张心如

小麦是我国第二大粮食作物，是重要的口粮作物之一。近年来，随着经济社会水平的不断发展，人民生活水平日益改善，对小麦品质需求也逐步提高，优质化是未来小麦发展的必然趋势，因此小麦品质的研究显得尤为重要。

小麦品质受遗传、气候、土壤、耕作制度、栽培措施等因素影响。影响小麦品质的因子之中，气候的影响最大，尤以温度和水分最为重要。光、温、水等气候因素有节律的变化，为小麦的光合作用提供能量源泉和必要条件，同时也影响和制约着小麦的品质。气候不同，导致同一品种在不同区域种植，产出的小麦品质有很大差异。

一、小麦品质的涵义

小麦品质是众多因素构成的综合概念，也是依其用途而改变的相对概念。小麦品质是指对特定用途产品的适宜程度，包括形态品质、加工品质和营养品质等3个方面。我国小麦品质研究从开始至今，研究方向从主要集中改进面筋质量及面制品的色泽，逐步发展为集中于小麦营养品质分析。小麦品质的评价标准应以籽粒、面粉、面团以及最终制品的物理、化学和营养性质的客观测定结果为依据。

1、形态品质

形态品质主要包括籽粒形态、整齐度、饱满度、粒色和胚乳质地等。子粒形状有长圆形、卵圆形、椭圆形和圆形等，其中圆形和卵圆形子粒的表面积小，容重高，出粉率高。整齐度是指小麦子粒大小和形状的一致性，同样形状和大小的子粒占总量90%以上的为整齐，一般子粒整齐度好的出粉率较高。饱满度一般用腹沟深浅、容重和千粒重来衡量，腹沟浅，容重和千粒重高的小麦籽粒饱满，出粉率也较高。一般子粒的颜色主要分为红、白两种，还有琥珀色、黄色、红黄色等过渡色。胚乳质地决定角质率，角质率是区分硬质小麦、硬粒小麦和软质小麦的重要指标。

2、加工品质

加工品质指的是小麦籽粒和面粉对制粉和不同面食制品的适合性，包括一次加工品质和二次加工品质。一次加工品质是指小麦的磨粉品质，如出粉率，灰分含量，面粉色泽等，这些性状与小麦籽粒大小、饱满度、颜色、角质率和硬度等有关。二次加工品质也称食用品质，指面粉加工各类面食的适应性，根据用途一般将小麦分成三种类型：第一类是用以制作面包或配粉用的强筋小麦;第二类是用以制作面条、饺子、馒头等的中筋小麦，第三类是用以制作饼干、蛋糕等的弱筋小麦。

3、营养品质

营养品质指小麦籽粒中含有的人体所需要的各种营养成分，主要包括籽粒和面粉中蛋白质含量、蛋白质品质、淀粉、淀粉酶活性、脂肪酸值、粗纤维和灰分等，其中干湿面筋含量的多少以及面筋的理化性质等生物价值的高低是衡量营养品质的重要指标。小麦中的蛋白质可分为清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白，其中麦醇溶蛋白和麦谷蛋白是影响小麦加工品质的最主要蛋白;淀粉又可分为直链淀粉和支链淀粉，两者的比例是评断小麦营养品质的重要指标。

二、气候因素对小麦品质的影响

1、温度

温度是通过影响小麦生化反应及对营养面积的吸收强度影响小麦籽粒品质的。通过前人多年的研究表明温度与蛋白质之间存在一定的关联性。研究发现在小麦不同生长阶段，在适宜温度范围内，温度和蛋白质之间有正相关性，但是温度过高或过低对蛋白质的含量和质量均有不同影响。

小麦生长发育期间，温度的变化会对籽粒的蛋白质含量有不同的影响。小麦发育初期，阎润涛发现，因为高温有利于根系对氮素的吸收，春季地温在8～20℃，每升高1℃，籽粒蛋白含量平均增加0.4个百分点。小麦开花、灌浆至成熟期间，是籽粒品质形成的关键时期，也是温度影响籽粒蛋白质含量的重要阶段。多数研究表明，特别是在小麦生育的中后期，随着气温升高，籽粒中的蛋白质含量明顯提高。田继春发现高温递增，对籽粒碳水化合物积累的影响大于对蛋白质积累的影响，因为开花至成熟期间昼夜温差较大，有利于碳水化合物在籽粒中积累，相对地不利于蛋白质提高，但是籽粒灌浆期间，在适宜的温度范围内，高温能促进含氮物质的大量积累，因而蛋白质的合成速度大于淀粉的合成速度，有利于蛋白质积累，改善小麦品质。加拿大Campbell发现，在控制环境的情况下，当温度升高，蛋白质含量提高了4%。英国的Blanche等综合17年的资料认为在冬小麦灌浆的早期，17年中的气温平均上升1℃，籽粒的蛋白含量提高0.07%。崔读昌和李宗智研究发现，年均气温较常年升高1℃，蛋白质含量提高0.286%，沉降值增加0.55ml;抽穗至成熟期间，日平均气温每升高1℃，蛋白质含量提高0.4352%。通过分析小麦生态试验的籽粒样品，发现抽穗至成熟期间的日均气温与赖氨酸及湿面筋的含量均呈现正相关。Taylor等研究表明，冬小麦灌浆早期的气温与蛋白质含量呈正相关。Fowler和刘淑贞都得到了类似的结论。国外研究表明，在25～32℃范围内，增加温度，小麦的蛋白质含量提高。我国秦武发发现，小麦开花至成熟阶段，在15～30℃内，温度和籽粒中氮、磷浓度以及蛋白质含量成正比。赵辉等研究发现，日平均气温28℃的处理比日平均气温20℃的处理提高了地上部营养器官中游离氨基酸含量及籽粒清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白含量，降低了灌浆后期籽粒游离氨基酸含量和谷蛋白含量。Smika和Pruoar研究发现，直接影响蛋白质含量的温度是成熟前15～20天的土壤温度和日最高气温，最高气温在32℃以下，小麦籽粒蛋白质含量与温度呈正相关;当最高气温在32℃以上，小麦籽粒蛋白质含量与温度呈负相关。Peltonen J等研究发现，最低气温与蛋白质之间也存在关联性，即最低气温越低，蛋白质含量越高。汪永钦等研究表明，开花至成熟期间的气温日较差是影响小麦蛋白质含量的重要因素，气温日较差大，有利于蛋白质的合成和积累。

小麦生长发育期间，温度的变化会对籽粒的蛋白质质量有不同的影响。有研究发现，小麦灌浆期面筋形成的最适宜日均温度是15～17℃。Stone和Nicolas等的研究发现，开花后40℃高温胁迫下3天，小麦品质就会变劣。刘萍研究发现，40℃高温胁迫下，会使弱筋小麦和中筋小麦的淀粉粒受到伤害，但对中筋小麦的影响更大。Irmak和Don 等大量研究发现，当灌浆期遇到大于30℃条件形成高温胁迫时，醇溶蛋白和不溶性谷蛋白聚合体相对含量均增加，但增加幅度不同，导致2种蛋白比例变化，使面团强度大幅度下降。在高温胁迫条件下高分子麦谷蛋白亚基5+10较2+12亚基耐热性好，品质较为稳定。研究表明，高温胁迫使小麦灌浆期缩短，籽粒干瘪，降低了籽粒中淀粉和蛋白质的总体产量，但对淀粉降低幅度大于蛋白质，致使蛋白质相对含量提高。高温胁迫对小麦品质的影响不仅取决于品种间的抗（耐）热能力差异，很大程度上还取决于灌浆期不同阶段所遇到的温度条件。吴东兵等研究分析表明，因为西藏的日平均气温较低，导致西藏小麦品种的品质性状参数低于北京品种。Panozzo J、F等研究结果表明，开花后前14天温度高于30℃，提高醇溶蛋白比例，麦谷蛋白有较小范围的减少，面团最大阻力、形成时间等的提高与该温度指标有关。Smika发现，面包烘烤品质不良与收获前15天32℃以上高温有关，但揉面时间长的品种比短的品种对这种不良生态条件的抗性强，且通过育种可以提高这种抗性。抽穗至成熟期间日平均气温是影响小麦品质的重要因素，灌浆期低温有利于小麦品质性状的综合提高。研究发现，籽粒形成期间的气温，显著影响面包烘烤品质，尤其是面团强度及面包体积和评分。

2、水分

水分是影响小麦品质的重要因素。小麦的需水特性属于中等水分偏多型，喜干燥忌过湿。国内外研究一致认为降雨量与小麦品质呈负相关，即随着降水量增加，小麦蛋白质含量有降低趋势，而干旱的环境有利于土壤中氮素的积累，从而对于籽粒蛋白质的形成有利。

Taylor、Hopkins等研究发现，过多的降水会使面筋的弹性降低，致使面包的烘烤品质变劣，分析得到降水使有效分蘖率和产量提高，使植株体内的氮能转送到更多的穗中，因而产生了氮稀释现象。加拿大Allan研究表明，发现蛋白质含量剩余变异的34%是由于降雨的变化而引起的，主要原因是降雨使根系活力降低，对土壤有效氮的淋溶或反硝化作用，从而减少了籽粒蛋白质的合成。Smika等研究指出，小麦成熟前40～55天的15天内，降水量与蛋白质含量呈显著负相关;在干旱少雨的条件下，降水可增加小麦蛋白质含量。Campbell、Bayfield、Hopkins等研究指出，降雨量及其分布和湿度对蛋白质的影响更大些。国外的多数研究结果發现，在小麦开花、蜡熟阶段，给予水分胁迫处理，可以明显的提高小麦面粉的蛋白质含量。Sosulsk研究发现，增加水分胁迫程度会显著提高蛋白质含量。Dubetz等认为，小麦抽穗时适当干旱可使蛋白质含量增加。Oztuik等研究表明，持续水分胁迫的实验组的冬小麦籽粒蛋白质含量比完全灌溉的对照组增加18.1%，湿面筋含量增加21.9%。但是，Benzian、Partrig等发现水分胁迫对蛋白质含量无显著影响。

国内研究发现，小麦生育期间降水量少于300mm，蛋白质含量一般在13%以上，降水量在600mm左右，蛋白质含量一般在10%左右，有的地区降水量并不多，其蛋白质含量却较低，这和当地的土壤质地，肥力水平有相当大的关系。陈光斗通过研究陕西省小麦品质与生态条件的关系，当小麦生育期降水量超过400mm，小麦品质趋于下降。降水对小麦品质的影响主要表现在籽粒灌浆期间，此时若降水过多，则使籽粒蛋白质含量降低。冬前降水和开花期降水与小麦蛋白质含量呈负相关，土壤质地由砂变粘，小麦籽粒蛋白质含量先升后降。研究发现，小麦生长后期特别是拔节至成熟或抽穗至成熟或灌浆至乳熟期间的降雨量，与小麦籽粒蛋白质含量呈负相关。也有研究发现，在小麦抽穗至乳熟开始期间，降水多，土壤湿度过大，会使蛋白质、面筋含量、面筋的弹性降低，其主要原因是降水可使根系活力降低，造成土壤中NO-3下降，阻碍蛋白质的合成;但降水水过少时，产量和蛋白质含量同样会降低。陈光斗、王绍中、靳华芬等也发现，小麦抽穗以后，降雨量增多，可降低籽粒蛋白质含量;同时，还可降低面筋弹性，增加张力，影响烘烤品质等。收获前后，较多的降雨和较高的湿度对蛋白质含量和硬度有较大的负向影响，降雨还可能引起穗发芽，导致品质下降。在灌浆至成熟期间，若多阴雨天，则易染病，影响灌浆，从而影响品质。

3、光照

在其它措施一定时，气候条件特别是温光条件对小麦品质有重要影响。光照与小麦品质方面研究报道甚多，而且结论不甚一致。

有研究表明，较充足的光照有利于蛋白质数量和质量的提高。Kontturi研究发现，小麦从出苗到抽穗期，光辐射强度越大，蛋白含量增加越多。挪威Fredrik研究发现，延长抽穗至乳熟期的日照时数，长日照处理的小麦蛋白质含量平均值明显高于短日照处理。张增敏等研究发现，北方13个省区小麦全生育期平均日照总时数高于南部12省，北方比南方小麦蛋白质含量高2.05%，由此说明长日照对小麦籽粒蛋白质形成和积累是有利的。

有研究表明，光照强度与小麦籽粒蛋白质含量呈负相关。前人研究发现，小麦生长期间低光照强度有增加蛋白质含量的作用。我国的小麦生态研究认为，小麦籽粒蛋白质含量与日照时数之间表现负相关。曹广才等研究表明，开花至成熟期总日照时数与蛋白质含量呈负相关。孙彦坤等研究表明，春小麦蛋白质含量随光照强度的增大而下降。张怀刚研究表明，青海高原比平原地区太阳辐射和日照时数高，但蛋白质含量却比平原地区低，这可能是由于小麦灌浆期间，光照充足，白天气温适中，促进光合作用;昼夜温差大，有利于光合产物的积累，从而获得高的籽粒产量，但却造成籽粒蛋白质含量与质量降低，品质较差。

有研究发现，在小麦的整个生育期中，在不同时期的光照对籽粒蛋白质形成的影响不同。小麦抽穗到成熟期总日照时数与籽粒蛋白质、赖氨酸及面筋含量均呈负相关，日照减少有利于提高其籽粒蛋白质含量;在灌浆中后期，光辐射强度与籽粒含氮量呈负相关;在小麦播种至生理拔节期，长日照有利于籽粒蛋白质含量的提高;而在开花至成熟期，则随着日照时数的减少，蛋白质含量增加。英国Blanche和Benzian等研究发现，出苗至抽穗期间提高辐射强度能提高蛋白质含量，延长抽穗光周期可明显提高籽粒蛋白质含量;在灌浆期8周内的第3～6周或第4～7周，光辐射强度与籽粒的含氮量呈负相关，但是当光照不足时，光合速率降低，光合产量下降，籽粒中碳水化合物积累减少、灌浆不充分，籽粒中氮积累增加，蛋白质含量也增加。Partridge、Spiertz和Sofield等也都得到类似的结论。崔读昌等研究发现，CO2的浓度对净光合速率Pn和蒸腾系数Ek的影响程度随生育阶段而有不同，光合速率在抽穗期增长最大，而蒸腾系数在开花期减小最甚，从而影响了蛋白质的合成和水分的传递。

有研究发现，光质对小麦蛋白质及氨基酸的合成也有影响。白宝璋认为，蓝光下碳水化合物合成少，而蛋白质合成较多;红光下碳水化合物合成多，而蛋白质合成较少。

三、研究前景与展望

目前，国内外在气候因素对小麦品质的影响方面做了大量的试验探究，得到了许多有意义的试验结论，取得了较大的研究进展，揭示了两者相互作用的原理与机制，为小麦品质的改善提供了理论方向，对小麦品质提高具有很强的现实指导意义。但是，前人对气候与小麦品质的研究多集中在光、温、水等3个方面，其它的气候要素的研究较为缺乏，且多以蛋白质为判定标准。对于以后的研究，笔者认为，应兼顾以下几个方面：

1、不单单局限于光、温、水这些气候要素，要更为广泛地开展其它气候要素对小麦品质影响的研究，不断探究气候因素对小麦品质的影响，进而发现两者的内在联系，找出相互作用的机理，为小麦品质改善提供依据。

2、蛋白质的含量和质量是小麦品质判定的重要指标，随着人们生活品质的提高，小麦品质的判定标准越来越广泛，所以在研究气候对蛋白质影响的同时，也要深入探究其对小麦籽粒中微量元素等其它品质判定因素的影响。

3、要将前人得到的结论落实到实际、落实到小麦品种改良中，在小麦品质提高方面进行突破，不断满人们对高品质小麦的需求。

4、学校和社会应着力培养专业人才，在小麦品质研究领域不断注入新鲜的血液，实现新的突破，更加深入地开展气象要素与小麦品质的研究，进而获得更加具有理论和现实指导意义的研究成果。

综上所述，小麦是我国重要口粮作物，随着人们生活水平的提升，对小麦品质的要求越来越高。小麦品质影响因素中，气候因素是非常重要的一环。气候因素不仅对小麦的产量有影响，同时对小麦籽粒品质也有很大的影响。因此，在实际生产中，要合理利用气候规律，把控气候因素的影响，通过多种途径，不断提高小麦品质，满足人民对美好生活的需要。

（作者单位：053900 河北省衡水市饶阳县气象局）