小麥種植中氣象因素對生長周期的影響研究

摘要：小麥作為我國主要糧食作物之一，其產量穩定性直接關系到國家糧食安全和農民經濟效益。近年來，氣象條件的不確定性對小麥各生育階段產生了顯著影響，尤其在干旱、強降水、極端高溫等天氣頻發背景下，種植管理面臨嚴峻挑戰。為了明確不同氣象因子在小麥種植各周期中的具體作用路徑，本文系統梳理了小麥從萌發到成熟的階段劃分，分析了溫度、降水、光照、濕度等因素的特征與作物生理響應之間的關聯，重點探討了其在出苗、分蘗、抽穗、灌漿等關鍵節點的調控機制。研究結果為制定科學種植策略、優化播期布局和提升氣象服務的精準化水平提供了理論依據和實踐參考，具有顯著的現實指導意義。

關鍵詞：小麥；種植；生長周期；氣象因素

2022年印發的《國家適應氣候變化戰略2035》明確指出，要強化農業氣象監測與服務體系建設，提升作物對極端氣候事件的應變能力。在我國小麥主產區，頻繁的階段性高溫、降水不均等問題，使得小麥不同生育時期對氣象因子的敏感性愈發突出。尤其是在播種期溫度驟降、分蘗期干旱脅迫、抽穗期熱害頻發等情境下，生育進程與最終產量均受到顯著干擾。因此，深入揭示氣象因素在小麥生長各階段的影響機理，對于精準指導種植布局、提升單產水平、增強農業韌性具有重要意義。

1 小麥種植生長周期劃分

1.1 萌發出苗期

萌發出苗期是小麥從種子狀態進入植株個體生長的起始階段，涵蓋種子吸水膨脹、酶活化、胚根突破種皮以及胚芽向上生長至幼苗出土的全過程。該階段通常持續5～10 d，具體時間因品種與生態區劃略有差異。生理上，小麥種子在吸水完成后啟動一系列代謝反應，儲藏物質逐步轉化為可利用的能量，支持胚根與胚芽的定向生長。胚根首先伸展形成初生根系，為后續吸水吸肥建立基礎；胚芽則通過鞘葉保護結構突破土壤層，實現地上部初始形態的建立。此階段的順利完成，標志著小麥由休眠向活躍生長的成功過渡，并為后續分蘗階段的苗體結構打下根基[1]。

1.2 分蘗拔節期

分蘗拔節期是小麥由營養生長向生殖生長過渡的重要階段，一般從三葉期開始出現分蘗，持續至主莖拔節完成。分蘗是由基部芽點發育形成，具有階段性明顯的“發生—生長—退化”特征。此期小麥形成群體結構的基本框架，不同分蘗位點對產量貢獻存在差異，主莖與有效分蘗是主要成穗單元。拔節則表現為節間快速伸長，頂端分生組織上升，植物高度顯著增加。隨著葉齡增加，小麥逐步完成莖稈的節間分化與伸長過程，同時內含物轉運速率加快，為后續孕穗和抽穗階段積累營養與能量。拔節末期往往是莖葉總量達到高峰的階段，是整個營養體系統構建的關鍵窗口。

1.3 抽穗揚花期

抽穗揚花期是小麥完成從營養生長到生殖生長全面轉化的階段，標志著籽粒形成的起點。抽穗是指幼穗通過節間伸展最終突破葉鞘完成穗部外露的過程，一般自主莖開始，逐步擴展至分蘗部位。抽穗后，穗部逐漸完成開花過程，即揚花。小麥為典型的兩性花作物，開花順序自中部向兩端延伸，通常需持續2～4 d完成整個花期。此階段雄蕊開裂釋放花粉，完成授粉與受精過程，決定著后續籽粒數和潛在產量水平。生理上，植株代謝重心由營養器官向生殖器官轉移，需消耗大量能量與養分，穗部蛋白與酶活性顯著上升，是小麥生長周期中生殖活動最為集中的時期。

1.4 灌漿成熟期

灌漿成熟期是小麥籽粒形成和產量實現的關鍵階段，通常由受精后7 d左右開始，持續至籽粒水分降至安全收儲標準為止[2]。灌漿過程可分為乳熟期、蠟熟期和完熟期3個階段，分別對應籽粒含水率由高向低變化，并伴隨干物質積累速率逐漸減緩。生理上，該階段以光合作用產生的同化物轉運至穗部為主，籽粒在胚乳細胞中不斷積累淀粉、蛋白質和脂類物質，體積膨大、結構完善。植株代謝逐步衰減，葉片由下而上開始黃化凋亡，標志著生理成熟的臨近。此階段的順利完成，不僅決定粒重與飽滿度，也直接關系最終產量與品質，是整個小麥生產過程的收官階段。

2 小麥種植中的氣象因素分類及特征

2.1 溫度（平均氣溫、極端高低溫）

溫度是農業氣象要素中最基礎的變量之一，主要包括平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫以及地表溫度等指標。在農田管理與氣候分區研究中，常用≥0℃、≥5℃和≥10℃的日均溫作為作物生長起點溫度，累積形成“有效積溫”指標，用于衡量熱量資源狀況。

2.2 降水（降水量、降水頻次與分布）

降水是決定土壤水分供給的重要氣象因子，主要包括年降水總量、降水日數、降水強度及時段分布等多個方面。在農業氣象中，除總量外，降水在時空上的分布規律尤為重要，常用“有效降水”來衡量與作物需水期重疊的部分。依據降水日數可分為連續陰雨、多日無雨、高強度短時雨等不同情形，反映水分供給的連續性與集中度。在區域尺度上，降水呈現出明顯的緯度梯度分布與季節性波動，易受地形與季風系統的調節影響。

2.3 光照（日照時數、有效輻射）

光照是作物進行光合作用所依賴的能量來源，通常通過日照時數、太陽總輻射和光合有效輻射（PAR）來表征。其中，日照時數指日光直射地面強度超過一定閾值的累積時間，是反映光照資源的最常用指標。光合有效輻射是400～700 nm波段內可被植物有效利用的光能，對植物生理活動具有直接意義。光照資源的分布受緯度、海拔、云量及季節變化等因素影響，在空間上呈現區域差異，在時間上則具有明顯的日周期與季節性波動。

2.4 濕度與風速（輔助氣象變量）

濕度與風速作為影響作物生境的重要輔助氣象要素，雖非主要生長驅動因子，但在氣候特征描述中占有一席之地。濕度包括相對濕度、絕對濕度和露點溫度，主要反映空氣中水汽的含量及飽和狀態，是衡量蒸散環境的重要參數。風速則通過平均風速與瞬時風速值來表達，風的等級劃分通常依照蒲福風級標準。這2類指標在實際觀測中多與溫度、降水等主變量聯動分析，用于綜合判斷農田氣象條件的穩定性與動態變化特征。

3 小麥種植中氣象因素對生長周期的影響分析

3.1 溫度與濕度對萌發出苗期的影響機制

小麥的萌發出苗期對熱量和土壤水分條件極為敏感，是決定播種是否成功的關鍵階段。溫度方面，小麥種子在2℃即可萌發，但最適宜的萌發溫度范圍通常為12～20℃，低于5℃時胚根伸展減緩，出苗時間延遲；高于30℃時胚芽活性下降，出苗率顯著降低。根據農業氣象觀測，播后5 d有效積溫（≥0℃日均溫的累加值）若達50℃，可保障出苗整齊度在85%以上；若積溫不足40℃，則常出現出苗不齊、斷苗現象。此外，晝夜溫差對酶活性與種子代謝速率也有一定影響，在日較差5～10℃，萌發活性最強，有利于種子完成糖轉化與呼吸過程。部分研究還指出，播前3 d內出現日均溫劇降5℃以上，會直接影響胚根突破時間，延長出苗期1～3 d，造成群體基礎弱化。

濕度則主要影響種子吸脹與胚根建立階段。小麥種子啟動萌發的關鍵在于吸收相當于自身質量1.2～1.5倍的水分，而這依賴于土壤表層0～5 cm區域的有效含水率。根據試驗數據，土壤相對含水量維持在60%～70%范圍時，出苗速率最為穩定，超出此范圍易導致土壤板結或根系窒息。在黃淮、華北等地秋播區域，播種后遇持續干旱則極易出現“白芽”現象，即種子萌發但無法順利破土，最終失苗。土壤水勢小于-0.5 MPa時，種子難以吸水，胚根無法啟動細胞分裂，嚴重影響出苗質量。此外，濕度與溫度交互作用顯著，如在相對濕度偏低、溫度偏高的情況下，蒸發加快種子干燥，需更高播種深度與鎮壓強度配合保障出苗率。

3.2 光照與降水對分蘗拔節期的影響機制

小麥分蘗拔節期是決定群體結構與穗數形成的關鍵階段，光照資源在此階段對植株的光合效率與營養積累能力起著決定性作用。分蘗期需要較強的光照條件以支持營養器官的快速增生，日照時數的變化直接影響葉片的展張度和光合作用產物的合成速率。農業氣象資料表明，當日照時數低于5 h/d，分蘗生長活性顯著下降，易出現分蘗瘦弱、葉色偏黃等現象。拔節期作為節間伸長與穗位分化的階段，需持續高水平光合效率以滿足莖稈快速生長所需的能量。東北平原和黃淮麥區的實測數據顯示，分蘗拔節期光合有效輻射累積值超過220 MJ/m2時，有效分蘗率平均提升8%～12%，為高產打下群體基礎。此外，光照強度還與內源激素平衡密切相關，較強光照條件下，赤霉素含量上升，促進莖稈伸長，從而影響株高與后期倒伏風險水平。

降水則直接關系到土壤水分供給情況，是影響分蘗數與葉面積指數形成的核心水分因子。分蘗階段根系尚淺，對淺層土壤水分變化極為敏感。研究表明，在播后25～35 d內，如降水總量低于30 mm，田間出現明顯失墑狀況時，分蘗潛力受限，群體規模無法擴展。相反，適度降水可提高分蘗發生頻率與成穗率，同時減少無效分蘗比例；拔節期時，作物進入高耗水階段，根系下扎加快，需水強度明顯上升。此階段土壤含水量應維持在70%左右方可滿足生長需要，若土壤水分虧缺超過25%，將直接抑制節間伸長，導致穗位下降，進而影響后續抽穗整齊度與產量構型。一些灌溉試驗也驗證了此結論：在拔節初期補水30 mm可使主莖節間長度增加15%以上，有效提升穗部發育潛力，說明合理降水與水分管理在此期具有不可替代的重要性。

3.3 高溫與干熱風對抽穗揚花期的影響機制

抽穗揚花期是小麥由營養生長全面轉入生殖生長的轉折點，是決定結實率和籽粒數的關鍵時期。在此階段，高溫脅迫對小麥生殖器官的傷害極為顯著，尤其在花藥發育與花粉釋放的窗口期最為敏感。研究表明，當日最高氣溫連續3 d超過32℃，小麥花粉敗育率可達30%以上，若氣溫進一步升至35℃以上，敗育率甚至超過60%，造成嚴重的結實障礙。此類高溫脅迫會破壞小穗的細胞結構，使柱頭提前退化、花粉管無法正常萌發，從而影響受精過程。中國農業科學院的試驗數據顯示，在黃淮麥區，抽穗期遭遇高溫年份的田塊平均產量比正常年份低12%～18%。此外，開花期間夜溫升高也會加速花期進程，縮短受精窗口，進而降低有效結實率。高溫同時還可提升穗部蒸騰速率，導致組織脫水、酶活性異常，進而影響后續灌漿質量。

干熱風是抽穗揚花期另一種典型的不利氣象因子，尤其在北方麥區春末夏初交替季節高發。干熱風通常伴隨高溫、低濕和大風出現，其典型特征為氣溫≥30℃、相對濕度≤30%、風速≥5 m/s并持續超過2 h。此類天氣條件易導致小麥穗部水分蒸發加劇，花器官失水迅速，花藥未開先干，嚴重影響正常授粉。在山東、河南等地的實地觀測中，干熱風過程可使結實率降低15%～25%，直接影響穗粒數與千粒重。干熱風還會引發穗部灼傷現象，表現為穗尖干枯、穎殼褪色，形成“空殼粒”或“秕粒”比例增加。此外，在干熱風天氣下，植株下部葉片早衰加劇，導致光合產物供應不足，為后續灌漿期埋下風險。

3.4 晝夜溫差與光照時長對灌漿成熟期的影響機制

灌漿成熟期是小麥實現產量和品質的重要階段，晝夜溫差對籽粒干物質積累具有直接調控作用。適宜的晝夜溫差可提升籽粒灌漿速率并延長有效灌漿期。研究表明，在灌漿期晝夜溫差維持在8～12℃時，籽粒淀粉合成酶活性處于高水平，有利于碳水化合物的穩定轉運和積累。當晝夜溫差小于5℃，植株呼吸強度升高，光合產物的凈積累減少，易導致粒重下降。實測數據顯示，在華北小麥區連續5年試驗中，晝夜溫差保持在9℃左右的樣本地塊，千粒重平均提升6.2%，最終產量提升約8%。此外，晝夜溫差還影響到籽粒蛋白質與酶的活性變化，對籽粒飽滿度、脫水速率及籽粒均勻性具有顯著調節作用。尤其在晚熟品種中，適當延長晝夜溫差持續期可有效提升灌漿強度，增加成熟度的一致性與抗逆性。

光照時長作為灌漿期同化物生產的主控因子，對籽粒重量和品質形成具有核心影響。灌漿初期，充足日照可保持旗葉與上部葉片的高光合效率，是干物質來源的基礎。農業觀測表明，灌漿期日照時長維持在10 h以上時，旗葉光合速率顯著提升，最大凈光合強度可達22μmol CO2/m2·s，遠高于陰雨寡照條件下的13μmolCO2/m2·s。在此條件下，單位面積籽粒灌漿速率可提升12%～18%，有助于千粒重穩定增長。同時，強光照也影響籽粒內淀粉合成速率與蛋白質沉積過程，從而影響最終品質指標如面筋含量與容重。反之，如遇連續陰雨或日照時長低于7 h/d，灌漿受阻、植株早衰，易出現“秕粒”“小粒”等現象。

4 結語

小麥不同生育階段對氣象因子的響應存在顯著差異，溫度、降水、光照、晝夜溫差等要素在播種至成熟全過程中相互交織、動態影響。通過科學識別關鍵階段的氣象敏感點，能夠為區域種植模式優化、播期調整及品種選育提供精準依據。當前，在氣候變化趨勢愈發復雜的背景下，構建以階段響應為核心的氣象服務機制，推動農藝與氣象深度融合，對于保障小麥穩產高產、提升農業抗風險能力具有重要現實意義。

參考文獻

[1] 侯洋.山西省冬小麥需水量與氣象因素的關聯性[J].湖北農業科學，2025，64（2）：1-5+20.

[2] 燕欣瑤，吳芳，張遠鵬，等.青藏高原小麥蛋白質含量的影響因素及空間分布特征[J].應用與環境生物學報，2024，30（6）：1189-1197.