冬小麥倒伏的影響因素
——基于曲周縣農(nóng)戶調(diào)查和試驗數(shù)據(jù)分析

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(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)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(shù)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(guān)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(zhì)量，種植密度、肥水管理水平，大風(fēng)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(diào)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(diào)查與定點試驗相結(jié)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(shù)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(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

農(nóng)戶調(diào)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(fēng)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(fēng)天氣，當(dāng)?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(diào)查 選取中國農(nóng)業(yè)大學(xué)在當(dāng)?shù)夭贾玫母弋a(chǎn)高效技術(shù)示范田的對照田作為調(diào)查對象，共37塊。調(diào)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(diào)查各田塊的倒伏率（倒伏面積/調(diào)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(shù)示范田中的10個田塊進行定點試驗，小麥管理技術(shù)設(shè)農(nóng)戶常規(guī)管理（CK）、高產(chǎn)高效技術(shù)處理（雙高處理）、高產(chǎn)高效技術(shù)＋氮素精準管理技術(shù)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(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為20%、15%、10%）做底肥；2017年3月26日結(jié)合灌水追施尿素（N含量46%）。孕穗期，調(diào)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(quán)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(shù)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(chǔ)理化性質(zhì)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(jié)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(guān)系

在調(diào)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(diào)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(guān)（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(diào)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(guān)。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(guān)。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(fēng)險加大[7，10]。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)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(diào)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(guān)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(jié)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(guān)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(guān)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(quán)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(gòu)成的影響Table 6 Effects of lodging on the yield and yield components of winter wheat

3 結(jié)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(guān)。播種量過大易造成冬小麥群體密度過大，是導(dǎo)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(jié)果相反。造成這種差異的主要原因是本研究調(diào)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(guān)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(guān)，基部節(jié)間長度與倒伏率呈正相關(guān)，且第2節(jié)間長度與小麥抗倒性之間的相關(guān)性高于其他節(jié)間[16～17]。

定點試驗結(jié)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(dǎo)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(zhì)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(diào)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(shù)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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