不同施肥方式对小麦倒伏性状的影响

李宏，陈卫国，杨进文，李友莲*

（1. 山西农业大学 生命科学学院，山西 太谷 030801；2. 山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801）

小麦是我国重要的粮食作物之一，对经济的发展具有保障性作用。随着生活质量的提高，人们对小麦产量和品质的要求越来越高［1］。倒伏是小麦产量和品质的主要限制因素之一［2］，其通过破坏植株的群体结构，降低叶片的光合效率和光合产物的积累，提供叶片病害发生和发展的有利环境，进而影响小麦的产量和品质［3］。因此，要实现小麦的高产和优产，必须解决小麦的倒伏问题。

倒伏受品种自身特性（株高、茎粗、茎秆壁厚度、茎秆维管束数目、茎秆的化学成分、茎秆的干物质的含量和营养元素等）、环境因素（光照、温度、风、雨等），特别是扬花期和灌浆期的环境因素以及栽培措施（播期、播量、灌水量和施肥方式等）的影响［4］。株高主要由节间数目和节间长度决定，与倒伏指数呈显著正相关，即植株越高，越易发生倒伏［5］。茎粗、茎秆壁厚度和茎秆维管束数目也与倒伏指数相关，有研究者将茎秆的壁厚与外径之比作为评价茎秆机械强度的形态指标［6］。除了形态特征外，茎秆的化学成分也与抗倒性相关，特别是茎秆细胞壁的组分及其含量与抗倒伏能力密切相关［7］。茎秆中干物质的含量和营养元素也与抗倒伏性相关［8］。环境因素因其不受人为因素控制，系统研究较少，但在小麦生长后期（开花和灌浆时期）遇到下雨或下雨并伴随大风等天气，容易造成小麦倒伏［4］。栽培措施中，施肥方式（施肥时期等）是影响小麦倒伏的重要因素之一。冬小麦的产量和品质对水、肥敏感［9］，不同时期的适量追肥，能显著提高小麦的产量和品质，且产量和品质随施肥量的增加而增加，但过量的施肥会引起小麦倒伏，导致产量和品质下降［10］。苗期过量施肥会导致小麦疯长，茎秆细弱，增加倒伏的机率；成株期过量施肥会导致小麦节长叶大，通风透气不畅，从而发生倒伏［11］，因此，合理的灌溉与施肥量是增加冬小麦千粒重和产量的有效措施，但过量的灌溉与施肥量，容易造成灌浆期小麦“头重脚轻”，进而发生倒伏［12］。

合理的施肥方式能降低小麦倒伏风险，同时满足小麦产量、品质及机械化的需求。本研究选取黄淮北片大面积推广的小麦品种（济麦22、良星99 和师栾02-1）为材料，设置3 个施肥方式，通过采用小区种植测定小麦的株高、分蘖数、茎秆粗度、穗长、穗粒数、千粒重、产量和茎秆强度数据，旨在探讨不同施肥方式对小麦倒伏性状的影响，以期为小麦通过合理施肥方式，降低倒伏风险，提高产量和质量提供理论依据。

1 材料和方法

1. 1 试验材料

供试小麦品种有济麦22、良星99 和师栾02-1（茎秆强度：济麦22＞良星99＞师栾02-1）。试验于2018～2019 年在山西省闻喜县山西农业大学实验基地（E110°70′，N35°20′）进行，试验土壤肥力为有机质9. 13 g·kg-1、全氮0. 72 g·kg-1、碱解氮33. 24 mg·kg-1、速效磷21. 11 mg·kg-1。 试验采取随机区组试验设计，按225 kg·hm-2二胺和180 kg·hm-2尿素的施肥量，设3 种施肥方式：播种前施用上述重量的二胺和尿素（T1）、播种前和拔节期分别施1/2 重量的二胺和尿素（T2）和播种前、拔节期和灌浆期分别施1/3 重量的二胺和尿素（T3），其中播种前旋耕施肥，拔节期和灌浆期分别在灌水前撒施。每个施肥方式设置3 个重复，共27 个小区，每个小区长5 m，宽2 m。采用机器播种，保证每公顷165 万株基本苗。

1. 2 试验方法

在小麦乳熟期，每个小区随机选取10 株进行分蘖数的统计，并对10 株小麦的主茎进行测量，统计其主茎的株高（不包括芒长）、茎粗（利用游标卡尺测量小麦主茎基部第2 节中间部位的外径）、穗长、穗粒数、茎秆强度（利用浙江托普仪器有限公司的YYD-1 型茎秆强度测定仪，在离地面20 cm 处测定田间茎秆强度）［13］。收获后对每个小麦品种的小区的产量进行称重，折合换算出不同品种不同条件下的单位产量，并随机选取1 000 粒种子，测得其千粒重。

1. 3 统计分析

利用Excel 软件对其进行均值、标准差、变异系数分析。利用SPSS24. 0 软件对其进行相关性和差异显著性分析。

2 结果与分析

2. 1 不同施肥方式对小麦株高的影响

株高与倒伏指数呈显著正相关。通过3 种施肥方式，对3 个品种的株高进行统计分析，发现良星99株高的均值显著高于其它2 个品种，且同一条件下，不同品种间株高的均值也存在显著差异（表1）。同一品种不同条件下进行比较，发现T1 条件下，济麦22 株高的均值为77. 09 cm，极差为2. 93 cm，变异系数为1. 12%；良星99 株高的均值为84. 62 cm，极差为4. 50 cm，变异系数为1. 52%；师栾02-1 株高的均值为78. 12 cm，极差为1. 80 cm，变异系数为0. 75%。T2 条件下3 个品种株高的均值分别比T1增加2. 07、2. 94、3. 17 cm，差异显著。T3 条件下3个品种株高的均值分别比T1 增加1. 03、0. 91、1. 73 cm，差异显著。综上，与T1 相比，T2 和T3 条件下株 高增加，且T2 比T3 增加的 多，说明T2 和T3 促进株高增加，在一定程度上不利于品种抗倒性的提升。

表1 不同施肥方式对株高的影响Table 1 Effects of different fertilization treatments on plant height trait

2. 2 不同施肥方式对小麦分蘖数的影响

通过3 种施肥方式，对3 个品种的分蘖数进行统计分析，发现3 个品种分蘖数的均值无显著差异，T2 条件下，不同品种间分蘖数的均值存在显著差异（表2）。同一品种不同条件下进行比较，发现T1 条件下济麦22 分蘖数的均值为3. 10 个，极差为2 个，变异系数为18. 31%；良星99 分蘖数的均值为3. 20个，极差为2 个，变异系数为19. 76%；师栾02-1 分蘖数的均值为4. 10 个，极差为2 个，变异系数为13. 85%。T2 条件下3 个品种分蘖数的均值分别比T1 增加1. 80 个、2. 00 个和2. 10 个，差异显著。T3条件下3 个品种分蘖数的均值分别比T1 增加1. 00个、1. 10 个和1. 10 个，差异显著。综上所述，与T1相比，T2 和T3 增加分蘖数，且T2 比T3 增加的多，说明T2 和T3 能促进分蘖数增加，在一定程度上不利于品种抗倒性的提升。

表2 不同施肥方式对分蘖数的影响Table 2 Effects of different fertilization treatments on tiller number trait

2. 3 不同施肥方式对小麦茎粗的影响

通过3 种施肥方式，对3 个品种的茎粗进行统计分析，发现师栾02-1 茎粗的均值显著低于其它2个品种，T3 条件下，不同品种间茎粗的均值存在显著差异（表3）。同一品种不同条件下进行比较，发现T1 条件下，济麦22 茎粗的均值为0. 48 cm，极差为0. 051 cm，变异系数为2. 90%；良星99 茎粗的均值为0. 47 cm，极差为0. 021 cm，变异系数为1. 27%；师栾02-1 茎粗的均值为0. 42 cm，极差为0. 022 cm，变异系数为1. 45%。T2条件下3个品种茎粗的均值分别比T1 减少0. 02 cm、0. 01 cm 和0. 02 cm，其中济麦22 和师栾02-1 不同是施肥方式间差异显著。T3 条件下良星99 茎粗的均值比T1 减少了0. 01 cm，其余2 个材料茎粗的均值不变。综上所述，与T1 相比，T2 条件下茎粗减少，T3 条件下茎粗不变，说明T2 能减少茎粗，在一定程度上不利于品种抗倒性的提升。

表3 不同施肥方式对茎粗的影响Table 3 Effects of different fertilization treatments on stem diameter trait

2. 4 不同施肥方式对小麦穗长的影响

通过3 种施肥方式，对3 个品种的穗长进行统计分析，发现师栾02-1 穗长的均值显著低于其它2个品种（表4）。同一品种不同条件下进行比较，发现T1 条件下，济麦22 穗长的均值为8. 87 cm，极差为0. 57 cm，变异系数为1. 59%；良星99 穗长的均值为8. 81 cm，极差为0. 58 cm，变异系数为1. 61%；师栾02-1 穗长的均值为7. 97 cm，极差为0. 50 cm，变异系数为1. 84%。T2 条件下3 个品种穗长的均值分别比T1 增加0. 09、0. 14、0. 10 cm，差异显著。T3 条件下3 个品种穗长的均值分别比T1 增加0. 01 cm、增加0. 05 cm 和减少0. 06 cm，差异不显著。综上所述，与T1 相比，T2 条件下穗长增加，T3条件下穗长无明显变化，说明T2 能使穗长增加，在一定程度上不利于品种抗倒性的提升。

表4 不同施肥方式对穗长的影响Table 4 Effects of different fertilization treatments on spike length trait

2. 5 不同施肥方式对小麦穗粒数的影响

通过3 种施肥方式，对3 个品种的穗粒数进行统计分析，发现师栾02-1 穗粒数的均值显著低于其它2 个品种，同一条件下，不同品种间穗粒数的均值存在显著差异（表5）。同一品种不同条件下进行比较，发现T1 条件下，济麦22 穗粒数的均值为41. 80个，极差为5 个，变异系数为3. 15%；良星99 穗粒数的均值为39. 30 个，极差为5 个，变异系数为3. 40%；师栾02-1 穗粒数的均值为34. 10 个，极差为4 个，变异系数为3. 23%。T2 条件下3 个品种穗粒数的均值分别比T1 增加1. 00 个、1. 30 个和0. 70个，差异不显著。T3 条件下3 个品种穗粒数的均值分别比T1 增加3. 30 个、2. 60 个和1. 30 个，济麦22和良星99 差异显著。综上所述，与T1 相比，T2 和T3 条件下穗粒数增加，且T3 比T2 增加的多，说明T2 和T3 能促进穗粒数增加，在一定程度上不利于品种抗倒性的提升。

表5 不同施肥方式对穗粒数的影响Table 5 Effects of different fertilization treatments on grain number per spike trait

2. 6 不同施肥方式对小麦千粒重的影响

通过3 种施肥方式，对3 个品种的千粒重进行统计分析，发现师栾02-1 千粒重的均值显著低于其它2 个品种，同一条件下，不同品种间千粒重的均值存在显著差异（表6）。同一品种不同条件下进行比较，发现T1 条件下，济麦22 千粒重的均值为44. 75 g，极差为2. 35 g，变异系数为1. 45%；良星99 千粒重的均值为47. 74 g，极差为1. 69 g，变异系数为1. 16%；师栾02-1 千粒重的均值为39. 52 g，极差为1. 30 g，变异系数为1. 07%。T2 条件下3 个品种千粒重的均值分别比T1 增加0. 46 g、0. 53 g 和1. 42 g，师栾02-1 差异显著。T3 条件下3 个品种千粒重的均值分别比T1 增加2. 10 g、1. 30 g 和2. 56 g，差异显著。综上所述，与T1 相比，T2 和T3 条件下千粒重增加，且T3 比T2 增加的多，说明T2 和T3 能促进千粒重增加，在一定程度上不利于品种抗倒性的提升。

表6 不同施肥方式对千粒重的影响Table 6 Effects of different fertilization treatments on thousand grain weight trait

2. 7 不同施肥方式对小麦产量的影响

通过对济麦22、良星99 和师栾02-1 在3 个条件下产量的分析，发现师栾02-1 产量的均值显著低于其它2 个品种，同一条件下，不同品种间产量的均值存在显著差异（图1）。同一品种不同条件下进行比较，发现与T1 相比，3 个品种的产量在T2 和T3 条件下均增加，且差异显著（P＜0. 05），其中，T3 比T2 增加的明显，说明拔节期和开花期施肥能增加小麦产量。

图1 不同施肥方式对产量的影响Fig.1 Effects of different fertilization treatments on yield

2. 8 不同施肥方式对小麦茎秆强度的影响

茎秆强度与小麦倒伏密切相关［13］，通过对济麦22、良星99 和师栾02-1 在3 个条件下茎秆强度的分析（图2），发现同一条件下，3 个品种的茎秆强度存在显著差异（P＜0. 05），且济麦22＞良星99＞师栾02-1。同一品种不同条件下进行比较，发现与T1相比，3 个品种的茎秆强度在T2 和T3 条件下均降低，差异显著（P＜0. 05），其中T2 条件下茎秆强度比T3 降低的明显，说明拔节期和开花期施肥会增加小麦倒伏的可能性。

图2 不同施肥方式对茎秆强度的影响Fig.2 Effects of different fertilization treatments on stem strength

2. 9 茎秆强度与不同性状的相关性

对茎秆强度与株高、分蘖数、茎粗、穗长、穗粒数、千粒重、产量进行相关性分析（表7），发现茎秆强度与株高负相关，与分蘖数显著负相关；与穗长、穗粒数、千粒重和产量正相关，与茎粗显著正相关，说明不同施肥方式会通过株高、分蘖数、茎粗、穗长、穗粒数、千粒重、产量和茎秆强度，影响品种的抗倒伏性。

表7 主要农艺性状的相关性分析Table 7 Correlation coefficient of agronomic traits

3 讨论与结论

随着施肥量的增加和气候的变化，小麦发生倒伏的概率越来越大［8］，这不仅影响小麦的产量和质量，而且增加了小麦机械化收割的难度。植株的表型和形态特征与倒伏密切相关［14］，因此，通过不同的施肥方式，对小麦的表型和形态特征进行研究，有利于选择最佳的施肥方式，提高小麦的抗倒伏能力，对其实现高产和优质具有重要意义。本研究通过对济麦22、良星99 和师栾02-1 在3 个施肥方式下株高、分蘖数、茎粗、穗长、穗粒数、千粒重、产量和茎秆强度的研究，发现与T1 相比，T2 条件下，小麦的株高、分蘖数、穗长、穗粒数、千粒重和产量增加，茎粗和茎秆强度降低；T3 条件下，小麦的株高、分蘖数、穗粒数、千粒重和产量增加，茎秆强度降低；茎秆强度与茎粗显著正相关，与株高和分蘖数负相关，与穗长、穗粒数、千粒重和产量正相关，且3 个品种间具有一致的趋势，说明T1 是降低小麦倒伏的有效施肥方式。

株高与倒伏指数呈显著正相关，植株越高，越易发生倒伏［5］。与T1 相比，T2 和T3 条件下，株高增加，分蘖数增多，且都与茎秆强度负相关，这与前人对小麦的研究结果一致［15］。植株茎秆的直径与倒伏呈负相关［16］，T2 和T3 条件下，茎粗变细，茎秆强度降低，且茎粗和茎秆强度显著正相关。 成熟期，籽粒的重量会增加植株头部的重量，提高植株重心的位置，易发生倒伏现象［17］。T2 和T3 条件下，穗粒数、千粒重和产量都增加，茎秆强度降低，说明小麦倒伏的风险增加。相关性分析，发现茎秆强度分别与株高、分蘖数负相关，同时茎秆强度分别与茎粗、穗长、穗粒数、千粒重、产量正相关，说明倒伏为综合性状。同样的条件下，茎秆强度因品种的不同也存在差异，因此，要解决小麦倒伏问题，需要综合考虑多种因素的影响。

小麦施肥时期后移，能有效提高肥料的利用效率，增加产量，同时改善小麦的营养品质和加工品质［18］。与T1 相比，T2 能增加小麦的株高、分蘖数、穗长、穗粒数、千粒重和产量，但分蘖数的增加伴随着茎粗变细和茎秆强度的降低，增加了小麦倒伏的风险。T3 与T2 的结果相似，除了茎粗和穗长的变化不明显外，说明分期施肥提高了肥料的利用效率，增加了小麦的产量，与之前文献报道一致［18］，但分期施肥容易造成小麦的倒伏。从防止倒伏的目的出发，T1 是最佳的施肥方式，因为T2 和T3 均增加了小麦倒伏的风险。如果发生倒伏，产量和品质都会降低。另外，不同时期施肥还要根据田地类型和品种类型，选择不同的施肥量，以期获得产量、品质和倒伏兼顾的施肥方式。

总之，小麦倒伏受多种因素影响，各个因素之间具有一定的相关性和协调性。另外，很多影响因素为数量性状，遗传力较低［19］。因此，要综合考虑各个因素之间的相互作用，根据具体的生态环境条件，选择最佳的施肥方式，在不倒伏的前提下，获得高产优质小麦。