周劍雄，劉 威，鄒 娟，張春華，郭衛(wèi)紅，武立舉，張隨成，熊又升，楊立軍

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，a.植保土肥研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部廢棄物肥料化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.糧食作物研究所，武漢 430064；2.華強(qiáng)化工集團(tuán)有限公司，湖北 宜昌 444100；3.山東省聊城市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 聊城 252000；4.襄陽市樊城區(qū)太平店鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，湖北 襄陽 441000）

江漢平原是長江中下游地區(qū)重要的小麥產(chǎn)區(qū)之一，小麥常年種植面積占湖北省全省總面積的50%以上［1］，該區(qū)小麥主要采取稻麥連作種植模式［2］。近年來，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的大量使用導(dǎo)致土壤環(huán)境污染日益嚴(yán)重，直接影響到農(nóng)作物的正常生長和農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量安全［3～5］。研究表明，作物施用有機(jī)肥可以改善土壤理化性質(zhì)，增加有機(jī)質(zhì)含量。長期堅(jiān)持施用有機(jī)肥可以在減少化肥施用的前提下，保證作物的產(chǎn)量和質(zhì)量［6～8］。近年來，肥料增效劑在許多作物上已取得了較好的效果［9～11］。化肥的不合理施用，會(huì)降低肥料利用率，增加元素流失，造成土壤板結(jié)、水污染、大氣污染等一系列環(huán)境問題［12］。因此，合理的減施化肥模式在提高作物產(chǎn)量和肥料利用率方面具有一定效果［13］。江漢平原位于湖北省中南部地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，該地區(qū)土壤肥沃、雨量充沛、光照充足、四季分明，適宜半冬性小麥生長［14］，但由于該地區(qū)小麥單產(chǎn)水平低，冬前干旱會(huì)導(dǎo)致小麥根系發(fā)育不良，生育后期雨水多、土壤濕潤，增加小麥倒伏風(fēng)險(xiǎn)，對小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)造成影響［15］。 因此，如何提高小麥的抗倒伏能力成為該地區(qū)小麥生產(chǎn)亟待解決的關(guān)鍵問題［16］。

小麥倒伏的主要原因是根倒和莖倒［17］。在小麥的孕穗期、灌漿期和乳熟期都易發(fā)生莖倒，而且莖倒發(fā)生時(shí)期越早，小麥減產(chǎn)越嚴(yán)重。研究報(bào)道小麥孕穗期至揚(yáng)花期倒伏產(chǎn)量損失最大，減產(chǎn)幅度達(dá)至小麥總量的50%，甚至絕收［18］。孟令志等［19］研究發(fā)現(xiàn)，小麥莖稈抗倒性與品種及栽培措施緊密相關(guān)，適當(dāng)降低株高和增加莖稈基部節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度均能提高其抗倒性，但降低株高會(huì)影響生物量的積累和產(chǎn)量形成。研究發(fā)現(xiàn)［20］，小麥抗倒性不僅受穗重、穗頸彎曲度等穗型特征的影響，還與莖稈基部的節(jié)間長度、節(jié)間粗度、稈壁厚度、莖稈鮮重等莖稈物理性狀有較大相關(guān)性。目前，栽培管理尤以氮肥影響最為顯著，過量增施氮肥不僅會(huì)增加小麥的株高、節(jié)間長度、重心高度，還會(huì)降低莖稈基部節(jié)間粗度、稈壁厚度、節(jié)間充實(shí)度，導(dǎo)致小麥田間倒伏率大大增加。有學(xué)者提出，合理的減施化肥是通過減少小麥生育后期的無效分蘗，改善主莖蘗的養(yǎng)分供應(yīng)狀況，從而增加其抗倒伏能力［21］。此外，通過后期合理的追肥也可以調(diào)節(jié)小麥穗下節(jié)間與基部節(jié)間的比值，從而降低其倒伏率。

目前，針對化肥減施模式對小麥莖稈抗倒性與產(chǎn)量的影響已有較多研究，但大多研究集中在黃淮海地區(qū)，且研究是在單一土壤肥力水平下針對單一變量進(jìn)行的，而關(guān)于江漢平原地區(qū)冬季小麥減施化肥模式的相關(guān)研究較少。本研究在江漢平原開展冬季小麥化肥減施試驗(yàn)，通過分析減施20%化肥、減施20%化肥配施有機(jī)肥及增效劑模式下小麥基部第2 和第3 節(jié)間節(jié)間長度、莖稈厚度、莖稈機(jī)械強(qiáng)度及產(chǎn)量等指標(biāo)，揭示不同減肥模式對小麥群體生長調(diào)節(jié)及其對抗倒性和產(chǎn)量的影響，以期尋找合理的施肥模式，為江漢平原不同土壤肥力水平下小麥的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

試驗(yàn)于2019 年11 月至2020 年5 月在湖北省鐘祥市石牌鎮(zhèn)真武村（E112°31′6″，N31°1′42″）進(jìn)行。該區(qū)域位于江漢平原北端，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，年均氣溫16.4 ℃，年平均日照數(shù)2 125.3 h，年均降雨量987.6 mm，無霜期260 d。供試土壤為長江沖積物母質(zhì)發(fā)育的灰潮土，土壤質(zhì)地為沙壤土。試驗(yàn)前采集土壤測定基本理化性狀為：有機(jī)質(zhì)含量為27.31 g/kg，堿解氮含量為116.79 mg/kg，速效磷含量32.44 mg/kg，速效鉀含量109.47 mg/kg，pH 7.20。前茬作物為水稻，收獲后的秸稈全部機(jī)械粉碎還田。

供試肥料：尿素（N，46%）、過磷酸鈣（P2O5，12%）、氯化鉀（K2O，60%）、顆粒復(fù)合肥（15-15-15）、宜施壯緩釋肥（25-13-7）；供試有機(jī)肥由武漢合緣綠色生物股份有限公司生產(chǎn)；供試肥料增效劑主要含脲酶抑制劑、硝化抑制劑等成分。供試小麥品種為鄭麥9023。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置3 個(gè)施肥處理，分別為CK、M1、M2。CK 為當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的常規(guī)施肥，N 177 kg/hm2、P2O575 kg/hm2、K2O 82.5 kg/hm2，M1 化肥養(yǎng)分用量為N 133.5 kg/hm2、P2O563 kg/hm2、K2O 70.5 kg/hm2+750 kg/hm2有機(jī) 肥+22.5 kg/hm2增 效 劑，M2 化 肥 養(yǎng)分 用量為N 150 kg/hm2、P2O578 kg/hm2、K2O 42 kg/hm2。3個(gè)處理均為一次性基施。

每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為100 m2（10 m×10 m）。小區(qū)間筑田埂，高約35 cm，寬約25 cm。小麥播期為2019 年11 月2 日，播種量為225 kg/hm2，基本苗為220 萬株/hm2，2020 年2 月27 日返青分蘗，5 月19 日收獲；大田管理方式與當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培管理模式一致。

1.3 測定內(nèi)容與方法

1.3.1 倒伏率、倒伏程度及倒伏系數(shù)調(diào)查 倒伏率：在成熟期測定小麥倒伏面積，倒伏率為小麥的倒伏面積與總面積之比；倒伏程度以小麥莖稈與地面夾角表示：0 級為75°～90°、1 級為45°～75°、2 級為15°～45°、3 級為0°～15°；倒伏系數(shù)＝倒伏率/倒伏程度［22］。

1.3.2 莖稈主要形態(tài)指標(biāo) 株高：每個(gè)小區(qū)于成熟期選取3 塊0.5 m×0.5 m 的小麥混合，從混合樣品中選取10 株長勢均勻一致的小麥植株，去除小麥根系后用米尺測量每株主莖長度，求平均值；重心高度：將莖稈（帶葉、葉鞘及穗）中部左右位置放于支點(diǎn)上，調(diào)節(jié)莖稈位置，直至莖稈平衡在支點(diǎn)上，莖稈基部頂端至平衡支點(diǎn)距離記為重心高度。節(jié)間長度：取植株主莖（去除葉、葉鞘）用直尺分別測量每個(gè)單莖的基部節(jié)間長度。莖稈厚度：用電子游標(biāo)卡尺測量每個(gè)單莖的外徑及內(nèi)徑，莖稈厚度＝（外徑－內(nèi)徑）/2［23］。

1.3.3 莖稈機(jī)械強(qiáng)度測定 莖稈機(jī)械強(qiáng)度：試驗(yàn)小區(qū)于成熟期選取10 株長勢均勻一致的植株，用剪刀無損剪下小麥秸稈基部第2、3 節(jié)莖稈，將待測莖稈水平放在搭好的鐵架臺(tái)上，將小吊籃系在莖稈中間部位，最后緩緩向小吊籃加入小麥粒，當(dāng)待測莖稈折斷時(shí)停止加小麥粒，用電子天平記錄吊籃及加入小麥粒重量即為該莖稈機(jī)械強(qiáng)度。

1.3.4 產(chǎn)量測定 于收獲期將每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)小麥全部收割測產(chǎn)，取50 穗調(diào)查穗粒數(shù)，風(fēng)干后脫粒，計(jì)算千粒重及理論產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010 軟件整理數(shù)據(jù)并作圖，用SPSS17.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對小麥倒伏率和倒伏程度的影響

鄭麥9023 的倒伏率和倒伏程度如表1 所示。由于氣候原因，所有試驗(yàn)處理均出現(xiàn)嚴(yán)重倒伏，且倒伏主要發(fā)生在乳熟期和蠟熟期?；适┯昧繙p少后，小麥田間倒伏率有所增加，M1 處理的倒伏系數(shù)高達(dá)90.3%。與CK 相比，M1、M2 處理倒伏程度均較低，在收獲期機(jī)械收割小麥造成的產(chǎn)量損失也會(huì)相對較低。

表1 小麥倒伏率和倒伏程度

2.2 不同施肥處理對小麥基部節(jié)間形態(tài)特征及抗倒指數(shù)的影響

由表2 可知，M1、M2 與CK 處理的小麥株高、重心高度、基部第2、3 節(jié)間長度無顯著差異（P＞0.05）。這是由于試驗(yàn)地基礎(chǔ)地力比較高，試驗(yàn)小麥又是第一茬，所以即使在減量20%化肥情況下，小麥的形態(tài)特征指標(biāo)并無明顯差異。與CK 處理相比，M1、M2 處理的小麥基部第2、3 節(jié)莖稈厚度明顯增加，基部第3 節(jié)莖稈厚度均增加了33.96%。與CK 處理相比，M1、M2 處理的小麥基部第2、3 節(jié)機(jī)械強(qiáng)均顯著增強(qiáng)（P＜0.05），第2 節(jié)增幅分別為50.68%、55.76%，第3 節(jié)增幅分別為60.02%、64.17%。M2 處理下的小麥莖稈厚度、機(jī)械強(qiáng)度以及莖稈鮮重均為最大，這說明合理減施化肥可以增加小麥莖稈厚度及基部節(jié)間機(jī)械強(qiáng)度，從而提高小麥的抗倒指數(shù)。

表2 不同處理的小麥莖稈抗折力及其相關(guān)指標(biāo)

2.3 不同施肥處理對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表3 可知，3 個(gè)處理的小麥有效穗數(shù)無顯著差異，這也是因?yàn)樵囼?yàn)地基礎(chǔ)地力較高造成的。試驗(yàn)小區(qū)實(shí)際收獲產(chǎn)量較往年也有一定幅度的減產(chǎn)，這是由于當(dāng)年小麥在乳熟期和蠟熟期遭遇極端天氣導(dǎo)致試驗(yàn)田小麥倒伏嚴(yán)重，機(jī)收測產(chǎn)過程中小麥損失嚴(yán)重造成的。與CK 處理相比，M1、M2 處理的實(shí)際產(chǎn)量增幅分別為66.62%、51.24%。M1、M2 處理的理論產(chǎn)量、千粒重均顯著高于CK（P＜0.05），M1、M2 處理的理論產(chǎn)量增幅分別為43.30%、42.70%。這說明即使在小麥嚴(yán)重倒伏情況下，適量減施化肥或適量減施化肥配施有機(jī)肥和肥料增效劑也可以提高小麥產(chǎn)量，M1、M2 處理的綜合效果均優(yōu)于常規(guī)施肥模式。

表3 不同施肥處理對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.4 小麥節(jié)間形態(tài)特征的相關(guān)性分析

由表4 可知，小麥的田間倒伏率與基部第3 節(jié)莖稈厚度（0.744）及機(jī)械強(qiáng)度（0.738）均呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。小麥的穗粒數(shù)與基部第2 節(jié)莖稈厚度（0.787）呈顯著正相關(guān)（P＜0.05），與第2 節(jié)莖稈機(jī)械強(qiáng)度（0.887）呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01）。這表明小麥基部第2、3 節(jié)莖稈是制約小麥倒伏的關(guān)鍵因素，加強(qiáng)基部第2、3 節(jié)莖稈厚度和機(jī)械強(qiáng)度對小麥抗倒伏以及增產(chǎn)具有重要意義。

表4 小麥節(jié)間形態(tài)特征的相關(guān)性分析

3 討論

在減氮施肥對小麥倒伏性影響方面已有大量研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)減氮施肥模式不僅可以調(diào)節(jié)小麥基部節(jié)間長度與穗下節(jié)間長度比例，還可以增加基部節(jié)間粗度及稈壁厚度，進(jìn)而提高小麥抗倒伏能力［23］。有研究表明，增施氮肥可以增加小麥株高、重心高度、節(jié)間長度、單株鮮重等理化指標(biāo)，但會(huì)降低小麥莖稈粗度、機(jī)械強(qiáng)度及抗倒指數(shù)，從而加大小麥的田間倒伏率［24，25］。小麥基部節(jié)間長度、充實(shí)度、稈壁厚度及穗下節(jié)間長度均會(huì)隨減施氮肥比例的增加而增加，而株高和各節(jié)間長度與之相反［26］，說明合理減少氮肥用量，可以為小麥形成良好的株型結(jié)構(gòu)、降低倒伏率奠定基礎(chǔ)。張明偉等［22］研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，小麥由于莖稈節(jié)間變長變細(xì)，充實(shí)度減少，強(qiáng)度降低，田間倒伏率增加。本研究發(fā)現(xiàn)，在M1、M2 條件下，小麥株高、重心高度較常規(guī)施肥差異均不顯著，但小麥基部節(jié)間莖稈厚度和機(jī)械強(qiáng)度均顯著增加。說明減施化肥M1、M2 均有利于改善小麥基部節(jié)間性狀，從而增強(qiáng)了小麥的抗倒能力。

不同小麥品種的株高、根系發(fā)達(dá)程度、莖稈形態(tài)、力學(xué)特征、穗重都存在一定差異，其中莖稈形態(tài)特征是影響小麥倒伏的主要因素［27］。小麥基部節(jié)間越短、機(jī)械組織越發(fā)達(dá)、重心高度越低，小麥的抗倒伏能力就越強(qiáng)［28］。本研究發(fā)現(xiàn)，小麥莖稈基部第3 節(jié)間節(jié)間長度、厚度大于基部第2 節(jié)間，近年來隨著產(chǎn)量的增加，植株重心高度提高，莖稈基部第3 節(jié)間形態(tài)特征對倒伏產(chǎn)生的影響也不可忽視。為防止小麥的倒伏并實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)，需要確定適宜的化肥減施量。本試驗(yàn)條件下，化肥減施20%以及化肥減施20%配施有機(jī)肥及肥料增效劑處理下，小麥群體結(jié)構(gòu)合理，莖稈節(jié)間綜合抗倒性狀較好，可以降低莖稈倒伏率及倒伏程度，有利于高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，在本試驗(yàn)條件下，減施20%化肥及減施20%化肥配施有機(jī)肥和增效劑均能夠替代常規(guī)化肥而不會(huì)導(dǎo)致減產(chǎn)。增效劑與化肥配合施用能提高小麥的有效穗數(shù)，并且能增加每穗粒數(shù)和千粒重，改善了小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素，這與李志堅(jiān)等［29］的研究結(jié)果一致。增效劑與有機(jī)肥配合施用能夠起到節(jié)省施肥成本、提高小麥種植經(jīng)濟(jì)效益的作用。本研究還發(fā)現(xiàn)，小麥減量化肥配施增效劑對其抗倒性還存在一定的影響。因此，在充分利用有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，減少化肥的施用量對于節(jié)省資源、減少環(huán)境污染、增產(chǎn)增效具有重要意義。