论文部分内容阅读
强筋小麦是制作高品质面包的重要原料。合理运筹氮、硫肥是提高强筋小麦产量和改善其品质的重要途径。当前小麦生产中普遍存在氮肥过量施用、轻视补充硫肥的现象,结果造成籽粒中氮硫失衡,进而削弱面团筋力,降低小麦籽粒品质。然而,过量氮肥供应削弱小麦面团筋力的机制及其补充硫肥的效应尚未完全阐明。本试验以强筋小麦品种藁优5766和洲元9369为试验材料,设置100 kg N hm-2、200kg N hm-2和300 kg N hm-2 3个施氮量处理和0、67.5 kg S hm-2 2个施硫处理,系统研究了氮硫配施对2个强筋小麦品种产量及其构成因素、籽粒含氮量(N)、含硫量(S)、N/S比、成熟期籽粒蛋白组分构成、谷胱甘肽含量、链终止子含量的调控效应,分析探讨了氮硫配施调控小麦面团筋力的生理机制。主要研究结果如下:1.氮硫配施对强筋小麦产量的影响施氮量显著影响强筋小麦的产量,而施硫量及氮硫互作对2个品种的产量无显著影响。随施氮量增加,藁优5766的产量持续增加,在300 kg N hm-2时达到最高,而洲元9369的产量表现为先增加后保持稳定,在施氮量为200 kg N hm-2时获得最高产量,且200 kg N hm-2与300 kg N hm-2施氮条件间产量无显著差异。施氮量显著影响2个品种的穗数、穗粒数和千粒重,而施硫量对3个产量构成因素均无显著影响。产量增加的原因是穗数和穗粒数增加的幅度(尤其是穗数的增加)远远高于千粒重降低的幅度。2.氮硫配施对强筋小麦籽粒氮,硫含量及其N/S比值的影响提高施氮量显著增加藁优5766和洲元9369花后25天、30天和成熟期的籽粒含氮量,但籽粒含硫量相应降低。施硫对花后各阶段其籽粒含氮量无显著影响,但提高其籽粒含硫量。结果,籽粒N/S比随施氮量的增加而增加,但因施硫而降低。各施肥组合条件下,籽粒含硫量均高于0.12%。高氮条件(300 kg N hm-2)下,施硫可在一定程度上缓解籽粒中高氮浓度的稀释作用,降低藁优5766的籽粒N/S比至低于17:1,使其由不施硫条件下的相对缺硫状态改变为相对不缺硫状态。3.氮硫配施对强筋小麦品质的影响施氮量、施硫量及氮硫互作效应显著影响2个品种的粉质仪、拉伸仪和面包品质指标。2个品种的籽粒品质对于氮硫配施的响应存在显著差异。其中,对于表征面团筋力的拉伸仪指标(拉伸曲线面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力、拉伸比例和最大拉伸比例)、粉质仪指标(面团形成时间和面团稳定时间)和面包品质指标(面包体积和面包评分),藁优5766在低氮不施硫(100 kg N hm-2,0 kg S hm-2)条件下最优,洲元9369在高氮施硫(300 kg N hm-2,67.5 kg S hm-2)条件下最优;对于面团延展性,藁优5766在高氮不施硫条件(300 kg N hm-2,0 kg S hm-2)下最优,洲元9369的面团延展性则在低氮施硫(100 kg N hm-2,67.5 kg S hm-2)条件下最优。低氮(100 kg N hm-2)条件下,施硫会降低2个品种的面团筋力、面包体积和面包评分,增加面团延展性;而在高氮(300 kg N hm-2)条件下,施硫则可以显著增强2个品种面团筋力,提高面包体积和面包评分,降低面团延展性。4.氮硫配施对强筋小麦籽粒蛋白组成和谷蛋白聚合程度的影响2个品种的蛋白组成对于氮硫配施的响应存在显著差异。随施氮量增加,藁优5766的SDS-不溶性谷蛋白含量和谷蛋白含量有不同程度的降低,醇溶蛋白含量有不同程度的增加;而洲元9369的SDS-不溶性谷蛋白含量和谷蛋白含量则有不同程度的增加,醇溶蛋白含量有不同程度的降低。结果,藁优5766的谷醇比和聚合指数随着施氮量的增加而降低,而洲元9369的谷醇比和聚合指数则随着施氮量的增加而增加。低氮(100 kg N hm-2)条件下,施硫导致2个品种的SDS-不可溶性谷蛋白含量降低,从而降低谷蛋白聚合指数;高氮(300 kg N hm-2)条件下,施硫则使得SDS-不可溶性谷蛋白含量提高,进而增加了谷蛋白聚合指数。其中,藁优5766的谷醇比和聚合指数在低氮不施硫(100 kg N hm-2,0 kg S hm-2)条件下最高,而洲元9369的谷醇比和聚合指数在高氮施硫(300 kg N hm-2,67.5 kg S hm-2)条件下最高。相关分析表明,2个强筋小麦品种籽粒中含氮量、含硫量和N/S比影响于醇溶蛋白亚基和谷蛋白亚基组成中贫硫蛋白和富硫蛋白的含量(占蛋白质的比例),进而影响谷蛋白的聚合程度。2个强筋小麦品种的聚合指数、体积加权平均粒径D(4,3)和表面积加权平均粒径D(3,2)等表征谷蛋白聚合的指标是影响强筋小麦品质的重要因素。5.小分子物质谷胱甘肽和链终止子对强筋小麦聚合指数的影响施氮量、施硫量显著影响强筋小麦藁优5766和洲元9369在开花后25天和开花后30天的还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽含量,且两品种对于氮硫配施的响应存在显著的差异。藁优5766的还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽含量在高氮不施硫(300 kg N hm-2,0 kg S hm-2)条件下最高,而洲元9369的还原型谷胱甘肽和氧化型谷胱甘肽含量在低氮施硫(100 kg N hm-2,67.5 kg S hm-2)条件下最高。高氮不施硫(300 kg N hm-2,0 kg S hm-2)条件下,藁优5766的籽粒N/S比高于17:1,处于相对缺硫胁迫状态,谷胱甘肽含量增加以调节籽粒的氧化还原状态,同时低氮低硫型、高氮低硫型、高氮高硫型链终止子含量增加以达到省硫或耗氮的目的,导致谷蛋白聚合指数降低,面团筋力减弱。洲元9369的籽粒N/S比低于17:1,相对含硫量较低,谷胱甘肽含量降低,同时低氮低硫型、低氮高硫型、高氮高硫型终止子含量降低,结果谷蛋白聚合指数增加,面团筋力增强。施硫后2个品种的籽粒含硫量均增加,N/S比降低,弥补了籽粒的相对缺硫,谷胱甘肽含量、低氮低硫型和高氮低硫型链终止子含量显著降低,聚合指数增加,面团筋力增强。综上所述,本试验条件下,高氮条件下配施硫肥,产量稳定,同时可以有效提高籽粒含硫量,降低籽粒N/S比,提高籽粒谷醇比,调控不同存在形态小分子物质谷胱甘肽和链终止子含量,从而有利于提高谷蛋白聚合指数,提升面团筋力,进而改善强筋小麦籽粒品质。