追氮模式對小麥莖稈抗倒性能及產量的影響試驗

劉晶 楊彬婭 孫宇萌 劉體錚 駱永麗

摘要：為明確追氮模式對小麥莖稈抗倒性能及產量的影響，以倒伏敏感型品種淄麥28和抗倒型品種山農28為材料，在基施氮肥1/2條件下將剩余氮肥按4種模式追施，分別是起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）；拔節肥1/2（N2）；拔節肥∶開花肥=1/4∶1/4（N3）；孕穗肥1/2（N4）。結果表明，追氮模式顯著影響小麥莖稈的抗倒性能及產量，N1處理下的抗折力、抗倒伏指數及產量顯著高于其他處理，N1與N3處理下的莖粗、壁厚及木質素含量顯著高于N2、N4處理，說明少量、多次追施氮肥能增強小麥莖稈的抗倒性能。但從產量看，基施1/2氮肥條件下，起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）追施氮肥模式下的產量更高，建議作為小麥生產的適宜追肥模式。

關鍵詞：小麥；追氮模式；抗倒性能；產量

中圖分類號：S512.1? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1674-1161（2023）06-0009-04

小麥是我國主要的糧食作物，而華北平原是小麥優勢主產區，其種植面積及產量約各占全國1/2和1/3［1-2］。近年來，由于氮肥不合理施用等原因，小麥在生產中存在倒伏的風險，這嚴重影響小麥產量的穩定和品質的均衡［3］。

不同時期追施氮肥對小麥莖稈抗倒性及產量的影響也不同。王志鑫［4］研究發現，在小麥返青初期追施氮肥，莖稈抗折力、抗倒伏指數最低；隨返青后追施氮肥時間后移，株高、重心高度降低，莖稈質量提高，從而增強了莖稈的抗倒性能。研究表明［5-7］，在拔節—孕穗期追氮，增加了穗粒數，提高了粒質量，同時顯著提升了小麥籽粒產量，因為孕穗期追氮可提高乳熟期莖稈機械強度和成熟期木質素含量，能顯著降低小麥倒伏率，而拔節期追氮可顯著提高小麥株高和實際倒伏率。

關于氮肥對小麥莖稈抗倒性能影響的研究現多集中于追氮時期，而對于追氮模式對莖稈抗倒性能及產量的影響則相對較少。試驗選用兩個抗倒性能不同的小麥品種：淄麥28（ZM28，半冬性、倒伏敏感型）和山農28（SN28，半冬性、抗倒型），研究4種追氮模式對基部節間莖粗、壁厚、抗折力、抗倒伏指數、產量等指標的作用效果，以揭示追氮模式對小麥莖稈抗倒性能及產量的影響，從而探究小麥生產中適宜的追氮模式。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2021—2022年在山東省泰安市山東農業大學農學試驗站進行。試驗選用倒伏敏感型品種淄麥28和抗倒型品種山農28。試驗田塊的土壤為棕壤土。前茬作物為玉米，其秸稈全部粉碎還田。播前0～20 cm土壤有機質含量12.67 g/kg，全氮含量1.07 g/kg，速效磷含量31.32 g/kg，速效鉀含量91.57 g/kg。大田種植密度為300萬株/hm2。90 kg /hm2 P2O5和100 kg hm2 K2O作為基肥于翻耕前施入，以尿素為氮肥、1/2的氮肥作為基肥于播種前施入，剩余的1/2氮肥在小麥其他生育期作為追肥開溝追施。大田設置4個追肥時期：起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）；拔節肥1/2（N2）；拔節肥∶開花肥=1/4∶1/4（N3）；孕穗肥1/2（N4）。小區面積9 m2（3 m × 3 m），每個處理設置3次重復，共有24個小區。其他管理措施同一般大田。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 株高及節間長度的測定 于小麥成熟期在每個小區內選取長勢均勻的植株各5株，用直尺測量植株株高及莖稈各節間的長度，并求取平均值。

1.2.2 抗折力及抗倒伏指數的測定 小麥抗折力的測定可參照PENG等［8］的方法。將小麥從頂部到基部依次分為5個節間，取基部第二節間，將截去莖鞘的基部第二節間以5 cm的距離置于莖稈強度測定儀（YYD-1，浙江托普儀器有限公司生產）的溝槽上，之后將壓力探頭垂直對準莖的中間位置，手持壓力傳感器的手柄勻速下壓，在莖節間被折斷時儀器屏幕上顯示的數值（N）即為第二節間的抗折力。

參照李金才等［9］的方法測定抗倒伏指數。抗倒伏指數=莖稈抗折力/重心高度，其中重心高度采用平衡法測定，即用直尺測量從莖稈基部至莖稈（含穗、葉和鞘）平衡支點的距離，此距離為植株的重心高度。

1.2.3 莖粗和壁厚的測定 于小麥開花期在每個小區內選取長勢均勻的植株各5株，取其基部第二節間，剝除莖鞘后，用游標卡尺測量節間中部的外徑，所讀數值即為節間莖稈粗度；將基部第二節間從中間剪開，用游標卡尺測量節間中部內徑，并根據所測量節間內外徑的數值，即可計算出稈壁厚度。稈壁厚度=（節間外徑-節間內徑）/2。

1.2.4 莖稈充實度的測定 于小麥開花期、灌漿期、成熟期在每個小區內選取長勢均勻的植株各5株，截取基部第二節間，之后將節間置于烘箱內烘干至恒質量，剝除莖鞘后，測量節間的長度及干質量，即可計算出基部第二節間的充實度。充實度=干質量/長度。

1.2.5 木質素含量的測定 參照盧昆麗等［5］的方法。于小麥開花期取小麥基部第二節間，加液氮于研缽中研磨，并稱取質量為0.1 g左右的樣品放于10 mL的離心管中；加95%乙醇來提取葉綠素，5 000×g離心10 min，離心后去掉上清液，并向沉淀中加等量正己烷溶液，5 000×g離心10 min后去掉上清液；沉淀烘干后用25%溴乙酰冰醋酸2.5 mL溶解，再70 ℃水浴加熱，加塞保溫30 min后在冷水中快速冷卻；加2 mol/L NaOH 0.9 mL終止反應后，再加7.5 mol/ L鹽酸羥胺0.1 mL和冰乙酸4 mL，混勻5 000×g離心10 min后取0.1 mL上清液，之后加3.9 mL冰醋酸進行稀釋。測定樣品在波長280 nm處的光密度值（OD值），以每g樣品在280 nm處的吸光值（A）來表示小麥基部第二節間的木質素含量。

1.2.6 產量及構成要素的測定 于小麥成熟期在每個小區內用米尺量出1 m2（1 m×1 m）的區域，并統計該區域內的穗數；將該區域內的小麥全部收獲，脫粒、晾曬后測量籽粒質量及含水量，之后換算成含水量為13%下的籽粒產量；隨機數取3組每組各1 000粒籽粒，稱質量，計算所獲質量的平均值即為千粒質量；在每個小區隨機選取10個穗子測定穗粒數并取平均值。

1.3 數據分析

所有數據均使用DPS（Data Processing System）數據處理軟件來進行處理分析，并采用最小顯著極差法（LSD 0.05）進行平均數顯著性檢驗；用Microsoft Excel 2019軟件進行作圖。

2 結果與分析

2.1 追氮模式對莖稈抗倒性能的影響

2.1.1 追氮模式對形態特征的影響 1）株高及節間長度，如圖1所示。

倒伏敏感型品種ZM28較抗倒型品種SN28而言，在同一處理下，ZM28的株高整體低于SN28。ZM28的穗下節間（I5）的平均長度比SN28增加了11.92%，而基部第二節間（I2）比SN28降低了18.02%。

在不同處理下，由起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4追肥（N1）改為拔節肥一次性追肥1/2（N2）后，植株高度呈增加趨勢。相對于N2處理，ZM28的N1、N3、N4處理的株高分別降低了1.44%、2.94%、2.72%，而SN28分別降低了3.85%、3.19%、7.45%。ZM28基部第二節間在各處理中表現為：N3＞N1＞N4＞N2，而SN28基部第二節間在各處理中的表現為：N4＞N2＞N3＞N1。

2）基部第二節間莖稈粗度和莖壁厚度，如圖2所示。

兩品種基部第二節間莖稈粗度表現為：N1＞N3＞N4＞N2。在所有處理中，以SN28在 N1處理下的莖稈粗度最高，N2、N3、N4處理下的莖稈粗度較 N1處理分別低6.34%、0.94%、2.82%；ZM28 在N2、N3、N4處理下的莖稈粗度比N1處理分別低1.22%、0.24%、0.73%。兩品種在N1、N3與N2、N4處理之間差異顯著，說明少量多次追施氮肥有利于基部第二節間莖稈粗度的增加。

ZM28基部第二節間莖壁厚度表現為：N3＞N1＞N4＞N2；SN28基部第二節間莖壁厚度表現為：N1＞N3＞N2＞N4。在所有的處理中，SN28 在N1處理下的莖壁厚度最高，N2、N3、N4處理下的莖壁厚度比N1處理分別低15.48%、9.15%、19.23%；ZM28以N3處理下的莖壁厚度最高，N1、N2、N4處理下的莖壁厚度比N3處理分別低0.23%、5.77%、4.06%。兩品種在N1、N4與N2、N3之間差異顯著，說明少量多次追施氮肥有利于基部第二節間莖壁厚度的增加。

抗倒型品種SN28基部第二節間的莖稈粗度及莖壁厚度普遍高于倒伏敏感型品種ZM28，且4種不同追氮模式對SN28的莖稈粗度、莖壁厚度變化幅度差異顯著，而ZM28莖稈粗度、莖壁厚度變化較為平穩，這說明追氮模式能夠增強抗倒型品種基部第二節間的抗倒伏能力，且以起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4追施效果最為顯著。

3） 基部第二節間充實度，如圖3所示。

生育進程從開花期到成熟期，基部第二節間充實度呈先增高后降低的趨勢，其中灌漿期是充實度由高到低的轉折點。在同一生育期，SN28基部第二節間在各處理下的充實度均高于ZM28，其中以N1處理下成熟期的充實度差異最大，SN28比ZM28高30.83%。

在開花期，兩品種在各處理下的基部第二節間充實度表現為：N1＞N4＞N3＞N2。兩品種在N1、N4與N2、N3處理之間差異顯著，說明在孕穗期追施適量氮肥可以增加開花期基部第二節間的充實度。在灌漿期，兩品種在各處理下基部第二節間充實度仍表現為：N1＞N4＞N3＞N2。ZM28在 N2處理下的充實度增幅最大，為30.49%，但各處理間的顯著性有所區別。ZM28 在N1與N2、N1與N3（N4）、N2與N3（N4）處理之間差異顯著；SN28 則在N1、N4與N2、N3處理之間差異顯著，說明在孕穗期追施適量氮肥能增加灌漿期基部第二節間的充實度。在成熟期，ZM28各處理下的基部第二節間充實度表現為：N4＞N1＞N3＞N2；SN28各處理下的基部第二節間充實度表現為：N1＞N4＞N3＞N2。N1、N4與N2、N3處理之間差異顯著，說明在孕穗期追施適量氮肥有利于提高小麥成熟期基部第二節間的充實度。

4） 基部第二節間抗折力及抗倒伏指數，見表1。

倒伏敏感型品種ZM28在各處理下的抗折力及抗倒伏指數均低于抗倒型品種SN28。兩品種抗折力及抗倒伏指數均以N1處理達到最高。ZM28 在N2、N3、N4處理下的抗折力比N1處理分別低89.08%、35.69%、85.92%；SN28在 N2、N3、N4處理下的抗折力比N1處理分別低46.97%、42.46%、11.32%，說明起身期∶孕穗期=1∶1追施氮肥能夠增強基部第二節間的抗倒性能。兩品種在N1較N4處理下的抗折力及抗倒伏指數存在顯著差異，說明基部第二節間抗折力的提高主要來源于起身期追施的氮肥。SN28各處理下的抗倒伏指數均有顯著差異，說明4種追氮模式都能提高SN28基部第二節間的抗倒伏指數，而ZM28 在N1與N3處理下的抗折力和抗倒伏指數差異顯著，說明追肥時間過晚不利于基部第二節間抗倒性能的提高。

2.1.2 追氮模式對木質素含量的影響? 結果如圖4所示。

同一處理下，抗倒型品種SN28基部第二節間木質素含量均高于倒伏敏感型品種ZM28。不同處理下，兩品種基部第二節間木質素含量表現為：N1＞N3＞N4＞N2。ZM28和SN28在N2、N3、N4的處理下基部第二節間木質素含量分別比N1低41.33%、1.94%、9.13%和29.89%、2.78%、9.78%。N1、N3與N2、N4之間差異顯著，說明少量多次追施氮肥有利于基部第二節間莖稈中木質素的積累；N2與N4之間差異顯著，說明在孕穗期一次性追施氮肥比拔節期一次性追施氮肥效果要好，但木質素含量相對于少量多次追施氮肥效果仍有差異。4種追氮模式處理下，兩品種變化趨勢及處理間顯著性相同，說明4種追氮模式對開花期基部第二節間木質素含量均有影響，但以N1處理下的木質素含量最高，莖稈抗倒性增幅也更為顯著。

2.2 追氮模式對小麥產量及構成要素的影響

不同追氮模式下產量及產量構成因素見表2。

不同追氮模式對產量有顯著影響。ZM28的產量表現為：N1＞N3＞N4＞N2；SN28的產量表現為：N1＞N3＞N2＞N4。兩品種的籽粒產量均以N1處理最高，N1處理較N2、N3、N4處理產量差異顯著。ZM28在 N2、N3、N4處理下的產量比N1處理分別低6.98%、3.99%、4.88%；SN28 在N2、N3、N4處理下的產量比N1處理分別低9.68%、6.15%、12.55%。兩品種在N2與N4處理之間產量差異不顯著，說明拔節期一次性追肥、孕穗期一次性追肥對產量的影響很小，不利于產量的提高。ZM28 在N3與N4處理之間差異不顯著，說明對ZM28來說追肥時間較晚也不利于產量的提高。

不同追氮模式對產量構成因素有顯著差異。兩品種在N1與N4處理之間穗數差異顯著，ZM28在 N1處理下的穗數比N4高9.16%，而SN28在 N1處理下的穗數比N4高7.45%，但N1、N4處理下的穗粒數、千粒質量差異不顯著，說明產量的提高主要是靠增加穗數來實現的，且兩品種的N1處理均高于N4處理，說明起身期追肥、多次追肥可以增加穗數，從而有利于產量的提高。不同處理中，以N4處理下的千粒質量最高，ZM28在 N1、N2、N3處理下的千粒質量較N4處理分別低6.54%、9.51%、8.61%；SN28在N1、N2、N3處理下的千粒質量較N4處理分別低1.24%、9.84%、4.15%，說明在小麥孕穗期追肥可提高千粒質量，但N1與N4之間千粒質量差異不顯著。從獲得高產的角度來說，N1處理最佳。

3 結論

試驗結果表明，N1處理下的抗折力、抗倒伏指數及產量顯著高于其他處理，N1較N3處理下的基部第二節間莖粗壁厚、木質素含量、穗數、千粒質量顯著高于N2、N4處理，說明少量多次追施氮肥能增強小麥莖稈的抗倒性能，并在保證有足夠穗數的同時，提高籽粒的千粒質量。但從產量水平來看，N1顯著高于N3，說明基施氮肥1/2條件下，起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）更有利于獲得高產。因此，采用基施氮肥1/2，起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4追施氮肥的模式，有利于實現小麥高效生產。

參考文獻

[1] HAN J C，ZHANG Z，CAO J，et al.Prediction of Winter Wheat Yield Based on Multi-Source Data and Machine Learning in China[J].Remote Sensing ，2020，12（2）：236-242.

[2] LU C H，FAN L . Winter wheat yield potentials and yield gaps in the North China Plain[J].Field Crops Research，2013（143）： 98-105.

[3] WU W， MA B L， FAN J J， et al.Management of nitrogen fertilization to balance reducing lodging risk and increasing yield and protein content in spring wheat[J].Field Crops Research，2019（241）：107584.

[4]王志鑫. 春季追氮和矮壯素對冬小麥抗倒的影響及增產機理研究[D].太原：山西農業大學，2022.

[5] 盧昆麗，尹燕枰，王振林，等.施氮期對小麥莖稈木質素合成的影響及其抗倒伏生理機制[J].作物學報，2014，40（9）：1686-1694.

[6] 朱云集，崔金梅，王晨陽，等.小麥不同生育時期施氮對穗花發育和產量的影響[J].中國農業科學，2002（11）：1325-1329.

[7] 呂添，王紅光，李東曉，等.不同春生葉齡期追氮對冬小麥產量形成和抗倒性能的影響[J].麥類作物學報，2018，38（7）：825-833.

[8] PENG D，CHEN X，YIN Y，et al.Lodging resistance of winter wheat （Triticum aestivum L.）： Lignin accumulation and its related enzymes activities due to the application of paclobutrazol or gibberellin acid[J]. Field Crops Research， 2014（157）： 1-7.

[9] 李金才，尹鈞，魏鳳珍.播種密度對冬小麥莖稈形態特征和抗倒指數的影響[J].作物學報，2005（5）：662-666.

Effects of Nitrogen Topdressing Mode on Stem Lodging Resistance and Yield of Wheat

LIU Jing，YANG Binya，SUN Yumeng，LIU Tizheng，LUO Yongli*

（College of Agriculture， Shandong Agricultural University/National Key Laboratory of Wheat Breeding， Tai'an Shandong 271018， China）

Abstract：? ?In order to clarify the effect of nitrogen topdressing mode on stem lodging resistance and yield of wheat， the lodging sensitive variety Zimai 28 and the inverted resistant variety Shannong 28 were used as materials， under the condition of 1/2 base nitrogen fertilizer， the remaining nitrogen fertilizer was applied according to four modes. They were respectively rising fertilizer： booting fertilizer=1/4∶1/4 （N1）； jointing fertilizer 1/2 （N2）; Jointing fertilizer： flowering fertilizer=1/4∶1/4 （N3）；pregnancy fertilizer 1/2 （N4）. The results showed that nitrogen topdressing mode significantly affected stem lodging resistance and yield of wheat. The buckling resistance， lodging resistance index and yield of N1 treatment were significantly higher than those of other treatments. Stem thickness， wall thickness and lignin content under N1 and N3 treatments were significantly higher than those under N2 and N4 treatments. These results indicated that a small amount and multiple application of nitrogen fertilizer could enhance lodging resistance of wheat stem. However， in terms of yield， under the condition of base application of 1/2 nitrogen fertilizer， the yield of rising fertilizer： booting fertilizer=1/4∶1/4 （N1） topdressing mode was higher， and it was suggested that it should be used as a suitable topdressing mode for wheat production.

Key words：wheat; nitrogen topdressing mode; lodging resistance; yield

收稿日期：2023-08-24

作者簡介：劉 晶（2002—），女，大學本科，從事小麥栽培生理生態研究工作。

通信作者：駱永麗（1988—），女，博士，副教授，碩士生導師，主要從事小麥高產優質高效栽培技術研究工作。