黄淮冬麦区南片气象因子对不同品种小麦籽粒特性的影响*

柏军兵，常旭虹，王德梅，杨玉双，王玉娇，郭丹丹，刘哲文，王艳杰**，石书兵，赵广才**

黄淮冬麦区南片气象因子对不同品种小麦籽粒特性的影响*

柏军兵1,2，常旭虹1，王德梅1，杨玉双1，王玉娇1,2，郭丹丹1,2，刘哲文1,2，王艳杰1**，石书兵2**，赵广才1**

（1. 中国农业科学院作物科学研究所，北京 100081；2.新疆农业大学农学院，乌鲁木齐 830052）

2020/2021年度在黄淮冬麦区南片的4个省份分别设置大田试验，选择周麦18、周麦36及爱民蓝麦1号3个不同品质类型的冬小麦品种，分析比较不同气象因子对3个品种小麦产量及品质的影响。结果表明：不同小麦品种特性和试验点生态环境对小麦籽粒长宽、产量及品质的影响均达到显著水平，其中籽粒长度、株高及产量受环境条件的影响大于品种基因型，而籽粒宽度、产量三要素、籽粒淀粉、蛋白质和纤维素含量受品种基因型的影响大于环境条件。从不同试验点气象因子来看，籽粒长宽和千粒重表现一致，主要受抽穗−灌浆中期水分的正向调控和拔节−成熟期气温的负向调控；株高主要受拔节期水分和气温的正向调控；产量和穗粒数主要受抽穗期水分和气温、灌浆中期水分的正向调控；有效穗数主要受拔节−抽穗期日照时数的正向调控。籽粒淀粉含量受拔节后气温、水分的正向调控，受扬花后期日照时数的负向调控，籽粒蛋白质含量则与其相反，纤维素主要受抽穗−灌浆中期水分的正向调控。综上所述，不同小麦品种特性和试验点生态环境对小麦籽粒长宽、产量及品质均存在显著影响；拔节后的平均气温、总供水量及总日照时数对小麦籽粒表型、产量及品质性状的影响存在差异。

气象因子；小麦品种；产量；品质；相关分析

适宜的生态环境和高产优质品种是小麦实现高产的关键因子。目前，小麦种植区域广泛，品种资源丰富，适宜不同生态区的高产优质品种也不尽相同[1]。然而，生产上普遍存在同一小麦品种在同一生态区受不同气象因素的影响导致产量和品质性状差异较大。因此，探究不同生态环境条件对小麦产量和品质形成的影响对稳定籽粒产量和品质至关重要。相关研究表明，小麦产量和品质的形成受基因型、环境及其交互作用的影响很大[2−3]，小麦本身的品种特性是决定其产量和品质的基础[4−5]，优异基因是实现高产的必要条件，但产量基因是数量性状，同时还受地域的影响。前人研究表明影响品种产量稳定性的主要因素之一是互作效应，不同基因型品种与不同环境之间存在明显的互作效应，加剧了选育广适性品种的难度[6]。吴冰洁等[7]研究表明，气象因子对华北平原冬小麦产量变异影响程度表现为平均气温＞日照时数＞降水量。石书兵[8]研究了不同类型小麦品种在不同环境下的产量变异规律，发现不同环境条件对小麦产量有显著差异，品种与地点间的互作效应也达到极显著差异。小麦的主要品质性状都受遗传基因的控制，优质的遗传基础是品质优良的前提，但大部分品质性状在遗传上都是数量性状，容易受环境条件的影响，小麦不同品质性状对基因型和环境条件的响应有所不同[9]。环境条件对小麦籽粒蛋白质含量和湿面筋含量的影响大于基因型影响[10]。总淀粉含量受基因型的影响大于环境条件[11]。曹俊梅等[12]指出基因型和地域均对小麦产量和品质性状有重要影响，应根据不同小麦的品质特性和各地域特点进行合理布局以充分发挥小麦的品质潜力。Rharrabti等[13]在西班牙的3个生态区研究了10个小麦品种的品质变异，结果表明蛋白含量受地域影响较大，同时指出地域对品质的影响主要是由气象因子引起的。丁媛媛[14]通过研究50a的气象因子变化对鲁西南小麦的影响发现，小麦产量与生育期内平均温度呈负相关，与降水量呈正相关。诸多研究认为，小麦抽穗−成熟期光照充足、干旱少雨的环境有利于蛋白质含量提高，而不利于淀粉含量的提高[15−16]；生育后期温度与蛋白质[17]、淀粉含量[18−19]均呈正相关。对于土壤水分或者降水量，过多或过少均不利于籽粒产量的提高，且导致籽粒品质也相对降低。有研究发现，抽穗−成熟期水分减少时，小麦籽粒蛋白质含量增加[20]。因此，深入探讨生态环境条件，特别是气象因子对不同小麦品种产量和品质的影响，对进一步发挥同一生态区的不同气象条件优势，选择适宜的小麦品种，推动小麦高产优质种植具有重要理论和现实意义。

前人多对同一小麦品种种植在不同生态环境进行的研究，且根据小麦生长时期跨度的不同所得结论也不尽相同，而本试验选择不同品质类型的小麦品种种植在同一生态区的不同气象条件下，通过比较小麦籽粒长宽值、产量及品质指标，探讨基因型和环境及其互作对小麦产量及品质指标的影响，以期为小麦产量和品质的稳步提高提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2020−2021年在黄淮冬麦区南片的河南、江苏、安徽和陕西四省进行，在各省选择一个试验点，分别为安阳（A1，河南省安阳市农业科学院36°1′N、114°35′E）、连云港（A2，江苏省连云港农业科学院，33°8′N、116°3′E）、淮北（A3，安徽省农业科学院淮北柳湖农场，34°33′N、119°18′E）、咸阳（A4，陕西省咸阳市三原县渠岸镇渠岸村，34°62′N、108°93′E）。选择生产上种植较为广泛的3个不同品质类型的品种：周麦18（B1，中筋品种）、周麦36（B2，强筋品种）和爱民蓝麦1号（B3，彩色品种）。3个品种的种植方式均采用条播，行距为20cm，基本苗为270万株·hm−2，每个品种设置3个小区，每个小区面积13.3m2。小麦拔节期以后根据各地降水情况进行适时补充灌溉，保证小麦全生育期供水量不低于400mm，灌溉方式采用漫灌。小麦拔节期以后统计所有降水量和灌溉量。温度及日照时数按小麦不同生育时期进行累计，气象数据由各试验点提供。田间施氮量与黄淮海南片区域试验相同，均选取当地基础肥力相对中上水平的土壤，试验中土壤基础肥力之间的差异忽略不计。生育期间及时观察病虫害状况，随时预防。成熟期取样进行室内考种，每个小区全部实收测产。各试验点小麦部分生育时期见表1。

1.2 各试验点小麦拔节−成熟期不同阶段温光水情况

各试验地点小麦拔节期后的气温、总供水量及日照时数等气象因子在不同生育时期的变化情况见图1。从不同生育阶段的供水量看，安阳点在拔节期供水量最多（72.9mm），咸阳点在抽穗期供水量最多（26.2mm），连云港点在扬花−灌浆中期供水量最多（59.3mm），淮北和安阳在灌浆中期−成熟期的供水量较其他两个地点高。不同生育阶段的平均气温看，连云港点在整个生育后期气温均最低，安阳点除抽穗期外，在其他时期的平均气温均较高（15.0～23.0℃），其次是咸阳（13.0～23.0℃）、淮北（13.5～21.5℃）。4个试验点在不同生育时期的总日照时数变化趋势一致，均在灌浆中期−成熟期达到最大值，咸阳点在拔节期、抽穗期的总日照时数为最小值，在灌浆中期−成熟期达到最大值175h。

1.3 小麦籽粒特性项目测定

1.3.1 产量及产量构成

收获前于田间准确测定单位面积穗数；取样点植株进行室内考种，包括穗粒数、千粒重；成熟后全小区收获，测定产量。

表1 各试验地点小麦部分生育时期日期(mm-dd)

注：A1代表安阳试验点，A2代表连云港试验点，A3代表淮北试验点，A4代表咸阳试验点。B1代表周麦18，B2代表周麦36，B3代表爱民蓝麦1号。下同。

Note: A1 is Anyang station, A2 is Lianyungang station, A3 is Huaibei station and A4 is Xianyang station. B1 is Zhoumai 18, B2 is Zhoumai 36 and B3 is Aiminlanmai 1.The same as below.

图1 各试验地点小麦拔节−成熟期不同阶段温光水情况

注：D1－拔节期，D2－抽穗期，D3－扬花−灌浆中期，D4－灌浆中期−成熟期。下同。

Note: D1 is jointing date, D2 is heading date, D3 is flowering to mid filling date, D4 is mid filling to maturity date. The same as below.

1.3.2 籽粒长宽值

取不同试验点不同小麦品种籽粒若干，籽粒腹沟朝下排放，利用万深稻麦性状测定仪（SC-G型）进行无影拍照，获得高质量电子图片，测定粒长、粒宽。

1.3.3 籽粒蛋白质、淀粉及纤维素含量

蛋白质含量测定采用凯氏定氮法。成熟期粉碎后称取全麦粉0.100±0.001g于消化管中，加入适量催化剂，在消解仪420℃下消化85min，冷却后用K9840凯氏定氮仪（上海）测定耗酸量，计算得到籽粒蛋白质含量。

参考高俊凤等[21]的高氯酸−硫酸蒽酮法测定籽粒淀粉含量，稀释适宜倍数后，测定620nm处吸光值；将测定淀粉含量时的沉淀依次使用NaOH、热蒸馏水和丙酮洗涤2～3次，然后向沉淀中加入一定量的60%H2SO4转移至4℃冰箱冷水解12h以上，再使用硫酸蒽酮法测定其在620nm处的吸光值，通过配置葡萄糖、纤维素标准液获得标准曲线，进而得到籽粒淀粉及纤维素含量。

1.4 数据分析

利用DPS软件对试验数据进行方差分析，应用Microsoft Excel 2016和R软件作图。采用Duncan新负极差法进行差异显著性检验。采用R软件绘制网络图进行气象因子与各测定指标之间的关系标示。影响程度分析表示所测定指标的品种基因型、环境及其互作效应平方和所占总平方和的百分数[22]。

2 结果与分析

2.1 气象因子对小麦籽粒长度和宽度的影响

由图2a、图2b可见，籽粒长宽受试验地点的影响。从平均值看，在连云港和咸阳站种植的小麦，籽粒长度为最大和次大，籽粒宽度也显著大于其他两个试验点，表明连云港和咸阳的生态环境更有利于增加小麦籽粒大小。图2c、图2d显示，不同品种间比较，爱民蓝麦1号（B3）相对较长，周麦18（B1）相对较宽，周麦36（B2）处于中间水平。

小麦籽粒的长宽值既受品种遗传特性的影响，同时也受到生态环境及其互作效应的影响，因此，进一步对籽粒长宽值受基因型、环境条件及其互作影响程度进行分析（表2），试验点和品种对小麦籽粒长度和宽度的影响通过了0.01水平的显著性检验，两者互作效应对籽粒宽度的影响也通过了0.01水平的显著性检验，而且小麦籽粒宽度受品种基因型的影响较大，籽粒长度受试验点环境的影响远大于基因型。

图2 四个试验点3个品种小麦籽粒长宽值的统计比较

注：方框上、中、下的横线Q1、Q3和Q2分别代表上四分位数、中位数和下四分位数；上、下方线段代表的数值分别指数据最大值和最小值，方框以外的点代表离群值。图示上方数值表示两两变量间的P值，“*”表示差异显著，而“ns”表示差异不显著。下同。

Note: The horizontal lines Q1, Q3and Q2on the top, middle and bottom of the box represent the upper quartile, median and lower quartile, respectively; The values represented by the upper and lower line segments refer to the maximum and minimum values of the data, respectively, and the points outside the box represent outliers. The value above the figure indicates the P value between two variables, "*" indicates that there is a significant difference, while "ns" indicates that the difference is not significant. The same as below.

表2 籽粒长宽受基因型、环境型及其互作影响程度和方差分析

注：*、**分别表示F值通过0.05、0.01水平的显著性检验。下同。

Note:*,**respectively indicate that the F value has passed the significance test at the level of 0.05 and 0.01. The same as below.

分析气温、水分和日照时数与籽粒长宽的相关性，结果见图3。由图可见，气温和水分与籽粒发育程度的关系较为密切。籽粒长度与抽穗期和扬花−灌浆中期供水量（R2和R3）呈正相关，与拔节期和灌浆中期−成熟期供水量（R1和R4），拔节期、抽穗期、扬花−灌浆和灌浆中期−成熟期平均气温（T1、T2、T3、T4），以及拔节期和扬花−灌浆中期日照时数（S1及S3）呈负相关；籽粒宽度与抽穗期和扬花−灌浆中期供水量（R2和R3）和抽穗期日照时数（S2）呈正相关，与拔节期和灌浆中期−成熟期供水量（R1和R4）、拔节期和扬花−灌浆期平均气温（T1和T3）呈负相关。可见，小麦籽粒的长宽既受品种遗传特性的影响，同时也受到生态环境及互作效应的影响。试验结果表明，籽粒长宽主要受供水量及平均气温的影响。

图3 不同阶段气象因子与小麦籽粒长宽值的相关系数

注：图中仅给出相关系数取值∣r∣>0.3的因子，红色代表正相关，蓝紫色代表负相关，颜色深浅表示相关性强弱。灰色方形代表不同气象因子，灰色圆圈代表不同指标。R1、R2、R3和R4分别为拔节期、抽穗期、扬花−灌浆中期和灌浆中期−成熟期供水量；T1、T2、T3和T4分别为拔节期、抽穗期、扬花−灌浆和灌浆中期−成熟期平均气温；S1、S2、S3和S4分别为拔节期、抽穗期、扬花−灌浆中期和灌浆中期−成熟期总日照时数。下同。

Note:Only factors with correlation coefficient value ∣r∣> 0.3 are shown in the figure. Red represents positive correlation, blue purple represents negative correlation, and color depth represents correlation strength. The grey square represents different meteorological hardness, and the grey circle represents different indicators. R1, R2, R3 and R4 are total water supply in jointing stage, heading stage, flowering to mid filling stage, and mid filling to maturity stage, respectively; T1, T2, T3 and T4 are average temperature in jointing stage, heading stage, flowering to mid filling stage, mid filling to maturity stage, respectively; S1, S2, S3 and S4 are total sunshine hours in jointing stage, heading stage, flowering to mid filling stage and mid filling to maturity stage, respectively. The same as below.

2.2 气象因子对小麦株高及产量性状的影响

由表3可知，试验点对小麦株高、有效穗数、穗粒数、千粒重及籽粒产量的影响通过了0.01水平的显著性检验；品种对小麦株高、穗粒数、千粒重及籽粒产量的影响通过了0.01水平的显著性检验，品种对有效穗数的影响通过了0.05水平的显著性检验；两者互作效应对小麦株高、千粒重及籽粒产量的影响也通过了0.01水平的显著性检验。在不同环境条件下，株高以安阳最高且显著高于其他地点，穗粒数和籽粒产量在咸阳最高，相比其最低值分别增加了54.2%和33.4%，而千粒重在连云港最大，相比其最低值增加了28.4%，有效穗数在不同试验点无显著差异。从不同品种看，周麦18除株高外，产量、有效穗数、穗粒数和千粒重均高于或显著高于其他两个品种；周麦36的株高和千粒重最小，但产量、有效穗数和穗粒数均显著高于蓝粒小麦；蓝粒小麦的平均株高达到91.4cm，千粒重最高，产量最低。

分析小麦株高及产量性状受品种、环境及其互作的影响程度（表4）发现，小麦株高和产量受环境的影响明显高于基因型；有效穗数、穗粒数和千粒重受基因型的影响大于环境。

对气象因子与小麦株高产量性状进行相关性（∣r∣>0.3）分析（图4）可知，株高与R1、T1、T3、S3、S4呈正相关；籽粒产量与R2、R3、T2和S4呈正相关，与R1、R4、T1、T3、S1和S2呈负相关。进一步对气象因子与产量三要素的相关性分析可知，有效穗数与S1、S2及R4呈正相关，与R2、T2、T4、S3和S4呈负相关；千粒重与R2、R3和S2呈正相关，与R4、T1、T2、T3和T4呈负相关；穗粒数与R2、R3、T2、T4和S4呈正相关，与R1、S1、S2和R4呈负相关。

2.3 气象因子对小麦籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量的影响

由图5可知，试验点和品种对籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量的影响通过了0.05水平的显著性检验。籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量受到试验点的影响，从平均值来看，籽粒淀粉含量以安阳（A1）试验点最高，蛋白质含量以连云港（A2）试验点最高，纤维素含量在咸阳（A4）试验点最高。从不同品种比较，周麦18（B1）的淀粉含量最高，周麦36（B2）的蛋白质含量最高，爱民蓝麦1号（B3）的纤维素含量最高，相比各指标含量在不同品种间的最低值，淀粉、蛋白质及纤维素含量分别增加了4.25%、11.35%和4.63%。

表3 不同环境对不同品种小麦株高及产量性状的影响

注：每列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著；*、**分别表示F值通过0.05、0.01水平的显著性检验。下同。

Note: Different lowercase letters in each column indicate the difference P<0.05;*,**indicate that the F value has passed the significance test at the level of 0.05 and 0.01, respectively. The same as below.

表4 株高和产量性状受品种基因型、试验点环境及其互作的影响程度(%)

图4 不同阶段气象因子与小麦株高及产量性状的相关系数

图5 不同环境对各品种小麦籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量的影响

注：不同小写字母表示不同环境条件和小麦品种对籽粒品质的影响达到显著水平（P<0.05）。短线表示均方误。

Note:Different mall letters on the column indicate that the effects of different environmental conditions and wheat varieties on grain quality reach a significant level (P<0.05), and the short line indicates mean square error.

对籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量受基因型、环境型及其互作影响程度的分析，由表5可知，淀粉、蛋白质和纤维素含量受基因型的影响最大，两者的互作效应影响次之，环境型的影响最小。

对气象因子与籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量进行相关性（∣r∣>0.3）分析，由图6可知，籽粒淀粉含量与R1、R2、R4、T1、T2、T3、T4、S3及S4呈正相关，与R3、S1、S2呈负相关；蛋白质含量与R3、S1和S2呈正相关，与R1、R2、T1、T2、T3、T4、S3和S4呈负相关；纤维素含量与R2、R3及S4呈正相关，与R1、R4、T1、T3、S1、S2及S3呈负相关。

表5 淀粉、蛋白质及纤维素含量受基因型、环境型及其互作影响的程度(%)

图6 不同阶段气象因子与小麦籽粒淀粉、蛋白质及纤维素含量的相关系数

2.4 气象因子与籽粒长宽、株高、产量及品质指标的相关分析

对拔节期后水分、气温和日照时数与籽粒长宽、产量和品质指标进行相关性分析，由图7可知，总供水量的增加有利于提高株高和籽粒淀粉含量，但会降低千粒重、籽粒长宽、纤维素和蛋白质含量；平均气温的升高可显著促进籽粒淀粉的合成，但会降低千粒重、籽粒长宽和有效穗数；日照时数的增加可显著促进籽粒蛋白质含量和株高的增加，但会降低纤维素含量、穗粒数和产量。此外，籽粒蛋白质含量与有效穗数及千粒重呈正相关，与籽粒淀粉含量、纤维素含量呈负相关；籽粒产量与穗粒数、千粒重及纤维素含量呈正相关，而与株高、有效穗数及籽粒蛋白质含量呈负相关，与籽粒长度和宽度呈显著正相关。说明不同生态环境下，水分、气温和日照时数等气象因子对小麦籽粒长宽、产量和品质的影响存在差异，不同生育阶段各气象因子相互交错共同影响小麦产量和品质的形成。

图7 气象因子、籽粒长宽、株高、产量及品质指标之间的相关系数

注：T、R及S表示拔节-成熟期（D1+D2+D3+D4）平均气温、总供水量及总日照时数；GRL表示粒长、GRW表示粒宽、St表示淀粉、Ce表示纤维素、Pr表示蛋白质、H表示株高、Y表示产量、EP表示有效穗数、TGW表示千粒重、GN表示穗粒数；红色代表正相关，绿色代表负相关，颜色深浅表示相关性强弱，数值表示相关系数。

Note: T, R and S represent the average temperature, total supply and total sunshine hours from jointing to maturity (D1 + D2 + D3 + D4); GRL indicates grain length, GRW indicates grain width, St represents starch, Ce represents cellulose, Pr represents protein, H represents plant height,Y represents yield, EP represents effective panicles, TGW represents 1000 grain weight, GN represents panicle number per ear; Red represents positive correlation, green represents negative correlation, color depth represents correlation strength, and numerical value represents correlation coefficient.

3 结论与讨论

3.1 讨论

3.1.1 基因型和环境型及其互作对小麦籽粒长宽的影响

小麦籽粒发育过程中，其灌浆充实程度直接影响其产量和品质等各项指标，而籽粒灌浆充实度除受到遗传因素的控制外，还受栽培措施和环境因素的影响。有研究发现，当同一重组自交系群体种植于不同地域时，结果显示籽粒长、籽粒长宽比及千粒重受到基因型、环境和基因型与环境互作的显著影响，而籽粒宽仅受到环境的显著影响[23]。本试验中不同小麦品种种植在不同环境条件下，其籽粒长度、宽度存在显著差异。总体而言，爱民蓝麦1号（B3）小麦的籽粒表型性状最优，周麦18（B1）次之，研究同时表明籽粒长度受到环境型的影响大于受基因型的影响，与上述结果一致。有研究发现，5月中旬平均气温对小麦籽粒千粒重存在抑制作用，籽粒较小[24]。本试验中，小麦生长后期平均气温和供水量与籽粒千粒重存在负效应，气温和供水量越高，千粒重越小，籽粒长宽值越低，与上述研究结果基本一致，表明抽穗−灌浆中期增加水分供应，可加速籽粒灌浆，增加有机物积累，使籽粒更加饱满，增大籽粒长宽值，但拔节期水分供应充足主要促进分蘖和茎秆伸长，灌浆中后期水分供应充足则会抑制籽粒灌浆，抑制籽粒发育。拔节−成熟期气温偏高，会降低淀粉和蛋白质相关合成酶和转移酶的活性，影响籽粒灌浆，降低籽粒长宽值。

3.1.2 基因型和环境型及其互作对小麦株高及产量性状的影响

本试验研究发现，不同品种、环境条件及其互作效应对小麦株高的影响存在差异，且株高受环境型的影响明显大于基因型，这是由于株高与拔节期后的平均气温、总供水量及总日照时数均呈正相关（R=0.36～0.79）。罗丕[25]探究了两个小麦品种对气象因子的响应，发现株高与平均气温、日照时数呈显著正相关，与降水量呈极显著负相关，与本试验中株高与供水量呈正相关的结果相反，原因可能是由于小麦在不同生育时期降水或人工灌溉时间的不同，引起茎秆节间伸长程度不一致。王琛等[26]通过对春小麦的不同生育阶段进行干旱处理，发现拔节期水分对株高的影响远高于开花期。本试验发现安阳点的株高表现最高（89.9cm），显著高于其他试验点，这主要是由于安阳在拔节期的供水量远高于其他3个试验点，说明拔节期的水分对株高的影响极为显著，扬花−灌浆中期提高气温和日照时数会促进小麦的营养生长，增加小麦株高，与上述研究结果一致。不同小麦品种产量的稳定性差异较大，导致稳定性差的品种产量受生态环境的影响较大，使其适宜种植区域变窄[27]。本研究结果表明，3个小麦品种在不同试验点的产量变化均较大，产量受到环境型的影响大于其品种基因型。由于咸阳（A4）试验点在扬花灌浆中期的水分供应充足，且灌浆中后期气温和日照时数较高，因此产量最高。3个品种中爱民蓝麦1号（B3）小麦的产量受其他环境影响较小，产量较为稳定，其次为周麦18。郭春强等[28]根据气温、降水量和光照等气象要素指标，建立了气象产量预测模型，其结果表现为平均气温影响较大，且为正向作用，其次是降水量和日照时数，二者均为负向作用。本试验中，拔节期后的总日照时数、总供水量均与小麦产量呈负相关，与上述结果一致；而平均气温对产量影响不大，其相关系数r=0.00，与上述结果不一致，可能是由于不同试验点在拔节期、抽穗期及扬花期的气温差异较小造成的。气温提高有利于小麦小花的分化，从而提高了穗粒数。有研究发现灌浆前中期气温与千粒重呈负相关，降水量和相对湿度与千粒重呈正相关[29]，与本试验结果一致。表明抽穗−灌浆中期水分、抽穗期气温及灌浆中后期日照时数增加，会显著促进籽粒发育和灌浆，对于提高产量至关重要，但拔节期和灌浆中后期水分过多、拔节期和扬花−灌浆中期气温过高，拔节和抽穗期日照时数过多则会促进分蘖及营养生长，抑制后期籽粒发育，影响产量。拔节期及抽穗期增加总日照时数，有利于提高小麦成穗率，增加有效分蘖穗数，但抽穗期后总日照时数的增加对有效分蘖数无促进作用，且抽穗期的平均气温及供水量过高，反而抑制小麦分蘖。抽穗−灌浆中期供水量及抽穗期总日照时数的增加，可促进籽粒发育，有利于籽粒有机物的积累，增加千粒重；拔节−成熟期平均气温与千粒重呈负相关，这与对籽粒长宽的影响一致，说明千粒重与籽粒长宽变化一致。

3.1.3 基因型和环境型及其互作对小麦品质指标的影响

不同小麦品种的品质指标因其遗传背景不同而差异显著，并且也受到环境及其互作效应的影响。前人研究发现，相同小麦品种的品质往往由于栽培环境的改变而表现出不同的特征[25]。本试验结果表明，小麦的品质指标受到品种、生态环境及其互作效应的显著影响，与上述研究结果一致。气象因子对籽粒品质有着重要的调控作用。本试验中，小麦籽粒蛋白质含量与拔节−成熟期总供水量呈负相关，与日照时数总体呈正相关，但在开花期以后呈负相关，与前人研究结果一致[30−31]。有研究发现籽粒蛋白质含量与抽穗−成熟期的平均气温呈极显著正相关[32]，而本试验中拔节以后平均气温与籽粒蛋白质含量呈显著负相关，与上述结果相反，原因可能是平均气温及总供水量增加，有利于籽粒淀粉的合成，从而导致籽粒蛋白质含量相对降低。淀粉作为小麦籽粒含量最高的组分，其组成和理化特性对小麦面粉的品质具有重要影响。本试验中，籽粒淀粉含量与小麦拔节期后的平均气温和总供水量呈显著正相关，而与总日照时数无显著相关性，这与邓梅[19]的研究结果一致。本研究发现籽粒纤维素含量与小麦拔节期后的水分、气温和日照时数均呈负相关，而仅抽穗−灌浆中期的总供水量与纤维素含量呈正相关，表明水分对纤维素合成具有积极的促进作用。但目前气象因子对籽粒纤维素含量的影响报道较少，结果有待进一步验证。试验结果表明拔节期、抽穗期和灌浆中后期总供水量增加，拔节−成熟期平均气温升高，以及扬花−成熟期的总日照时数增加，均可促进有机物向籽粒中运转和积累，增加淀粉合成，但却降低籽粒中蛋白质含量。拔节−抽穗期总日照时数、扬花−灌浆中期总供水量的增加，有利于氮素从植株茎秆向穗部的转移，籽粒形成和发育期氮素含量较高，显著促进籽粒蛋白质的合成，增加蛋白质含量，但却降低了淀粉含量。抽穗−灌浆中期总供水量的增加有利于籽粒增大，对增加籽粒中纤维素含量具有促进作用。因此，品质指标不仅受品种本身特性的影响，气温、水分及日照时数也对其具有显著调节作用。本试验仅针对不同类型的三个小麦品种做了一年大田试验，结果有待进一步商榷。

3.2 结论

不同小麦品种的产量和品质指标受气象环境条件的影响均达到显著水平。其中，籽粒长度、株高及产量受环境型的影响大于基因型，而籽粒宽度、产量三要素、籽粒淀粉、蛋白质和纤维素含量受基因型的影响大于环境型。拔节期后的平均气温、总供水量及总日照时数对小麦籽粒表型、产量及品质性状的影响存在差异。

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Effects of Meteorological Factors on Grain Characteristics in Different Wheat Varieties in the Southern of Huang-Huai Planting

BAI Jun-bing1,2, CHANG Xu-hong1, WANG De-mei1, YANG Yu-shuang1, WANG Yu-jiao1,2, GUO Dan-dan1,2, LIU Zhe-wen1,2, WANG Yan-jie1, SHI Shu-bing2, ZHAO Guang-cai1

(1. Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2. College of Agriculture, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052 )

Field experiments were set up in four provinces including the winter wheat planting area of southern Huang-Huai in 2020 and 2021. Zhoumai 18, Zhoumai 36 and Aiminlanmai 1 were selected to reveal the effects of different meteorological factors on the yield and quality of three varieties. The results showed that the effects of different wheat variety characteristics and ecological environment on grain length, width, yield and quality reached a significant level in wheat. The effects of environmental conditions on grain length, plant height and yield were greater than those of variety genotypes, while the effects of variety genotypes on grain width, yield three elements, grain starch, protein and cellulose content were greater than those of environmental conditions. Analysis of meteorological factors from different experimental sites suggested that the performance of length and width of grain and weight 1000 grains were consistent. It showed that these two traits were positively regulated during heading to middle date of grain filling, and the negative regulation of temperature was found from jointing date to maturity date. Plant height was positively regulated by factors of moisture and temperature at jointing date. The yield and number of grains were positively regulated by moisture and temperature at heading date, and moisture at middle date of grain filling. The number of effective panicles was mainly positively regulated by the sunshine hours from jointing to heading date. Starch content of grain was positively regulated by temperature and moisture after jointing date, and negatively regulated by sunshine hours in the late flowering date. However, protein content of grain was negatively regulated by temperature and moisture after jointing date, and positively regulated by sunshine hours in the late flowering date. Cellulose was positively regulated by moisture from heading to mid date of grain filling. In conclusion, the characteristics of different wheat varieties and the ecological environment of the test site had significant effects on grain length, width, yield and quality in wheat. Great effects on wheat grain phenotype, yield and quality traits were observed in the analysis of average temperature, total water supply and total sunshine hours after jointing date.

Meteorological factors; Wheat varieties; Yield; Quality; Correlation analysis

10.3969/j.issn.1000-6362.2022.06.005

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收稿日期：2021-09-07

国家重点研发计划（2016YFD0300407）；国家现代农业产业技术体系（CARS-3-1-13)

通讯作者：赵广才，研究员，研究方向为小麦优质高产栽培理论与技术，E-mail：zhaoguangcai@caas.cn；王艳杰，副研究员，研究方向为小麦优质高产栽培理论与技术，E-mail：wangyanjie@caas.cn；石书兵，教授，研究方向为小麦高产栽培研究，E-mail：ssb@xjau. edu. cn

柏军兵，E-mail：2071895102@qq.com