小麥籽粒品質(zhì)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系
生態(tài)環(huán)境因素中,氣候、土壤條件是導(dǎo)致小麥品質(zhì)變化的重要因子。小麥品質(zhì)受種植區(qū)域生態(tài)環(huán)境因素的顯著影響(閻俊等,2001;Souzaetal,2004;Gazzaetal,2008)。
1小麥籽粒品質(zhì)與溫度的關(guān)系
溫度對(duì)小麥籽粒品質(zhì)有著十分重要的影響。有研究報(bào)道,春季地溫在8℃-20℃范圍內(nèi)溫度每升高1℃,籽粒蛋白質(zhì)含量平均增加0.4%,這是因?yàn)檫m宜的地溫有利于根系對(duì)氮素的吸收(莊巧生,1987)。關(guān)于溫度對(duì)小麥品質(zhì)影響的關(guān)鍵時(shí)期有不同研究報(bào)道(章練紅等,1994)。國(guó)外研究者認(rèn)為,灌漿期間的溫度變化對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量、沉淀值和揉混參數(shù)的峰值時(shí)間影響顯著。其中,灌漿期溫度變化對(duì)蛋白質(zhì)中谷蛋白的比例影響最大。隨著灌漿期溫度的升高,谷蛋白含量的比例顯著增加,進(jìn)而對(duì)沉淀值和面團(tuán)特性產(chǎn)生顯著影響(Randalletal,1990;Uhlenetal,1998)。李宗智在用蛋白質(zhì)測(cè)定儀分析中國(guó)小麥籽粒蛋白質(zhì)和沉淀值與氣候因素的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn),抽穗期至成熟期間日均氣溫每升高1℃,蛋白質(zhì)含量提高0.44個(gè)百分點(diǎn),沉淀值增加1.09mL(曹衛(wèi)星等,2005)。但多數(shù)研究證實(shí),抽穗期至成熟期籽粒蛋白質(zhì)含量?jī)H在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度的上升而提高(曹廣才等,2004;Spiertzetal,2006)。在32℃以下,小麥蛋白質(zhì)含量與溫度表現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系,這是因?yàn)闇囟鹊纳邥?huì)增加小麥籽粒對(duì)氮素的吸收,有利于蛋白質(zhì)的積累,同時(shí)也促進(jìn)小麥籽粒的呼吸作用,消耗碳水化合物。當(dāng)日最高氣溫超過32℃時(shí),小麥蛋白質(zhì)含量與溫度表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)關(guān)系,并且32℃以上的溫度越高,面團(tuán)形成時(shí)間和面包體積減少的越多。由此可見,在適宜范圍內(nèi),溫度升高對(duì)小麥品質(zhì)的改善是有利的。大量研究表明,籽粒成熟前15d-20d的溫度條件對(duì)小麥品質(zhì)的影響最為重要。這是因?yàn),此期間適度高溫會(huì)促進(jìn)籽粒中形成大量的醇溶蛋白和谷蛋白,提高小麥籽粒蛋白質(zhì)含量和烘焙品質(zhì)。
2小麥籽粒品質(zhì)與光照的關(guān)系
光照主要是通過光照強(qiáng)度和日照時(shí)數(shù)影響光合產(chǎn)物,進(jìn)而影響小麥的品質(zhì),但光照對(duì)小麥品質(zhì)的影響作用小于溫度的影響。光照對(duì)小麥籽粒蛋白質(zhì)的合成有重要影響,不同生育時(shí)期光輻射強(qiáng)度對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量具有不同的效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),小麥營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段光輻射強(qiáng)度的提高可增加籽粒蛋白質(zhì)含量,而籽粒生長(zhǎng)階段的光輻射強(qiáng)度則與蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系(曹衛(wèi)星等,2005)。中國(guó)小麥生態(tài)研究結(jié)果也表明,小麥籽粒蛋白質(zhì)含量與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān),籽粒蛋白質(zhì)含量較高的地區(qū),開花期至成熟期間的平均日照時(shí)數(shù)都較短(曹廣才等,1994)。
3小麥籽粒品質(zhì)與降水的關(guān)系
降水量是影響小麥品質(zhì)的重要因素之一(Gutierietal,2000;Gutierietal,2001)。研究表明,小麥蛋白質(zhì)含量除溫度外,剩余變異的34%可歸因于開花后降雨量及其分布的影響(曹衛(wèi)星等,2005)。目前,國(guó)內(nèi)外的研究一致認(rèn)為,降水量與小麥品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)(Dubetzetal,1973;Souzaetal,2004)。降水量與籽粒蛋白質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。降水量低時(shí),小麥的蛋白質(zhì)含量顯著提高,尤其是在小麥成熟前40d-55d內(nèi),每增加1.25mm的降水量可導(dǎo)致籽粒蛋白質(zhì)含量平均降低0.75個(gè)百分點(diǎn)(徐兆飛等,2000)。中國(guó)北方小麥蛋白質(zhì)含量一般高于南方小麥,這與北方地區(qū)降水量少于南方地區(qū)有關(guān)。
降水量對(duì)小麥品質(zhì)的影響還涉及到施肥、光照、氣溫等其他環(huán)境因素。比如,土壤水肥不足,籽粒產(chǎn)量下降,而蛋白質(zhì)含量有可能會(huì)有所提高,二者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系;在土壤供氮不足的條件下,這種傾向愈加明顯(吳東兵等,2003)。降水量對(duì)小麥品質(zhì)影響的機(jī)理研究表明,過多的降水容易沖掉小麥根部的硝酸鹽,使氮素供應(yīng)不足,引起根部早衰;另一方面,降水過多也影響光合作用和拖延營(yíng)養(yǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,從而使小麥的籽粒蛋白質(zhì)含量下降。因此,干燥、少雨及光照充足的氣候條件有利于小麥蛋白質(zhì)和面筋含量的提高。
4小麥籽粒品質(zhì)與土壤條件的關(guān)系
土壤條件是影響小麥品質(zhì)的三大要素之一。研究表明,土壤類型對(duì)小麥品質(zhì)有重要影響,小麥籽粒蛋白質(zhì)含量隨土壤的黏重程度的提高而增加(王紹中等,1995;曹衛(wèi)星等,2005)。同一品種在不同土壤質(zhì)地上種植,隨著土壤由砂-砂壤-中壤(重壤)變化,籽粒的蛋白質(zhì)含量由10.4%上升到14.9%,但土壤質(zhì)地過黏,蛋白質(zhì)含量則會(huì)下降(曹廣才等,1994)。土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況也對(duì)小麥品質(zhì)有直接影響,土壤硝態(tài)氮的多少是決定小麥蛋白質(zhì)含量的關(guān)鍵(徐兆飛等,2000)。因此,基礎(chǔ)地力和肥料投入是同時(shí)獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的前提和保證(鄭險(xiǎn)峰等,1995)。
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