本研究由王乐、倪苗、项敏、董海娟、梁艳、苏苗、王杰、余奕东等人完成，第一作者王乐及通信作者余奕东均来自鄂尔多斯市农牧业科学研究院。该论文发表于《饲料研究》（Feed Research）期刊2026年第20期，页码为111–116，文献编号1002-2813（2026）20-0111-06。研究依托中央级公益性科研院所基本科研业务费专项、中国农业科学院创新工程项目、内蒙古自治区杂粮杂豆产业技术体系及鄂尔多斯市农牧业领域揭榜挂帅项目等基金支持完成。
燕麦（oat）是我国北方干旱半干旱地区重要的粮饲兼用作物，具有抗旱、耐寒、耐瘠薄等优良特性。随着草牧业快速发展，燕麦草已成为优质饲草的重要来源，其种植面积与产量逐年提升。我国燕麦商品草种植主要集中于青海、内蒙古、甘肃等冷凉高海拔区域，在保障牧区饲草供应和促进农牧民增收方面具有重要作用。然而，倒伏（lodging）是限制燕麦高产、稳产和机械化生产的主要障碍之一，燕麦的倒伏类型以茎倒伏为主。倒伏不仅导致光合效率下降、病虫害易发，还严重影响收割作业效率与产量，造成显著经济损失。
燕麦抗倒伏能力受品种特性、栽培管理及环境条件等多种因素共同影响。硅（silicon）是植物生长的必需元素，对植物增产具有积极作用，可通过增强茎秆机械强度、改善植株构型等途径提高作物抗倒伏性。燕麦作为喜硅作物，对硅的需求量较高。然而，此前关于施硅量对不同燕麦品种抗倒伏性能及产量性状影响的系统研究仍较为缺乏。因此，本研究选取生产中广泛应用的3个饲用燕麦品种——蒙燕3号、青海444和科纳，设置5个硅肥施用水平，采用随机区组设计开展田间试验，系统研究不同施硅量对各品种燕麦茎秆形态特征、力学特性、倒伏率及产量相关指标的影响，旨在为燕麦抗倒伏高产栽培中硅肥的合理施用提供科学参考。
试验在鄂尔多斯市农牧业科学研究院综合试验站进行。该试验站位于内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗树林召镇新民村，海拔965 m，年平均气温6.3 ℃，≥10 ℃积温2800~3200 ℃，年降水量150~380 mm，年蒸发量2100~2400 mm，无霜期130~160 d。试验站地处黄河南岸冲积平原，地势平坦，土壤为栗钙土带，以黏壤土为主，肥力中上等，pH值9.3。
试验所用燕麦品种为蒙燕3号、青海444和科纳，硅肥选用分析纯试剂五水硅酸钠（Na₂SiO₃·5H₂O）。试验设置0（CK）、30（A1）、60（A2）、90（A3）、120 kg/hm²（A4）共5个施硅水平，每个处理重复3次。播种时将硅肥与种子一次性施入沟内，覆土镇压。试验采取随机区组设计，小区面积10 m²（2 m×5 m），行距20 cm，共10行，播量12 kg/667 m²，播深5 cm，水分管理及病虫害防治按照当地常规方法进行。
测定指标及方法包括以下三个方面：第一，抗倒伏性状与农艺性状。于乳熟期从每个小区随机选取10株生长发育状况良好的植株，测定株高、分蘖数、茎基部第二节间长度、第二节茎粗、第二节秆壁厚等指标，以及小区倒伏率和倒伏度数，计算倒伏指数（倒伏指数=倒伏度数/90×100%）。第二，产量测定。于乳熟期同时测定各小区鲜草产量和根鲜重。各小区选取中间4行植株全株刈割（留茬高度20 cm），测定鲜草产量；每个小区取1株植株称根鲜重后烘干，再次称重计算干物质含量。第三，营养品质测定。将烘干全株燕麦样品剪碎后放入粉碎机中粉碎，直至样品粉末全部通过0.425 mm筛，收集全部样品并混匀，参照文献方法测定粗蛋白（crude protein, CP）、中性洗涤纤维（neutral detergent fiber, NDF）、酸性洗涤纤维（acid detergent fiber, ADF）、纤维素（cellulose, CEL）、木质素（lignin, LIG）、镁、钙、钾及硅含量。
数据采用Excel 2016整理，使用SPSS 17.0进行单因素方差分析，Duncan’s法进行多重比较，使用Origin 2019绘图，结果以“平均值±标准差”表示，P<0.05表示差异显著。基于R软件对标准化后的变量进行主成分分析（principal component analysis, PCA）。
抗倒伏性状方面：与CK相比，A2和A3处理显著缩短了3个品种的基部第二节间长度，同时显著增加了第二节茎粗与秆壁厚，最终表现为倒伏指数大幅降低。具体而言，蒙燕3号A2和A3处理倒伏度数和倒伏指数显著低于CK，A2处理倒伏率显著低于CK和A1处理；青海444在A2和A3处理下倒伏度数、倒伏率和倒伏指数均显著低于CK、A1和A4处理，其中A3处理倒伏度数和倒伏指数最低；科纳A2和A3处理的倒伏度数和倒伏指数均最小。在茎秆结构参数上，蒙燕3号A2和A3处理第二节间长度显著短于CK和A4处理，第二节茎粗显著高于CK和A1处理，第二节秆壁厚显著高于其他处理；青海444 A2处理第二节间长度显著短于其他处理，A3处理第二节茎粗和秆壁厚显著高于CK和A4处理；科纳A2和A3处理第二节间长度显著短于CK和A1处理，第二节秆壁厚显著高于其他处理，A2处理第二节茎粗为最大值。
农艺性状与产量方面：蒙燕3号A3处理株高、根鲜重、鲜草产量和干物质含量均最高，显著高于其他处理，A2和A3处理有效分蘖数显著高于其他处理。青海444 A3处理分蘖数、有效分蘖数、根鲜重、鲜草产量及干物质含量均显著高于其他处理。科纳A2处理鲜草产量显著高于其他处理，干物质含量显著高于除A3处理外的其他处理，A3处理分蘖数显著高于除A2处理外的其他处理。这些结果表明，硅肥对燕麦植株生长及草产量的促进作用存在剂量依赖性与品种特异性。
营养品质方面：蒙燕3号A2处理CEL含量显著高于其他处理，A1~A4处理LIG含量显著高于CK处理，其中A2处理最高；青海444和科纳LIG含量也均在A2处理达到峰值。3个品种的镁、钙及钾含量总体随施硅量增加呈下降趋势，硅含量总体呈升高趋势。3个品种的NDF与ADF含量总体均随施硅量增加呈先降后升趋势，低谷多集中于A1或A2处理。CP含量受施硅量影响较小，多数处理间差异不显著。
主成分分析结果：PCA提取出两个因子，前两个主成分累计贡献率达46.8%。PC1贡献率为32.1%，对应的特征向量中第二节茎粗载荷最大（0.75~0.85），其次为第二节秆壁厚（0.65~0.78）和硅含量（0.60~0.72），且与倒伏指数呈显著负相关（-0.72~-0.60），因此将PC1定义为茎秆结构因子。PC1越大，茎秆越粗壮，抗倒伏能力越强。PC2贡献率为14.7%，对应的特征向量中第二节间长度载荷最大（-0.68~-0.55），其次为株高（0.50~0.62），因此将PC2称为节间长度因子。PC2越小，基部节间越长，倒伏风险越高。从品种分布来看，3个品种在主成分空间中沿PC1方向的分异主要受施硅量驱动。随着施硅量从A1增至A4，各处理点群PC1得分呈现先上升后下降的趋势，但响应幅度明显不同。青海444的PC1得分提升幅度最大，蒙燕3号次之，科纳在A2处理下表现出明显的PC1值跃升。
本研究表明，适量施用硅肥（A2或A3处理）可改善燕麦的茎秆结构、提升抗倒伏能力，促进植株生长、提高草产量并改善营养品质，但不同品种的最适施硅量存在差异。PCA结果显示，第二节茎粗、第二节秆壁厚和硅含量是提升抗倒伏能力的关键因子，而基部第二节间长度增加会提高倒伏风险。综合各指标响应特征，供试品种对硅肥的敏感性排序为青海444>蒙燕3号>科纳。因此，推荐蒙燕3号和青海444的适宜施肥量为90 kg/hm²，科纳为60 kg/hm²。
本研究的科学价值在于系统揭示了施硅量对不同燕麦品种茎秆形态特征、力学特性及产量性状的差异化调控效应，明确了抗倒伏能力的关键结构因子，并基于PCA方法阐明了品种间对硅肥响应差异的来源。应用价值在于为燕麦抗倒伏高产栽培中硅肥的合理施用提供了具体的品种差异化推荐方案，对指导生产实践、降低倒伏损失、提升饲草产量与品质具有重要的现实意义。
本研究的亮点主要体现在以下方面：其一，选取了当前生产中广泛应用的3个饲用燕麦品种进行系统比较，揭示了硅肥施用效应的品种特异性，为差异化施肥提供了直接依据；其二，将茎秆形态结构、力学特性、产量性状与营养品质指标进行多维度综合测定，并通过PCA降维解析，明确了茎粗、秆壁厚和硅含量是抗倒伏的核心因子，基部节间长度是风险因子；其三，提出了针对不同品种的精准施硅推荐量，具有较强的生产指导性。此外，研究对硅与镁、钙、钾等矿质元素间的互作效应进行了初步探讨，为深入理解硅素调控燕麦养分吸收的生理机制提供了线索。