章 余，張宏彥，2*，陳廣鋒，田英豪，康 佳，張書華，劉 晴，李瑞洪，張 藝，李婷婷

（1.中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學曲周實驗站，河北 曲周 057250）

華北平原是我國冬小麥主產(chǎn)區(qū)，該區(qū)冬小麥產(chǎn)量約占全國小麥總產(chǎn)量的1/2[1，2]。近年來，隨著品種改良和栽培技術的改進，冬小麥產(chǎn)量不斷提高。而倒伏逐漸成為限制小麥產(chǎn)量進一步提升的關鍵因子[3，4]。小麥倒伏類型可分為莖倒伏和根倒伏2種，其中莖倒伏最為普遍[5]。影響倒伏的主要因素有品種的抗倒性，整地和播種質量，種植密度、肥水管理水平，大風和強降雨天氣等[4～6]。倒伏發(fā)生的時期不同，對產(chǎn)量造成的損失也不一樣。李才金等[7]調查發(fā)現(xiàn)，小麥在孕穗至揚花期發(fā)生倒伏會減產(chǎn)30%～50%，在灌漿期發(fā)生倒伏會減產(chǎn)10%～20%，在乳熟期發(fā)生倒伏會減產(chǎn)10%～15%。

河北省邯鄲市曲周縣是華北平原糧食生產(chǎn)核心縣[8]。2017年5月曲周縣出現(xiàn)強降雨天氣，造成全縣1.02萬hm2冬小麥倒伏，占小麥播種總面積的20.5%，損失巨大。為了了解該區(qū)小麥倒伏的主要影響因素及其對冬小麥產(chǎn)量的影響，通過農(nóng)戶調查與定點試驗相結合的方式，比較了農(nóng)戶常規(guī)管理措施與高產(chǎn)高效栽培技術對冬小麥倒伏的影響，以期為進一步完善小麥生產(chǎn)管理措施提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

農(nóng)戶調查與定點試驗均在曲周縣白寨鎮(zhèn)北油村進行。該區(qū)屬溫帶半濕潤大陸性季風氣候，年≥10℃積溫4 472℃，年平均降水量542.8 mm，其中7～9月的降水量約占全年總降水量的2/3[9]。2017年5月出現(xiàn)強降雨和大風天氣，當?shù)匦←溇l(fā)生了不同程度的倒伏。

1.2 試驗方法

1.2.1 農(nóng)戶調查 選取中國農(nóng)業(yè)大學在當?shù)夭贾玫母弋a(chǎn)高效技術示范田的對照田作為調查對象，共37塊。調查項目包括小麥品種、播種量、施氮量和灌溉次數(shù)。2017年5月22日小麥出現(xiàn)倒伏后，調查各田塊的倒伏率（倒伏面積/調查面積×100%） 和倒伏等級（Ⅰ級∶0%＜倒伏率≤25%；Ⅱ級∶25%＜倒伏率≤50%；Ⅲ級∶50%＜倒伏率≤75%；Ⅳ級∶倒伏率＞75%）。在發(fā)生倒伏的田塊，除去邊行后隨機在倒伏區(qū)域中間、邊緣和周圍各選取1個樣點，每個樣點連續(xù)選取10株小麥，測量莖基部第二節(jié)間長度，取平均值記為該田塊的小麥莖基部第二節(jié)間長度。在未發(fā)生倒伏的田塊，除去邊行后隨機選取3個長勢均勻的樣點，每個樣點連續(xù)選取10株小麥，測量莖基部第二節(jié)間長度，取平均值記為該田塊的小麥莖基部第二節(jié)間長度。

1.2.2 定點試驗 選取高產(chǎn)高效技術示范田中的10個田塊進行定點試驗，小麥管理技術設農(nóng)戶常規(guī)管理（CK）、高產(chǎn)高效技術處理（雙高處理）、高產(chǎn)高效技術＋氮素精準管理技術處理（精準處理） 3個（表1和2）。精準處理與雙高處理的差別在于追氮量不同，其中，雙高處理的追氮量為固定值120 kg/hm2，精準處理的追氮量是追肥前利用RapidSCAN對各試點小麥氮素進行營養(yǎng)診斷后計算獲得的。

參試冬小麥品種為魯原502，2016年10月11日播種，2017年6月5日收獲。播種前1 d撒施硫酸鉀型復合肥（N、P2O5、K2O含量分別為20%、15%、10%）做底肥；2017年3月26日結合灌水追施尿素（N含量46%）。孕穗期，調查各處理的小麥倒伏率，并測定小麥莖基部第二節(jié)間長度（測定方法同1.2.1）；然后，將樣株帶回實驗室，采用凱氏定氮法測定地上部含氮量。乳熟期，各處理均在未倒伏區(qū)隨機選取2個長勢均勻的樣點（考慮到倒伏發(fā)生在冬小麥灌漿后期，小麥有效穗數(shù)和穗粒數(shù)不再變化，因此，各處理的樣點只選擇在未倒伏區(qū)），每個樣點選取長1 m的雙行樣段，統(tǒng)計有效穗數(shù)；然后，取連續(xù)的20個麥穗帶回實驗室，統(tǒng)計穗粒數(shù)，計算平均穗粒數(shù)。收獲期，對于未倒伏的處理，除去邊行后隨機選取3個長勢均勻的樣點，每個樣點收割1 m2測產(chǎn)，根據(jù)收獲面積折算單位面積產(chǎn)量；對于發(fā)生倒伏的處理，在倒伏區(qū)和非倒伏區(qū)，分別隨機選取3個區(qū)域，每個區(qū)域連續(xù)收割長0.2m的雙行小麥，帶回實驗室考種，測定倒伏區(qū)與非倒伏區(qū)的產(chǎn)量和千粒重，并根據(jù)倒伏區(qū)和非倒伏區(qū)的面積進行加權平均，折算出該處理的產(chǎn)量和千粒重。

表1 不同處理的小麥管理技術Table 1 The management technonlogy of winter wheat of different treatments

表2 精準處理10個田塊的土壤基礎理化性質Table 2 The basic physicochemical properties of topsoil of ten field

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 利用SPSS 20.0和Excel 2013軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結果與分析

2.1 農(nóng)戶常規(guī)管理措施與冬小麥倒伏程度之間的關系

在調查的37個田塊中，有31個田塊出現(xiàn)了不同程度的倒伏，總倒伏率達51.1%，其中，Ⅰ～Ⅳ級倒伏田塊占總田塊數(shù)的比例分別為18.9%、13.5%、5.4%和45.9% （圖1）。

圖1 不同倒伏率田塊的分布頻率Fig.1 The frequency of field with different lodging rate

2.1.1 播種量、灌溉次數(shù)、施氮量和莖基部第二節(jié)間長度對冬小麥倒伏的影響 田間管理措施對冬小麥倒伏有顯著影響。調查區(qū)冬小麥的播種量為180～240kg/hm2；灌溉次數(shù)為1～3次，其中，灌溉2次的田塊占51.4%，灌溉1次和3次的田塊各占24.3%；施氮量范圍為246～300 kg/hm2，平均施氮量為 280.3 kg/hm2。3 種管理措施與冬小麥倒伏率均呈極顯著的正相關（表3），說明隨著播種量、灌溉次數(shù)、施氮量的增加，冬小麥倒伏率明顯升高。

調查區(qū)冬小麥的莖基部第二節(jié)間長度范圍為10.09～14.13 cm，隨著莖基部第二節(jié)間長度的增大，小麥倒伏率逐漸升高，二者呈極顯著的正相關。播種量、灌溉次數(shù)和施氮量對莖基部第二節(jié)間長度均有顯著影響，三者與莖基部第二節(jié)間長度均呈極顯著的正相關。研究表明，隨著播種量的增加，小麥莖基部節(jié)間長度增長，莖稈機械強度逐漸降低，倒伏風險加大[7，10]。本研究結果與前人研究結果相一致。

2.1.2 冬小麥品種對倒伏的影響 除農(nóng)藝措施外，冬小麥品種對倒伏也有顯著影響。在調查的37個田塊中，有15個田塊種植的冬小麥品種為魯原502，其余均為河農(nóng)827。種植河農(nóng)827的所有田塊均發(fā)生了倒伏，平均倒伏率為78.8%；而種植魯原502的田塊，有60.0%發(fā)生了倒伏，平均倒伏率僅8.7%，顯著低于河農(nóng)827（表4）。同時，魯原502的莖基部第二節(jié)間長度明顯短于河農(nóng)827。因此，從品種特性角度來看，魯原502的抗倒性優(yōu)于河農(nóng)827。

表3 冬小麥倒伏率與播種量、灌溉次數(shù)、施氮量和莖基部第二節(jié)間長度的相關性分析Table 3 Correlation among lodging rate and sowing amount，irrigation times，nitrogen rate and the second base internode length of winter wheat

表4 品種對倒伏的影響Table 4 Effect of winter wheat varieties on lodging

2.2 定點試驗不同處理對冬小麥倒伏的影響

定點試驗結果（表5）顯示，雙高處理和精準處理的冬小麥倒伏率分別為8.5%和5.0%，二者差異不顯著，但均顯著低于CK；地上部含氮量分別為14.3%和13.5%，二者差異不顯著，但均低于CK，其中，精準處理與CK差異達到了顯著水平。對冬小麥地上部含氮量與倒伏率的關系進行分析發(fā)現(xiàn)，小麥倒伏率隨著地上部含氮量的增加而逐漸升高（圖2）。

表5 不同處理對冬小麥倒伏及產(chǎn)量的影響Table 5 Effects of different treatments on lodging and yield of winter wheat

圖2 冬小麥地上部含氮量與倒伏率的關系Fig.2 Relationship between nitrogen content in wheat shoot and lodging rate of winter wheat

2.3 倒伏對冬小麥產(chǎn)量的影響

冬小麥灌漿后期發(fā)生倒伏，其有效穗數(shù)和穗粒數(shù)不再變化，僅對千粒重有顯著影響。各處理倒伏區(qū)的冬小麥千粒重均顯著低于未倒伏區(qū)，使得各處理倒伏區(qū)的產(chǎn)量均低于未倒伏區(qū)（表6）。CK、雙高處理和精準處理加權平均產(chǎn)量較未倒伏區(qū)分別減產(chǎn)2.4%、0.9%和0.2%，即倒伏率越高的處理，冬小麥減產(chǎn)幅度越大。

表6 倒伏對冬小麥產(chǎn)量及其構成的影響Table 6 Effects of lodging on the yield and yield components of winter wheat

3 結論與討論

通過對農(nóng)戶田間管理措施進行分析發(fā)現(xiàn)，播種量、灌溉次數(shù)和施氮量均與冬小麥倒伏率呈極顯著的正相關。播種量過大易造成冬小麥群體密度過大，是導致小麥倒伏的主要原因之一[7，10]。施用氮肥是提高冬小麥產(chǎn)量的重要措施，但氮肥施用過多會造成小麥秸稈徒長[11～13]，抗倒伏能力下降[14]。隨著灌溉總量和灌溉次數(shù)的增加，小麥的莖稈機械強度下降，抗倒指數(shù)降低[10]。劉仲秋等[15]研究表明，在保持總灌水量不變的前提下，灌溉3次的小麥抗倒伏指數(shù)大于灌溉1次和2次，與本研究結果相反。造成這種差異的主要原因是本研究調查田塊的灌水總量隨著灌溉次數(shù)的增加而增大。

除田間管理措施外，冬小麥的品種特性與倒伏率也有密切關系。莖基部第二節(jié)間長度越長的小麥品種，其倒伏率越高。研究表明，小麥出現(xiàn)倒伏與其莖稈基部的生長狀況密切相關，基部節(jié)間長度與倒伏率呈正相關，且第2節(jié)間長度與小麥抗倒性之間的相關性高于其他節(jié)間[16～17]。

定點試驗結果表明，冬小麥倒伏率隨著植株吸氮量的增加而升高。雙高處理和精準處理的植株吸氮量均低于CK，二者的倒伏率均顯著低于CK。冬小麥灌漿后期發(fā)生倒伏，不僅影響葉片的光合作用，還影響?zhàn)B分向穗部的輸送[3]，導致千粒重降低，籽粒減產(chǎn)。且倒伏程度越大，對產(chǎn)量的影響越大。

小麥倒伏不僅會造成減產(chǎn)，還容易加重紋枯病和白粉病等病害的發(fā)生，引起籽粒霉變，造成小麥品質下降[3，18～20]。因此，對影響倒伏的主要因素進行研究，提出有針對性的對策，具有重要意義。通過對農(nóng)戶調查和定點試驗的數(shù)據(jù)分析認為，除氣候因素外，選擇抗倒性強的小麥品種，降低播種量和灌溉次數(shù)，采用高產(chǎn)高效技術和氮素精準管理等措施，有利于控制小麥群體密度，提高冬小麥的抗倒伏能力。

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