張露雁+盛坤

摘要：為探明冬小麥降落數(shù)值的主要影響因素及品種穩(wěn)定性，選用5個冬小麥品種連續(xù)4年進行大田試驗。結(jié)果表明，氣象因子、品種及其互作對冬小麥降落數(shù)值有極顯著影響，品種在年度間的變異及穩(wěn)定性存在明顯差異。主坐標(biāo)分析表明，西農(nóng)979、新麥26和鄭麥366降落數(shù)值較高且年度間表現(xiàn)穩(wěn)定。相關(guān)分析表明，降落數(shù)值與5月降雨量呈顯著負(fù)相關(guān)，與日照時數(shù)、氣溫平均日較差、≥30℃高溫天數(shù)呈顯著正相關(guān)，隨積溫的增加而增加，但相關(guān)性未達到顯著水平。因此，獲得高而穩(wěn)定的冬小麥降落數(shù)值的關(guān)鍵是培育和篩選適宜品種，并規(guī)避不利的氣象條件。

關(guān)鍵詞：冬小麥；降落數(shù)值；氣象因子；品種穩(wěn)定性

中圖分類號：S512.1+1文獻標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）03-0042-04

AbstractTo ascertain the main factors influencing falling number and variety stability，5 winter wheat varieties were arranged to conduct the field experiments for 4 continuous years. The results showed that the meteorological factors，varieties and their interaction had significant effects on falling number of winter wheat. There were significant differences in variation between different years and stability of cultivars. The principal coordinate analysis showed that the falling numbers of genotypes XN979，XM26 and ZM366 were higher and more stable between different years. The correlation analysis showed that the falling number was significantly negatively correlated with rainfall in May，and significantly positively correlated with sunshine hours，average daily temperature range and ≥30°C temperature days， and increased with the increase of cumulative temperature with no significant correlation. Therefore， the keys to obtain high and stable falling number were to breed and select the optimum varieties and avoid the adverse meteorological factors.

KeywordsWinter wheat； Falling number； Meteorological factor； Variety stability

未來氣候變暖和CO2增多對食物品質(zhì)有重要的影響[1]。小麥作為我國主要口糧作物，其品質(zhì)改良對國民健康影響重大。降落數(shù)值（falling number，F(xiàn)N）是α-淀粉酶活性的反映，對小麥加工品質(zhì)有重要影響，是商品糧定級的重要指標(biāo)[2，3]。一般認(rèn)為，F(xiàn)N降低的主要原因是“穗發(fā)芽”[4]。近年來的研究表明，在某些地區(qū)收獲期降雨導(dǎo)致的穗發(fā)芽并不是FN下降的主要原因，在不發(fā)生穗發(fā)芽時，特定條件也會引起FN顯著下降[5]。進一步研究表明，非穗發(fā)芽情況下FN下降的主要原因是成熟后期α-淀粉酶活性升高[6]。成熟后期α-淀粉酶活性受品種、環(huán)境及其交互作用的影響，其中環(huán)境變異所占的比重較大。環(huán)境變異的來源主要包括試點、栽培管理措施和氣象條件。在相同試點和管理條件下，年際間FN的變異主要由氣象因子引起。當(dāng)前有關(guān)氣象因子對FN影響的研究較少采用多年實測資料，且結(jié)論不一致。有人認(rèn)為灌漿期高溫干旱有利于提高FN[5，7]，也有研究表明FN主要受灌漿期溫度和光照的影響，受降雨影響較小[8]。因此，筆者選用黃淮麥區(qū)5個主要強筋小麥品種連續(xù)4年的大田實測數(shù)據(jù)，研究評估基因型和生育后期（5月份）主要氣象因子對FN的影響，以期為本區(qū)強筋小麥品種布局和合理利用氣象條件提供理論參考。

1材料與方法

1.1材料

選用5個冬小麥強筋品種：西農(nóng)979、新麥26、鄭麥366、鄭麥7698、周麥24。

1.2試驗設(shè)計

試驗于2010年10月至2014年6月在新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗基地進行，共4個生長季。試驗采用隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積為13.3 m2。田間管理同當(dāng)?shù)匾话愀弋a(chǎn)田。施純氮（N）300 kg/km2、P2O5 150 kg/km2、K2O 112.5 kg/km2，結(jié)合整地全部的磷、鉀肥和氮肥的65%底施，拔節(jié)初期追施余下的氮肥。10月11日前后播種，次年6月5日前后收獲?；久?40.0萬/km2，行距為20 cm。

1.3 試驗方法

采用GB/T 10361—2008方法測定降落數(shù)值（FN）。各生長季5月份的降雨量、日照時數(shù)、積溫、平均日較差、≥30℃高溫天數(shù)由輝縣市氣象局提供。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0、R3.2.3進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和做圖。主坐標(biāo)分析的距離矩陣采用Westcott、Crossa等的方法計算[9， 10]。

2結(jié)果與分析

2.1冬小麥降落數(shù)值4個生長季的聯(lián)合方差分析

從表1中可以看出，品種、生長季及其互作均顯著影響冬小麥的降落數(shù)值。由于試驗地點固定，栽培管理措施一致，可以認(rèn)為生長季對冬小麥降落數(shù)值的影響來源于氣象因子，有必要對氣象因子的影響做進一步的分析。交互作用達到極顯著水平也說明在評價品種時，應(yīng)同時考慮降落數(shù)值的大小和年度間的穩(wěn)定性。品種平方和占總平方和的6.4%，生長季為28.2%，交互作用為64.99%，說明在本試驗中生長季和交互作用對冬小麥降落數(shù)值的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于品種的影響。因此，確定合理的生態(tài)種植區(qū)域、實現(xiàn)良種良法配套對發(fā)展強筋小麥生產(chǎn)意義重大。

2.2品種對降落數(shù)值的影響及其穩(wěn)定性

主坐標(biāo)分析可以同時評價品種降落數(shù)值的大小和生長季年度間的穩(wěn)定性，可用于篩選適宜的品種。降落數(shù)值較大的品種出現(xiàn)在坐標(biāo)圖的外圍，多年試驗中總是處于坐標(biāo)圖外圍的品種可認(rèn)為是穩(wěn)定的。本研究對3個重復(fù)的均值進行主坐標(biāo)分析，結(jié)果見圖1。西農(nóng)979（XN979）和新麥26（XM26）在2011年、2012年和2014年均處于外圍，鄭麥366（ZM366）在2011年、2013年和2014年也處于外圍。因此，以上3個品種在4個生長季中有3個生長季降落數(shù)值位于前列，屬于降落數(shù)值較高且穩(wěn)定的品種。周麥24（ZH24）有兩次出現(xiàn)在坐標(biāo)圖的外圍，鄭麥7698僅出現(xiàn)一次，這兩個品種的降落數(shù)值均不穩(wěn)定。綜上所述，在本試驗條件下，西農(nóng)979、新麥26和鄭麥366均屬于降落數(shù)值較高且年度間表現(xiàn)穩(wěn)定的品種，適宜在本生態(tài)區(qū)推廣。

2.3氣象因子對冬小麥降落數(shù)值的影響

現(xiàn)有研究表明，冬小麥降落數(shù)值受花后-收獲期氣象因子影響[7]，表1的結(jié)果也表明氣象因子對冬小麥降落數(shù)值的影響達到極顯著水平。本生態(tài)區(qū)冬小麥花后-收獲的時間段主要分布在5月，因此本研究對5月主要氣象因子（表2）與冬小麥降落數(shù)值進行簡單相關(guān)分析。

從表2中可以看出，4個生長季的5月氣象狀況分為兩類，2011年和2013年降雨量較大，積溫、日照時數(shù)、平均日較差和≥30℃高溫天數(shù)均較小，屬于“濕冷陰”類型；2012年和2014年恰好相反，屬于“干暖晴”類型。兩類氣象類型的降落數(shù)值有較大差異，2011年和2013年降落數(shù)值總平均為342.4，2012年和2014年的總平均為381.9。

由圖2也可以看出，降落數(shù)值隨5月降雨量的增加而減少，隨積溫、日照時數(shù)、平均日較差、≥30℃高溫天數(shù)的增加而增加。相關(guān)分析進一步表明，冬小麥降落數(shù)值與5月總降雨量呈顯著負(fù)相關(guān)（P-value=0.022，r=-0.46），與日照時數(shù)（P-value=0.022，r=0.47）、平均日較差（P-value=0.046，r=0.41）和≥30℃高溫天數(shù)（P-value=0.031，r=0.44）呈顯著正相關(guān)，與積溫的相關(guān)性未達到顯著水平（P-value=0.142，r=0.31）。因此，冬小麥生育后期“濕冷陰”的氣象狀況使降落數(shù)值降低，“干暖晴”的氣象狀況使降落數(shù)值升高；具體到各氣象因子，降雨量較大使降落數(shù)值降低，日照時數(shù)、平均日較差、≥30℃高溫天數(shù)較大（多）使降落數(shù)值增加，而積溫對降落數(shù)值的影響較小。

3討論與結(jié)論

降落數(shù)值降低，說明α-淀粉酶活性過高[11]，致使面包褪色、粘著、缺乏彈性、質(zhì)地較差[7]。一般認(rèn)為，穗發(fā)芽是引起降落數(shù)值下降的主要原因[12]。本試驗條件下，全部處理均未發(fā)生穗發(fā)芽現(xiàn)象，但是降落數(shù)值卻有顯著差異。試驗品種在溫暖干旱條件下?lián)碛休^高的降落數(shù)值，冷涼濕潤的環(huán)境則相反，這與Barnard等[5]的研究一致。說明穗發(fā)芽并不是降落數(shù)值下降的唯一因素，氣象因子對降落數(shù)值有極顯著的影響。

Gooding等[13]研究表明，灌漿期降雨與降落數(shù)值呈負(fù)相關(guān)，這與本試驗的研究結(jié)果相一致。本試驗中降落數(shù)值與積溫的相關(guān)性未達到顯著水平，與氣溫平均日較差、≥30℃高溫天數(shù)呈顯著正相關(guān)，說明氣溫對降落數(shù)值的影響是通過極端溫度起作用的，極端高溫偏高、持續(xù)時間較長均有利于提高降落數(shù)值。Mares等[6]研究表明α-淀粉酶由特定時間的低溫誘導(dǎo)，這也可從本試驗結(jié)論印證。趙秀蘭[8]研究表明，增加光合有效輻射使強筋小麥降落數(shù)值上升，本研究表明降落數(shù)值與日照時數(shù)呈顯著正相關(guān)，兩者結(jié)論一致。

品種對降落數(shù)值有顯著的影響，α-淀粉酶活性的多基因控制也表明環(huán)境與基因型的交互作用對降落數(shù)值影響顯著[14]，這點在本研究中也得到證實。5個強筋小麥品種在4個生長季的降落數(shù)值多數(shù)情況下高于250，西農(nóng)979、新麥26和鄭麥366在年度間表現(xiàn)穩(wěn)定，適于在相同生態(tài)區(qū)域推廣。綜上所述，欲獲得高而穩(wěn)定的冬小麥降落數(shù)值，需要培育和篩選適宜的品種，依據(jù)氣象因素確定合理的種植區(qū)域，采用適宜的播期、水肥等調(diào)控措施規(guī)避不利的氣象條件。

參考文獻：

[1]DaMatta F M，Grandis A，Arenque B C，et al. Impacts of climate changes on crop physiology and food quality[J]. Food Research International，2010，43（7）：1814-1823.

[2]Craven M，Barnard A，Labuschagne M T. The impact of cold temperatures during grain maturation on selected quality parameters of wheat[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture，2007，87（9）：1783-1793.

[3]Lunn，Major B J，Kettlewell P S，et al. Mechanisms leading to excess alpha -amylase activity in wheat （Triticum aestivum L） grain in the U K[J]. Journal of Cereal Science，2001，33（3）：313-329.

[4]Biddulph T B，Plummer J A，Setter T L，et al. Seasonal conditions influence dormancy and preharvest sprouting tolerance of wheat（Triticum aestivum L.）in the field[J]. Field Crops Research，2008，107（2）：116-128.

[5]Barnard A，Smith M F. Determination of the influence of climate on falling number of winter wheat in the dryland production areas of the Free State Province of South Africa[J].Euphytica，2012，188（1）：15-24.

[6]Mares D， Mrva K. Late-maturity α -amylase： low falling number in wheat in the absence of preharvest sprouting[J]. Journal of Cereal Science，2008，47（1）： 6-17.

[7]Rakita S M，Torbica A M，Dokicc'1 L P，et al. Alpha-amylase activity in wheat flour and breadmaking properties in relation to different climatic conditions[J]. Food and Feed Research，2015，42（2）：91-99.

[8]趙秀蘭. 春小麥籽粒灌漿期降落數(shù)值動態(tài)規(guī)律及氮磷肥與播期效應(yīng)的研究[J]. 作物學(xué)報，2006，32（4）：553-561.

[9]Westcott B. A method of assessing the yield stability of crop genotypes[J]. Journal of Agricultural Science，1987，108（2）：267-274.

[10]Crossa J. A comparison of results obtained with two methods for assessing yield stability[J]. Theoretical & Applied Genetics，1988，75（3）：460-467.

[11]Perten H. Application of the falling number method for evaluating alpha-amylase activity[J]. Cereal Chemistry，1964，41（3）：127-140.

[12]Buchanan A M，Nicholas E M. Sprouting，alpha-amylase，and breadmaking quality[J]. Cereal Research Communications，1980，8（1）：23-28.

[13]Gooding M J，Ellis R H，Shewry P R，et al. Effects of restricted water availability and increased temperature on the grain filling，drying and quality of winter wheat[J]. Journal of Cereal Science，2003，37（3）：295-309.

[14]Masojc'1 P，Milczarski P. Mapping QTLs for α-amylase activity in rye grain[J]. Journal of Applied Genetics，2005，46（2）：115-123.山 東 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué)2017，49（3）：46～51Shandong Agricultural Sciences