小麥花期噴施不同微量元素對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李澤鵬

摘 要 以徐麥33為供試材料，研究了在小麥開(kāi)花期噴施不同微量元素對(duì)小麥籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素、蛋白質(zhì)組分含量、GMP含量、面筋含量等的影響。結(jié)果表明：在花期噴施不同微量元素能夠提升小麥產(chǎn)量，在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，主要提高了小麥的千粒重，不同處理之間穗粒數(shù)和穗數(shù)沒(méi)有顯著差異；噴施不同的外源微量元素能夠顯著提高小麥的總蛋白含量，不同處理之間清蛋白和球蛋白的含量差異不顯著，但麥谷蛋白和醇溶蛋白較對(duì)照都有顯著提高；噴施外源鋅、硒、鐵可以顯著提高小麥面粉濕面筋含量、干面筋含量和SDS沉降值；與對(duì)照相比，噴施外源物質(zhì)都可以顯著的提高高低分子量麥谷蛋白亞基。

關(guān)鍵詞 小麥；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S512.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.03.053

小麥（Triticum aestivum Linn.）是禾本目（Poales）禾本科（Poceeae）小麥屬（Triticum）草本植物，是三大谷物之一。

小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積最大的糧食作物，也是我國(guó)第二大糧食作物。由于農(nóng)民對(duì)小麥產(chǎn)量的重視，導(dǎo)致我國(guó)優(yōu)質(zhì)的專用小麥需要大量進(jìn)口。生活水平的提高，使得人民對(duì)優(yōu)質(zhì)專用小麥的需求量大大增加，但品質(zhì)指標(biāo)不協(xié)調(diào)、面筋質(zhì)量差等嚴(yán)重阻礙了優(yōu)質(zhì)小麥的生產(chǎn)。要解決我國(guó)優(yōu)質(zhì)小麥供應(yīng)不足的問(wèn)題，除了優(yōu)質(zhì)的品種外，環(huán)境條件也起到非常重要的作用。N、P、K的供應(yīng)，微量元素和氨基酸液肥的補(bǔ)充，化學(xué)調(diào)控可以有效提高或降低小麥的面筋含量。根據(jù)需求的不同，配制不同的外源調(diào)控物質(zhì)。

絕大多數(shù)陸生植物主要依靠根系吸收養(yǎng)分，同時(shí)植物的葉片也可以吸收外源物質(zhì)，如氣體、營(yíng)養(yǎng)元素、農(nóng)藥等，葉片在吸收水分的同時(shí)也能夠?qū)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收到植物體中去[1]。葉面肥是以葉面吸收為目的，是將營(yíng)養(yǎng)元素施用于農(nóng)作物葉片表面，通過(guò)葉片的吸收而發(fā)揮功能的一種肥料類型。葉面肥的作用迅速，因此大大提高了肥料的時(shí)效性，并且其簡(jiǎn)單的操作和吸收效率較高，有效地減少了成本。大量研究表明，葉片對(duì)養(yǎng)分的吸收利用與根系一樣，都能起到改善作物品質(zhì)、提高產(chǎn)量的效果[2]。植物種類及生長(zhǎng)狀況，葉面噴施液的組成與養(yǎng)分元素的性質(zhì)，溫度、光照等環(huán)境條件都影響葉片養(yǎng)分的吸收與利用[3]。在葉面肥中加入活性劑等助劑可以提高葉面噴施效果，因此，活性劑成為葉面噴施劑不可或缺的一部分。近年來(lái)，中國(guó)葉面肥產(chǎn)品數(shù)量和種類增長(zhǎng)迅速，但產(chǎn)品的質(zhì)量較差，使用技術(shù)也有待提高。外源噴施微量元素可以有效改善小麥品質(zhì)，增加小麥產(chǎn)量。小麥葉面肥是一種快速、高效、及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)分的方式。小麥從苗期到蠟熟前均能夠吸收葉片噴施的氮素營(yíng)養(yǎng)，除氮肥外，還有一些磷鉀肥和微量元素肥料也有報(bào)道[4-9]。植物葉片與外界的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換主要有3條途徑：1）通過(guò)分布在葉面的氣孔；2）通過(guò)葉表面角質(zhì)層的親水小孔；3）通過(guò)葉片細(xì)胞的質(zhì)外連絲進(jìn)行主動(dòng)吸收。其中，第一種是養(yǎng)分進(jìn)入葉片內(nèi)部的主要途徑之一[10]，雖然其表面也有角質(zhì)層覆蓋[11]，但沒(méi)有蠟質(zhì)層，其角質(zhì)層極性較高，有利于養(yǎng)分的進(jìn)入，養(yǎng)分穿過(guò)部分角質(zhì)層的速度大于非氣孔部分角質(zhì)層[12]。葉片散發(fā)的養(yǎng)分，首先以擴(kuò)散方式進(jìn)入蠟質(zhì)層和角質(zhì)層，而后進(jìn)入葉肉細(xì)胞被吸收利用[13]。養(yǎng)分透過(guò)蠟質(zhì)層、角質(zhì)層后到達(dá)表皮細(xì)胞壁，一般認(rèn)為表皮細(xì)胞壁對(duì)養(yǎng)分進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的阻礙作用相對(duì)不大[14]。養(yǎng)分透過(guò)表皮細(xì)胞壁，經(jīng)過(guò)跨膜（原生質(zhì)膜）運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中，其運(yùn)輸機(jī)制與根部細(xì)胞一樣[15]。養(yǎng)分進(jìn)入葉肉細(xì)胞以后參與植物生理活動(dòng)，植物對(duì)其利用效果與根部吸收的養(yǎng)分相同。

微量元素包括鐵、鋅、銅、錳、鉻、硒、鉬、鈷和氟等。相對(duì)于大量元素而言，微量元素在生物體內(nèi)含量極少，但與動(dòng)植物的生存和健康息息相關(guān)，具有至關(guān)重要的作用。1）通過(guò)與蛋白質(zhì)和其他有機(jī)基團(tuán)結(jié)合，形成酶、激素、維生素等生物大分子，發(fā)揮重要的生理生化功能。2）構(gòu)成體內(nèi)重要的載體與電子傳遞系統(tǒng)，參與激素與維生素的合成。3）對(duì)遺傳信息的攜帶者核酸的物理、化學(xué)性質(zhì)均可產(chǎn)生影響。例如，多種RNA聚合酶中含有鋅，而核酸還原酶的作用則依賴于鐵[16]；鐵、鋅、硒3種微量元素在植物體內(nèi)具有重要的生物學(xué)功能，含量過(guò)多或過(guò)少，都將導(dǎo)致植物產(chǎn)生生理疾病[17-18]。

鋅是植物體內(nèi)多種酶的組成成分和活化劑。小麥缺鋅表現(xiàn)為麥苗葉片失綠，心葉白化，中后期植株矮小，葉小而脆，根系變黑，空秕粒較多，千粒重低[19]。鐵是人們第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的植物必需微量元素[20]，在植物呼吸、光合和氮代謝等的氧化還原過(guò)程中都起著重要作用[21]，植株缺鐵葉子會(huì)變黃，得黃葉病[22]。硒對(duì)高等植物具有抗氧化作用，可提高植株的抗逆性和抗衰老能力，促進(jìn)植株的正常生長(zhǎng)，推測(cè)硒可能是高等植物的必需微量元素。此外，微量元素還有重金屬拮抗和環(huán)境脅迫抵制、影響植物氣味等功能。在植物中微量元素只有在其最適濃度范圍內(nèi)才能發(fā)揮其生物學(xué)功能，例如低濃度的硒才能促進(jìn)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，超過(guò)一定的濃度范圍，會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)，對(duì)植物產(chǎn)生毒害，濃度越高抑制越強(qiáng)，產(chǎn)生的毒害作用越大。一般非硒積累的植物含硒

量>50 mg·kg-1時(shí)，就會(huì)使植物中毒，表現(xiàn)出生長(zhǎng)緩慢、植株矮小、葉子失綠等中毒癥狀。

本試驗(yàn)通過(guò)在小麥花期直接噴施葉面肥的方式，高效快速地給小麥補(bǔ)充微量元素，研究在花期噴施不同微量元素對(duì)小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為小麥產(chǎn)量與品質(zhì)的提高提供可行性建議。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)以徐麥33好為供試品種，于2015—2016年進(jìn)行，試驗(yàn)地點(diǎn)位于徐州市睢寧農(nóng)業(yè)科技園區(qū)。撒下基肥，適期播種。三葉一心同時(shí)各個(gè)小區(qū)的基本苗數(shù)，并對(duì)各個(gè)小區(qū)進(jìn)行間苗，使各小區(qū)的基本苗數(shù)一致，保證幼苗均勻。施純氮量為240 kg·hm-2，基肥和追肥各占50%，小區(qū)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，噴施不同外源微量元素物質(zhì)。在小麥開(kāi)花期時(shí)噴施外源物質(zhì)，籽粒成熟收獲后分析籽粒的品質(zhì)指標(biāo)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

成熟期調(diào)查667 m2穗數(shù)、每穗粒數(shù)，取樣點(diǎn)隨機(jī)選5 m2計(jì)產(chǎn)，測(cè)定千粒重和實(shí)際產(chǎn)量。

1.2.2 蛋白質(zhì)及其組分含量

于成熟期剝?nèi)∽蚜?，烘干磨碎，采用半微量凱氏定氮法，全氮含量乘以5.7即為蛋白質(zhì)含量，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白分別用水、10%的氯化鈉、70%的乙醇和0.2%的NaOH提取，提取后烘干提取液，方法同總蛋白測(cè)定方法測(cè)定蛋白組分的含量。

1.2.3 小麥面粉干濕面筋測(cè)定

根據(jù)GB/T 14607-1993《小麥粉干面筋測(cè)定法》測(cè)定小麥粉干面筋含量；根據(jù)GB/T 14608-1993《小麥粉濕面筋測(cè)定法》測(cè)定小麥濕面筋含量。

1.2.4 小麥面粉沉降值測(cè)定

利用小麥沉降值測(cè)定-Zeleny試驗(yàn)方法，測(cè)定小麥沉降值。沉降試驗(yàn)是測(cè)定小麥粉強(qiáng)度簡(jiǎn)單而快速的方法，該試驗(yàn)采用帶有玻璃塞的有刻度試管，從“0”刻度到100 mL刻度的距離為180～185 mm，利用小麥粉在乳酸溶液中沉降的體積來(lái)表示小麥面筋的質(zhì)量。乳酸溶液有膨脹小麥面筋蛋白質(zhì)的作用，使面粉顆粒漲大，溶液黏度上升，改變了面粉顆粒的沉降速度。筋力強(qiáng)的面粉沉降速度慢，一定時(shí)間內(nèi)面粉沉降物體積大（高）；筋力弱的面粉沉降速度快，沉降物體積小（低），沉降物的體積（mL）即為小麥粉的沉降值。

1.2.5 小麥高低分子量麥谷蛋白亞基測(cè)定方法

參照梁榮奇等的方法提取高分子量麥谷蛋白亞基（HMW-GS）和低分子量麥谷蛋白亞基（LMW-GS）。沉淀麥谷蛋白大聚合體（GMP）中加入200 μL樣品緩沖液（62.5 mmol·L?1 Tris-HCl，pH 6.8，20%丙三醇，5% SDS，1%DTT），60 ℃水浴振蕩1 h，10 000 g離心10 min，上清液用于SDS-PAGE電泳。分離膠濃度10%，濃縮膠濃度4%，膠厚1 mm，20個(gè)上樣孔，每個(gè)樣品點(diǎn)樣15 μL，每板電流15 mA。電泳結(jié)束后，用0.05%考馬斯亮藍(lán)R250染色24 h，然后用蒸餾水脫色2 d。采取岳鴻偉[23]等的切膠比色法測(cè)定HMW-GS和LMW-GS的含量。將脫過(guò)色的膠放入白瓷盤(pán)中，在日光燈下用刀片從凝膠上切下染上色的蛋白質(zhì)條帶，置玻璃試管中，加入1 mL含有3% SDS的50%異丙醇，用封口膜封口，37 ℃水浴中靜置24 h提取HMW-GS 和LMW-GS，于595 nm下測(cè)定提取液吸光值。用不同點(diǎn)樣量的標(biāo)準(zhǔn)蛋白（116 kD）做標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算各樣品HMW-GS和LMW-GS含量，以各次電泳結(jié)果的平均值作為該樣品HMW-GS和LMW-GS含量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理用Excel 2007和SPSS18.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并分析其差異顯著性，并采用SigmaPlot10.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施不同外源物質(zhì)對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

表2可以看出，外源微量元素的噴施可以提高小麥籽粒的千粒重，并且較對(duì)照差異顯著，其中外源硒的施入對(duì)小麥籽粒千粒重影響最大。由于是開(kāi)花期后開(kāi)始進(jìn)行的噴施處理，所以產(chǎn)量構(gòu)成因素中的穗粒數(shù)和穗數(shù)較對(duì)照沒(méi)有明顯的差異。外源噴施鋅、鐵、硒及其復(fù)配物，增加小麥千粒重幅度分別是3.7%、3.1%、9.03%、5.33%。

2.2 噴施不同外源物質(zhì)對(duì)小麥品質(zhì)的影響

2.2.1 噴施不同外源物質(zhì)對(duì)小麥蛋白含量及其組分的影響

表3可以看出，噴施外源物質(zhì)能夠提高小麥的蛋白含量，對(duì)蛋白組分產(chǎn)生了不同的影響。對(duì)于清蛋白，微量元素鋅和復(fù)合物能夠顯著提高小麥的清蛋白含量，提高幅度為45.9%和40.5%，而鐵和硒對(duì)清蛋白影響不大；對(duì)于球蛋白，噴施外源微量元素對(duì)其含量的影響不大，各處理之間差異不顯著；對(duì)于醇溶蛋白來(lái)說(shuō)，趨勢(shì)和清蛋白相似，鋅和復(fù)合物對(duì)小麥醇溶蛋白提升的幅度為26.2%和23.1%；外源噴施微量元素也可以提高麥谷蛋白的含量，其中噴施鋅對(duì)其的影響最大，提高幅度達(dá)到了34.2%。

2.2.2 對(duì)小麥GMP含量的影響

如圖1可知，與噴施清水相比，噴施鋅、鐵、硒以及復(fù)合產(chǎn)物，能夠提高徐麥33面粉的GMP含量，分別提高了6.13%、9.67%、5.76%和12.84%。處理都達(dá)到了顯著水平。

2.2.3 對(duì)小麥高低分子量麥谷蛋白亞基的影響

圖2表示，噴施外源微量元素可以提升HMW-GS和LMW-GS的含量。對(duì)于高分子量麥谷蛋白亞基而言，噴施鋅的提高幅度最大，達(dá)到27.23%，其次就是復(fù)合物對(duì)HMW-GS的提高較大，提高幅度為24.39%；低分子量的影響趨勢(shì)和高分子量相似，鋅和復(fù)合物提高的幅度分別為22.99%、25.03%。

2.2.4 對(duì)小麥面筋含量及沉降值的影響

由圖3觀察可知，花期噴施外源微量元素可以促進(jìn)小麥濕面筋的形成，增加量在3%～16.3%，并且微量元素鋅和鐵能夠顯著的提高濕面筋的含量。同樣也提高干面筋的含量，外源鋅和鐵都可顯著提高干面筋的含量。對(duì)于面筋指數(shù)，噴施外源微量元素都能夠顯著提高小麥的面筋指數(shù)。

由圖4觀察可以得出，噴施微量元素處理，增加了SDS沉降值，增加量為3.46%～9.84%。

3 討論

3.1 噴施不同外源微量元素對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

張起昌對(duì)不同筋力小麥品種混噴多種微肥后，表明補(bǔ)充微肥有利于小麥對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，加快了有機(jī)物質(zhì)積累，最終對(duì)產(chǎn)量結(jié)構(gòu)具有顯著的促進(jìn)作用。噴施外源物質(zhì)能夠很大程度上影響小麥產(chǎn)量，具體體現(xiàn)為提高了小麥的千粒重，進(jìn)而提高了小麥的產(chǎn)量，該試驗(yàn)施用微肥后，較不施肥的CK相比，產(chǎn)量提高了3.22%～7.60%。可見(jiàn)，適當(dāng)噴施外源鋅、鐵、硒也是提高小麥產(chǎn)量的一種重要措施，但不同時(shí)期噴施外源微量元素對(duì)小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

3.2 噴施不同外源微量元素對(duì)小麥品質(zhì)的影響

3.2.1 噴施不同微量元素對(duì)小麥蛋白品質(zhì)的影響

張英華等研究發(fā)現(xiàn)，包括鋅和鐵在內(nèi)的4種微量元素含量與粒重、蛋白質(zhì)含量存在正相關(guān)，這就表示著籽粒微量元素含量與粒重和蛋白質(zhì)含量可以同步提高。微量元素在氮素同化以及蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中扮演著非常重要的作用。在本研究中，噴施外源微量元素不但提高了小麥的產(chǎn)量，而且顯著提高了小麥總蛋白的含量，這與張英華等研究相符。

Elpidio Pe?a[24]等研究表明，醇溶蛋白和麥谷蛋白的含量越高，則面筋總量相對(duì)應(yīng)的就會(huì)越高，從而有利于烘焙品質(zhì)的提高。麥谷蛋白和醇溶蛋白共同組成面筋蛋白，Peter R.Shewry[25]等研究表明，在影響面筋的元素中，麥谷蛋白占有大部分的因素。在本研究中，噴施的微量元素都能夠顯著提高小麥的麥谷蛋白和醇溶蛋白含量，而對(duì)應(yīng)的面粉的面筋含量也顯著增加，外源微量元素可以顯著的提高高低分子量麥谷蛋白亞基，進(jìn)而提高小麥面筋的品質(zhì)。

梁榮奇等研究表明，麥谷蛋白大聚合體（GMP）的相對(duì)含量與面團(tuán)的強(qiáng)度呈顯著的正相關(guān)，品質(zhì)優(yōu)良的小麥品種，其較大分子量的GMP的比例高于品質(zhì)差劣的。AM Degaonkar[26]等的研究表明，GMP的含量與沉降值、面團(tuán)形成的時(shí)間相關(guān)顯著，GMP含量高的品種其面筋強(qiáng)度較大，面包烘焙品質(zhì)也比較好。本研究中，噴施微量元素可顯著提高GMP含量，其中鋅、鐵、硒的復(fù)合使用提高幅度最大，GMP含量提高了12.84%。

3.2.2 噴施不同微量元素對(duì)小麥加工品質(zhì)的影響

劉萬(wàn)代等研究表明，花后噴施微肥對(duì)不同筋力的小麥的濕面筋含量等品質(zhì)指標(biāo)均有顯著的提高。本試驗(yàn)中，噴施鋅和鐵都能顯著提高了面粉濕面筋和干面筋含量，其中噴施鋅對(duì)面筋指數(shù)的影響最大；所有噴施處理均能夠提高面粉SDS沉降值，并且除了鋅、鐵、硒的復(fù)配處理外，均達(dá)到了顯著水平。Ghasemi-Fasaei[27]等研究表明，鐵肥在提高籽粒鐵含量的同時(shí)增加了對(duì)其他陽(yáng)離子的拮抗作用，從而減少籽粒對(duì)鋅、銅等離子的吸收。魯璐等研究表明，小麥對(duì)各種元素的吸收會(huì)相互影響，鋅、鐵兩種元素的吸收相互促進(jìn)，鋅、鐵與硒相互拮抗。因此本試驗(yàn)中雖然單獨(dú)噴施鋅、鐵、硒3種微量元素，小麥的品質(zhì)會(huì)顯著提高，但是鋅、鐵、硒的復(fù)合使用，可能會(huì)較對(duì)照沒(méi)有明顯的差異。

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（責(zé)任編輯：劉昀）