追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及产量的影响试验

刘晶 杨彬娅 孙宇萌 刘体铮 骆永丽

摘要：为明确追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及产量的影响，以倒伏敏感型品种淄麦28和抗倒型品种山农28为材料，在基施氮肥1/2条件下将剩余氮肥按4种模式追施，分别是起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）；拔节肥1/2（N2）；拔节肥∶开花肥=1/4∶1/4（N3）；孕穗肥1/2（N4）。结果表明，追氮模式显著影响小麦茎秆的抗倒性能及产量，N1处理下的抗折力、抗倒伏指数及产量显著高于其他处理，N1与N3处理下的茎粗、壁厚及木质素含量显著高于N2、N4处理，说明少量、多次追施氮肥能增强小麦茎秆的抗倒性能。但从产量看，基施1/2氮肥条件下，起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）追施氮肥模式下的产量更高，建议作为小麦生产的适宜追肥模式。

关键词：小麦；追氮模式；抗倒性能；产量

中图分类号：S512.1    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2023）06-0009-04

小麦是我国主要的粮食作物，而华北平原是小麦优势主产区，其种植面积及产量约各占全国1/2和1/3［1-2］。近年来，由于氮肥不合理施用等原因，小麦在生产中存在倒伏的风险，这严重影响小麦产量的稳定和品质的均衡［3］。

不同时期追施氮肥对小麦茎秆抗倒性及产量的影响也不同。王志鑫［4］研究发现，在小麦返青初期追施氮肥，茎秆抗折力、抗倒伏指数最低；随返青后追施氮肥时间后移，株高、重心高度降低，茎秆质量提高，从而增强了茎秆的抗倒性能。研究表明［5-7］，在拔节—孕穗期追氮，增加了穗粒数，提高了粒质量，同时显著提升了小麦籽粒产量，因为孕穗期追氮可提高乳熟期茎秆机械强度和成熟期木质素含量，能显著降低小麦倒伏率，而拔节期追氮可显著提高小麦株高和实际倒伏率。

关于氮肥对小麦茎秆抗倒性能影响的研究现多集中于追氮时期，而对于追氮模式对茎秆抗倒性能及产量的影响则相对较少。试验选用两个抗倒性能不同的小麦品种：淄麦28（ZM28，半冬性、倒伏敏感型）和山农28（SN28，半冬性、抗倒型），研究4种追氮模式对基部节间茎粗、壁厚、抗折力、抗倒伏指数、产量等指标的作用效果，以揭示追氮模式对小麦茎秆抗倒性能及产量的影响，从而探究小麦生产中适宜的追氮模式。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2021—2022年在山东省泰安市山东农业大学农学试验站进行。试验选用倒伏敏感型品种淄麦28和抗倒型品种山农28。试验田块的土壤为棕壤土。前茬作物为玉米，其秸秆全部粉碎还田。播前0～20 cm土壤有机质含量12.67 g/kg，全氮含量1.07 g/kg，速效磷含量31.32 g/kg，速效钾含量91.57 g/kg。大田种植密度为300万株/hm2。90 kg /hm2 P2O5和100 kg hm2 K2O作为基肥于翻耕前施入，以尿素为氮肥、1/2的氮肥作为基肥于播种前施入，剩余的1/2氮肥在小麦其他生育期作为追肥开沟追施。大田设置4个追肥时期：起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）；拔节肥1/2（N2）；拔节肥∶开花肥=1/4∶1/4（N3）；孕穗肥1/2（N4）。小区面积9 m2（3 m × 3 m），每个处理设置3次重复，共有24个小区。其他管理措施同一般大田。

1.2 测定项目和方法

1.2.1 株高及节间长度的测定 于小麦成熟期在每个小区内选取长势均匀的植株各5株，用直尺测量植株株高及茎秆各节间的长度，并求取平均值。

1.2.2 抗折力及抗倒伏指数的测定 小麦抗折力的测定可参照PENG等［8］的方法。将小麦从顶部到基部依次分为5个节间，取基部第二节间，将截去茎鞘的基部第二节间以5 cm的距离置于茎秆强度测定仪（YYD-1，浙江托普仪器有限公司生产）的沟槽上，之后将压力探头垂直对准茎的中间位置，手持压力传感器的手柄匀速下压，在茎节间被折断时仪器屏幕上显示的数值（N）即为第二节间的抗折力。

参照李金才等［9］的方法测定抗倒伏指数。抗倒伏指数=茎秆抗折力/重心高度，其中重心高度采用平衡法测定，即用直尺测量从茎秆基部至茎秆（含穗、叶和鞘）平衡支点的距离，此距离为植株的重心高度。

1.2.3 茎粗和壁厚的测定 于小麦开花期在每个小区内选取长势均匀的植株各5株，取其基部第二节间，剥除茎鞘后，用游标卡尺测量节间中部的外径，所读数值即为节间茎秆粗度；将基部第二节间从中间剪开，用游标卡尺测量节间中部内径，并根据所测量节间内外径的数值，即可计算出秆壁厚度。秆壁厚度=（节间外径-节间内径）/2。

1.2.4 茎秆充实度的测定 于小麦开花期、灌浆期、成熟期在每个小区内选取长势均匀的植株各5株，截取基部第二节间，之后将节间置于烘箱内烘干至恒质量，剥除茎鞘后，测量节间的长度及干质量，即可计算出基部第二节间的充实度。充实度=干质量/长度。

1.2.5 木质素含量的测定 参照卢昆丽等［5］的方法。于小麦开花期取小麦基部第二节间，加液氮于研钵中研磨，并称取质量为0.1 g左右的樣品放于10 mL的离心管中；加95%乙醇来提取叶绿素，5 000×g离心10 min，离心后去掉上清液，并向沉淀中加等量正己烷溶液，5 000×g离心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 ℃水浴加热，加塞保温30 min后在冷水中快速冷却；加2 mol/L NaOH 0.9 mL终止反应后，再加7.5 mol/ L盐酸羟胺0.1 mL和冰乙酸4 mL，混匀5 000×g离心10 min后取0.1 mL上清液，之后加3.9 mL冰醋酸进行稀释。测定样品在波长280 nm处的光密度值（OD值），以每g样品在280 nm处的吸光值（A）来表示小麦基部第二节间的木质素含量。

1.2.6 产量及构成要素的测定 于小麦成熟期在每个小区内用米尺量出1 m2（1 m×1 m）的区域，并统计该区域内的穗数；将该区域内的小麦全部收获，脱粒、晾晒后测量籽粒质量及含水量，之后换算成含水量为13%下的籽粒产量；随机数取3组每组各1 000粒籽粒，称质量，计算所获质量的平均值即为千粒质量；在每个小区随机选取10个穗子测定穗粒数并取平均值。

1.3 数据分析

所有數据均使用DPS（Data Processing System）数据处理软件来进行处理分析，并采用最小显著极差法（LSD 0.05）进行平均数显著性检验；用Microsoft Excel 2019软件进行作图。

2 结果与分析

2.1 追氮模式对茎秆抗倒性能的影响

2.1.1 追氮模式对形态特征的影响 1）株高及节间长度，如图1所示。

倒伏敏感型品种ZM28较抗倒型品种SN28而言，在同一处理下，ZM28的株高整体低于SN28。ZM28的穗下节间（I5）的平均长度比SN28增加了11.92%，而基部第二节间（I2）比SN28降低了18.02%。

在不同处理下，由起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4追肥（N1）改为拔节肥一次性追肥1/2（N2）后，植株高度呈增加趋势。相对于N2处理，ZM28的N1、N3、N4处理的株高分别降低了1.44%、2.94%、2.72%，而SN28分别降低了3.85%、3.19%、7.45%。ZM28基部第二节间在各处理中表现为：N3＞N1＞N4＞N2，而SN28基部第二节间在各处理中的表现为：N4＞N2＞N3＞N1。

2）基部第二节间茎秆粗度和茎壁厚度，如图2所示。

两品种基部第二节间茎秆粗度表现为：N1＞N3＞N4＞N2。在所有处理中，以SN28在 N1处理下的茎秆粗度最高，N2、N3、N4处理下的茎秆粗度较 N1处理分别低6.34%、0.94%、2.82%；ZM28 在N2、N3、N4处理下的茎秆粗度比N1处理分别低1.22%、0.24%、0.73%。两品种在N1、N3与N2、N4处理之间差异显著，说明少量多次追施氮肥有利于基部第二节间茎秆粗度的增加。

ZM28基部第二节间茎壁厚度表现为：N3＞N1＞N4＞N2；SN28基部第二节间茎壁厚度表现为：N1＞N3＞N2＞N4。在所有的处理中，SN28 在N1处理下的茎壁厚度最高，N2、N3、N4处理下的茎壁厚度比N1处理分别低15.48%、9.15%、19.23%；ZM28以N3处理下的茎壁厚度最高，N1、N2、N4处理下的茎壁厚度比N3处理分别低0.23%、5.77%、4.06%。两品种在N1、N4与N2、N3之间差异显著，说明少量多次追施氮肥有利于基部第二节间茎壁厚度的增加。

抗倒型品种SN28基部第二节间的茎秆粗度及茎壁厚度普遍高于倒伏敏感型品种ZM28，且4种不同追氮模式对SN28的茎秆粗度、茎壁厚度变化幅度差异显著，而ZM28茎秆粗度、茎壁厚度变化较为平稳，这说明追氮模式能够增强抗倒型品种基部第二节间的抗倒伏能力，且以起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4追施效果最为显著。

3） 基部第二节间充实度，如图3所示。

生育进程从开花期到成熟期，基部第二节间充实度呈先增高后降低的趋势，其中灌浆期是充实度由高到低的转折点。在同一生育期，SN28基部第二节间在各处理下的充实度均高于ZM28，其中以N1处理下成熟期的充实度差异最大，SN28比ZM28高30.83%。

在开花期，两品种在各处理下的基部第二节间充实度表现为：N1＞N4＞N3＞N2。两品种在N1、N4与N2、N3处理之间差异显著，说明在孕穗期追施适量氮肥可以增加开花期基部第二节间的充实度。在灌浆期，两品种在各处理下基部第二节间充实度仍表现为：N1＞N4＞N3＞N2。ZM28在 N2处理下的充实度增幅最大，为30.49%，但各处理间的显著性有所区别。ZM28 在N1与N2、N1与N3（N4）、N2与N3（N4）处理之间差异显著；SN28 则在N1、N4与N2、N3处理之间差异显著，说明在孕穗期追施适量氮肥能增加灌浆期基部第二节间的充实度。在成熟期，ZM28各处理下的基部第二节间充实度表现为：N4＞N1＞N3＞N2；SN28各处理下的基部第二节间充实度表现为：N1＞N4＞N3＞N2。N1、N4与N2、N3处理之间差异显著，说明在孕穗期追施适量氮肥有利于提高小麦成熟期基部第二节间的充实度。

4） 基部第二节间抗折力及抗倒伏指数，见表1。

倒伏敏感型品种ZM28在各处理下的抗折力及抗倒伏指数均低于抗倒型品种SN28。两品种抗折力及抗倒伏指数均以N1处理达到最高。ZM28 在N2、N3、N4处理下的抗折力比N1处理分别低89.08%、35.69%、85.92%；SN28在 N2、N3、N4处理下的抗折力比N1处理分别低46.97%、42.46%、11.32%，说明起身期∶孕穗期=1∶1追施氮肥能够增强基部第二节间的抗倒性能。两品种在N1较N4处理下的抗折力及抗倒伏指数存在显著差异，说明基部第二节间抗折力的提高主要来源于起身期追施的氮肥。SN28各处理下的抗倒伏指数均有显著差异，说明4种追氮模式都能提高SN28基部第二节间的抗倒伏指数，而ZM28 在N1与N3处理下的抗折力和抗倒伏指数差异显著，说明追肥时间过晚不利于基部第二节间抗倒性能的提高。

2.1.2 追氮模式对木质素含量的影响  结果如图4所示。

同一处理下，抗倒型品种SN28基部第二节间木质素含量均高于倒伏敏感型品种ZM28。不同处理下，两品种基部第二节间木质素含量表现为：N1＞N3＞N4＞N2。ZM28和SN28在N2、N3、N4的处理下基部第二节间木质素含量分别比N1低41.33%、1.94%、9.13%和29.89%、2.78%、9.78%。N1、N3与N2、N4之间差异显著，说明少量多次追施氮肥有利于基部第二节间茎秆中木质素的积累；N2与N4之间差异显著，说明在孕穗期一次性追施氮肥比拔节期一次性追施氮肥效果要好，但木质素含量相对于少量多次追施氮肥效果仍有差异。4种追氮模式处理下，两品种变化趋势及处理间显著性相同，说明4种追氮模式对开花期基部第二节间木质素含量均有影响，但以N1处理下的木质素含量最高，茎秆抗倒性增幅也更为显著。

2.2 追氮模式对小麦产量及构成要素的影响

不同追氮模式下产量及产量构成因素见表2。

不同追氮模式对产量有显著影响。ZM28的产量表现为：N1＞N3＞N4＞N2；SN28的产量表现为：N1＞N3＞N2＞N4。两品种的籽粒产量均以N1处理最高，N1处理较N2、N3、N4处理产量差异显著。ZM28在 N2、N3、N4处理下的产量比N1处理分别低6.98%、3.99%、4.88%；SN28 在N2、N3、N4处理下的产量比N1处理分别低9.68%、6.15%、12.55%。两品种在N2与N4处理之间产量差异不显著，说明拔节期一次性追肥、孕穗期一次性追肥对产量的影响很小，不利于产量的提高。ZM28 在N3与N4处理之间差异不显著，说明对ZM28来说追肥时间较晚也不利于产量的提高。

不同追氮模式对产量构成因素有显著差异。两品种在N1与N4处理之间穗数差异显著，ZM28在 N1处理下的穗数比N4高9.16%，而SN28在 N1处理下的穗数比N4高7.45%，但N1、N4处理下的穗粒数、千粒质量差异不显著，说明产量的提高主要是靠增加穗数来实现的，且两品种的N1处理均高于N4处理，说明起身期追肥、多次追肥可以增加穗数，从而有利于产量的提高。不同处理中，以N4处理下的千粒质量最高，ZM28在 N1、N2、N3处理下的千粒质量较N4处理分别低6.54%、9.51%、8.61%；SN28在N1、N2、N3处理下的千粒质量较N4处理分别低1.24%、9.84%、4.15%，说明在小麦孕穗期追肥可提高千粒质量，但N1与N4之间千粒质量差异不显著。从获得高产的角度来说，N1处理最佳。

3 结论

试验结果表明，N1处理下的抗折力、抗倒伏指数及产量显著高于其他处理，N1较N3处理下的基部第二节间茎粗壁厚、木质素含量、穗数、千粒质量显著高于N2、N4處理，说明少量多次追施氮肥能增强小麦茎秆的抗倒性能，并在保证有足够穗数的同时，提高籽粒的千粒质量。但从产量水平来看，N1显著高于N3，说明基施氮肥1/2条件下，起身肥∶孕穗肥=1/4∶1/4（N1）更有利于获得高产。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，有利于实现小麦高效生产。

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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

作者简介：刘 晶（2002—），女，大学本科，从事小麦栽培生理生态研究工作。

通信作者：骆永丽（1988—），女，博士，副教授，硕士生导师，主要从事小麦高产优质高效栽培技术研究工作。