河南強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵氣象因子分析*

成 林，申曉晴，韓耀杰，郭康軍

河南強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵氣象因子分析*

成 林1,2，申曉晴1,3，韓耀杰1,2，郭康軍1,2

（1.中國氣象局·河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450003；2.河南省氣象科學(xué)研究所，鄭州 450003；3.周口市氣象局，周口 466000）

為提高優(yōu)質(zhì)小麥氣象服務(wù)針對(duì)性，根據(jù)2017-2019年河南省72個(gè)縣（區(qū)）6個(gè)強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋小麥品種的287份小麥樣品品質(zhì)測(cè)定資料、對(duì)應(yīng)氣象因子和小麥發(fā)育期觀測(cè)資料，利用Pearson相關(guān)分析、LSD多重比較和敏感系數(shù)等方法，明確了影響河南省強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)的關(guān)鍵氣象因子。結(jié)果表明：除豫南南部和豫西地區(qū)外，河南省大部分地區(qū)適宜發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥。硬度指數(shù)、粗蛋白質(zhì)等6項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)不同程度受拔節(jié)后氣象條件影響，其中拔節(jié)?抽穗期和成熟?收獲期的氣溫和日照時(shí)數(shù)對(duì)大部分品質(zhì)指標(biāo)影響顯著，開花?灌漿期氣溫和日照時(shí)數(shù)主要影響硬度指數(shù)、沉淀值和吸水量，成熟?收獲期降水量對(duì)面粉吸水量有負(fù)影響。比較敏感系數(shù)SV(i)的絕對(duì)值，沉淀值對(duì)拔節(jié)?抽穗期平均最高氣溫最敏感，SV(i)達(dá)0.7954。不同生育期影響強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵氣象因子分別為：拔節(jié)?抽穗期平均最高氣溫、空氣相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)，開花?灌漿期空氣相對(duì)濕度，以及成熟?收獲期平均氣溫。研究結(jié)果說明影響河南省強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)最重要的氣象因子為氣溫。

強(qiáng)筋小麥；敏感系數(shù)；沉淀值；拔節(jié)?抽穗期；平均最高氣溫

品質(zhì)直接決定小麥的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，影響小麥的貿(mào)易和利用[1]。其中強(qiáng)筋小麥專指胚乳為硬質(zhì)，小麥粉筋力強(qiáng)，適用于制作面包、拉面或用于配麥的小麥，市場(chǎng)需求量很大。河南位于全國優(yōu)質(zhì)小麥主產(chǎn)區(qū)，區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯。但在優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥生產(chǎn)過程中，往往因生態(tài)環(huán)境等因素影響[2]，很多優(yōu)質(zhì)品種所生產(chǎn)的商品麥種植品質(zhì)未能達(dá)到收購標(biāo)準(zhǔn)，既造成種植戶經(jīng)濟(jì)損失，也影響了后期貿(mào)易和企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和等級(jí)。因此，在栽培習(xí)慣和品種相對(duì)固定的情況下，研究氣象條件對(duì)強(qiáng)筋小麥品質(zhì)的影響，對(duì)優(yōu)質(zhì)小麥高效栽培、品質(zhì)鑒定與評(píng)價(jià)、提升鄉(xiāng)村振興氣象服務(wù)科技支撐等有重要意義。

已有大量研究證實(shí)，環(huán)境要素是優(yōu)質(zhì)作物品種基因特性表達(dá)的重要條件[3]，對(duì)優(yōu)良品種種植品質(zhì)形成有重要影響。與栽培習(xí)慣、土壤肥力等相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境要素相比，氣象條件年際差異、時(shí)空差異均較大，是小麥品質(zhì)波動(dòng)的重要原因[4]。目前不同研究學(xué)者得出的共性結(jié)論是，適當(dāng)高的溫度有利于根系從土壤中吸收較多的氮素，理論上利于籽粒蛋白質(zhì)含量和小麥粉面團(tuán)特性的提升[5?9]；籽粒蛋白質(zhì)含量一般與降水量或土壤含水量呈負(fù)相關(guān)[10?12]，高溫與干旱疊加則影響面粉加工質(zhì)量[13?14]。光照與小麥品質(zhì)的關(guān)系較復(fù)雜[15]，有研究發(fā)現(xiàn)小麥營養(yǎng)生長階段光輻射強(qiáng)度的提高可增加籽粒蛋白質(zhì)含量，而籽粒生長階段的光輻射強(qiáng)度則與蛋白質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)[16]。

總體而言，目前氣象條件對(duì)小麥蛋白質(zhì)研究成果相對(duì)較多，但強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)涉及濕面筋、沉淀值、吸水量等多項(xiàng)指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)變化對(duì)氣象條件變化的敏感程度、最有利于這些指標(biāo)同時(shí)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵時(shí)期、關(guān)鍵氣象因子尚不明確。鑒于此，本研究通過分析小麥拔節(jié)后不同生育階段氣象因子與品質(zhì)指標(biāo)之間的變異關(guān)系，明確不同時(shí)段影響河南省強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵氣象因子，分析有利于強(qiáng)筋小麥品質(zhì)形成的氣象條件，以期為提高優(yōu)質(zhì)小麥氣象服務(wù)的科學(xué)性和針對(duì)性，趨利避害發(fā)展優(yōu)質(zhì)小麥生產(chǎn)，提高氣候資源利用效率提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 小麥品種

利用2017?2019年采自河南省18個(gè)市72個(gè)縣（區(qū)）287份小麥樣品形成的《中國小麥質(zhì)量報(bào)告》，其中包括百農(nóng)207（審定為中強(qiáng)筋）、西農(nóng)979（強(qiáng)筋）、新麥26（強(qiáng)筋）、鄭麥366（強(qiáng)筋）、中麥578（強(qiáng)筋）和周麥36（強(qiáng)筋）5個(gè)強(qiáng)筋和1個(gè)中強(qiáng)筋小麥品種，測(cè)定的品質(zhì)資料包括硬度指數(shù)、容重（g×L?1）、水分（%）、粗蛋白質(zhì)含量（干基，%）、降落值（s）、出粉率、沉淀值（Zeleny法，mL）、濕面筋含量（14%水分基）（%）和吸水量（mL×100g?1）等。

強(qiáng)筋小麥品質(zhì)指標(biāo)參照國家標(biāo)準(zhǔn)《小麥品種品質(zhì)分類GB/T 17320?2013》（表1）。由于品質(zhì)資料中不含小麥粉的最大拉伸阻力和能量，重點(diǎn)分析其他6項(xiàng)種植品質(zhì)與氣象條件的關(guān)系。287份樣本中，27份同時(shí)滿足表1中的6項(xiàng)強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，52份滿足中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，其他208份均未達(dá)強(qiáng)筋或中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 采樣點(diǎn)

將整個(gè)河南省劃分為豫北、豫西、豫中、豫東和豫南5個(gè)區(qū)域，其中，豫北采樣22縣（區(qū)）共108個(gè)樣點(diǎn)，豫西采樣6縣（區(qū)）19個(gè)樣點(diǎn)，豫中采樣10縣（區(qū)）33個(gè)樣點(diǎn)，豫東采樣15縣（區(qū)）72個(gè)樣點(diǎn)，豫南采樣19縣（區(qū)）55個(gè)樣點(diǎn)。采樣縣（區(qū)）分布見圖1。其中品種百農(nóng)207（中強(qiáng)筋）主要分布在豫北、豫西、豫東和豫南；其他5個(gè)強(qiáng)筋品種分布情況為，西農(nóng)979：豫北、豫中、豫東和豫南；新麥26：豫北、豫中和豫東；中麥578和鄭麥366：豫北、豫中、豫東和豫南；周麥36：豫北、豫西和豫東。

表1 強(qiáng)筋小麥品質(zhì)指標(biāo)

從品質(zhì)達(dá)標(biāo)的取樣點(diǎn)分布情況看，79份強(qiáng)筋和中強(qiáng)筋樣本分布在各區(qū)域的44個(gè)縣（區(qū)），除豫南南部和西部地區(qū)外，河南省大部分地區(qū)均可發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥。

圖1 河南省強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋小麥調(diào)查縣（區(qū)）分布

1.3 采樣點(diǎn)氣象資料

各采樣縣（區(qū)）對(duì)應(yīng)年份的氣象資料包括3?5月逐旬平均氣溫（Tave）、平均最高氣溫（Tmax）、平均最低氣溫（Tmin）、平均氣溫日較差（Td）、旬降水量（R）、旬內(nèi)平均日照時(shí)數(shù)（S）和空氣相對(duì)濕度（U），以及全省35個(gè)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站小麥發(fā)育期觀測(cè)資料，均取自河南省氣象局。

1.4 分析時(shí)段

春季小麥拔節(jié)后，植株進(jìn)入旺盛生長期，是產(chǎn)量及品質(zhì)形成的重要時(shí)期。根據(jù)全省不同區(qū)域農(nóng)業(yè)氣象發(fā)育期觀測(cè)資料（表2），各地同一發(fā)育期的差異基本在10d以內(nèi)，故統(tǒng)一分析時(shí)段，重點(diǎn)對(duì)小麥拔節(jié)?抽穗期（3月下旬?4月中旬）、開花?灌漿期（4月下旬?5月中旬）、成熟?收獲期（5月下旬）及開花?成熟期（4月中旬?5月下旬）階段進(jìn)行分析。

1.5 分析方法

利用LSD多重比較分析不同區(qū)域、不同品種小麥品質(zhì)指標(biāo)、不同氣象要素在區(qū)域間和年際間的變異情況及差異顯著性。

利用Pearson相關(guān)性分析初步確定不同生長階段氣象條件與品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)顯著性。

考慮到品質(zhì)指標(biāo)與小麥多個(gè)生長發(fā)育階段、多個(gè)氣象因子均有不同程度相關(guān)性，引用敏感系數(shù)[17?19]從定量的角度，分析某個(gè)氣象因素發(fā)生變化對(duì)品質(zhì)指標(biāo)變化的影響程度，從諸多因子中挑選出對(duì)小麥品質(zhì)影響程度最大的氣象因子。敏感系數(shù)為某一項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)的相對(duì)變化量與某一個(gè)氣象因子的相對(duì)變化量之比，計(jì)算式為

表2 2017?2019年河南省不同區(qū)域冬小麥平均生育期（月?日）

式中，SV(i)為某項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)Y對(duì)某一氣象因子V(i)的敏感系數(shù)，無量綱。i=1、2、3，分別對(duì)應(yīng)拔節(jié)?抽穗期、開花?灌漿期和成熟?收獲期。經(jīng)過無量綱化后，不同氣象因子之間對(duì)小麥品質(zhì)指標(biāo)的影響可平行比較[20]。敏感系數(shù)的絕對(duì)值越大，表明氣象因子V(i)對(duì)品質(zhì)指標(biāo)Y的影響越大，對(duì)該因子的變化越敏感；敏感系數(shù)為正或負(fù)，表明隨氣象因子的增加，品質(zhì)指標(biāo)會(huì)隨之增大或減小。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，使用Excel 2010制作圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 強(qiáng)筋小麥品質(zhì)指標(biāo)受氣象條件影響的直觀分析

2.1.1 同品種品質(zhì)指標(biāo)區(qū)域間的差異性分析

各品種品質(zhì)指標(biāo)在不同種植區(qū)域差異顯著性比較結(jié)果見表3。由表可知，6個(gè)優(yōu)質(zhì)小麥品種的平均表現(xiàn)在不同種植區(qū)整體較好，尤其是鄭麥366和新麥26兩個(gè)品種區(qū)域間品質(zhì)表現(xiàn)穩(wěn)定，6項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)在不同種植區(qū)表現(xiàn)差異均不顯著；其次為百農(nóng)207和西農(nóng)979，僅單項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)在個(gè)別區(qū)域間表現(xiàn)出顯著差異（P<0.05）；中麥578和周麥36各有2項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)在部分地區(qū)有一定差異。說明所調(diào)查品種品質(zhì)指標(biāo)受地域影響不大，僅地域間個(gè)別指標(biāo)差異顯著。

2.1.2 同品種指標(biāo)年際間的差異性分析

多重比較發(fā)現(xiàn)，不同年份之間氣象條件的差異性明顯大于區(qū)域之間。由于大部分品種品質(zhì)指標(biāo)區(qū)域差異不明顯，表4列出了不同品種、不同年份品質(zhì)指標(biāo)的平均值。整體來看，大部分品種小麥硬度指數(shù)表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，其他品質(zhì)指標(biāo)均可能受環(huán)境條件年際波動(dòng)而達(dá)不到強(qiáng)筋或中強(qiáng)筋指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。新麥26和鄭麥366年際間品質(zhì)表現(xiàn)相對(duì)較好，新麥26僅濕面筋含量1項(xiàng)指標(biāo)2019年未達(dá)強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，鄭麥366雖沉淀值未達(dá)中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)，但各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均未出現(xiàn)圍繞達(dá)標(biāo)值上下波動(dòng)的情況；周麥36相對(duì)其他品種品質(zhì)表現(xiàn)略不穩(wěn)定，各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均易隨年際間氣象條件改變而在強(qiáng)筋或中強(qiáng)筋指標(biāo)值上下波動(dòng)；其他品種除硬度指數(shù)和濕面筋含量外，均至少有2項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)在部分年份未能達(dá)到強(qiáng)筋或中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)。說明當(dāng)年的氣象條件對(duì)調(diào)查品種品質(zhì)指標(biāo)有很大影響。

2.2 強(qiáng)筋小麥品質(zhì)指標(biāo)與氣象條件的相關(guān)性分析

2.2.1 與開花?成熟期平均氣象條件相關(guān)性

將所有樣本品質(zhì)指標(biāo)與小麥開花?成熟期平均氣象要素進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，從表5中可以看出，除空氣相對(duì)濕度外，各項(xiàng)氣象要素與籽粒硬度指數(shù)以顯著正相關(guān)為主，而與面粉沉淀值和吸水量以顯著負(fù)相關(guān)為主。不同的溫度因子對(duì)不同品質(zhì)指標(biāo)的影響不同，硬度指數(shù)主要受Tave、Tmax和Td正影響，沉淀值主要受Tmax和Td負(fù)影響，吸水量則主要受Tave和Tmin負(fù)影響。R與硬度指數(shù)和吸水量分別呈顯著正相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)，S與硬度指數(shù)和沉淀值分別呈顯著正相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)，U與沉淀值呈顯著正相關(guān)。樣本粗蛋白質(zhì)和濕面筋含量與開花后氣象因子平均值的相關(guān)性不顯著，這可能與研究所用小麥品種特性優(yōu)于普通小麥，粗蛋白質(zhì)和濕面筋含量表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定有關(guān)。穩(wěn)定時(shí)間是指面團(tuán)穩(wěn)定在最佳狀態(tài)下的時(shí)間，它與面筋數(shù)量有關(guān)，與開花后氣象因子的平均值相關(guān)性不顯著。總體來看，河南強(qiáng)筋小麥品質(zhì)受開花?成熟期平均氣象狀況的影響，尤以硬度指數(shù)、沉淀值和吸水量與不同氣象因子相關(guān)性顯著。

表3 主要品種不同區(qū)域種植的品質(zhì)指標(biāo)差異顯著性

注：I代表豫北，II代表豫西，III代表豫中，IV代表豫東，V代表豫南。ns表示不顯著，ds表示顯著。

Notes: I represents northern Henan area, II represents western Henan area, III represents central Henan area, IV represents eastern Henan area, V represents southern Henan area. ns represents no obvious statistical difference, ds represents significant statistical difference.

表4 主要小麥品種品質(zhì)指標(biāo)年際間表現(xiàn)

注：b表示該項(xiàng)指標(biāo)未達(dá)強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), c表示未達(dá)中強(qiáng)筋小麥品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

Notes: b indicates that the value does not reach the standard of strong gluten wheat, c indicates that the value does not reach the standard of medium strong gluten wheat.

表5 小麥品質(zhì)指標(biāo)與開花?成熟期氣象因子的相關(guān)系數(shù)

注：*表示通過0.05水平顯著性檢驗(yàn)，**表示通過0.01水平顯著性檢驗(yàn)。Tave、Tmax、Tmin和Td分別表示平均氣溫、平均最高氣溫、平均最低氣溫和平均氣溫日較差，R為降水量，S為平均日照時(shí)數(shù)，U為平均空氣相對(duì)濕度。

Notes:*is P<0.05,**is P<0.01. Tave，Tmax，Tminand Tdmeans average temperature, average maximum temperature, average minimum temperature and average daily temperature range, respectively. R is precipitation, S is average sunshine hours, U is average relative air humidity.

2.2.2 與各生育期氣象條件相關(guān)性

雖然部分品質(zhì)指標(biāo)與小麥開花?成熟期整個(gè)階段的平均氣象條件相關(guān)性不顯著，但從不同品質(zhì)指標(biāo)與拔節(jié)后各發(fā)育期氣象條件的相關(guān)系數(shù)圖中（圖 2?圖 5）可以看出，同一氣象條件對(duì)同一品質(zhì)指標(biāo)的影響隨發(fā)育進(jìn)程動(dòng)態(tài)變化，共性規(guī)律為：溫度因子和S對(duì)粗蛋白質(zhì)、濕面筋含量和沉淀值的影響，均由拔節(jié)?抽穗期的正相關(guān)轉(zhuǎn)為成熟?收獲期的負(fù)相關(guān)；U和R對(duì)粗蛋白質(zhì)、濕面筋含量及沉淀值的影響，由拔節(jié)?抽穗期的負(fù)相關(guān)轉(zhuǎn)為開花?灌漿期的正相關(guān)。

從具體的品質(zhì)指標(biāo)來看，硬度指數(shù)是商品小麥分類的重要指標(biāo)，決定了小麥品質(zhì)的最終用途。Tave、Tmax、Td和S對(duì)硬度指數(shù)的影響，一致表現(xiàn)為從拔節(jié)?抽穗期的顯著負(fù)相關(guān)，轉(zhuǎn)為開花?灌漿期的顯著正相關(guān)；R和U對(duì)硬度指數(shù)的影響分別在拔節(jié)?抽穗期和成熟?收獲期達(dá)顯著正相關(guān)（圖2）。

粗蛋白質(zhì)影響面粉品質(zhì)和食品加工品質(zhì)。Tave、Tmax和S對(duì)研究品種粗蛋白質(zhì)的顯著影響時(shí)段主要集中在拔節(jié)?抽穗期（正相關(guān)）和成熟?收獲期（負(fù)相關(guān)）；拔節(jié)?抽穗期Td和U分別與粗蛋白質(zhì)呈顯著正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，隨著進(jìn)入灌漿進(jìn)程其相關(guān)性不再顯著（圖3）。濕面筋含量與粗蛋白質(zhì)呈極顯著相關(guān)，因此，濕面筋含量對(duì)氣象條件的關(guān)系幾乎與粗蛋白質(zhì)完全一致（圖略）。

圖2 硬度指數(shù)與不同發(fā)育期氣溫（a）及其他（b）氣象因子的相關(guān)系數(shù)

圖3 粗蛋白質(zhì)與不同發(fā)育期氣溫（a）及其他（b）氣象因子的相關(guān)系數(shù)

沉淀值是評(píng)價(jià)面粉蛋白質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量的綜合指標(biāo)，氣象因子對(duì)其影響趨勢(shì)與粗蛋白質(zhì)、濕面筋含量相似，但顯著影響的時(shí)期主要在成熟收獲前，其中拔節(jié)?抽穗期Tmax、Tave、Td和S與沉淀值呈顯著正相關(guān)，而Tmax、Td和S在開花灌漿期轉(zhuǎn)為顯著負(fù)相關(guān)。開花灌漿期U與沉淀值呈顯著正相關(guān)（圖4）。

吸水量是調(diào)制單位重量的面粉成面團(tuán)所需的最大加水量。氣象條件對(duì)面粉吸水量的影響與其他品質(zhì)指標(biāo)不同，顯著影響時(shí)段多集中在開花以后。其中，Td和U對(duì)面粉吸水量的影響較小，溫度因子從開花灌漿期的顯著負(fù)影響轉(zhuǎn)為成熟收獲期的正影響，Tave最為明顯；R以負(fù)影響為主，S的負(fù)影響僅在開花灌漿期顯著（圖5）。

穩(wěn)定時(shí)間是指面團(tuán)穩(wěn)定在最佳狀態(tài)下可持續(xù)的時(shí)間，僅拔節(jié)?抽穗期Tmin和U分別對(duì)其表現(xiàn)為顯著負(fù)影響和顯著正影響，其他時(shí)段、其他氣象因子相關(guān)性均未通過顯著性檢驗(yàn)（圖略）。

由以上分析可知，不同生育期氣象條件對(duì)小麥種植品質(zhì)的影響不同，拔節(jié)?抽穗期氣溫和日照對(duì)吸水量除外的其他5項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)有顯著影響；開花?灌漿期氣溫和日照同時(shí)影響硬度指數(shù)、沉淀值和吸水量，空氣相對(duì)濕度和降水量分別影響沉淀值和吸水量；成熟?收獲期溫度條件對(duì)硬度指數(shù)和吸水量有正影響，對(duì)其他品質(zhì)指標(biāo)以負(fù)影響為主，日照時(shí)數(shù)和降水量分別對(duì)沉淀值和面粉吸水量有負(fù)影響。

圖4 沉淀值與不同發(fā)育期氣溫（a）及其他（b）氣象因子的相關(guān)系數(shù)

圖5 吸水量與不同生育期氣溫（a）及其他（b）氣象因子的相關(guān)系數(shù)

2.3 強(qiáng)筋小麥品質(zhì)指標(biāo)對(duì)氣象條件變化的敏感性分析

根據(jù)圖2?圖5，對(duì)不同生育階段與品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性顯著的氣象因子分別計(jì)算敏感系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)不同發(fā)育期氣溫相關(guān)因子的SV(i)絕對(duì)值明顯大于R、S和U，即同樣單位的氣象條件變化時(shí)，氣溫變化引起的品質(zhì)變化量更加明顯，表明影響強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)形成最關(guān)鍵的氣象因子為氣溫，其中，沉淀值對(duì)Tmax(1)的SV(i)值最大，達(dá)0.7954。綜合6項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)氣溫相關(guān)因子SV(i)的最大值，有重要影響的氣溫相關(guān)因子為Tmax(1)、Tmin(1)、Tmax(2)和Tave(3)。

氣溫以外的氣象因子中，沉淀值對(duì)U(2)的SV(i)值最大，為0.2990。綜合6項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)氣溫以外其他氣象因子SV(i)的最大值，重要的影響因子為S(1)、U(1)、S(2)和U(2)（表6）。由于優(yōu)質(zhì)小麥種植區(qū)農(nóng)田灌溉設(shè)施較好，品質(zhì)指標(biāo)對(duì)降水的SV(i)值較小。

2.4 強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵氣象條件

對(duì)照表6中8種對(duì)小麥品質(zhì)影響敏感的氣象因子，分別調(diào)查種植品質(zhì)達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的87份樣本和其他208份未達(dá)標(biāo)樣本對(duì)應(yīng)的氣象條件，發(fā)現(xiàn)兩類樣本對(duì)應(yīng)的大部分敏感氣象因子通過差異顯著性檢驗(yàn)（P<0.05），僅Tmin(1)、Tmax(2)和S(2)差異不顯著（表7）。由前面的分析可知，穩(wěn)定時(shí)間與大多數(shù)氣象因子的相關(guān)性較小，對(duì)Tmin(1)的變化最敏感，僅百農(nóng)207和周麥36兩個(gè)品種的部分年份未達(dá)穩(wěn)定時(shí)間≥6的標(biāo)準(zhǔn)；硬度指數(shù)對(duì)Tmax(2)最敏感，且絕大多數(shù)樣本硬度指數(shù)達(dá)標(biāo)。表明全省Tmin(1)、Tmax(2)基本能夠滿足穩(wěn)定時(shí)間和硬度指數(shù)形成。吸水量對(duì)S(2)最敏感，但SVi值較小，僅0.0364。由此進(jìn)一步篩選出影響河南省強(qiáng)筋小麥品質(zhì)形成的關(guān)鍵氣象因子分別為Tmax(1)、S(1)、U(1)、U(2)以及Tave(3)。

表6 各品質(zhì)指標(biāo)對(duì)主要?dú)庀笠蜃幼兓拿舾邢禂?shù)

表7 2017?2019年達(dá)到和未達(dá)到品質(zhì)指標(biāo)樣本對(duì)應(yīng)各生育階段關(guān)鍵氣象因子調(diào)查結(jié)果

注：達(dá)標(biāo)樣本包括強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋樣本。

Note: Standard samples include samples of strong gluten and medium strong gluten.

根據(jù)表6中SV(i)的正負(fù)，參考2017?2019年強(qiáng)筋中強(qiáng)筋小麥對(duì)應(yīng)的氣象條件，在強(qiáng)筋小麥種植區(qū)，Tmax(1)在17.9～24.0℃范圍內(nèi)，S(1)在4.5～8.8h范圍內(nèi)，U(1)在41%～82%范圍內(nèi)，U(2)在56%～79%范圍內(nèi)，數(shù)值越高越有利于品質(zhì)提升；粗蛋白質(zhì)、濕面筋含量兩項(xiàng)指標(biāo)與吸水量對(duì)Tave(3)相關(guān)性相反，Tave(3)在21.9～25.7℃之間利于平衡不同品質(zhì)形成對(duì)氣象條件的需求。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

（1）2017?2019連續(xù)3a共6個(gè)強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋小麥品種的6項(xiàng)種植品質(zhì)表現(xiàn)證明，除豫南南部和豫西地區(qū)外，河南省大部分地區(qū)適宜發(fā)展優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥。所調(diào)查品種的種植品質(zhì)指標(biāo)受地域的影響不大，但易受年際間氣象條件變化而波動(dòng)，大部分品質(zhì)指標(biāo)不同程度受拔節(jié)后氣象條件影響。

（2）不同生育期、不同氣象條件對(duì)小麥種植品質(zhì)的影響不完全相同。拔節(jié)?抽穗期，光溫條件對(duì)吸水量以外的5項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)影響顯著，降水對(duì)沉淀值呈負(fù)影響；開花?灌漿期光溫條件主要影響硬度指數(shù)、沉淀值和吸水量；成熟?收獲期溫度條件對(duì)硬度指數(shù)和吸水量呈正影響，而對(duì)其他品質(zhì)指標(biāo)以負(fù)影響為主，日照時(shí)數(shù)和降水量分別對(duì)沉淀值和面粉吸水量呈負(fù)影響。

（3）影響河南省強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)形成最關(guān)鍵的氣象因子分別為拔節(jié)?抽穗期平均最高氣溫、空氣相對(duì)濕度和日照時(shí)數(shù)，開花?灌漿期空氣相對(duì)濕度，以及成熟?收獲期平均氣溫，其中，氣溫變化對(duì)品質(zhì)變化的影響最大。

3.2 討論

小麥開花后是籽粒形成的重要時(shí)期，也是以往研究學(xué)者分析氣象因子與小麥品質(zhì)關(guān)系的主要時(shí)期[21]。部分學(xué)者研究證實(shí)，抽穗前的環(huán)境因素對(duì)面粉蛋白質(zhì)含量、面團(tuán)形成和穩(wěn)定時(shí)間等均有影響，如趙春等[22]發(fā)現(xiàn)山東膠東地區(qū)小麥抽穗前氣溫回升慢的年份，小麥各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)都較高，張媛菲等[23?24]認(rèn)為早期環(huán)境條件對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量有重要影響。本研究中，除吸水量外其他5項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)與拔節(jié)?抽穗期的部分氣象要素相關(guān)性顯著，且多項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)對(duì)拔節(jié)?抽穗期的溫度、光照和空氣相對(duì)濕度變化的敏感系數(shù)較大，由于小麥拔節(jié)后開花前將經(jīng)歷幼穗發(fā)育、小花分化等一系列發(fā)育進(jìn)程，環(huán)境因素已對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)向穗部的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響[25?26]，因此，拔節(jié)?抽穗期的氣象條件對(duì)強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)的影響不可忽視。

根據(jù)李炳軍等[27]的研究，不同生長階段氣象因子對(duì)作物的影響不同，與本研究結(jié)論一致，反映出優(yōu)質(zhì)小麥種植品質(zhì)的形成對(duì)不同生育時(shí)期氣象條件的需求呈動(dòng)態(tài)變化，但也發(fā)現(xiàn)部分品質(zhì)指標(biāo)的提升對(duì)氣象條件的需求存在一定矛盾，如濕面筋含量、吸水量對(duì)Tave(3)變化的敏感系數(shù)相反，這可能也是優(yōu)質(zhì)品種的基因在不同區(qū)域未完全表達(dá)的原因之一。優(yōu)質(zhì)小麥種植的環(huán)境條件首先必須滿足小麥正常生育的需求[28]，從本研究中2017?2019年種植品質(zhì)達(dá)到強(qiáng)筋、中強(qiáng)筋標(biāo)準(zhǔn)的樣本與未達(dá)標(biāo)樣本對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵氣象因子來看，氣象因子均值差異并不大，表明河南省大部氣象條件在合理范圍內(nèi)變化，這是適宜小麥種植的基礎(chǔ)；通過差異顯著性檢驗(yàn)的Tmax(1)、S(1)、U(1)、U(2)和Tave(3)5個(gè)因子，其均值的差異率基本在10%以內(nèi)，充分說明強(qiáng)筋小麥種植品質(zhì)對(duì)這些氣象因子變化的敏感，不同年份這些關(guān)鍵因子的變化極易引起小麥品質(zhì)的波動(dòng)，這也解釋了所研究年份優(yōu)質(zhì)小麥品種種植品質(zhì)達(dá)標(biāo)率偏低的現(xiàn)象。

氣象災(zāi)害是限制作物品質(zhì)形成的另一重要因素[29]，2017年灌漿后期河南省中北部局部出現(xiàn)干熱風(fēng)、2018年豫南局部發(fā)生赤霉病，2019年未出現(xiàn)明顯氣象災(zāi)害，因此，2019年達(dá)標(biāo)的小麥樣本數(shù)最多，但氣象災(zāi)害對(duì)強(qiáng)筋小麥品質(zhì)的影響程度還有待積累更多災(zāi)害典型年份資料進(jìn)一步研究分析。

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Analysis of Key Meteorological Factors for Planting Quality Reaching the Standard of Strong Gluten Wheat in Henan Province

CHENG Lin1,2, SHEN Xiao-qing1,3, HAN Yao-jie1,2, GUO Kang-jun1,2

(1.CMA·Henan Agrometeorological Support and Applied Technique Key Laboratory, Zhengzhou 450003, China; 2. Henan Institute of Meteorological Science, Zhengzhou 450003; 3.Zhoukou Meteorological Bureau, Zhoukou 466000)

In order to improve the pertinence of meteorological services for high-quality wheat, according to quality measurement data of 6 strong gluten and medium strong gluten wheat varieties, 287 wheat samples from 72 counties in Henan province during 2017?2019, as well as corresponding meteorological and wheat growth period observation data, analytical methods as Person correlation, LSD multi comparison and sensitive coefficient, et al., were used to confirm the key meteorological factors that influence the planting quality of strong gluten wheat in Henan province. The results indicated that, except the south of southern Henan and western Henan area, it was suitable to develop high-quality strong gluten wheat in most areas of Henan province. 6 quality indexes as hardness index, crude protein etc. were affected by the meteorological conditions after jointing to different degrees, among them, air temperature and sunshine hours at jointing-heading and mature-harvest stage had significant effect on most quality indices, air temperature and sunshine hours at flowering-grain filling stage mainly affected hardness index, sedimentation value and water absorption, and at mature-harvest stage, precipitation had negative effect on flour water absorption. Comparing the absolute value of sensitive coefficient SV(i), the sedimentation value was the most sensitive to the average maximum air temperature at jointing-heading stage, SV(i)reached to 0.7954. For different developmental stages, the key meteorological factors for planting quality reaching the standard of strong gluten wheatwere as follows: average maximum air temperature, air relative humidity and sunshine hours at jointing-heading stage, air relative humidity at flowering-grain filling stage, and average air temperature at mature- harvest stage. The results explained that the most important meteorological factors effecting the planting quality of strong gluten wheat was air temperature.

Strong gluten wheat; Sensitive coefficient; Sedimentation value; Jointing-heading stage; Average maximum temperature

10.3969/j.issn.1000-6362.2023.01.005

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2022?02?21

中國氣象局/河南省農(nóng)業(yè)氣象保障與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（AMF202002；AMF202206）；河南省科技研發(fā)計(jì)劃聯(lián)合基金（222103810096）

成林，E-mail：rainwood2@163.com