不同水肥模式对籼稻和粳稻抗倒伏性能的影响

王振昌，程鑫鑫，谢 毅，洪 成，胡 萌，高 云，游佳明， 何雅婷，刘金晶，肖冰琦，郭相平

（1.河海大学农业科学与工程学院，南京 211106；2.青岛市水务事业发展服务中心，青岛 266071；3.西北农林科技大学，旱区农业水土工程教育部重点实验室，杨凌 712100；4.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京 210098）

0 引 言

水稻是中国最主要的粮食作物之一，中国大约有65%的人口以稻米为主食。根据形态特征和生理特性等，可将水稻分为粳稻和籼稻两个亚种。倒伏是影响作物稳产高产的主要限制因素之一。倒伏会导致机械收割困难，且水稻暴露于地表高湿度环境下，也易受病虫害的影响。此外倒伏引起的茎秆折断，会破坏茎秆维管束，阻碍碳氮有机物向穗部运移，导致产量和品质下降。据统计，2020年中国农业用水量为3 612.4亿m，占全国总用水量的62.1%。传统淹灌模式不仅限制水稻高产潜力的发挥，也会加剧农业用水的紧张程度。此外，化肥的应用虽然有效提高了粮食产量，但随着施用量的增加，一些负面影响也逐渐凸显，不合理的氮肥施用不仅降低氮肥利用效率，造成资源浪费和农业面源污染，还会增加水稻对倒伏、病虫害的敏感性，最终导致水稻减产。因此，研究水稻在不同水肥模式下倒伏性状的变化，对提高水稻抗倒伏性能，实现水稻高产稳产具有重要意义。

肥料是影响水稻倒伏性能的主要因素之一，Pan等研究表明，随着氮肥施用量的提高，水稻株高和重心高度显著增加，而基节间的茎秆壁厚、茎粗和茎鞘饱满度降低，倒伏风险增加。彭显龙等研究表明，与常规施肥相比，氮肥综合管理可增加茎秆含钾量，显著提高水稻茎秆抗折力；范永义等研究发现，硅钾肥配施能显著增加水稻节间茎秆直径和壁厚，改善茎秆形态特征和力学性能，增强水稻抗倒伏能力；Zhang等研究表明，在氮素施加量相同或较低的情况下，缓释肥料能提高水稻对K和Si的吸收，从而增强水稻抗倒伏性能；唐乐丹研究发现，有机无机复混肥通过降低水稻株高和重心高度，增加茎秆粗度与壁厚，来提高水稻抗倒伏能力；李国辉等研究发现，在水稻拔节期前施用过多氮肥会导致节间伸长，增加倒伏风险。

不同灌溉方式引起的土壤水分状况也是影响水稻倒伏性状的重要因素，彭世彰等研究表明，相较于常规灌溉处理，控制灌溉既能更有效地控制无效分蘖的发生，又能改善节间性状，防止或减轻倒伏；郝树荣等研究表明，控制灌溉能够有效降低水稻株高和重心高度，增加茎壁厚度，增强节间充实度，从而提高茎秆抗倒伏能力；吴海兵等研究发现，干湿交替灌溉降低水稻重心高度，缩短节间长度，增加节间干物质质量，从而降低倒伏风险；郭相平等研究指出，分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫增加基部茎粗，改善茎秆结构，降低株高以及地上部鲜质量，提高水稻抗倒伏能力；王振昌等研究发现，旱涝交替胁迫通过影响干物质在茎秆和穗部等器官的运转和分配，影响了水稻的倒伏性状。

前人多集中于研究单因素对水稻基部节间物理强度和倒伏相关性状的影响。但考虑到灌溉方式会影响到氮素的分解，不同肥料类型的氮肥有效性差别明显，不同水稻种类间氮肥利用效率存在差异，并直接影响水稻对氮、磷、钾等元素的吸收及株高、茎粗等生长指标和茎秆机械组织强度，最终影响倒伏性状。本研究通过探讨灌溉方式、肥料类型、水稻种类及其交互作用对倒伏相关形态特征和茎秆力学性状及倒伏指数的影响，研究不同因素交互作用对水稻抗倒伏能力的影响机理，可为不同种类水稻通过灌溉、施肥等措施实现抗倒、高产、稳产的目标提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

本试验于2019－2020年6月－10月在南京市河海大学江宁校区节水园区（31°86′N，118°60′E）开展，土壤为取自附近稻田耕作层的黏壤土，土壤风干过筛后分层均匀压实装入盆中，盆内预留20 cm蓄水深度，每盆均装入385 kg供试土壤。为了尽可能与地面温度、空气湿度、风速、太阳辐射、降雨等田间条件保持一致，将盆埋在田间，盆内土层高度与地面高度一致。土壤砂粒质量分数为17.80%，黏土质量分数为36.67%，pH值为8.3，铵态氮0.2 mg/kg，有机质21.44 g/kg，有机碳12.43 g/kg。土壤容重和田间持水量（Field Capacity，FC）分别为1.34 g/cm和30.6%（质量含水率），土壤饱和含水率为43.7%（质量含水率）。

1.2 试验设计及过程

试验采用盆栽试验，盆内侧长×宽×高为90 cm× 68 cm×67 cm，供试水稻种类为南粳5055和Y两优900，设置不同灌溉方式（控制灌溉和浅水勤灌）和肥料类型（有机肥和化肥）为影响因素，共设置8个处理，见表1。每组处理4个重复，共32盆。以粳稻-化肥-浅水勤灌（JC2）作为对照处理。

表1 水稻水肥模式试验设计 Table 1 Design of water and fertilizer experiment for rice

两种供试水稻育秧时间相同：2019年和2020年均在5月10日；移栽时间：2019年均在6月28日和2020年均在6月27日，每盆内移栽12穴水稻，每穴3株；收割时间：2019年粳稻于10月13日收割，全生育期共108 d，籼稻于10月25日收割，全生育期共120 d；2020年两种水稻均于10月17日收割，全生育期共历时113 d。

化肥处理：基肥为N 15%（质量分数，下同）、PO15%、KO 15%的复合肥，返青肥、分蘖肥和穗肥施加尿素。基肥、返青肥、分蘖肥和穗肥施肥量分别为300、150、125、150 kg/hm。

有机肥处理：除2019年基肥为复合肥（含N、PO、KO均为15%，质量分数，下同）外，其余生育期均采用含N、PO、KO分别为7%、6%和12%和含MgO为4%的生物有机肥（DCM MIX 2，De Ceuster Meststoffen NV）。基肥、返青肥、分蘖肥和穗肥施肥量分别为645、1 000、835、1 000 kg/hm，有机肥的生产原料为食品工业中留下的动植物残渣。

试验时，基肥与土壤混合施入，2019年返青肥、分蘖肥和穗肥分别于7月9日、7月27日与8月17日随灌水施入，2020年返青肥、分蘖肥和穗肥分别于7月7日、7月28日与8月20日随灌水施入，两种肥料处理各生育期施用氮肥量一致，全生育期总施氮量均为243 kg/hm。

灌溉处理：于移栽后每日17:00对土壤水分进行监测，在无水层情况下，通过时域反射仪（Time Domain Reflectometer，TDR，Mini Trase SEC, USA) 测定土壤含水率。当土壤含水率达到该生育阶段灌水下限时，则灌水至上限；在有水层处理下，水层深度通过钢尺读数。若遇降雨，则对各处理进行加测，若降雨超过最大蓄雨深度，排水至蓄雨上限。水稻各水分控制方案如表2所示。

表2 水稻各生育期灌水上、下限及蓄雨上限 Table 2 Upper and lower limits of irrigation and upper limit of rain storage in each growth stage of rice

除水分调控和肥料类型外，本试验各处理其他农艺措施相同。

1.3 测定项目与方法

1）株高和单株水稻鲜质量：于黄熟期（2019年10月8日和2020年10月8日）在每盆内随机选取1穴水稻（代表穴），使用铲子取出整穴水稻，每穴水稻选取1个主茎测定节间性状，并用钢尺测量株高，电子秤（精度为0.01 g）测量水稻鲜质量。

2）气象数据：2019－2020气象资料来自于中国气象科学数据共享服务网（http://data.cma.cn/）提供的南京（StationID:58238）气象数据。

3）重心高度、重心比例：采用杨长明等的方法，将所选主茎地上部分（包括叶片、茎秆、叶鞘和穗）横置刀口上，左右移动，直至其平卧于刀口上，此时刀口的接触点即为植株的重心，测量重心点至茎秆基部的距离即为水稻植株的重心高度（Gravity Center Height，GCH），cm。重心比例（Ratio of GCH to Plant Height，RGPH）为重心高度与水稻在该时期株高的比值。

4）茎壁厚度、长轴粗度和短轴粗度：将所选主茎茎秆按节间剪断（不剥除叶鞘），使用游标卡尺测量倒二和倒三节间上下两端的茎壁厚度、长轴粗度和短轴粗度，两节间分别记为I1和I2。

5）单位节间干物质质量：将剪下的节间放入烘箱105 ℃杀青30 min后，转至85 ℃烘干至恒质量，计算单位节间干物质质量，单位节间干物质质量=节间干物质质量/节间长度。

6）测产：水稻收割时，除用作取样分析的水稻外，将盆内剩余的水稻收割并自然晒干，测定每个处理的籽粒产量。

7）水稻茎秆最大抗折力：测定完节间形态后，对I1和I2进行力学性能测试，具体操作如下：将茎秆水平放置在支点上，采用微机控制电子万能试验机（CMT6104，美特斯工业系统有限公司，中国）将压力传感器置于茎秆中心位置，传感器以 0.1 mm/s 的速度向下移动，直至茎秆发生屈服破坏，此时压力达到最大值，即为茎秆的最大抗折力，N。

8）断裂弯矩：=10/4，式中为节间断裂弯矩，g·cm；为该节间最大抗折力，N；为两支点之间的距离，cm；为重力加速度，N/kg。

9）惯性矩：I=π[-(-)(-)]/4，式中I为节间惯性矩，mm；为水稻茎秆椭圆空心截面外径的半长轴长，mm；为椭圆空心截面外径的半短轴长，mm；为茎秆平均壁厚，mm。

10）杨氏弹性模量：=/48δI，式中为茎秆杨氏弹性模量，MPa；为抗折力，N；为茎秆中心的挠度值，mm。

12）单茎自重质量矩：WP=SL·FW，式中WP为全株加在基部节间的弯矩，g·cm；SL为基部节间折断部位到主茎顶端的距离，cm，FW为基部节间折断部位到主茎顶端的鲜质量，g。

13）弯曲应力：BS=10/SM，式中为节间断裂弯矩，g·cm；BS为茎秆弯曲应力，g/mm。

14）倒伏指数（Lodging Index，LI）：LI=WP/。

1.4 数据统计分析

利用IBM SPSS Statistics 25.0（IBM，USA）对灌溉方式、肥料类型及水稻种类三种因素下的茎秆形态特征、力学性状等指标进行三因素方差分析；所有处理进行单因素方差分析（Analysis of Variance，ANOVA）及 Duncan 多重比较，所有数据在分析前均进行方差同质性和正态性检验。利用Origin 2017（OriginLab，USA）软件绘制相应图表。

2 结果与分析

2.1 试验期间气象资料

由图1可知，水稻生育期内，日相对湿度在返青期和分蘖前期较为稳定，在分蘖后期日相对湿度波动较大，2019年最高日相对湿度为100%，最低为56%，2020年最高日相对湿度为100%，最低为54%。2019年最高气温33.9 ℃，最低气温为17.2 ℃；2020年生育期内最高气温为32.7 ℃，最低气温14.4 ℃。两年的总降雨量及其在生育阶段内的分配差别较大，2019年全生育阶段总降雨量为267.3 mm，且降雨较为分散；2020年总降雨量为529.6 mm；且主要集中在返青期和分蘖期。根据陈凯文等基于南京地区60 a水稻生育阶段降雨资料对水文年型的划分结果，2019年属于枯水年，2020年属于平水年。

图1 2019－2020年试验期间气象数据 Fig.1 Meteorological data during the test period in 2019 and 2020

2.2 不同水肥处理对水稻生长发育的影响

经三因素方差分析（表3）可知，灌溉方式、肥料类型及水稻种类等因素的交互作用对单株水稻鲜质量、株高、重心高度等水稻生长指标均无显著性影响（＞0.05）。忽略其他因素后，灌溉方式对单株水稻鲜质量和株高均有显著主效应，相较于浅水勤灌处理，控制灌溉显著降低了单株水稻鲜质量和株高平均值（＜0.05）；从肥料类型来看，2 a影响存在一定差异，2019年肥料类型对水稻生长指标无显著主效应（＞0.05）而2020年肥料类型对单株水稻鲜质量和重心比例的主效应显著，施加有机肥的单株水稻鲜质量平均值显著大于化肥，重心比例呈相反趋势（＜0.05）。

表3 不同水肥处理对水稻生长发育的影响 Table 3 Effects of different water and fertilizer treatments on growth of rice

不同肥料类型2 a结果出现差异，可能与次年（2020年）较多雨水造成的排水次数增加，增大了N素流失，影响了水稻的生长等因素有关。本试验中，2020年降雨量高于2019年（图1），进行了多次地表排水，由于化肥易溶解于水，随着排水次数的增多，N素流失严重，导致水稻生长受到抑制，相对于有机肥处理，降低了水稻单株鲜质量和株高。经三因素方差分析可知，水稻种类对单株水稻鲜质量、株高、重心高度和重心比例均有显著主效应，Y两优900的上述平均值均极显著高于南粳5055（＜0.001）。

2.3 不同水肥处理对茎秆节间形态指标的影响

经三因素方差分析（表4）可知，灌溉方式 、肥料类型及水稻种类等因素交互作用对茎壁厚度、长轴粗度均无显著影响（＞0.05），灌溉方式对2019年节间形态指标无显著主效应（＞0.05），与2019年不同，2020年灌溉方式显著影响了I2节茎壁厚度和I1节短轴粗度，控制灌溉下各相应值平均值较浅水勤灌分别增加了10.43%和1.88%，不同灌溉方式下，2 a结果出现差异，可能与两年的气象条件差异较大有关。相较于2019年，2020年降雨量增加了98.13%，且多集中于分蘖期与拔节期，导致控制灌溉的无水层环境变成一定程度的旱涝交替，而分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫会影响茎秆节间形态指标及干物质在茎秆和穗部等器官的运转和分配。

表4 不同水肥处理对茎秆I1和I2节间形态指标的影响 Table 4 Effects of different water and fertilizer treatments on I1 and I2 internode morphological indexes of stem

经三因素方差分析（表4）可知，肥料类型对水稻I1节茎壁厚度和短轴粗度存在显著主效应（＜0.05），相较于化肥处理，2 a有机肥处理显著增加了I1节茎壁厚度和短轴粗度（＜0.01）；水稻品种对长轴粗度及I2节茎壁厚度具有显著主效应（＜0.01），相较于南粳5055，Y两优900长轴粗度和I2节茎壁厚度平均值均显著增加。

经三因素方差分析（表4）可知，灌溉方式和水稻种类的交互作用对2019年I2节短轴粗度和单位茎节干物质质量无显著影响（＞0.05），而上述指标在2020年受到上述因素交互作用的显著影响（＜0.05），经单因素方差分析可知，2020年有机肥处理下，Y两优900在不同灌溉方式下I2节短轴粗度无显著差异（＞0.05），而南粳5055则表现为控制灌溉显著大于浅水勤灌（＜0.05）。2 a结果出现差异，可能与两年的水文年型存在差异有关，相对于枯水年（2019年），降雨较多的平水年（2020年），浅水勤灌更易使粳稻处于深水条件下，刺激植株乙烯合成，促使水稻地上部生长过于繁茂，造成茎秆纤细。

2.4 不同水肥处理对茎秆力学性状和物理强度的影响

经三因素方差分析（表5）可知，灌溉方式对I1和I2节单茎自重质量矩存在显著主效应（表5，＜0.05），相对于浅水勤灌，控制灌溉显著降低上述指标（＜0.05）。不同年型下，灌溉方式对I2节断裂弯矩和弯曲应力的主效应存在差异：2019年不同灌溉方式对上述指标无显著影响（＞0.05)，2020年上述指标则受到灌溉方式以及灌溉方式×肥料类型×水稻种类的显著影响，具体表现为控制灌溉I2节断裂弯矩和弯曲应力较浅水勤灌均显著增加（＜0.05），不同灌溉方式下，2 a结果出现差异，可能与两年的水文年型存在差异有关，降雨相对较多的2020年，可能更有利于控制灌溉处理增加节间壁厚，提高节间充实度，增强茎秆力学性能。

经三因素方差分析（表5）可知，肥料类型对I1节横截面模量存在显著主效应（＜0.05），但在年际间表现有所差异，对于2019年，有机肥处理I1节横截面模量平均值显著小于化肥处理，而2020年则呈相反趋势。2 a数据表明，水稻种类对I1节最大抗折力和断裂弯矩存在显著主效应（＜0.05），Y两优900的 I1节最大抗折力和断裂弯矩平均值均显著高于南粳5055（＜0.05）。

经三因素方差分析（表5）可知，肥料类型和水稻种类对2020年I1节的弯曲应力具有显著的交互作用（＜0.01），经单因素方差分析可知，南粳5055配施有机肥处理的I1节弯曲应力与施加化肥的处理无显著差异（＞0.05）， Y两优900配施有机肥处理的I1节弯曲应力显著小于施加化肥的处理（＜0.05），而2019年肥料类型和水稻种类对上述指标则无显著交互作用（＞0.05）。2 a结果出现差异，可能与不同年型下不同水稻品种（粳稻和籼稻）对有机肥和化肥的吸收和利用存在差异有关。研究表明，粳稻和籼稻两个水稻亚种根际微生物存在差异，不同水文年型下土壤水分状况存在不同，不同水分状况下的微生物响应存在差别，因此不同水稻亚种根际微生物对肥料类型等因素的响应具有年际差异，进而影响其对不同类型肥料的分解作用及水稻对养分的吸收和利用，最终影响节间弯曲应力等指标。

表5 不同水肥处理对节间力学性能的影响 Table 5 Effects of different water and fertilizer treatments on internode mechanical properties

经三因素方差分析（表6）可知，灌溉方式、肥料类型和水稻种类等因素对I1和I2茎节惯性矩均无显著交互作用（＞0.05），肥料类型对I1节惯性矩具有显著主效应，2 a数据表明，有机肥处理I1节惯性矩的平均值显著小于化肥处理相应值（＜0.05）；水稻种类对I2节惯性矩具有显著主效应，2 a数据表明，南粳5055的 I2节惯性矩平均值显著小于Y两优900（＜0.05）；经三因素方差分析可知，2019年I2节杨氏弹性模量主要受肥料类型的主效应影响，相较于化肥处理，有机肥处理显著增加了I2节杨氏弹性模量（＜0.05），与2019年不同，2020年I2杨氏弹性模量受灌溉方式、肥料类型、灌溉方式×肥料类型以及肥料类型×水稻种类的共同影响。

表6 不同水肥处理对茎秆物理强度的影响 Table 6 Effects of different water and fertilizer treatments on physical strength of stem

2.5 不同水肥处理对水稻倒伏指数和产量的影响

经三因素方差分析可知，水稻种类对I2节倒伏指数具有显著主效应，2 a数据表明，南粳5055的I2节倒伏指数显著低于Y两优900（表7，＜0.01）。2020年I2节倒伏指数，除受到水稻种类的主效应影响外，还受到了灌溉方式主效应的显著影响，具体表现为控制灌溉下倒伏指数的平均值极显著小于浅水勤灌的相应值（＜0.001）。与I2节不同，2020年I1节倒伏指数受到水稻种类、肥料类型、以及水稻种类×肥料类型的显著及极显著影响（＜0.05和＜0.01），经单因素方差分析可知，2020年数据表明，籼稻（Y两优900）在有机肥下的I1倒伏指数均显著大于化肥处理，而粳稻（南粳5055）在不同肥料类型下I1倒伏指数无显著差异（＜0.05）。

经三因素方差分析（表7）可知，水稻种类对产量具有显著主效应，2 a数据表明，Y两优900产量平均值极显著大于南粳5055（＜0.001）；水稻产量受到肥料类型和水稻种类交互作用的影响（＜0.05），经单因素方差分析可知，2 a数据均表明，Y两优900在浅水勤灌下，其化肥处理的产量显著高于有机肥处理（＜0.05），而南粳5055在浅水勤灌下，其化肥处理和有机肥处理产量之间无显著差异（＞0.05）。

表7 不同水肥处理对倒伏指数和产量的影响 Table 7 Effects of different water and fertilizer treatments on lodging index and yield

由表8可知，2 a数据表明，I1及I2节倒伏指数与单株水稻鲜质量、株高、长轴粗度、重心高度、重心比例和单茎自重质量矩均存在极显著正相关关系（＜0.01），而I2节茎壁厚度、断裂弯矩、横截面模量及弯曲应力与倒伏指数呈显著负相关（＜0.05）。另外，单位节间干物质质量和杨氏弹性模量与I1节倒伏指数呈显著或极显著负相关（＜0.05或＜0.01），I2节倒伏指数与惯性矩呈极显著正相关（＜0.01）。

表8 水稻倒伏相关性状与倒伏指数的相关关系 Table 8 Correlation between lodging related characters and lodging index of rice

3 讨 论

3.1 灌溉方式、肥料类型和水稻亚种与抗倒伏性能的关系

水稻抗倒伏能力强弱与本身的形态特征、机械组织强度及茎秆中化学成分含量均存在相关关系。倒伏指数通常被认为是评估水稻抗倒伏性能的主要指标，倒伏指数越高，水稻抗倒伏性能就越弱。灌溉方式会影响水稻抗倒伏相关性状，在本研究中，相对于浅水勤灌，控制灌溉显著降低了水稻单株鲜质量和株高（＜0.05，表3），这与彭世彰等等研究结果一致。2019年灌溉方式对两节间倒伏指数均无显著影响（＞0.05，表7），与2019年不同，2020年控制灌溉处理下I2节倒伏指数平均值较浅水勤灌显著降低（表7），2 a结果出现差异，可能与两年的降雨条件差异较大有关，相较于2019年，2020年降雨量增加了98.13%，且多集中于分蘖期与拔节孕穗期（图1），导致本试验中，控制灌溉的无水层环境变成一定程度的旱涝交替，在分蘖期与拔节期干湿交替频率明显增大，促进I1节向I2节输送更多物质，增加了I2节节间充实度和茎壁厚度，从而增强茎秆机械组织强度，导致I2节倒伏指数降低（表6和表7）。

前人研究表明，肥料类型会对基部节间倒伏指数产生影响。Zhang等研究表明在氮素施加量相同的情况下，缓释肥料可以提高水稻对K和Si元素的吸收，从而有利于水稻抗倒伏性。与上述结果一致，本试验中，肥料类型对两年I1节倒伏指数均有显著影响（＜0.05，表7），2019年，相对于化肥处理，有机肥处理显著降低了I1节倒伏指数，与2019年表现不同，2020年不同水稻种类和肥料类型对I1节倒伏指数有显著的交互作用，上述结果可能跟前茬（2019年）遗留在试验盆中的水稻根系与化肥的共同作用有关，化肥与前茬留下的水稻根系的共同作用，类似于秸秆-化肥配施的养分模式，秸秆-化肥配施的养分模式增加水稻茎秆的Si、K含量，改善基部茎秆的形态特征及力学性状，提高水稻抗倒伏能力。

在本研究中，相较于南粳5055，Y两优900茎壁厚度和长轴粗度等茎秆形态特征和最大抗折力及弯曲应力等等茎秆力学相关指标显著增大（表4和表5），但其倒伏指数平均值仍显著高于南粳5055（＜0.05，表7），这可能是因为Y两优900的基部节间以上承受的质量以及株高要显著高于粳稻，虽然其基部节间在破坏时能承受更大的弯矩，但倒伏指数要远高于南粳5055，说明基因型不同是决定水稻茎秆抗倒伏能力强弱的直接原因，品种本身的遗传物质通过调控株高、节间形态特征和充实度，影响水稻倒伏指数。且株高及基部节间所能承受的质量是影响水稻的抗倒伏性能关键因素，这与石英尧等研究结果一致，与Easson等试验结论不同。

3.2 灌溉方式、肥料类型和水稻亚种交互作用对水稻抗倒伏性能和产量的影响

水稻的抗倒伏性能及产量除了受到灌溉方式、肥料类型和水稻种类等主效应影响外，还受到上述因素交互作用的影响（表7）。在本研究中，2020年（平水年）数据表明，I1节倒伏指数受到水稻种类与肥料类型交互作用的影响：对于粳稻，两种肥料类型的倒伏指数无显著差异（＞0.05），而对于籼稻，则表现为有机肥处理的倒伏指数显著大于化肥处理（＜0.05，表7）。前人研究表明，水稻的倒伏指数与茎秆弯曲应力及茎秆断裂弯矩等指标密切相关，本研究也得出了类似的结果（表8）。与I1节倒伏指数趋势一致，本研究中2020年的数据表明，I1节茎秆弯曲应力及断裂弯矩也受到水稻品种×肥料类型的影响（＜0.05，表5）。对于粳稻，两种肥料类型的弯曲应力无显著差异（＜0.05，表5），而对于籼稻，则表现为有机肥处理的弯曲应力显著低于化肥处理（＜0.05）。多项研究表明，茎秆弯曲应力与茎秆皮层纤维组织形态及细胞壁组成成分含量有关，木质素、纤维素以及半纤维素的含量直接影响茎秆弯曲应力大小，而植物细胞壁组成成分与植物吸收的元素密切相关。粳稻和籼稻两个水稻亚种由于根系分泌物存在差别，因而其招募的根际微生物也存在显著差异，上述微生物参与土壤中氮素和磷元素等养分的循环，并影响作物生产力，其氮素利用效率表现为籼稻大于粳稻，且籼稻的氮素需求显著高于粳稻。本研究中，籼稻的氮素需求量大，在相同总氮素量供应下，有机肥需要微生物的矿化作用后才能被吸收，因而籼稻在施加有机肥处理下，不能满足需肥高峰期的生长需求；相对于有机肥，化肥能较快满足作物的养分需求，因而造成相对于化肥处理，籼稻有机肥处理下吸收N、P等元素受限，进而影响茎秆皮层纤维组织形态及细胞壁组成成分，降低弯曲应力，提高倒伏指数。而对于粳稻，由于其氮素需求量相对较小，在总氮素供应量相同情况下，有机肥矿化过程产生的无机氮素能够满足粳稻的生长所需，其茎秆弯曲应力及断裂弯矩与化肥处理无显著差异（表5）。

本研究中2 a数据表明，粳稻在有机肥和无机肥处理下的产量无显著差异（＞0.05，表7），而籼稻则表现为有机肥处理的产量低于化肥处理，即产量受到水稻品种和肥料类型交互作用的影响（＜0.05，表7），其进一步表明，在总氮素供应量相同情况下，有机肥矿化过程产生的无机氮素能够满足粳稻的生长所需，而不能满足籼稻需肥高峰期的生长需求。

另外，部分水稻倒伏相关形态指标、基部节间力学相关指标以及倒伏指数在不同年型（枯水年和平水年）存在一定的差别，可能与2 a的降雨状况以及施肥状况存在一定的差异有关，尚待进一步研究。

4 结 论

1）单株水稻鲜质量、平均株高和单茎自重质量矩受灌溉方式主效应的显著影响：相对于浅水勤灌，控制灌溉处理下的单株水稻鲜质量、平均株高和单茎自重质量矩均显著降低，表明控制灌溉处理可以通过降低单株水稻鲜质量和株高，提高水稻抗倒伏性能。

2）水稻I2节倒伏指数受水稻种类主效应的显著影响：相对于Y两优900，南粳5055的I2节倒伏指数显著增大，表明水稻种类是影响倒伏指数的重要因素。

3）水稻产量受水稻品种和肥料类型交互作用的影响：浅水勤灌下的粳稻在有机肥和无机肥处理下的产量无显著差异，而浅水勤灌的籼稻则表现为有机肥处理的产量显著低于化肥处理。

4）不同水稻品种适合的水肥模式存在差异：对于粳稻，有机肥施用下的控制灌溉处理有利于改善茎秆形态特征，降低水稻株高和重心高度，增加节间茎壁厚度、短轴粗度，增强节间充实度和物理强度，降低倒伏指数且产量无显著降低；对于籼稻，化肥施用下的控制灌溉处理有利于提高抗倒伏性能而产量不显著降低，综合考虑抗倒伏性能和产量，有机肥施用下的控制灌溉模式适合于粳稻，化肥施用下的控制灌溉模式适合于籼稻。