李宏，陳衛(wèi)國，楊進文，李友蓮*

（1. 山西農(nóng)業(yè)大學 生命科學學院，山西 太谷 030801；2. 山西農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院，山西 太谷 030801）

小麥是我國重要的糧食作物之一，對經(jīng)濟的發(fā)展具有保障性作用。隨著生活質(zhì)量的提高，人們對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的要求越來越高［1］。倒伏是小麥產(chǎn)量和品質(zhì)的主要限制因素之一［2］，其通過破壞植株的群體結構，降低葉片的光合效率和光合產(chǎn)物的積累，提供葉片病害發(fā)生和發(fā)展的有利環(huán)境，進而影響小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)［3］。因此，要實現(xiàn)小麥的高產(chǎn)和優(yōu)產(chǎn)，必須解決小麥的倒伏問題。

倒伏受品種自身特性（株高、莖粗、莖稈壁厚度、莖稈維管束數(shù)目、莖稈的化學成分、莖稈的干物質(zhì)的含量和營養(yǎng)元素等）、環(huán)境因素（光照、溫度、風、雨等），特別是揚花期和灌漿期的環(huán)境因素以及栽培措施（播期、播量、灌水量和施肥方式等）的影響［4］。株高主要由節(jié)間數(shù)目和節(jié)間長度決定，與倒伏指數(shù)呈顯著正相關，即植株越高，越易發(fā)生倒伏［5］。莖粗、莖稈壁厚度和莖稈維管束數(shù)目也與倒伏指數(shù)相關，有研究者將莖稈的壁厚與外徑之比作為評價莖稈機械強度的形態(tài)指標［6］。除了形態(tài)特征外，莖稈的化學成分也與抗倒性相關，特別是莖稈細胞壁的組分及其含量與抗倒伏能力密切相關［7］。莖稈中干物質(zhì)的含量和營養(yǎng)元素也與抗倒伏性相關［8］。環(huán)境因素因其不受人為因素控制，系統(tǒng)研究較少，但在小麥生長后期（開花和灌漿時期）遇到下雨或下雨并伴隨大風等天氣，容易造成小麥倒伏［4］。栽培措施中，施肥方式（施肥時期等）是影響小麥倒伏的重要因素之一。冬小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)對水、肥敏感［9］，不同時期的適量追肥，能顯著提高小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)，且產(chǎn)量和品質(zhì)隨施肥量的增加而增加，但過量的施肥會引起小麥倒伏，導致產(chǎn)量和品質(zhì)下降［10］。苗期過量施肥會導致小麥瘋長，莖稈細弱，增加倒伏的機率；成株期過量施肥會導致小麥節(jié)長葉大，通風透氣不暢，從而發(fā)生倒伏［11］，因此，合理的灌溉與施肥量是增加冬小麥千粒重和產(chǎn)量的有效措施，但過量的灌溉與施肥量，容易造成灌漿期小麥“頭重腳輕”，進而發(fā)生倒伏［12］。

合理的施肥方式能降低小麥倒伏風險，同時滿足小麥產(chǎn)量、品質(zhì)及機械化的需求。本研究選取黃淮北片大面積推廣的小麥品種（濟麥22、良星99 和師欒02-1）為材料，設置3 個施肥方式，通過采用小區(qū)種植測定小麥的株高、分蘗數(shù)、莖稈粗度、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量和莖稈強度數(shù)據(jù)，旨在探討不同施肥方式對小麥倒伏性狀的影響，以期為小麥通過合理施肥方式，降低倒伏風險，提高產(chǎn)量和質(zhì)量提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1. 1 試驗材料

供試小麥品種有濟麥22、良星99 和師欒02-1（莖稈強度：濟麥22＞良星99＞師欒02-1）。試驗于2018～2019 年在山西省聞喜縣山西農(nóng)業(yè)大學實驗基地（E110°70′，N35°20′）進行，試驗土壤肥力為有機質(zhì)9. 13 g·kg-1、全氮0. 72 g·kg-1、堿解氮33. 24 mg·kg-1、速效磷21. 11 mg·kg-1。 試驗采取隨機區(qū)組試驗設計，按225 kg·hm-2二胺和180 kg·hm-2尿素的施肥量，設3 種施肥方式：播種前施用上述重量的二胺和尿素（T1）、播種前和拔節(jié)期分別施1/2 重量的二胺和尿素（T2）和播種前、拔節(jié)期和灌漿期分別施1/3 重量的二胺和尿素（T3），其中播種前旋耕施肥，拔節(jié)期和灌漿期分別在灌水前撒施。每個施肥方式設置3 個重復，共27 個小區(qū)，每個小區(qū)長5 m，寬2 m。采用機器播種，保證每公頃165 萬株基本苗。

1. 2 試驗方法

在小麥乳熟期，每個小區(qū)隨機選取10 株進行分蘗數(shù)的統(tǒng)計，并對10 株小麥的主莖進行測量，統(tǒng)計其主莖的株高（不包括芒長）、莖粗（利用游標卡尺測量小麥主莖基部第2 節(jié)中間部位的外徑）、穗長、穗粒數(shù)、莖稈強度（利用浙江托普儀器有限公司的YYD-1 型莖稈強度測定儀，在離地面20 cm 處測定田間莖稈強度）［13］。收獲后對每個小麥品種的小區(qū)的產(chǎn)量進行稱重，折合換算出不同品種不同條件下的單位產(chǎn)量，并隨機選取1 000 粒種子，測得其千粒重。

1. 3 統(tǒng)計分析

利用Excel 軟件對其進行均值、標準差、變異系數(shù)分析。利用SPSS24. 0 軟件對其進行相關性和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2. 1 不同施肥方式對小麥株高的影響

株高與倒伏指數(shù)呈顯著正相關。通過3 種施肥方式，對3 個品種的株高進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)良星99株高的均值顯著高于其它2 個品種，且同一條件下，不同品種間株高的均值也存在顯著差異（表1）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)T1 條件下，濟麥22 株高的均值為77. 09 cm，極差為2. 93 cm，變異系數(shù)為1. 12%；良星99 株高的均值為84. 62 cm，極差為4. 50 cm，變異系數(shù)為1. 52%；師欒02-1 株高的均值為78. 12 cm，極差為1. 80 cm，變異系數(shù)為0. 75%。T2 條件下3 個品種株高的均值分別比T1增加2. 07、2. 94、3. 17 cm，差異顯著。T3 條件下3個品種株高的均值分別比T1 增加1. 03、0. 91、1. 73 cm，差異顯著。綜上，與T1 相比，T2 和T3 條件下株 高增加，且T2 比T3 增加的 多，說明T2 和T3 促進株高增加，在一定程度上不利于品種抗倒性的提升。

表1 不同施肥方式對株高的影響Table 1 Effects of different fertilization treatments on plant height trait

2. 2 不同施肥方式對小麥分蘗數(shù)的影響

通過3 種施肥方式，對3 個品種的分蘗數(shù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)3 個品種分蘗數(shù)的均值無顯著差異，T2 條件下，不同品種間分蘗數(shù)的均值存在顯著差異（表2）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)T1 條件下濟麥22 分蘗數(shù)的均值為3. 10 個，極差為2 個，變異系數(shù)為18. 31%；良星99 分蘗數(shù)的均值為3. 20個，極差為2 個，變異系數(shù)為19. 76%；師欒02-1 分蘗數(shù)的均值為4. 10 個，極差為2 個，變異系數(shù)為13. 85%。T2 條件下3 個品種分蘗數(shù)的均值分別比T1 增加1. 80 個、2. 00 個和2. 10 個，差異顯著。T3條件下3 個品種分蘗數(shù)的均值分別比T1 增加1. 00個、1. 10 個和1. 10 個，差異顯著。綜上所述，與T1相比，T2 和T3 增加分蘗數(shù)，且T2 比T3 增加的多，說明T2 和T3 能促進分蘗數(shù)增加，在一定程度上不利于品種抗倒性的提升。

表2 不同施肥方式對分蘗數(shù)的影響Table 2 Effects of different fertilization treatments on tiller number trait

2. 3 不同施肥方式對小麥莖粗的影響

通過3 種施肥方式，對3 個品種的莖粗進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)師欒02-1 莖粗的均值顯著低于其它2個品種，T3 條件下，不同品種間莖粗的均值存在顯著差異（表3）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)T1 條件下，濟麥22 莖粗的均值為0. 48 cm，極差為0. 051 cm，變異系數(shù)為2. 90%；良星99 莖粗的均值為0. 47 cm，極差為0. 021 cm，變異系數(shù)為1. 27%；師欒02-1 莖粗的均值為0. 42 cm，極差為0. 022 cm，變異系數(shù)為1. 45%。T2條件下3個品種莖粗的均值分別比T1 減少0. 02 cm、0. 01 cm 和0. 02 cm，其中濟麥22 和師欒02-1 不同是施肥方式間差異顯著。T3 條件下良星99 莖粗的均值比T1 減少了0. 01 cm，其余2 個材料莖粗的均值不變。綜上所述，與T1 相比，T2 條件下莖粗減少，T3 條件下莖粗不變，說明T2 能減少莖粗，在一定程度上不利于品種抗倒性的提升。

表3 不同施肥方式對莖粗的影響Table 3 Effects of different fertilization treatments on stem diameter trait

2. 4 不同施肥方式對小麥穗長的影響

通過3 種施肥方式，對3 個品種的穗長進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)師欒02-1 穗長的均值顯著低于其它2個品種（表4）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)T1 條件下，濟麥22 穗長的均值為8. 87 cm，極差為0. 57 cm，變異系數(shù)為1. 59%；良星99 穗長的均值為8. 81 cm，極差為0. 58 cm，變異系數(shù)為1. 61%；師欒02-1 穗長的均值為7. 97 cm，極差為0. 50 cm，變異系數(shù)為1. 84%。T2 條件下3 個品種穗長的均值分別比T1 增加0. 09、0. 14、0. 10 cm，差異顯著。T3 條件下3 個品種穗長的均值分別比T1 增加0. 01 cm、增加0. 05 cm 和減少0. 06 cm，差異不顯著。綜上所述，與T1 相比，T2 條件下穗長增加，T3條件下穗長無明顯變化，說明T2 能使穗長增加，在一定程度上不利于品種抗倒性的提升。

表4 不同施肥方式對穗長的影響Table 4 Effects of different fertilization treatments on spike length trait

2. 5 不同施肥方式對小麥穗粒數(shù)的影響

通過3 種施肥方式，對3 個品種的穗粒數(shù)進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)師欒02-1 穗粒數(shù)的均值顯著低于其它2 個品種，同一條件下，不同品種間穗粒數(shù)的均值存在顯著差異（表5）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)T1 條件下，濟麥22 穗粒數(shù)的均值為41. 80個，極差為5 個，變異系數(shù)為3. 15%；良星99 穗粒數(shù)的均值為39. 30 個，極差為5 個，變異系數(shù)為3. 40%；師欒02-1 穗粒數(shù)的均值為34. 10 個，極差為4 個，變異系數(shù)為3. 23%。T2 條件下3 個品種穗粒數(shù)的均值分別比T1 增加1. 00 個、1. 30 個和0. 70個，差異不顯著。T3 條件下3 個品種穗粒數(shù)的均值分別比T1 增加3. 30 個、2. 60 個和1. 30 個，濟麥22和良星99 差異顯著。綜上所述，與T1 相比，T2 和T3 條件下穗粒數(shù)增加，且T3 比T2 增加的多，說明T2 和T3 能促進穗粒數(shù)增加，在一定程度上不利于品種抗倒性的提升。

表5 不同施肥方式對穗粒數(shù)的影響Table 5 Effects of different fertilization treatments on grain number per spike trait

2. 6 不同施肥方式對小麥千粒重的影響

通過3 種施肥方式，對3 個品種的千粒重進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)師欒02-1 千粒重的均值顯著低于其它2 個品種，同一條件下，不同品種間千粒重的均值存在顯著差異（表6）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)T1 條件下，濟麥22 千粒重的均值為44. 75 g，極差為2. 35 g，變異系數(shù)為1. 45%；良星99 千粒重的均值為47. 74 g，極差為1. 69 g，變異系數(shù)為1. 16%；師欒02-1 千粒重的均值為39. 52 g，極差為1. 30 g，變異系數(shù)為1. 07%。T2 條件下3 個品種千粒重的均值分別比T1 增加0. 46 g、0. 53 g 和1. 42 g，師欒02-1 差異顯著。T3 條件下3 個品種千粒重的均值分別比T1 增加2. 10 g、1. 30 g 和2. 56 g，差異顯著。綜上所述，與T1 相比，T2 和T3 條件下千粒重增加，且T3 比T2 增加的多，說明T2 和T3 能促進千粒重增加，在一定程度上不利于品種抗倒性的提升。

表6 不同施肥方式對千粒重的影響Table 6 Effects of different fertilization treatments on thousand grain weight trait

2. 7 不同施肥方式對小麥產(chǎn)量的影響

通過對濟麥22、良星99 和師欒02-1 在3 個條件下產(chǎn)量的分析，發(fā)現(xiàn)師欒02-1 產(chǎn)量的均值顯著低于其它2 個品種，同一條件下，不同品種間產(chǎn)量的均值存在顯著差異（圖1）。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)與T1 相比，3 個品種的產(chǎn)量在T2 和T3 條件下均增加，且差異顯著（P＜0. 05），其中，T3 比T2 增加的明顯，說明拔節(jié)期和開花期施肥能增加小麥產(chǎn)量。

圖1 不同施肥方式對產(chǎn)量的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on yield

2. 8 不同施肥方式對小麥莖稈強度的影響

莖稈強度與小麥倒伏密切相關［13］，通過對濟麥22、良星99 和師欒02-1 在3 個條件下莖稈強度的分析（圖2），發(fā)現(xiàn)同一條件下，3 個品種的莖稈強度存在顯著差異（P＜0. 05），且濟麥22＞良星99＞師欒02-1。同一品種不同條件下進行比較，發(fā)現(xiàn)與T1相比，3 個品種的莖稈強度在T2 和T3 條件下均降低，差異顯著（P＜0. 05），其中T2 條件下莖稈強度比T3 降低的明顯，說明拔節(jié)期和開花期施肥會增加小麥倒伏的可能性。

圖2 不同施肥方式對莖稈強度的影響Fig.2 Effects of different fertilization treatments on stem strength

2. 9 莖稈強度與不同性狀的相關性

對莖稈強度與株高、分蘗數(shù)、莖粗、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量進行相關性分析（表7），發(fā)現(xiàn)莖稈強度與株高負相關，與分蘗數(shù)顯著負相關；與穗長、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量正相關，與莖粗顯著正相關，說明不同施肥方式會通過株高、分蘗數(shù)、莖粗、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量和莖稈強度，影響品種的抗倒伏性。

表7 主要農(nóng)藝性狀的相關性分析Table 7 Correlation coefficient of agronomic traits

3 討論與結論

隨著施肥量的增加和氣候的變化，小麥發(fā)生倒伏的概率越來越大［8］，這不僅影響小麥的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且增加了小麥機械化收割的難度。植株的表型和形態(tài)特征與倒伏密切相關［14］，因此，通過不同的施肥方式，對小麥的表型和形態(tài)特征進行研究，有利于選擇最佳的施肥方式，提高小麥的抗倒伏能力，對其實現(xiàn)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)具有重要意義。本研究通過對濟麥22、良星99 和師欒02-1 在3 個施肥方式下株高、分蘗數(shù)、莖粗、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量和莖稈強度的研究，發(fā)現(xiàn)與T1 相比，T2 條件下，小麥的株高、分蘗數(shù)、穗長、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量增加，莖粗和莖稈強度降低；T3 條件下，小麥的株高、分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量增加，莖稈強度降低；莖稈強度與莖粗顯著正相關，與株高和分蘗數(shù)負相關，與穗長、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量正相關，且3 個品種間具有一致的趨勢，說明T1 是降低小麥倒伏的有效施肥方式。

株高與倒伏指數(shù)呈顯著正相關，植株越高，越易發(fā)生倒伏［5］。與T1 相比，T2 和T3 條件下，株高增加，分蘗數(shù)增多，且都與莖稈強度負相關，這與前人對小麥的研究結果一致［15］。植株莖稈的直徑與倒伏呈負相關［16］，T2 和T3 條件下，莖粗變細，莖稈強度降低，且莖粗和莖稈強度顯著正相關。 成熟期，籽粒的重量會增加植株頭部的重量，提高植株重心的位置，易發(fā)生倒伏現(xiàn)象［17］。T2 和T3 條件下，穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量都增加，莖稈強度降低，說明小麥倒伏的風險增加。相關性分析，發(fā)現(xiàn)莖稈強度分別與株高、分蘗數(shù)負相關，同時莖稈強度分別與莖粗、穗長、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量正相關，說明倒伏為綜合性狀。同樣的條件下，莖稈強度因品種的不同也存在差異，因此，要解決小麥倒伏問題，需要綜合考慮多種因素的影響。

小麥施肥時期后移，能有效提高肥料的利用效率，增加產(chǎn)量，同時改善小麥的營養(yǎng)品質(zhì)和加工品質(zhì)［18］。與T1 相比，T2 能增加小麥的株高、分蘗數(shù)、穗長、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量，但分蘗數(shù)的增加伴隨著莖粗變細和莖稈強度的降低，增加了小麥倒伏的風險。T3 與T2 的結果相似，除了莖粗和穗長的變化不明顯外，說明分期施肥提高了肥料的利用效率，增加了小麥的產(chǎn)量，與之前文獻報道一致［18］，但分期施肥容易造成小麥的倒伏。從防止倒伏的目的出發(fā)，T1 是最佳的施肥方式，因為T2 和T3 均增加了小麥倒伏的風險。如果發(fā)生倒伏，產(chǎn)量和品質(zhì)都會降低。另外，不同時期施肥還要根據(jù)田地類型和品種類型，選擇不同的施肥量，以期獲得產(chǎn)量、品質(zhì)和倒伏兼顧的施肥方式。

總之，小麥倒伏受多種因素影響，各個因素之間具有一定的相關性和協(xié)調(diào)性。另外，很多影響因素為數(shù)量性狀，遺傳力較低［19］。因此，要綜合考慮各個因素之間的相互作用，根據(jù)具體的生態(tài)環(huán)境條件，選擇最佳的施肥方式，在不倒伏的前提下，獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥。