表明,小麦旗叶NR活性大小反映了植株体内氮素水平,抽穗期旗叶NR活性同最终籽粒蛋白质含量、籽粒中人体必需的8种氨基酸含量呈显著正相关,其他时期呈正相关,抽穗期旗叶NR活性越高,籽粒蛋白质和人体所需的8种氨基酸含量越高。提高小麦生育后期旗叶NR活性和植株含氮量均能改善籽粒的营养品质(表4.1)。

表4.1 不同生育期旗叶NR活性与蛋白质含量的关系

图示

注:①不同氮磷配比试验;②施氮量试验,试验品种为扬麦5号。

GS活性:GS是高等植物中氨同化的关键酶,GS活性降低可使细胞中多种氨代谢酶和部分糖代谢酶受到影响。研究表明,花后14 d后籽粒中GS活性一直呈下降趋势,GS活性高,蛋白质含量亦高,且不同施肥处理,花后21 d前差异较大,之后差异较小,即不同处理间蛋白质含量的差异主要是由花后21 d前GS活性差异所引起的。

(3)激素含量:小麦籽粒中激素含量比例调控着相关酶的活性,进而影响籽粒品质的形成。研究表明,籽粒中IAA、GA含量变化呈单峰曲线,花后28 d达峰值;细胞分裂素类物质含量在花后7~14 d保持较高水平,这有利于胚乳细胞分裂,之后呈下降趋势;ABA花后7~42 d呈上升趋势,成熟期又下降,这可能是成熟期失水所致,不同处理间差异显著。

2.影响淀粉合成的生理因素

影响淀粉合成的生理因素包括合成淀粉源物质含量的高低及运转量的大小、籽粒中相关酶活性的高低等。

(1)植株和籽粒中糖的含量。籽粒、旗叶、基部节间、中部节间、穗下节间蔗糖、可溶性总糖含量较高有利于籽粒中淀粉的合成(表4.2)。

表4.2 不同器官糖含量与籽粒淀粉含量之间的关系

图示

(2)淀粉合成相关酶活性。蔗糖转化酶(SS)、腺苷二磷酸葡萄糖酶(AGPP)、可溶性淀粉酶(SSS)、束缚态淀粉合成酶(GBSS)及淀粉分支酶(SBE)均与淀粉关系十分密切,是蔗糖转化为淀粉的关键性酶。研究表明,籽粒中支链淀粉、总淀粉积累速度与籽粒中总的SS、AGPP、SSS、GBSS、SBE活性均呈显著正相关,直链淀粉积累速度与籽粒中总的AGPP、GBSS、SBE活性呈极显著正相关(表4.3)。

表4.3 酶活性与淀粉积累速率的相关系数

图示

淀粉含量与单位质量籽粒中AGPP、SSS、GBSS、SBE活性成正比,单位质量的AGPP、SSS、GBSS、SBE活性越高,淀粉含量越高。

(3)内源激素含量:籽粒中内源激素含量也影响淀粉的积累。研究表明,花后28 d籽粒中IAA、GA、iPAs、ZRs与淀粉积累速率呈显著或极显著正相关,ABA与淀粉积累速率呈显著负相关。说明IAA、GA、iPAs、ZRs促进淀粉的合成,而ABA抑制淀粉合成。

(三)生态环境因素

1.温度

温度是制订小麦品质生态区划和优质栽培技术的主要理论依据,不仅影响小麦的生长发育,也左右小麦的籽粒产量和品质。

温度对小麦籽粒不同品质指标影响很大,小麦全生育期的平均温度与小麦籽粒蛋白质、面筋含量以及沉降值呈正相关,年均气温较常年每升高1℃,蛋白质含量提高0.286%,沉降值增加0.55 mL,春季地温每升高1℃,籽粒蛋白质含量平均增加0.4%,。温度对蛋白质含量影响的效应主要在于影响根系对氮素的吸收、植株体内蛋白质酶活性和蛋白质降解度、光合及碳水化合物的积累、组织衰老以及籽粒灌浆持续期。

许多试验也表明,小麦开花至成熟期间在15~32℃范围内,随温度的升高,籽粒干物重和氮、磷的积累速度加快,粒重增高;若超过32℃,灌浆持续期缩短,粒重明显下降,而籽粒中氮、磷浓度和蛋白质含量有所提高。粒重取决于灌浆速度和持续时间,灌浆速度不易受温度影响,而温度过高会加速衰老,缩短灌浆时期,导致粒重下降,从而使小麦产量降低。小麦籽粒蛋白质含量和加工品质在一定范围内随温度升高各项指标有所提高,湿面筋含量一般提高1.1%~3.0%,沉降值提高5~30 mL。日平均气温在30℃以下,面团强度随温度升高而增强,超过30℃时,可导致面团强度下降,面包体积减小。一般情况,开花至成熟期间昼夜温差较大,有利于碳水化合物在籽粒中积累,相对不利于蛋白质含量的提高。

温度对粒重影响主要与日平均温度、日最高温度及日较差有关,与日最低温度关系不大。日平均温度、最高温度与灌浆速度呈非线性关系,以适宜为好,当温度在21℃/13℃(白/夜)~23℃/14℃之间,灌浆速度较快。不同品种对温度的反应不同,如晋麦11号、晋麦33号对温度变化反应较小,而泰山一号、晋麦10号、晋麦37号对温度变化较敏感。

Blumenthal的研究证实了造成面团强度变弱的原因是高温增加了麦胶蛋白的合成,同时还发现灌浆期高温(35℃)胁迫与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与面团延伸性呈正相关,与面团强度、面包体积呈负相关。粉质仪测定表明,热胁迫使面团形成时间延长,但分解慢,因而灌浆期高温激活了小麦麦胶蛋白基因中热变因子,引起籽粒中麦胶蛋白质增多,使面团特性变弱。

一般认为,高温和干旱的逆境效应相似,对籽粒碳水化合物积累的影响大于对蛋白质含量的影响。温度对籽粒产量、蛋白质含量和面团特性的效应中,最高平均温度与籽粒产量呈负相关,而与蛋白质含量、面粉色度、面团耐变形力和扩展力呈正相关,蛋白质含量对最高温度依赖性最大(表4.4)。但有的认为温度并不是直接影响面团拉力,只是通过改变蛋白质水平进行间接的影响。

表4.4 最高温度、最低温度、开花至收获天数与面粉、面团品质、籽粒产量之间相关系数比较

图示

显著水平:*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001

2.水分

水是小麦植株的主要组成成分,可使细胞原生质处于溶胶状态,保持旺盛的代谢能力。水是小麦制造有机物质的原料,又是体内物质代谢的最好介质,水分对小麦植株的正常发育,光合作用、呼吸作用、氮素积累等生理功能有极其重要的意义。(https://www.daowen.com)

适量的水分供给不仅满足小麦各生育期生理上的需要,同时满足小麦生态需水,提高小麦生育中以水调温、以水调气、以水调节农田小气候。缺水时,光合作用减弱,影响有机物的合成,使小麦生长缓慢、矮小瘦弱,严重时使细胞脱水过多,枯萎趋于死亡。但水分过多时,植物摄取土壤溶液能力下降,导致新陈代谢的破坏,小麦品质下降。小麦植株的需水量主要由土壤供给,土壤湿度是否适宜关系根系的土气平衡和营养稳定,影响小麦生长发育和籽粒品质。

影响小麦籽粒品质的水分有降水和土壤水分。大气降水的总量及分布决定大气湿度,影响气温变化,并且给土壤以水分补偿,还关系到地下水位的高低等。因此降水量是影响小麦品质的重要因素。

降水量对小麦籽粒品质的影响涉及其他环境因子,如施肥、光照、气温等。相关分析表明,降水量与小麦蛋白质含量呈负相关关系,即随着降水量的增加,小麦蛋白质含量有降低的趋势。据研究,我国小麦蛋白质含量从北方向南方随降雨量与相对湿度的递增呈逐渐降低的趋势。全国小麦品质检测发现,就蛋白质含量、制粉品质和面包烘烤品质这三方面而言,总的趋势是由北向南筋力逐渐减弱。

籽粒形成期和灌浆期,气温高于平均温度而降雨低于平均降雨量的气候,均可增加小麦蛋白质的含量。小麦灌浆期间过多降雨对清蛋白、球蛋白的形成不利,导致赖氨酸含量下降,同时还降低面筋弹性,增加其张力从而降低烘烤品质(Jarzebinski)。为此,软麦多是在降雨过多的条件下产生的,如在西欧和多雨的南美软麦较多,我国南方比北方软麦多,可能与小麦生育后期湿度高和气温较低有关,其使面筋蛋白质和麦谷蛋白的合成受阻。

天然降雨对籽粒蛋白质的积累影响因素不占主导地位的地区和试点,降水对蛋白质含量作用明显。但在天然降雨量大,且成为限制因子的地区,降雨量多可能导致籽粒蛋白质含量降低,长江中下游地区可能属于此种情况。

土壤水分对蛋白质含量影响的趋势与降水是一致的,具有代表性的是蛋白质含量与植株各发育时期的土壤含水量成反比,籽粒蛋白质含量随土壤湿度有明显的变化,在籽粒形成期和灌浆期,温度一定,土壤湿度为最适时,蛋白质含量降低6.9%,湿度越大,蛋白质含量下降越多,湿度不足时,蛋白质含量较高,比对照高6%~30%。

3.温度和水分的综合影响

在自然条件下,温度和水分等因素对小麦籽粒蛋白质含量和品质的影响往往是相互交错作用。高温、低湿会降低小麦产量但增加了籽粒蛋白质含量,在这种条件下碳水化合物产量的降低要比蛋白质含量的降低严重些。温度和水分等因素对小麦籽粒蛋白质含量张惠叶等研究指出,干旱、高温年份的小麦蛋白质含量比多雨、低温年份提高2.5%,湿面筋含量相应提高3.4%~5.7%,沉降值提高20 mL,而千粒重降低6.0 g左右,面团流变学特性也有所提高。后又通过10年(1982—1991)籽粒统计分析,籽粒品质变化趋势与上述相近。Daroganevskaia研究发现,在干旱地区蛋白质含量随土壤湿度的增加而降低;而在高的土壤温度下,随着土壤湿度的变化,蛋白质含量却相对稳定些;在较高的土壤湿度下,蛋白质含量通常随着温度的提高而增加。

蛋白质含量随土壤湿度的变化有显著变化,土壤湿度和气温变化对籽粒蛋白质含量影响范围为10.3%~29.3%。拔节至抽穗期在土壤湿度和气温最适条件下,籽粒蛋白质含量最低;抽穗至蜡熟期土壤湿度不足和高温下,籽粒蛋白质含量最高;若在抽穗至蜡熟期,土壤湿度由过大转变到不足和气温由低至高,籽粒蛋白质含量明显增加,但在幼苗至拔节期,蛋白质含量变异很小。所以籽粒形成期和灌浆期土壤湿度和气温对籽粒蛋白质含量影响表现最明显。

我国北方麦区,特别是黄河流域,在冬小麦产量形成期经常出现“干热风”天气。干热风是温度、水分的综合反映,包括气温、相对湿度和风力三个因素,当一日间最高气温大于或等于30℃,最小相对湿度小于或等于30%,风速大于或等于3 m/s,三者同时发生时称为干热风。小麦籽粒灌浆受干热风影响的程度主要与干热风强度、持续时间及干热风出现时小麦所处的生育期有关,这些因素不同程度造成粒重下降,产量减少,面筋含量减少。

4.光照

光照主要是通过影响光合产物(碳水化合物)而影响小麦蛋白质含量。小麦生育后期的日照时数与品质的关系有两重性:一方面,灌浆期日照时数与蛋白质含量、面筋含量、沉降值等品质指标呈负相关,充足的日照有利于蔗糖和淀粉的合成,即碳水化合物的积累增加,稀释了单位质量内蛋白质、面筋含量,蛋白质相对含量降低,有利于弱筋小麦形成,而中筋、强筋小麦籽粒品质相对下降;另一方面,小麦灌浆期的日照时数与降水量呈极显著负相关,与气温平均日较差呈极显著正相关(钱存鸣),日照时数的增加,往往伴随着降水量的减少和气温平均日较差的增加,如后两者对品质的正效应大于前者对品质的负效应,从而表现出日照时数与品质则为正相关。在弱光下随着粒重的下降,籽粒中碳水化合物和蛋白质积累成比例下降,但是由于谷氨酸、天冬氨酸和蛋白质的形成,籽粒蛋白质含量表现为上升。

5.纬度与小麦品质

据有关资料报道,小麦籽粒蛋白质和面筋含量与纬度呈正相关。在北纬23°00′~45°41′范围内,纬度每升高1°,小麦籽粒蛋白质含量增加0.54%。李鸿恩等指出,小麦籽粒蛋白质含量与纬度呈极显著正相关,在我国31°51′~45°41′范围内,纬度每升高1°,籽粒蛋白质含量增加0.442%。林素兰对辽春10号在我国东北、华北、华东和西北8个试验点的研究表明,籽粒蛋白质含量在黑龙江、辽宁北部的高纬度地区高于江苏低纬度地区;沉降值也是高纬度地区较高,江苏、青海相对低一些。郭天财等对代表3种筋型的6个小麦品种在河南省5个纬度点(32°N~36°N)种植,除个别纬度点外,籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、形成时间、评价值、延伸性、抗延伸性、最大延伸性都有随纬度升高逐渐增加的趋势,吸水率呈降低趋势,多数品质性状在中国信阳(32°N)与驻马店(33°N)间有一个明显的分界线。马冬云等以代表3种不同筋力的小麦品种在河南省5个纬度点(32°N~36°N)种植,研究发现反映籽粒淀粉糊化特性的峰值、低谷、最终黏度均随纬度从高到低呈逐渐下降趋势,所有品种的淀粉糊化指标均在纬度32°N的信阳试验点表现为最低。

6.海拔

小麦籽粒蛋白质含量和面筋含量等品质性状有随海拔升高而下降的趋势。在20世纪80年代,我国主要小麦区的品质测定结果表明,各品种的籽粒蛋白质和赖氨酸含量均随海拔升高而降低,二者表现负相关。张怀刚在黄土高原西部的甘肃省河西走廊3个海拔(1700 m、1900 m和2400 m)种植高原602小麦,结果其籽粒蛋白质含量随海拔升高而下降,与高原338小麦在青藏高原3个海拔(2100 m、2400 m和2900 m)地区的表现一致。芦静等对新疆不同生态环境下的小麦品质进行了测定,结果表明各小麦品种的籽粒蛋白质含量和湿面筋含量随海拔升高有所下降,小麦面团理化指标下降也较明显;对种植在石河子、奇台、昭苏和额敏的优质品种新春8号进行的籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、形成时间、稳定时间和最大强度分析表明,在新疆高海拔地区种植的小麦综合品质随海拔的升高而逐渐下降。Rharrabti等对地中海地区的硬粒小麦品质进行分析得出,低海拔地区的粒大、角质率较高的籽粒具有较高的蛋白质含量,而且透明度较高。而在低纬度的云南省结果却不完全一致,于亚雄等选取云南生产上推广的7个小麦品种在3个海拔(昆明1960 m、文山1272 m、芒市914 m)进行试验,结果显示:出粉率、形成时间和稳定时间明显表现为中、低海拔生态点高于高海拔生态点,而蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值和评价值则表现为高、中海拔生态点高于低海拔生态点。其中硬粒小麦品种“780”在相同栽培条件下,蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、耐揉指数等随海拔的升高而升高,出粉率、吸水率等随海拔的升高而降低,稳定时间、弱化度、和面时间、断裂时间等表现为中海拔高于低海拔、高海拔。海拔对小麦品质指标的影响不一致,可能是品种基因型和其他自然环境综合作用的结果。

7.影响小麦品质的土壤因素

土壤是植物所需肥、气、热诸因素的载体,综合反映肥力水平和当地气候带条件。因此,土壤对小麦籽粒蛋白质含量和品质影响几乎与气候条件一样重要。土壤结构、腐殖质成分和养分在小麦籽粒形成中起着重要作用。庄巧生曾指出,硝态氮的多少是决定小麦蛋白质含量的关键,小麦在形成籽粒期间,其蛋白质构成中57%的氮是从土壤中直接吸收的。

一般认为,小麦蛋白质含量随土壤的黏重程度增加而增加(Stwart,钱存鸣)。王绍中等人试验结果表明,随着土壤质地由砂—砂壤—中壤—重壤过渡,小麦蛋白质含量由10.4%上升到14.91%,若土壤继续变黏,则蛋白质含量下降。因此,生产优质强筋小麦应选择砂性适中的土壤或偏黏的土壤。

土壤类型对小麦籽粒品质有很大影响,小麦植株吸收的氮素有70%左右来自土壤,蛋白质含量随土壤熟化度的好、中、差程度逐步降低。山东农业大学研究表明,高肥力土壤有利于强筋小麦籽粒产量提高和品质改善。这主要是由于小麦籽粒蛋白质含量与土壤全氮、速效氮和有效水分、速效钾、水溶性钾呈显著或极显著正相关。提高硝态氮含量并降低土壤有效水分便可获得高于12%的蛋白质含量。土壤中磷含量一般与籽粒中蛋白质含量呈负相关。蛋白质含量随钾含量增加而增加,若钾含量超过350 mg/kg则反而降低。同时,土壤在小麦不同生育期供肥能力的强弱也制约着小麦产量和品质(表4.5),保水保肥能力强、肥力水平高的土壤,有利于小麦籽粒产量、蛋白质含量和干面筋含量的提高,而潜在肥力高、后期供氮能力强的土壤,冬小麦籽粒蛋白质含量和干面筋含量都高,这类土壤适合中、强筋小麦生产;土壤物理性能差、土壤偏砂、漏水漏肥的土壤,除限制了小麦产量的提高外,籽粒蛋白质含量和干、湿面筋含量都较低,这类土壤比较适合弱筋小麦生产。

表4.5 土壤肥力对小麦籽粒产量和品质的影响

图示

注:试验品种为济南17;高肥力土壤(0~20 cm)有机质1.21%、全氮0.089%、水解氮114.74 mg/kg、速效磷45.37 mg/kg、速效钾80.34 mg/kg;中肥力土壤(0~20 cm)有机质0.94%、全氮0.055%、水解氮61.35 mg/kg、速效磷 41.24 mg/kg、速效钾76.13 mg/kg。

小麦品质形成是一个能量积累的过程。小麦品质的积累除来自太阳能以外,与土壤肥力关系十分密切。国内外大量研究结果表明,同一小麦品种在高肥地块种植,其出粉率、蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值、面团形成时间和稳定时间等比在低肥地块种植均有大幅度提高。一般情况下,小麦籽粒蛋白质含量与土壤速效氮含量呈正相关,当土壤速效氮含量在100 mg/kg以下时,蛋白质含量随速效氮含量增加而增加,但超过100 mg/kg以后,这种增加效应明显减小。

土壤营养元素明显影响小麦品质。Blanche报道,当土壤氮指数为0时,小麦籽粒含氮量为1.95%,氮指数为1和2时,籽粒含氮量为2.23%。土壤中磷的含量一般与籽粒蛋白质含量呈负相关,可能是由于产量增加引起蛋白质相对减少(Karathanasis)。土壤中钾的含量增加,籽粒蛋白质含量略有增加,若钾元素含量超过一定范围,蛋白质含量反而降低。提高土壤碳酸钙含量对多数品种的产量和籽粒蛋白质含量具有逆效应,可通过回归分析显示出,若采用偏相关,这种关系便不显著(Karathanasis)。

(四)栽培措施对小麦品质的影响

1.播期和播量

(1)播期。

相同品种在相同生态区不同播期条件下,小麦的产量随播期的推迟而降低,籽粒蛋白质含量却提高。播期对小麦硬度、容重影响较小,对沉降值、湿面筋含量有显著影响。研究表明,过早或过晚播种均对产量和品质不利,加工品质最优的播期不一定是产量最高的播期,但一定是产量较高的播期,产量高的适宜播期和品质优的适宜播期可以在一定程度上得到统一。蒋纪芸等人进行的播期试验表明,随着播期推迟,籽粒产量呈下降趋势,而蛋白质、氨基酸及湿面筋含量均比早播有所增加,但不是越迟越好。王发宏等人对11个品种在4个生态类型区5个试验点分期播种的试验结果表明,春播的籽粒蛋白质含量和沉降值明显高于秋播,春播的蛋白质含量比秋播的一般高0.5%~1.5%,沉降值高2~5 mL。周国芳等研究表明,沉降值随播期的推迟而降低,播期越早沉降值越高,早播比适播沉降值平均高16.6%,适播比晚播高3.9%~8.6%(表4.6)

表4.6 春播与夏播对小麦品质的影响

图示

(2)播量。

在一定土壤条件下,小麦不同播量对品质有一定影响,对小麦产量的影响因不同专用小麦品种类型而存在差异。杨永光等研究了播量对小麦品质的影响,发现在每公顷播种量112.5 kg以下时,随播量增加产量增加,而蛋白质和赖氨酸含量却降低,播量超过112.5 kg/hm2,产量下降,而蛋白质和赖氨酸含量却升高。播量对产量和品质的影响有相反的趋势。因此,需要通过深入研究,找出在目前精量半精量播种栽培技术条件下,适应不同生态区既高产又优质的适宜播量。小麦播种期不同,带给小麦整个生育过程所处的生态条件也不同,从而影响小麦籽粒的产量及品质。在不同土壤肥力条件下,播量对品质的影响有一定的差别;在不同播量处理中,增施有机肥可改善品质。

2.茬口

良好的前茬使土壤中残留的有效养分增多,即使少施肥料,小麦的品质也较好。不同的茬口有增加产量、改进品质的作用,作用效果顺序是休闲>豌豆茬>油菜茬>小麦茬,其中产量比对照(小麦茬)提高19.24%~31.76%,蛋白质含量提高1.26%~3.04%,赖氨酸含量也有所提高,增产效果十分明显。这种结果可以维持两年。所以合理的茬口,用地养地结合,对提高优质强筋小麦产量和品质非常有利。

3.灌溉

灌溉对小麦品质的影响不仅与灌水量有关,而且还与灌水时期及次数有关。Barber等研究表明,随着灌溉次数的增加,面粉蛋白质含量下降,不灌水和灌溉一次水的处理籽粒蛋白质含量增高,面粉蛋白质含量相似,均比灌2次以上的处理高0.5%和1%左右;不灌水处理面团形成时间最长,灌水后显著下降,但不同灌水次数之间差异不大。一般随着灌水量增加、次数增多和浇水时间的推迟,籽粒蛋白质和赖氨酸含量降低,后期浇水对烘烤品质影响较大。

一般认为,在小麦生育期间水分不足,产量下降,而籽粒蛋白质含量却随之增加,但最终蛋白质产量仍然不高。而灌溉小麦产量可大幅增加,蛋白质含量却不增加或有所降低,最终蛋白质产量仍可大幅增加。在我国一般南方多雨,比干旱的北方小麦品质差,水浇地小麦比旱地品质差。石惠恩研究表明,干旱年份进行不同时期不同灌水量处理,均可明显提高籽粒蛋白质和赖氨酸含量,且有随灌水次数和灌水总量的增加而增长的趋势,说明灌水对品质的影响与降雨量有很大关系,欠水年灌水可提高品质,丰水年灌水过多则对品质不利。灌水只有在施肥量较多时才能明显影响籽粒蛋白质含量,在缺肥条件下,灌水对蛋白质含量基本无影响。赵广才等研究指出,在施肥相同的情况下,随着浇水次数的增加,籽粒产量有所提高,而籽粒蛋白质含量和面包体积有所减小。马新明等研究表明,在小麦生育后期增加浇水量,籽粒蛋白质含量和赖氨酸含量有降低的趋势。综上所述,水分对小麦品质的影响是复杂的,灌水应当掌握适宜时期,才能达到优质高产的目的。一般来说,后期灌水对小麦品质会产生不利影响。姜瑞玲提出,随着灌水量的增大和浇水时间的推迟,籽粒蛋白质含量都有降低的趋势;减少灌水次数可显著提高沉降值,增加形成时间和稳定时间。但也有研究表明,在干早年份,不同灌水量处理均比不灌水处理的籽粒产量、蛋白质和赖氨酸产量明显提高,且有随着灌水量的增加而增长的趋势。此外,灌水对小麦品质的影响往往与施肥水平有关。有研究认为,在施肥量一定的情况下,蛋白质含量、面筋含量、沉降值随着灌水量的增加均呈递减趋势,表现出水分对小麦品质具有稀释效应,其原因可能是促进了淀粉的合成与积累,籽粒中淀粉含量增加,蛋白质积累却相对降低。赵广才等人研究表明,中后期灌水,配合氮、磷、钾肥的施用,小麦产量和品质均表现优良。

4.病虫害防治及化学调控

病害不仅影响小麦籽粒产量而且还影响籽粒品质。由于受锈病、根腐病、白粉病和赤霉病等侵害,小麦籽粒皱缩,其容重、出粉率、沉降值、蛋白质含量及烘烤品质下降。小麦受蚜虫危害后,其籽粒蛋白质含量可从15%~16%降至12%~13%,湿面筋含量从43%降至38%,出粉率、含氮量及沉降值也明显降低。

化学调控影响小麦籽粒品质。有研究表明,小麦灌浆时期喷施乙烯利、赤霉素、细胞分裂素等可以显著提高面筋含量和籽粒蛋白质的含量。目前,在生产上很少直接应用天然激素,主要是应用与天然激素作用效果相当的、由人工提取或合成的植物生长调节物质,如多效唑、壮丰安等。小麦冬前应用多效唑,不仅能有效延缓营养生长,促进壮苗越冬,增加产量,而且可提高子粒蛋白质含量和赖氨酸含量,且蛋白质含量有随多效唑使用浓度提高而增加的趋势。但在小麦生产后期喷施光呼吸抑制剂,虽然小麦产量提高,但籽粒中氨基酸和人体必需氨基酸含量都会明显降低。因此,小麦品质的化学调控应从提高小麦抗性,培育壮苗,提高植株生理活性,促进光合产物的运转和子粒灌浆充实等来提高子粒品质。