气象因子和品种对冬小麦降落数值的影响

张露雁+盛坤

摘要：为探明冬小麦降落数值的主要影响因素及品种稳定性，选用5个冬小麦品种连续4年进行大田试验。结果表明，气象因子、品种及其互作对冬小麦降落数值有极显著影响，品种在年度间的变异及稳定性存在明显差异。主坐标分析表明，西农979、新麦26和郑麦366降落数值较高且年度间表现稳定。相关分析表明，降落数值与5月降雨量呈显著负相关，与日照时数、气温平均日较差、≥30℃高温天数呈显著正相关，随积温的增加而增加，但相关性未达到显著水平。因此，获得高而稳定的冬小麦降落数值的关键是培育和筛选适宜品种，并规避不利的气象条件。

关键词：冬小麦；降落数值；气象因子；品种稳定性

中图分类号：S512.1+1文献标识号：A文章编号：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

未來气候变暖和CO2增多对食物品质有重要的影响[1]。小麦作为我国主要口粮作物，其品质改良对国民健康影响重大。降落数值（falling number，FN）是α-淀粉酶活性的反映，对小麦加工品质有重要影响，是商品粮定级的重要指标[2，3]。一般认为，FN降低的主要原因是“穗发芽”[4]。近年来的研究表明，在某些地区收获期降雨导致的穗发芽并不是FN下降的主要原因，在不发生穗发芽时，特定条件也会引起FN显著下降[5]。进一步研究表明，非穗发芽情况下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-淀粉酶活性受品种、环境及其交互作用的影响，其中环境变异所占的比重较大。环境变异的来源主要包括试点、栽培管理措施和气象条件。在相同试点和管理条件下，年际间FN的变异主要由气象因子引起。当前有关气象因子对FN影响的研究较少采用多年实测资料，且结论不一致。有人认为灌浆期高温干旱有利于提高FN[5，7]，也有研究表明FN主要受灌浆期温度和光照的影响，受降雨影响较小[8]。因此，笔者选用黄淮麦区5个主要强筋小麦品种连续4年的大田实测数据，研究评估基因型和生育后期（5月份）主要气象因子对FN的影响，以期为本区强筋小麦品种布局和合理利用气象条件提供理论参考。

1材料与方法

1.1材料

选用5个冬小麦强筋品种：西农979、新麦26、郑麦366、郑麦7698、周麦24。

1.2试验设计

试验于2010年10月至2014年6月在新乡市农业科学院试验基地进行，共4个生长季。试验采用随机区组排列，重复3次，小区面积为13.3 m2。田间管理同当地一般高产田。施纯氮（N）300 kg/km2、P2O5 150 kg/km2、K2O 112.5 kg/km2，结合整地全部的磷、钾肥和氮肥的65%底施，拔节初期追施余下的氮肥。10月11日前后播种，次年6月5日前后收获。基本苗240.0万/km2，行距为20 cm。

1.3 试验方法

采用GB/T 10361—2008方法测定降落数值（FN）。各生长季5月份的降雨量、日照时数、积温、平均日较差、≥30℃高温天数由辉县市气象局提供。

1.4数据处理

采用SPSS 20.0、R3.2.3进行数据统计分析和做图。主坐标分析的距离矩阵采用Westcott、Crossa等的方法计算[9， 10]。

2结果与分析

2.1冬小麦降落数值4个生长季的联合方差分析

从表1中可以看出，品种、生长季及其互作均显著影响冬小麦的降落数值。由于试验地点固定，栽培管理措施一致，可以认为生长季对冬小麦降落数值的影响来源于气象因子，有必要对气象因子的影响做进一步的分析。交互作用达到极显著水平也说明在评价品种时，应同时考虑降落数值的大小和年度间的稳定性。品种平方和占总平方和的6.4%，生长季为28.2%，交互作用为64.99%，说明在本试验中生长季和交互作用对冬小麦降落数值的影响远远大于品种的影响。因此，确定合理的生态种植区域、实现良种良法配套对发展强筋小麦生产意义重大。

2.2品种对降落数值的影响及其稳定性

主坐标分析可以同时评价品种降落数值的大小和生长季年度间的稳定性，可用于筛选适宜的品种。降落数值较大的品种出现在坐标图的外围，多年试验中总是处于坐标图外围的品种可认为是稳定的。本研究对3个重复的均值进行主坐标分析，结果见图1。西农979（XN979）和新麦26（XM26）在2011年、2012年和2014年均处于外围，郑麦366（ZM366）在2011年、2013年和2014年也处于外围。因此，以上3个品种在4个生长季中有3个生长季降落数值位于前列，属于降落数值较高且稳定的品种。周麦24（ZH24）有两次出现在坐标图的外围，郑麦7698仅出现一次，这两个品种的降落数值均不稳定。综上所述，在本试验条件下，西农979、新麦26和郑麦366均属于降落数值较高且年度间表现稳定的品种，适宜在本生态区推广。

2.3气象因子对冬小麦降落数值的影响

现有研究表明，冬小麦降落数值受花后-收获期气象因子影响[7]，表1的结果也表明气象因子对冬小麦降落数值的影响达到极显著水平。本生态区冬小麦花后-收获的时间段主要分布在5月，因此本研究对5月主要气象因子（表2）與冬小麦降落数值进行简单相关分析。

从表2中可以看出，4个生长季的5月气象状况分为两类，2011年和2013年降雨量较大，积温、日照时数、平均日较差和≥30℃高温天数均较小，属于“湿冷阴”类型；2012年和2014年恰好相反，属于“干暖晴”类型。两类气象类型的降落数值有较大差异，2011年和2013年降落数值总平均为342.4，2012年和2014年的总平均为381.9。

由图2也可以看出，降落数值随5月降雨量的增加而减少，随积温、日照时数、平均日较差、≥30℃高温天数的增加而增加。相关分析进一步表明，冬小麦降落数值与5月总降雨量呈显著负相关（P-value=0.022，r=-0.46），与日照时数（P-value=0.022，r=0.47）、平均日较差（P-value=0.046，r=0.41）和≥30℃高温天数（P-value=0.031，r=0.44）呈显著正相关，与积温的相关性未达到显著水平（P-value=0.142，r=0.31）。因此，冬小麦生育后期“湿冷阴”的气象状况使降落数值降低，“干暖晴”的气象状况使降落数值升高；具体到各气象因子，降雨量较大使降落数值降低，日照时数、平均日较差、≥30℃高温天数较大（多）使降落数值增加，而积温对降落数值的影响较小。

3讨论与结论

降落数值降低，说明α-淀粉酶活性过高[11]，致使面包褪色、粘着、缺乏弹性、质地较差[7]。一般认为，穗发芽是引起降落数值下降的主要原因[12]。本试验条件下，全部处理均未发生穗发芽现象，但是降落数值却有显著差异。试验品种在温暖干旱条件下拥有较高的降落数值，冷凉湿润的环境则相反，这与Barnard等[5]的研究一致。说明穗发芽并不是降落数值下降的唯一因素，气象因子对降落数值有极显著的影响。

Gooding等[13]研究表明，灌浆期降雨与降落数值呈负相关，这与本试验的研究结果相一致。本试验中降落数值与积温的相关性未达到显著水平，与气温平均日较差、≥30℃高温天数呈显著正相关，说明气温对降落数值的影响是通过极端温度起作用的，极端高温偏高、持续时间较长均有利于提高降落数值。Mares等[6]研究表明α-淀粉酶由特定时间的低温诱导，这也可从本试验结论印证。赵秀兰[8]研究表明，增加光合有效辐射使强筋小麦降落数值上升，本研究表明降落数值与日照时数呈显著正相关，两者结论一致。

品种对降落数值有显著的影响，α-淀粉酶活性的多基因控制也表明环境与基因型的交互作用对降落数值影响显著[14]，这点在本研究中也得到证实。5个强筋小麦品种在4个生长季的降落数值多数情况下高于250，西农979、新麦26和郑麦366在年度间表现稳定，适于在相同生态区域推广。综上所述，欲获得高而稳定的冬小麦降落数值，需要培育和筛选适宜的品种，依据气象因素确定合理的种植区域，采用适宜的播期、水肥等调控措施规避不利的气象条件。

参考文献：

[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]赵秀兰. 春小麦籽粒灌浆期降落数值动态规律及氮磷肥与播期效应的研究[J]. 作物学报，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 农 业 科 学2017，49（3）：46～51Shandong Agricultural Sciences