По мнению А.Н. Павлова (1967) в засушливых условиях тормозится отток веществ из вегетативных органов в зерно, причем в большей степени замедляется передвижение углеводов, чем азотистых веществ, что и приводит к более высокому относительному содержанию белка в зерне. Иногда даже при хорошей влагообеспеченности и высоком уровне азотного питания не удается получать урожай с достаточно высокой белковостью зерна. М.М. Стрельникова (1971) объясняет это тем, что почве может происходить биологическое поглощение азота микроорганизмами, а также денитрификация с потерей свободного азота.
При оптимальном увлажнении белковость зерна не снижается и не ухудшаются технологические его качества. М.М. Стрельникова (1971) считает, что влияние влажности нельзя рассматривать изолированно от температурного фактора. Дело в том, что чем выше температура, тем слабее выражено отрицательное действие обильного увлажнения на качество клейковины.
Влияние двух факторов (влаги и тепла) на качество зерна, в частности, клейковины, зависит от сорта. Физические свойства сортов сильных пшениц с увеличением влажности ухудшаются в меньшей степени, чем сортов слабых пшениц. А.А. Созинов и В.Г. Козлов (1970) считают, что в степных районах для получения озимых пшениц наиболее благоприятные условия для получения высококачественного зерна создаются в такие годы, когда вегетация озимых возобновляется при наличии достаточных запасов влаги в почве (140-150 мм в метровом слое), в период от выхода в трубку до колошения стоит теплая погода и выпадают дожди, а формирование зерна проходит при достаточно, но не чрезмерно высокой температуре и умеренном дефиците влаги. В такие годы весной в почве накапливается большое количество нитратов, растения хорошо развиваются и активно поглощают из почвы азот. Когда наступает колошение, их ткани бывают насыщены азотсодержащими веществами. В годы с холодной затяжной весной процессы нитрификации в почве угнетены, растения испытывают азотное голодание и развиваются медленно. В их тканях накапливается мало азотных соединений, которые даже при благоприятных условиях в период образования зерна бывает недостаточно для накопления большого количества белка и клейковины, так как синтез белков зерна идет в основном (на 70-80 %) за счет азота, накопленного до колошения.
Уменьшение содержания белка в зерне в связи с поливом и вообще с повышением влажности почвы объясняется снижением концентрации почвенного раствора. Это замедляет проникновение азота в растение, и в семенах уменьшается количество белка и увеличивается количество крахмала. Кроме того, повышенное осмотическое давление почвенного раствора вызывает физиологическую сухость среды, вследствие чего ухудшается водный режим растения и увеличивается относительное содержание азота в зерне.
Удлинение периода развития, особенно после колошения, влечет за собой образование зерна с низким содержанием белка. На химический состав зерна, в частности на содержание в нем белка, сильное влияние оказывает засуха. Сила и характер действия засухи на содержание белка и его качество изменяются в зависимости от времени поступления засушливого периода.
Засуха в период трубкования уменьшает количество общего и белкового азота в зерне и увеличивает содержание небелкового азота. Количество углеводов в урожае при засухе во все периоды роста снижается.
Отмечая положительную роль сухости климата с точки зрения влияния его на формирование высококачественного зерна, следует, однако, отметить, что резкий недостаток влаги из-за почвенной или воздушной засухи может оказать отрицательное влияние не только на величину урожая, но и на качество зерна. При сильной засухе (почвенной или воздушной) химический состав растения изменяется не только в результате нарушения водного баланса в растении (недостатка влаги), но и вследствие ограниченного, а иногда и полного прекращения поступления пластических веществ в генеративные органы растений.
По мнению большинства исследователей и практиков, повышенный водный режим почвы во время роста растений ведет к ухудшению вегетационного периода, замедленного созревания. Недостаток влаги, наоборот, ускоряет созревание хлебов.
Биохимический состав растения является результатом воздействия целого комплекса внешних условий, а не только влаги. В определенных природных условиях закономерное действие одного фактора может быть смещено действием других факторов в такой степени, что он не сможет оказать должного влияния на формирование урожая ни в количественном, ни в качественном отношении. Количество осадков за период вегетации и увлажненность почвы оказывают влияние как на содержание белка, так и на другие показатели качества зерна. (Коданев 1976).
Влияние температуры на химический состав растений может проявляться действием его как на физиологические функции растений (фотосинтез, транспирация, дыхание и т.д.), так и на биологические, а также химические процессы почвы (процессы нитрификации и др.).
При повышении температуры содержание белка в зерне возрастает объясняется это явление действием температуры питательного раствора на скорость поглощения растением азота и фосфора. При температуре 25 0С уменьшается количество водо-растворимой фосфорной кислоты (биологическое закрепление в почве), что вызывает пониженное поступление фосфора в растение и относительно высокое накопление азота в зерне.
Повышенная температура ускоряет рост растения, а также накопление азота и углеводов. Энергия дыхания при этом усиливается, в результате чего отношение азота к углеводам увеличивается. Кроме того, более высокая температура усиливает процессы нитрификации в почве, что ведет к обогащению ее азотом.
Высокая температура воздуха и недостаток влаги в почве в период налива зерна, с одной стороны, тормозит нормальную деятельность ассимиляционного аппарата растения, с другой- усиливает процесс дыхания, а в связи с этим и расход углеводов. Эти два процесса обуславливают повышение содержания белка в зерне пшеницы в условиях небольшой засухи.
Повышенное содержание белка в зерне в засушливые годы объясняется не только отсутствием так называемого ростового разбавления, но и тем, что в условиях засухи в период налива зерна значительно ослабляется отток углеводов из вегетативных органов в генеративные.
Повышенная температура ведет не только к увеличению содержания белка в зерне, но и к улучшению его хлебопекарных качеств.
Ряд исследователей считают, что свет лишь косвенно влияет на синтез белковых веществ. Это доказывается тем, что белок в присутствии углеводов и углекислоты может образовываться и в темноте. Но интенсивность освещения при высокой температуре воздуха и малых запасах влаги в почве, усиливая процессы дыхания, уменьшает накопление углеводов в зерне. Опыты показывают, что при обеспечении влагой затененные растения дают зерно с меньшим содержанием азота, чем незатененные (Носатовский, 1965).
Влияние света на химический состав растений происходит через фотосинтез. Различные условия среды, в которых протекают реакции фотосинтеза, приводят в конечном счете и к различиям в продуктах фотосинтеза (Благовещенский, 1950).
Г.К. Самохвалов (1947) отмечает, что у растений северного происхождения фотосинтез и обмен веществ лучше происходят на красном свету, у растений южного происхождения- на сине-фиолетовом, у растений средних широт – более или менее одинаково интенсивно как на красном, так и на сине-фиолетовом свету.
А.А. Созинов и В.Г. Козлов (1970) указывают, что качество зерна зависит от интенсивности, продолжительности и состава солнечного освещения. В опытах Всесоюзного научно – исследовательского селекционно-генетического института была найдена положительная связь между суммой часов солнечного сияния и содержанием протеина в зерне (r = 0,579 ± 0,18). Объясняется это тем, что усиленному накоплению азота в растениях способствует освещение их более коротковолновыми (380-470 ммк) солнечными лучами (Харпер, Пульсен, 1968). Но ультрафиолетовая радиация сильно поглощается парами воды, и поэтому в пасмурные дни ее интенсивность резко падает, а это угнетает синтез азотистых веществ.
Наиболее активному коротковолновому освещению подвергаются растения в степных, засушливых районах, и это одна из причин более высокого содержания белка в зерне пшеницы, выращенной в этой зоне. Авторы считают, что для синтеза высококачественных белков необходим высокий энергетический уровень среды – интенсивная богатая ультрафиолетовыми лучами солнечная инсоляция и относительно высокая температура при ограниченной влагообеспеченности.
Свет оказывает влияние и на глубину залегания узла кущения, а следовательно, на кустистость, образование вторичных корней и качество (белковость) зерна.
Многие ученые считают, что основное влияние на белковость зерна оказывает климат, агротехнические же условия играют второстепенную роль. Ряд авторов (Княгиничев, Пиневич и др.) первостепенное значение придают агротехнике. М.И. Княгиничев, например, считает, что климатические условия района лишь усиливают или ослабляют накопление белка, в основном зависящее от плодородия почвы и сорта.
Многолетние исследования показывают, что агротехническими приемами при одних и тех же климатических и почвенных условиях можно резко изменить химический состав урожая. В отдельные годы амплитуда колебания белковости зерна доходила почти до 8 %. Наряду с этим огромное влияние на химический состав растений оказывают и метеорологические факторы. При одних и тех же почвенных и агротехнических приемах содержание сырого протеина в опытах колеблется в зависимости от погодных условий от 9 до 20 %. Это свидетельствует о том, что признание доминирующей роли за каким – либо одним фактором противоречит научному закону о равноценности и незаменимости факторов.