叶面施用氨基酸可提高小麦（Triticum aestivum L.）的产量和面包制作品质

《Journal of Cereal Science》：Foliar Application of Amino Acids Enhances Grain Yield and Bread-Making Quality in Wheat ( Triticum aestivum L.)

小麦品质提升与氨基酸 foliar 应用的研究：通过喷施五种氨基酸（脯氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸、半胱氨酸、甜菜碱）在开花至灌浆期，显著提高产量7.8%-8.9%，蛋白质含量提升9.6%，湿面筋含量增加12.5%，改善面团延展性和稳定性，表明氨基酸 foliar 应用通过调控碳氮代谢增强小麦品质。

　　

谭少青|傅珊|刘圆圆|田文飞|徐 Juliang

中国农业大学资源与环境科学学院植物营养系，农业农村部国家农业绿色发展研究院植物-土壤相互作用重点实验室，北京100193

摘要

小麦（Triticum aestivum L.）对全球粮食安全至关重要，提高其品质仍是主要的研究焦点。本研究探讨了在开花期和灌浆期叶面施用五种氨基酸——脯氨酸、谷氨酰胺、γ-氨基丁酸、半胱氨酸和三甲基甘氨酸——对强面筋小麦（品种Zhongmai 578）产量和品质的影响。2024年，处理组的小麦产量增加了7.8%，2025年增加了8.9%；蛋白质含量增加了9.6%，湿面筋含量增加了12.5%，面团形成时间延长了134.6%。面团稳定性提高了14.5%（面团品质），混合耐受指数提高了99.4%（面团品质），面包评分提高了8.7%（面包品质）。这些结果表明，叶面施用氨基酸可以促进碳和氮的代谢，从而提高小麦品质。本研究突显了叶面施用氨基酸在优化小麦生产和面包品质方面的潜力。

引言

小麦（Triticum aestivum L.）与玉米和水稻一起，是全球种植最广泛的谷物作物之一（Etienne等，2019年），全球种植面积约为2亿公顷（Dohlman等，2022年）。2024年，中国的小麦产量达到1401亿公斤，比2023年增加了35.6亿公斤，占全球总产量的17%，增长率为2.6%（中国国家统计局，2024年）。小麦生产面临的一个持续挑战是平衡产量潜力与市场需求，需要采取策略来提高整体生产力（Ru等，2015年；Liu等，2024年）。这一挑战由人口快速增长、气候变化、环境限制以及饮食偏好的变化所驱动（Jiang等，2022年；Terrile等，2017年；Abdelrahman等，2020年；He等，2019年）。

施肥是影响小麦产量和品质的关键农业措施。在某些地区，过量施用化学肥料降低了主要粮食作物的养分利用效率，并导致了环境污染（Zhang等，2008年）。在这种情况下，叶面氨基酸肥料具有明显优势。小麦叶片通过叶表面细胞容易吸收外源养分，能够快速高效地利用养分，并立即影响植物的代谢和生长（Zhao等，2006年；Sun等，2006年）。此外，叶面肥料对环境友好，因为它们减少了养分流失和土壤污染（Ishfaq等，2022年）。然而，大多数现有研究集中在氮肥上，关于单一氨基酸肥料实际应用的研究较少。

氨基酸是小麦中氮的主要形式（Wang，2023年）。氮对光合作用至关重要，并能延长叶片的功能期（Farrer等，2006年；Lerner等，2006年）。灌浆期是决定小麦产量和品质的关键时期（Shewry等，2012年）。在生长后期，根系活动和养分吸收会下降，因此叶面施肥是一种有效的方法，可以为小麦的生长和发育提供必需的养分（Qu等，2022年）。氨基酸为作物提供必需的氮，并通过络合作用增强某些微量元素的生物利用率（Islam等，2024年）。例如，氨基酸可以与锌形成螯合物，从而提高植物对锌的吸收（Ghasemi等，2012年）。外源脯氨酸（Pro）可以调节旗叶的结构和功能，影响根内生细菌的群落结构，并通过改善光合作用、抗氧化酶活性、叶绿素含量和叶片水分含量来提高作物产量（Ali等，2008年；Dos Santos等，2022年）。此外，γ-氨基丁酸（GABA）可以延缓小麦叶片衰老，增加内源激素（如脱落酸、苯乙胺、赤霉素和细胞分裂素）的水平，并增强参与碳和氮代谢的酶的活性，从而维持碳氮（C/N）代谢平衡，提高小麦产量（Zhang等，2023年）。三甲基甘氨酸（TMG）属于甜菜碱类，可以促进小麦生长和根系发育，增加叶片叶绿素含量，并增强抗氧化酶活性（Zhang等，2024年）。叶面施用谷氨酰胺（Gln）可以增强关键酶的活性，包括蔗糖合成酶和Gln合成酶，促进碳氮代谢平衡，并增加籽粒重量（Wu，2023年；Zhou等，2005年）。外源半胱氨酸（Cys）可以促进幼苗生长，增加生物量和叶绿素含量，诱导谷胱甘肽表达，降低超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性，降低相对膜通透性，并有效缓解小麦幼苗中的铜毒性（Peng和Song，2011年）。在小麦生长后期施用叶面肥料可以促进作物发育，延长叶片的功能期（Sánchez-Palacios等，2023年），并通过增加蛋白质和淀粉含量来提高籽粒产量和品质（Al-Juthery等，2019年；Liu，2007年；Feng等，2003年；Cogliatti等，2006年）。然而，关于不同氨基酸影响的比较研究仍然有限，特别是在它们对面包加工特性的影响方面，这突显了进一步研究其对面粉品质影响的必要性。

本研究通过评估五种氨基酸叶面肥料对小麦品质的影响来填补这些空白，包括面粉、面团和面包的品质。系统性的田间实验为优化施肥策略和提高小麦品质奠定了基础。本研究的结果将有助于进一步了解叶面氨基酸肥料在提高小麦品质方面的作用，从而支持全球粮食安全和满足农业产业的需求。

部分摘录

试验地点和农艺条件

田间实验在中国农业大学衢州实验站进行，该实验站位于河北省衢州市四团镇（北纬40°46′，东经114°53′）。该地点位于华北平原中部，属于温带季风气候，年平均降水量为490.2毫米，年平均气温为13.3摄氏度。该地区采用典型的冬小麦-夏玉米两季轮作制度。表1展示了基本信息

小麦产量和成分

表2（第一季实验）和表3（第二季实验）展示了三种浓度水平下五种氨基酸叶面施用对小麦产量及其组成成分的影响。在两个季节的实验中，叶面施用氨基酸在小麦开花期和灌浆期显著提高了小麦产量和千粒重。在第一季实验中，2%的GABA处理效果最好，

氨基酸对小麦产量和生长生理的影响

本研究表明，在开花期和灌浆期叶面施用五种不同的氨基酸显著提高了籽粒产量。这些氨基酸提供的额外氮量很小（0.5–2.6公斤氮/公顷），表明产量的提高主要是由于施用氨基酸的特定生理作用，而不仅仅是普遍的营养效应。

通过叶面喷施脯氨酸对植物生长的有益影响

结论

本研究表明，叶面施用氨基酸肥料显著提高了小麦和面包的品质。田间实验表明，氨基酸处理不仅增加了小麦籽粒产量，还显著提高了蛋白质和湿面筋含量。在加工特性方面，氨基酸的施用显著改善了面粉的流变性能，特别是提高了面团的延展性和稳定性。进一步评估制作的面包

CRediT作者贡献声明

谭少青：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，监督，方法学，调查，概念化。徐 Juliang：撰写 – 审稿与编辑，资源获取，方法学，资金筹集，数据管理。田文飞：撰写 – 审稿与编辑。刘圆圆：调查，数据管理。傅珊：软件，调查

未引用的参考文献

DuPont等，1998年；Ghasemi等，2013年；Kinnersley和Turano，2000年；Li等，2016年；Massingue Júnior等，2023年；Sultan和Ali，2025年。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。