冬小麦倒伏的影响因素——基于曲周县农户调查和试验数据分析

章 余，张宏彦，2*，陈广锋，田英豪，康 佳，张书华，刘 晴，李瑞洪，张 艺，李婷婷

（1.中国农业大学资源与环境学院，北京 100193；2.中国农业大学曲周实验站，河北 曲周 057250）

华北平原是我国冬小麦主产区，该区冬小麦产量约占全国小麦总产量的1/2[1，2]。近年来，随着品种改良和栽培技术的改进，冬小麦产量不断提高。而倒伏逐渐成为限制小麦产量进一步提升的关键因子[3，4]。小麦倒伏类型可分为茎倒伏和根倒伏2种，其中茎倒伏最为普遍[5]。影响倒伏的主要因素有品种的抗倒性，整地和播种质量，种植密度、肥水管理水平，大风和强降雨天气等[4～6]。倒伏发生的时期不同，对产量造成的损失也不一样。李才金等[7]调查发现，小麦在孕穗至扬花期发生倒伏会减产30%～50%，在灌浆期发生倒伏会减产10%～20%，在乳熟期发生倒伏会减产10%～15%。

河北省邯郸市曲周县是华北平原粮食生产核心县[8]。2017年5月曲周县出现强降雨天气，造成全县1.02万hm2冬小麦倒伏，占小麦播种总面积的20.5%，损失巨大。为了了解该区小麦倒伏的主要影响因素及其对冬小麦产量的影响，通过农户调查与定点试验相结合的方式，比较了农户常规管理措施与高产高效栽培技术对冬小麦倒伏的影响，以期为进一步完善小麦生产管理措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

农户调查与定点试验均在曲周县白寨镇北油村进行。该区属温带半湿润大陆性季风气候，年≥10℃积温4 472℃，年平均降水量542.8 mm，其中7～9月的降水量约占全年总降水量的2/3[9]。2017年5月出现强降雨和大风天气，当地小麦均发生了不同程度的倒伏。

1.2 试验方法

1.2.1 农户调查 选取中国农业大学在当地布置的高产高效技术示范田的对照田作为调查对象，共37块。调查项目包括小麦品种、播种量、施氮量和灌溉次数。2017年5月22日小麦出现倒伏后，调查各田块的倒伏率（倒伏面积/调查面积×100%） 和倒伏等级（Ⅰ级∶0%＜倒伏率≤25%；Ⅱ级∶25%＜倒伏率≤50%；Ⅲ级∶50%＜倒伏率≤75%；Ⅳ级∶倒伏率＞75%）。在发生倒伏的田块，除去边行后随机在倒伏区域中间、边缘和周围各选取1个样点，每个样点连续选取10株小麦，测量茎基部第二节间长度，取平均值记为该田块的小麦茎基部第二节间长度。在未发生倒伏的田块，除去边行后随机选取3个长势均匀的样点，每个样点连续选取10株小麦，测量茎基部第二节间长度，取平均值记为该田块的小麦茎基部第二节间长度。

1.2.2 定点试验 选取高产高效技术示范田中的10个田块进行定点试验，小麦管理技术设农户常规管理（CK）、高产高效技术处理（双高处理）、高产高效技术＋氮素精准管理技术处理（精准处理） 3个（表1和2）。精准处理与双高处理的差别在于追氮量不同，其中，双高处理的追氮量为固定值120 kg/hm2，精准处理的追氮量是追肥前利用RapidSCAN对各试点小麦氮素进行营养诊断后计算获得的。

参试冬小麦品种为鲁原502，2016年10月11日播种，2017年6月5日收获。播种前1 d撒施硫酸钾型复合肥（N、P2O5、K2O含量分别为20%、15%、10%）做底肥；2017年3月26日结合灌水追施尿素（N含量46%）。孕穗期，调查各处理的小麦倒伏率，并测定小麦茎基部第二节间长度（测定方法同1.2.1）；然后，将样株带回实验室，采用凯氏定氮法测定地上部含氮量。乳熟期，各处理均在未倒伏区随机选取2个长势均匀的样点（考虑到倒伏发生在冬小麦灌浆后期，小麦有效穗数和穗粒数不再变化，因此，各处理的样点只选择在未倒伏区），每个样点选取长1 m的双行样段，统计有效穗数；然后，取连续的20个麦穗带回实验室，统计穗粒数，计算平均穗粒数。收获期，对于未倒伏的处理，除去边行后随机选取3个长势均匀的样点，每个样点收割1 m2测产，根据收获面积折算单位面积产量；对于发生倒伏的处理，在倒伏区和非倒伏区，分别随机选取3个区域，每个区域连续收割长0.2m的双行小麦，带回实验室考种，测定倒伏区与非倒伏区的产量和千粒重，并根据倒伏区和非倒伏区的面积进行加权平均，折算出该处理的产量和千粒重。

表1 不同处理的小麦管理技术Table 1 The management technonlogy of winter wheat of different treatments

表2 精准处理10个田块的土壤基础理化性质Table 2 The basic physicochemical properties of topsoil of ten field

1.2.3 数据统计分析 利用SPSS 20.0和Excel 2013软件进行数据统计与分析。

2 结果与分析

2.1 农户常规管理措施与冬小麦倒伏程度之间的关系

在调查的37个田块中，有31个田块出现了不同程度的倒伏，总倒伏率达51.1%，其中，Ⅰ～Ⅳ级倒伏田块占总田块数的比例分别为18.9%、13.5%、5.4%和45.9% （图1）。

图1 不同倒伏率田块的分布频率Fig.1 The frequency of field with different lodging rate

2.1.1 播种量、灌溉次数、施氮量和茎基部第二节间长度对冬小麦倒伏的影响 田间管理措施对冬小麦倒伏有显著影响。调查区冬小麦的播种量为180～240kg/hm2；灌溉次数为1～3次，其中，灌溉2次的田块占51.4%，灌溉1次和3次的田块各占24.3%；施氮量范围为246～300 kg/hm2，平均施氮量为 280.3 kg/hm2。3 种管理措施与冬小麦倒伏率均呈极显著的正相关（表3），说明随着播种量、灌溉次数、施氮量的增加，冬小麦倒伏率明显升高。

调查区冬小麦的茎基部第二节间长度范围为10.09～14.13 cm，随着茎基部第二节间长度的增大，小麦倒伏率逐渐升高，二者呈极显著的正相关。播种量、灌溉次数和施氮量对茎基部第二节间长度均有显著影响，三者与茎基部第二节间长度均呈极显著的正相关。研究表明，随着播种量的增加，小麦茎基部节间长度增长，茎秆机械强度逐渐降低，倒伏风险加大[7，10]。本研究结果与前人研究结果相一致。

2.1.2 冬小麦品种对倒伏的影响 除农艺措施外，冬小麦品种对倒伏也有显著影响。在调查的37个田块中，有15个田块种植的冬小麦品种为鲁原502，其余均为河农827。种植河农827的所有田块均发生了倒伏，平均倒伏率为78.8%；而种植鲁原502的田块，有60.0%发生了倒伏，平均倒伏率仅8.7%，显著低于河农827（表4）。同时，鲁原502的茎基部第二节间长度明显短于河农827。因此，从品种特性角度来看，鲁原502的抗倒性优于河农827。

表3 冬小麦倒伏率与播种量、灌溉次数、施氮量和茎基部第二节间长度的相关性分析Table 3 Correlation among lodging rate and sowing amount，irrigation times，nitrogen rate and the second base internode length of winter wheat

表4 品种对倒伏的影响Table 4 Effect of winter wheat varieties on lodging

2.2 定点试验不同处理对冬小麦倒伏的影响

定点试验结果（表5）显示，双高处理和精准处理的冬小麦倒伏率分别为8.5%和5.0%，二者差异不显著，但均显著低于CK；地上部含氮量分别为14.3%和13.5%，二者差异不显著，但均低于CK，其中，精准处理与CK差异达到了显著水平。对冬小麦地上部含氮量与倒伏率的关系进行分析发现，小麦倒伏率随着地上部含氮量的增加而逐渐升高（图2）。

表5 不同处理对冬小麦倒伏及产量的影响Table 5 Effects of different treatments on lodging and yield of winter wheat

图2 冬小麦地上部含氮量与倒伏率的关系Fig.2 Relationship between nitrogen content in wheat shoot and lodging rate of winter wheat

2.3 倒伏对冬小麦产量的影响

冬小麦灌浆后期发生倒伏，其有效穗数和穗粒数不再变化，仅对千粒重有显著影响。各处理倒伏区的冬小麦千粒重均显著低于未倒伏区，使得各处理倒伏区的产量均低于未倒伏区（表6）。CK、双高处理和精准处理加权平均产量较未倒伏区分别减产2.4%、0.9%和0.2%，即倒伏率越高的处理，冬小麦减产幅度越大。

表6 倒伏对冬小麦产量及其构成的影响Table 6 Effects of lodging on the yield and yield components of winter wheat

3 结论与讨论

通过对农户田间管理措施进行分析发现，播种量、灌溉次数和施氮量均与冬小麦倒伏率呈极显著的正相关。播种量过大易造成冬小麦群体密度过大，是导致小麦倒伏的主要原因之一[7，10]。施用氮肥是提高冬小麦产量的重要措施，但氮肥施用过多会造成小麦秸秆徒长[11～13]，抗倒伏能力下降[14]。随着灌溉总量和灌溉次数的增加，小麦的茎秆机械强度下降，抗倒指数降低[10]。刘仲秋等[15]研究表明，在保持总灌水量不变的前提下，灌溉3次的小麦抗倒伏指数大于灌溉1次和2次，与本研究结果相反。造成这种差异的主要原因是本研究调查田块的灌水总量随着灌溉次数的增加而增大。

除田间管理措施外，冬小麦的品种特性与倒伏率也有密切关系。茎基部第二节间长度越长的小麦品种，其倒伏率越高。研究表明，小麦出现倒伏与其茎秆基部的生长状况密切相关，基部节间长度与倒伏率呈正相关，且第2节间长度与小麦抗倒性之间的相关性高于其他节间[16～17]。

定点试验结果表明，冬小麦倒伏率随着植株吸氮量的增加而升高。双高处理和精准处理的植株吸氮量均低于CK，二者的倒伏率均显著低于CK。冬小麦灌浆后期发生倒伏，不仅影响叶片的光合作用，还影响养分向穗部的输送[3]，导致千粒重降低，籽粒减产。且倒伏程度越大，对产量的影响越大。

小麦倒伏不仅会造成减产，还容易加重纹枯病和白粉病等病害的发生，引起籽粒霉变，造成小麦品质下降[3，18～20]。因此，对影响倒伏的主要因素进行研究，提出有针对性的对策，具有重要意义。通过对农户调查和定点试验的数据分析认为，除气候因素外，选择抗倒性强的小麦品种，降低播种量和灌溉次数，采用高产高效技术和氮素精准管理等措施，有利于控制小麦群体密度，提高冬小麦的抗倒伏能力。

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