徐麦35高产高效增密减氮途径及其碳氮代谢调控机制

为探究增密减氮栽培途径的可行性及其碳氮代谢调控机制,于2019-2020年以徐麦35为材料,设置不同密肥组合,研究增密减氮对产量和氮效率的调控作用。结果表明,适当减少施氮量,徐麦35的氮素农学效率（NAE）、氮肥偏生产力(PFP)、氮素生理效率（PE）、氮收获指数（NHI）均显著增加。开花期和成熟期的碳氮比（C/N）与产量、NAE、PFP、PE均呈显著正相关。密度240×10·hm^-2~300×10·hm^-2、施氮量180 kg·hm^-2时产量可达到8 500 kg·hm^-2以上,高于180×10·hm^-2和270 kg·hm^-2密肥组合下的产量水平。同时,NAE、PFP、氮肥吸收效率（RE）、和PE分别提高了62.1%~67.9%、57.6%~59.1%、5.1%~14.4%和41.6%~59.4%。返青期施用控释肥（A₁）较拔节期施用尿素(A₂)的氮肥吸收效率平均提高了6.8%,有利于实现江苏淮北麦区节本增效绿色轻简化栽培。     

多源感知高效循环智能控制设施大棚架构与实现

以提高作物经济效益、减少资源消耗、增加农业循环利用为目标,提出一种多源感知高效循环设施大棚智能控制及农业专家系统。利用太阳能加热相变储热材料增加棚温;通过特殊通风窗设计增大空气对流面积降低棚温,减少高能耗设备的启用;阴阳棚混合种植实现农业循环利用;采用多源感知提高控制精准,采用动态权值融合算法提高数据融合精度,可通过计算机、手机实时监控。该农业专家系统控制策略结合作物生长模型、温室控制模型与能耗模型3种模型,提出根据大棚作物光合作用速率的多因素节能优化控制方法。根据计算控制增加的经济效益与付出能耗费用的差值最大,得出最优控制策略输出,以促进作物光合作用产生高收益,并减少温室控制成本。整套监控系统已试运行于徐州现代农业实验示范基地。     

小麦隐性核不育保持系表达载体的构建及拟南芥遗传转化

利用小麦杂种优势能够创制稳定的雄性不育系。相比于细胞质雄性不育系和光温敏雄性不育系,细胞核雄性不育具有育性稳定、易恢复、不受环境影响等特点。小麦隐性核不育基因 ms1的克隆以及杂交制种技术（hybrid seed production technology,SPT）的开发,为雄性不育的保持和杂种优势利用奠定了基础。本研究将小麦花粉育性恢复基因 Ms1、花粉致死基因 ZmAA1、红色荧光蛋白基因 DsRed2及其特异性启动子和终止子连接到表达载体pGEII上,转化野生型拟南芥,得到6株转基因拟南芥。通过荧光显微镜观察拟南芥种子,发现野生型拟南芥种子表面平滑,不能发出红色荧光;而转基因种子表面呈现颗粒状,能够发出红色荧光。这说明表达载体构建成功,并能够在拟南芥中成功表达。这为创制人工小麦隐性核不育系奠定了理论和材料基础。     

黄淮麦区71个小麦品种的赤霉病抗性与基因型分析

为筛选出黄淮麦区抗赤霉病优异品种（系）,以黄淮麦区71个主栽小麦品种（系）为材料,于2016-2017和2017-2018两年度采用单花滴注接种的方法,以苏麦3号、郑麦9023、淮麦22和济麦22分别作为抗、中抗、中感和感赤霉病对照品种,在赤霉病重发病区扬州对供试品种（系）进行赤霉病抗性鉴定,同时利用与抗赤霉病基因位点 Fhb1、 Fhb2、 Fhb4、 Fhb5和 QFhs.crc-2DL紧密连锁的分子标记进行基因型分析。结果显示,西农511等5个品种（系）的赤霉病抗性均达到中抗水平,淮麦30等17个品种（系）表现为中感,其他49个品种（系）表现为感病。对照品种苏麦3号同时携带 Fhb1、 Fhb2基因和 QFhs.crc-2DL位点;淮麦40和徐麦DH9可能同时携带 Fhb1基因和 QFhs.crc-2DL位点;太麦198可能携带有 Fhb4基因;明麦16、皖麦32可能携带有 QFhs.crc-2DL位点。有17个赤霉病抗性较好的品种（系）均不携带本研究所检测的抗病基因/QTL。     

氮肥对淮北地区强筋小麦产量与品质的调控效应

为探明淮北麦区协同提高强筋小麦产量和品质的施氮量和基追比例,选用徐麦32、新麦45两个优质强筋小麦品种,研究施氮量和基追比例对其产量性状和加工品质的影响。结果表明,随施氮量增加和拔节肥比例增加,两个强筋小麦品种蛋白质含量,干、湿面筋含量和沉降值均显著增加。基追比例较施氮量对两个小麦品种粉质特性和揉混特性的调控效应更大;增加拔节肥施用比例显著提高了两个强筋小麦品种的吸水率和各揉混特性参数（峰值时间除外）;在基肥∶拔节肥为5∶5的条件下,面团形成时间和稳定时间最高,弱化度最低。在施氮量225~270 kg·hm^-2、基肥∶拔节肥比例为5∶5时,两品种产量均可达到7 500 kg·hm^-2以上,且营养品质和加工品质均可达到国家强筋小麦标准,是淮北地区强筋小麦兼顾产量、品质和生态的合理氮肥施用方式。     

小麦穗发芽抗性分析及相关分子标记检测

小麦成熟期遭遇穗发芽会严重影响小麦的产量和品质。为了解徐州主要栽培品种的穗发芽抗性及其分子机制,用整穗发芽法、籽粒发芽法考察了5个徐州地区主要推广小麦品种的籽粒休眠和发芽特性,并用10个分子标记对其穗发芽性状进行解析。结果表明,供试品种间整穗发芽率、发芽率和萌发指数均存在不显著、显著或极显著差异。徐农029的整穗发芽率最低,为3.02%,烟农19的整穗发芽率最高,达68.80%。徐农029的发芽率和萌发指数分别为41.00%和21.43%,均极显著低于其父本矮抗58(71.67%、53.10%)和母本淮麦20(89.67%、61.00%),周麦18和烟农19的发芽率均为99.33%,而烟农19的萌发指数(83.95%)高于周麦18的萌发指数(81.43%)。分子标记检测发现,徐农029和淮麦20属于Vp1Bc型抗穗发芽; Xgwm282标记在5个品种中呈2种带型,与穗发芽抗性关系密切。另外,8个抗穗发芽相关分子标记不能很好区分上述5个品种的抗穗发芽特性。     

长期施肥下甘薯产量稳定性及品质特性研究

以1980年建立的长期定位试验为基础,研究2002-2015年不同施肥方式对甘薯干物质积累、产量及品质特性的影响,探讨甘薯产量稳定性及品质特性对长期不同施肥方式的响应规律,为指导本区域合理施肥管理及改善农田生态系统提供依据。试验设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、单施有机肥(M)、有机无机配施(MNPK)4个处理。结果表明:与CK处理相比,施肥处理(NPK、M、MNPK)显著提高甘薯地上部分和块根干物质积累量、产量及可持续性指数,而施肥处理降低块根产量的变异系数,这说明施肥有利于改善本区域甘薯块根产量稳定性及可持续性,其中以NPK和MNPK处理效果显著。与CK处理相比,MNPK处理显著降低块根干率和糊化特性的回复值和糊化温度,显著提高块根的蛋白质及糊化特性的最高粘度值和崩解值。与NPK处理和M处理相比,MNPK处理糊化特性的最高粘度值和崩解值均有显著提高,回复值和糊化温度有显著降低。有机无机配施是甘薯高产稳产及品质提高的有效栽培措施。