水稻倒伏原因及評價(jià)倒伏方法的研究進(jìn)展

黃 琰 趙澤松 馬春梅

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030；2.雞西大學(xué) 安全與環(huán)境工程系，黑龍江 雞西 158100；3.黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院 水稻研究所，黑龍江 佳木斯 154007)

中國是世界上水稻栽培的起源國，距今已有14 000年～18 000年的歷史。水稻是世界上重要的谷類作物，在糧食生產(chǎn)中占有舉足輕重的地位，其穩(wěn)定供給直接影響全球糧食平衡。但是，水稻在生產(chǎn)實(shí)際中常常會出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象，尤其是在惡劣天氣作用下，更易導(dǎo)致莖稈倒伏，造成水稻減產(chǎn)10%～30%[1]。隨著我國人口的增加、人民生活水平的提高，人們對稻米的品質(zhì)和產(chǎn)量要求越來越高，大力發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)稻米已勢在必行。

水稻的倒伏不但可以導(dǎo)致產(chǎn)量下降，使稻米的品質(zhì)和食味變差[2～4]，同時(shí)給收割脫粒帶來不便，出現(xiàn)落粒、穗發(fā)芽現(xiàn)象，增加稻谷損失率[5]，限制了產(chǎn)量潛力進(jìn)一步提高[6]。據(jù)李文熙等[7]測算，水稻乳熟期倒伏減產(chǎn)34%，臘熟期與黃熟期倒伏分別減產(chǎn)21%。因此，倒伏問題仍然是當(dāng)前水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的重要限制因子。

1 水稻倒伏的原因

針對水稻倒伏問題，國內(nèi)外許多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，在水稻倒伏的類型上普遍認(rèn)為有兩種：一種是基部倒伏，二是折稈倒伏[8，9]。

Kona[10]指出作物發(fā)生倒伏后，植株郁閉，葉片不能有效地進(jìn)行光合作用；莖稈中輸導(dǎo)組織受到損傷，作物正常生長中的物質(zhì)供應(yīng)不暢，光合產(chǎn)物的運(yùn)輸和貯藏受阻，結(jié)實(shí)率明顯下降，限制產(chǎn)量潛力的發(fā)揮，影響農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)；機(jī)械收獲效率降低，作物收獲損失加重。

作物的抗倒伏能力受多種因素影響。栽培專家們從栽培措施、水肥管理、品種特性等角度出發(fā)提出了各自的看法。楊長明等[11]從3個方面提出影響作物倒伏的因素：一是作物自身的抗倒伏能力，如品種、生育時(shí)期等；二是栽培措施，如施肥量及其種類、種植密度等；三是氣象條件，特別是臺風(fēng)或風(fēng)暴。

陳斌[12]等人從倒伏時(shí)間、對產(chǎn)量的影響進(jìn)行分析，歸納水稻的倒伏原因有：一是擱田質(zhì)量不高，群體偏大，個體不健壯；二是P、K投入不足，N、P、K比例不協(xié)調(diào)；三是有機(jī)肥用量少，化肥N用量偏多；四是N肥運(yùn)籌不甚合理，蘗肥、接力肥用量偏多比例偏高造成無效分蘗多，群體大。

吳耀民[13]等人通過對遼寧省水稻倒伏實(shí)際情況的分析認(rèn)為，引起水稻倒伏的因素有7個：一是品種耐肥與抗倒伏性差；二是移栽密度不合理；三是水肥運(yùn)籌不當(dāng)；四是光照不足；五是植株早衰；六是株型不佳；七是病蟲害影響。

2 倒伏的評價(jià)指標(biāo)

在對水稻抗倒伏能力的研究中，有一些關(guān)鍵指標(biāo)能準(zhǔn)確衡量水稻的抗倒伏能力。前人對此進(jìn)行了很多嘗試，其中最直觀、最簡便的方法是被人們廣泛應(yīng)用的倒伏分級法，即根據(jù)成熟期植株傾斜角度，將倒伏程度劃分為幾個級別或類型。

但也有研究認(rèn)為，抗倒伏品種和不抗倒伏品種混作，能提高不抗倒伏品種的抗倒能力，使其不產(chǎn)生倒伏[14，15]。因此用倒伏分級這一標(biāo)準(zhǔn)，不能正確反應(yīng)抗倒伏品種和不抗倒伏品種在混作情況下的差異。

2.1 倒伏部位的分類

水稻倒伏有莖稈倒伏和根倒伏兩種。根倒伏即發(fā)生在稻株根際的全株倒伏，主要是由于水稻根系入土較淺、下層根系發(fā)育差所致[16]。莖稈倒伏的發(fā)生更為普遍，易出現(xiàn)在我國的南方稻區(qū)，主要是由于莖稈基部較細(xì)、機(jī)械組織不發(fā)達(dá)引起[17]。而生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)生的大部分水稻倒伏，兼有根倒伏和莖稈倒伏的綜合性特征。

2.2 倒伏指數(shù)

倒伏指數(shù)是日本學(xué)者崛內(nèi)久滿[18]首先提出用來評價(jià)水稻品種的抗倒伏能力的，倒伏指數(shù)=彎曲力矩/抗折斷力×100，其中彎曲力矩=地上部長度×地上部重量，節(jié)間抗折斷力為在支點(diǎn)距離5cm的節(jié)間中部懸掛祛碼，莖稈折斷時(shí)所施加的力。

可簡單地表述為：倒伏指數(shù)與株高和莖稈鮮重呈正比，而與莖稈彎曲或折斷時(shí)所承受的最大力矩或挫折重呈反比。倒伏指數(shù)越低，表明作物莖稈抗倒伏能力越強(qiáng)，倒伏指數(shù)越高，則表明作物莖稈抗倒伏能力就越弱[19～22]。

由于倒伏指數(shù)既考慮了株高和鮮重等形態(tài)特性，同時(shí)也考慮了挫折重等力學(xué)特性，故具有較強(qiáng)的綜合評價(jià)性能，所以在水稻的抗倒伏研究中有較為廣泛的引用。

森谷(1961)[23]提出倒伏指數(shù)能夠表示莖稈的抗倒伏能力與水稻的實(shí)際倒伏程度非常一致，并且能夠較容易地表示品種間的差異，適合于作衡量水稻抗倒伏能力的指標(biāo)。孫旭初(1987)[19]提出用抗倒指數(shù)來衡量水稻的抗倒伏能力：抗倒伏指數(shù)=莖基抗折斷力/(莖長×主穗谷重)。楊惠杰等[22]用彎曲力矩與抗折斷力的比值作為倒伏指數(shù)，相比于崛內(nèi)久滿等[18]的方法，后者更符合力學(xué)分析的原理。

2.3 傾斜角度法

國家水稻倒伏性記載標(biāo)準(zhǔn)分為：直、斜、倒、伏四級。直：莖稈直立或基本直立；斜：莖稈傾斜角度小于45°；倒：莖稈傾斜角度大于45°；伏：莖穗完全伏貼于地。張忠旭等[21]以成熟期植株傾斜的角度表示水稻的抗倒伏能力，并根據(jù)植株傾斜角度的大小將倒伏程度劃分為：倒伏型(傾斜角為40°～45°)、傾斜型(傾斜角在46°～60°)、直立型(傾斜角在61°～90°)；傾斜的角度越小，莖稈的抗倒伏能力越弱；傾斜角度越大，抗倒伏能力就愈強(qiáng)。該種方法直觀、簡便，其傾斜角可于成熟期直接用量角器在田間測定。有些研究提出了對單株倒伏的級別，把單株從完全直立到完全倒伏劃分為不同等級：0～3級、0～4級、1～9級等多種劃分方法。

2.4 莖稈系數(shù)

袁志華[24]等提出了莖稈系數(shù)這一評價(jià)農(nóng)作物莖稈抗倒伏能力的指標(biāo)，該指標(biāo)也適用于水稻莖稈。從力學(xué)角度看，水稻是否發(fā)生倒伏取決于在自身重力及外界風(fēng)雨等作用下引起的致倒力矩與由莖稈的彈性及韌性等因素引起的抗倒力距之間的對比關(guān)系。當(dāng)外力力矩大于植株的抗倒力矩時(shí)，即發(fā)生倒伏；反之，則不倒。袁志華等直接建立了水稻莖稈模型，分析了典型風(fēng)荷載對莖稈的影響，綜合風(fēng)、雨、土壤、莖稈性狀等各種因素，得出了由重力和風(fēng)力產(chǎn)生的倒伏力矩M以及由摩擦力和土壤重力產(chǎn)生的抗倒力矩M的數(shù)學(xué)表達(dá)式，為科學(xué)地估計(jì)水稻抗倒伏性提供了理論依據(jù)。徐正進(jìn)等通過建立力學(xué)模型，對水稻穗型與倒伏的關(guān)系也進(jìn)行了初步的研究。

2.5 抗折力矩

抗折力矩可表述為使單位高度莖稈或特定部位莖稈折斷所需要的力，不同的研究者有不同的引用方法和應(yīng)用方法。華澤田[25]研究得出：抗折力矩=莖稈折斷時(shí)所需的力×(水稻單莖平衡點(diǎn)到莖底端距離—折斷點(diǎn)到莖底端距離?？拐哿厥悄M水稻抵抗外力折斷的一個直接指標(biāo)，它能直觀地表征水稻抗倒性能的強(qiáng)弱，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中更具有代表性。而有的研究用抗折力或挫折重直接代替抗折力矩。

3 小結(jié)

長期以來，特別是近年水稻單產(chǎn)普遍較高的情況下，倒伏一直是水稻產(chǎn)量及進(jìn)一步品質(zhì)提高的重要制約因素之一；另一方面，倒伏對稻米品質(zhì)的影響也是全方位的，倒伏后稻米品質(zhì)所測值包括加工、食味等指標(biāo)幾乎呈全面降低。造成水稻倒伏的原因很多：本身遺傳特性、基部節(jié)間過長、機(jī)械組織不發(fā)達(dá)、個體與群體不協(xié)調(diào)、施肥不合理等等。水稻抗倒伏的評價(jià)方法也不少，從倒伏指數(shù)的提出到傾斜角度法，以及莖稈系數(shù)、抗折力矩對倒伏評價(jià)等等。

水稻倒伏的危害是嚴(yán)重的，如何利用抗倒伏的評價(jià)方法找出作物倒伏的決定因素，以減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的損失是很必要的。

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