今天是一篇种田文:被大风刮倒的庄稼,还有救么?

科普博览这世界 2024-08-09 19:30:45

农谚有云:“立夏刮大风,小麦一场空”,说的正是夏季大风天气导致小麦严重倒伏的灾难性影响。

除了小麦以外,水稻、玉米、谷子等禾本科作物面对强对流大风天气均可能出现倒伏,即“直立生长的作物成片发生歪斜、甚至全株匍倒在地”的现象。

2024年7月1日,强对流天气致重庆云阳16个乡镇玉米倒伏(图片来源:云阳县融媒体中心)

庄稼为什么会被大风刮倒?被刮倒之后还有救么?

倒伏,也分两种

庄稼的倒伏有根倒伏和茎倒伏两种类型。根倒伏发生时,植株倾角往往大于30°或45°,通常连带着部分甚至全部根系从土壤中拔出、而茎秆维持挺直。而茎倒伏发生时,作物仅茎秆基部弯曲或倾斜,根部位置不发生变化。

请看下面的示意图。

倒伏的两种类型,左图为茎倒伏,右图为根倒伏

倒伏后,作物很可能发生机械损伤、生理功能出现障碍,从而导致生长发育受到抑制。倾倒后的植株叶片又会相互重叠,光合作用减弱、干物质积累减少,致使形成最终产量的籽粒千粒重降低。同时,倒伏往往伴随着风雨出现,此时农田湿度大,通风、透光条件差,也容易诱发白粉病、条锈病等病害。

因此,倒伏会严重影响作物的产量和质量,如果不进行及时有效的处理,则会导致严重减产乃至绝收。通常,倒伏发生时期越早,对产量的影响越大——例如小麦抽穗前发生倒伏一般会减产30-40%,灌浆期倒伏会减产10-30%。

庄稼为什么会被大风刮倒?

要回答这个问题,就需要从作物本身的抗倒伏能力(遗传特性)、气象条件以及栽培管理措施三方面来分析。

作物倒伏的三大类影响因素——作物本身的抗倒伏能力、气象条件、栽培管理措施(图片来源:AI生成)

1. 作物本身的抗倒伏能力

株高(植株的高度)、株型(如分蘖数、分蘖夹角等)、茎秆抗弯折特性(如茎秆强度、壁厚)、根系特性等与作物抗倒伏能力密切相关。

株高对抗倒伏特性的影响很直观——作物茎秆越高、需要面对的风速就越快,强风来袭时就越容易被吹倒。比如越是生长后期的玉米长得越高,顶部的风就比刚出苗时的风大。

玉米群体内风速的垂直分布(刘开昌等,2000)

分蘖指的是禾本科等植物在地面以下或近地面处所发生的分枝。通常来说,分蘖夹角过大会导致植株匍匐状生长、抗倒伏能力差,分蘖夹角适当减小使得植株茎干直立、抗倒伏能力增强。分蘖数过多则容易引发作物群体密度增加、养分竞争加剧,导致作物茎秆变轻、变细,茎秆强度减弱、支撑能力下降,抗倒伏能力减弱。

右边的植株就比左边的容易倒伏(图片来源:Li et al., 2019)

如果作物茎秆强度不够,就很容易发生茎倒伏。而木质素、纤维素等结构物质的累积能够有效增加茎秆的壁厚、直径和干重,从而增强茎秆的弹性及刚性,降低植株发生茎倒伏的概率。

而从根倒伏方面来看,作物根系的锚固能力与植株能否“牢牢地抓住地面”有关。如果作物根系的延展角度小(同样的根长能够延伸到更深的土层中)、开张角度大(次生根横向生长数量多范围广)、根系伸长且粗壮、垂直拔根阻力大、剪切强度强,就可以极大地降低作物发生根倒伏的风险。

2. 气象条件

大风是导致作物倒伏的首要自然环境因子。我国地处亚洲东部热带-副热带区域,恰好位于西北太平洋副热带高压西北侧,每年汛期(4月~10月)地表气温升高、水汽条件充足的背景下,大气的不稳定能量较高,稍有扰动,就很容易出现剧烈的局地强对流天气。同时,每年的5~11月也是台风登陆我国的盛期,平均每年有6~7个,最多时可达12个。

而这个“盛产大风”的时期恰好对应我国主要农作物的生长季,如冬小麦的抽穗和成熟期、夏玉米的抽雄和成熟期、水稻的孕穗和乳熟期等。

因此,一旦汛期来临,频发的强对流天气和台风登陆造成的局地大风极易导致作物倒伏。例如,今年5月14日引起河南省小麦倒伏的大风,就与前期河南地表气温持续偏高、大气中积聚的大量不稳定能量有关,同时高空冷槽的引导及地面冷锋的快速南下也进一步加大了风力。强对流与冷空气大风叠加,使得风力在短时间内迅速增强,达到了罕见的12级到13级。

2024年5月14日河南省部分区域大风致小麦倒伏 (图片来源:中国三农报道)

3. 栽培管理措施

即便是在同一个区域,大风刮倒庄稼的程度也有轻有重,甚至出现有些地块没有发生倒伏的情况,这和作物生长的土壤环境以及相应的栽培管理措施有关。

土壤紧实度、土壤质地和土壤通透性等物理性状不仅可以直接决定土壤对作物的固持效果,还可以改变植株根系的发育状况,间接影响植株抗倒伏效果。湿度适中、疏松、透气性好的土壤有助于根系深扎,增强作物的抗倒伏能力,而粘重、紧实的土壤则限制根系下扎,使根系只能停留在表层生长,增加倒伏风险。播种量和密度决定了作物植株间的竞争强度——过高的播种密度导致植株生长细弱,高度增加,易倒伏。水肥管理方式同样影响着作物的发育状况和土壤性状——干旱缺水和过度灌溉均会导致‌植株根系无法牢固地固定在土壤中,‌一旦遇到大风或强对流天气,‌就容易发生倒伏。过量施肥,特别是氮肥,容易导致作物生长过快,茎秆变脆、变薄,机械强度降低,增加倒伏风险。合适的耕种方式(如深耕细作)有助于构建合理的耕层结构、打破犁底层,帮助根系的固定和下扎,使根系在土壤中合理分布,提高根系吸收水分和养分的能力、促进根系发育,从而降低倒伏率。而免耕、浅耕、灭茬旋耕等耕种方式虽然能减少土壤侵蚀和保水保肥,但若管理不当,可能导致土壤表层板结,影响根系下扎,增加倒伏概率。病虫害也是影响作物倒伏不可忽视的因素。遭受病虫害侵袭的植株,茎秆及根系组织往往会变得脆弱易折。特别对于是发生在茎基部或根部的病虫害,如纹枯病、茎基腐病、稻飞虱等,如无及时防治,会导致成片作物出现茎基部脆弱甚至坏死,增加倒伏几率。几个秘诀,不但能预防倒伏,还能救起已经“躺平”的庄稼

在作物生长发育过程中,伴随着营养物质的累积,植株茎秆变得越来越高、顶部重量越来越重,遇到狂风暴雨就越容易弯折倾倒,使得作物倒伏往往发生在生育中后期(通常是拔节期之后)。因此,在了解到影响作物倒伏的因素后,我们就可以根据作物的生育时期、土壤墒情以及天气情况,从不同方面进行科学应对。

倒伏的水稻(图片来源:veer图库)

1. 未雨绸缪防倒伏,重在选种与管理

首先,从选种和播种的角度来讲,在常出现大风的地区,应提前进行深松、翻耕,合理选择抗倒伏能力较强的品种进行栽培,如茎秆强壮的耐水、耐肥品种和节间较短的矮秆品种。并控制好栽培密度、分蘖数,必要时使用植物生长调节剂,以调控植株节间长度与株高、株型等。

同时,实行科学的肥、水管理——多施磷、钾肥、生物菌肥、硅肥及中微量元素增强作物抗倒性。氮肥不宜施用过多、过晚,以控制幼苗的长势及密度,建立适宜的群体结构,协调群体、个体营养关系,增强群体抗风能力。在作物生长过程中,密切监测土壤墒情,及时灌溉或排水,保持适宜的土壤湿度。在作物生长后期,如遇干旱发生,需要结合天气预报进行灌溉。切勿在大风、暴雨天气前浇水,以防土壤过湿、固根能力弱。对发生连阴雨的区域,应及时疏通田内外沟系,确保田间无积水、田面湿度降低,防止植株烂根后因支撑力不够而歪斜倒伏。

2. 灌浆前“轻倒”莫慌,“重倒”人工帮立起

作物开始灌浆前,光合作用产生的淀粉、蛋白质等有机物还未储存到籽粒中,因此顶部的重量还很低,也就是“头部比较轻”。如果发生倒伏的话,则不用太担心,因为此时的倒伏往往较轻(茎秆与地面夹角大于45°),而作物会有“自愈”能力——能够自行使叶片和穗茎翘起。特别是倒伏不太严重的田块,植株基本都能够恢复直立状态。这时如果进行人为扶起,反而会人为地破坏穗茎、叶片的自然分布,使机械损伤加重,可能对后期造成更为严重的损失。

对于小面积重倒伏的作物,也可以通过人工扶起并捆扎成小把的办法挽救,避免绝收。扶起时要顺势扶起,避免二次损伤,之后用尼龙绳、杂草等将相邻的几株捆绑在一起,帮助植株立起,使穗位离开地面。或在垄沟每隔几米的两端支起木棍,用铁丝系在两端,将植株上端搭在铁丝上。

农民正在将倒伏的玉米扶起并捆扎 (图片来源:中国农业生产技术推广网站)

3. 灌浆、完熟遇倒伏,适时收获减损失

作物进入灌浆期至成熟期间,由于此时植株顶部的重量较大,如果发生倒伏的话,一般只有穗和紧挨着穗部的茎部可以立起,根部和茎秆部位是无法直立的,需要及时进行挽救。

对于倒伏程度不严重的田块,依靠作物自身恢复直立,应尽量减少人工扶起,产量损失不会太大。还可通过喷洒杀菌剂和叶面肥防病害促进灌浆,帮助作物恢复生长,增加干粒重,进一步减少产量损失。

如果作物在成熟期临近收获时发生大面积倒伏,则一定要根据天气条件抓紧时间抢收——风雨过后已经成熟的籽粒长期处于潮湿状态,可能滋生病虫害,出现发霉、发芽等情况。如果不及时收获,损失将会越来越大。如果使用机械收割的方法,需根据倒伏高度、方向对收割机进行调整,也可以进行适当扶绑后收割,减少籽粒损失。

结语

总之,作物倒伏是一个普遍而令人头疼的问题。因此,科学预防倒伏、促进倒伏作物恢复生长,以减轻产量损失,成为保障粮食高产稳产的关键一环。希望在未来,随着更抗倒伏品种的研发、更精准的天气预报手段、更及时有效的栽培管理方式的实施,狂风暴雨来临时,作物们能够更多地向倒伏说“不”!

参考文献:

[1] Bian D, Jia G, Cai L, et al. Effects of tillage practices on root characteristics and root lodging resistance of maize[J]. Field Crops Research, 2016, 185: 89-96.

[2] Li Z, Liang Y, Yuan Y, et al. OsBRXL4 Regulates Shoot Gravitropism and Rice Tiller Angle through Affecting LAZY1 Nuclear Localization[J]. Molecular Plant, 2019, 12(8): 1143-1156.

[3] Piñera-Chavez F J, Berry P M, Foulkes M J, et al. Avoiding lodging in irrigated spring wheat. II. Genetic variation of stem and root structural properties[J]. Field Crops Research, 2016, 196: 64-74.

[4] 白羿雄, 赵小红, 姚晓华, 等. 作物抗倒伏相关性状及其信号转导调控机理的研究进展[J]. 植物科学学报, 2021, 39(01): 102-109.

[5] 黄海. 群体密度对玉米茎秆及根系抗倒伏特性的影响[D]. 2013.

[6] 李宏宇, 李坤, 杨知. 基于时间序列全极化合成孔径雷达的水稻物候期反演[J]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2021, 47(03): 404-414.

[7] 李姝彤, 边大红, 何璐, 等. 黄淮海夏玉米倒伏及化控抗倒技术研究进展[J]. 玉米科学, 2018, 26(03): 95-101.

[8] 刘开昌, 张秀清, 王庆成, 等. 密度对玉米群体冠层内小气候的影响[J]. 植物生态学报, 2000, (04): 489-493.

路婧琦. 气候变化对我国小麦和玉米物候的影响研究[D]. 2016.

[9] 齐华, 刘明, 张卫建, 等. 深松方式对土壤物理性状及玉米根系分布的影响[J]. 华北农学报, 2012, 27(04): 191-196.

[10] 唐菁. 基于2017-2021年雷达观测的中国降水类型和对流触发的时空分布特征[D]. 2023.

[11] 田保明 杨. 农作物倒伏及其评价方法[J]. 中国农学通报, 2005(07): 111-114.

[12] 魏凤珍, 李金才, 王成雨, 等. 氮肥运筹模式对小麦茎秆抗倒性能的影响[J]. 作物学报, 2008(06): 1080-1085.

[13] 吴雅欣, 何奇瑾, 刘佳鸿, 等. 华北平原夏玉米不同生育阶段大风灾害危险性评估[J]. 水土保持研究, 2024, 31(03): 257-264+275.

[14] 邢梦媛, 唐书玥, 张建军, 等. 基于节气时间尺度的华北冬小麦物候期时空分布变化研究及启示[J]. 古今农业, 2023(03): 121-132.

[15] 张庆云, 彭京备. 夏季东亚环流年际和年代际变化对登陆中国台风的影响[J]. 大气科学, 2003(01): 97-106.

[16] 赵一静, 王晓利, 侯西勇, 等. 2003—2019年山东省冬小麦关键物候期时空特征[J]. 生态学报, 2021, 41(19): 7785-7795.

作者:李柯欣

作者单位:中国科学院大气物理研究所

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