旱地小麦喷施绿色抗旱剂技术及节水效应研究

2002—2005年在山西太原、清徐和临汾就旱地冬小麦应用绿色抗旱剂的喷施技术及节水效应进行了研究。结果表明：GDR5号喷施以稀释225倍的增产效果最为显著,其次为稀释300倍和150倍,增产幅度为5.2%~18.5%;GDR5号喷施以起身喷+灌浆（挑旗、抽穗）喷的效果最好,其次为起身喷。增产幅度为10.2%~20.6%;绿色抗旱剂拌+喷试验表明以GDR1号拌种+GDR5号起身期喷施效果最显著。各个绿色抗旱剂叶面喷施的节水效果以GDR5号的较高,其次为GDR2号和GDR1号。该项研究为旱地冬小麦应用生长调节剂开辟了新的领域。     

旱地冬小麦覆盖黑色液膜生态效应研究

1998～2000年在山西临汾、万荣、屯留就黑色液膜覆盖冬小麦的增产效应及机理进行了研究。结果表明：在枯水年型条件下，黑色液膜覆盖冬小麦具有较好的产量效应、生物学效应、增温效应和储水供水效应。较好地协调了旱地小麦的穗数、穗粒数、千粒重问的关系，使每公顷产量达2188．5kg，较对照增产17．95％；水分利用效率达到0．78kg／m^3，较对照提高22．26％。该项研究为旱地小麦覆盖材料开辟了新的领域     

旱地冬小麦覆盖黑色液膜增产效应研究

1998－1999年，在山西临汾以裸地条播小麦为对照就黑色液膜覆盖冬小麦的增产效应及机理进行了研究。结果表明：黑色液膜覆盖方式在冬前、拔节期具有较好的生物学效应，促进了小麦的生长发育；在生长中后期有效供给土壤水分，水分生产效率最高；较对照提高28．9％，从而较好地协调了旱地小麦产量三因素，使穗数、穗粒数、千粒重优于对照，亩产达197．7kg。该项研究丰富了我国冬小麦覆盖材料。     

旱地小麦休闲期不同耕作措施对土壤水分蓄纳利用与产量形成的影响

为了提高旱地冬小麦的水分利用率,采用大田试验,研究休闲期不同耕作措施对旱地冬小麦土壤含水量、产量及水分利用率的影响。结果表明,休闲期不同耕作措施可明显提高播前与越冬期0~100 cm、100~200 cm土层含水量,有利于旱地冬小麦出苗与越冬;同时,休闲期不同耕作措施可明显提高后续各生育期土壤含水量,提高穗数、穗粒数,显著提高籽粒产量与水分利用率,各处理下数据显示休闲期深耕处理效果优于深松与免耕处理。总之,休闲期不同耕作措施均有利于旱地小麦土壤水分、产量和水分利用率的提高,是实现旱地小麦增产的有效措施。     

不同条件下冬小麦F1杂种优势效应

在灌溉和雨养条件下,研究了冬小麦Ｆ１组合的平均杂种优势和平均超标优势。结果表明,小麦杂种生态型在水地是以穗粒数为主,兼顾成穗数;在旱地是以千粒重为主,兼顾成粒数。灌溉条件下小麦强优势组合最佳配置模式为均衡型×多穗型;雨养条件下以多穗×多穗或均衡型×多穗型为主。小麦杂种优势正反交差异在水地不明显,在旱地则具有较强的正反交效应。旱地小麦强优势组合亲本不仅要具有高的一般配合力,而且要具有较强优势的特异性状。     

旱地小麦地膜覆盖条,穴播栽培技术研究

１９９７￣１９９８年,在山西省襄汾县解村以露地条播为对照,就旱地冬小麦地膜覆盖条,穴播的增产效应及机理进行了研究。结果表明：地膜条,穴播方式在冬前,返青期及拔节之前有较好的增温效果,在小麦生育前中期有效地改善了旱地麦田蓄水和供水的关系,提高了水分生产效率,该覆盖方式较好地协调了旱地小麦产量三要素,使穗数,穗粒数,千粒重均优于对照,达到小麦亩产１６３．６ｋｇ,该项研究为我省旱地冬小麦实现高产稳产寻找     

旱地条件下冬小麦产量和农艺性状对养分投入的响应

以9个旱地冬小麦品种为材料,通过田间试验研究其产量及主要农学性状与养分投入水平的关系。与不施肥对照相比,在低、高水平养分投入条件下小麦籽粒产量分别提高20%和40%,生物量提高17%和35%,单位面积穗数增加11%和25%,穗粒数增加8%和10%。高产品种的生物量、单位面积穗数、穗粒数及其随养分投入增加而提高的幅度显著高于低产品种。千粒重不受养分投入水平的影响。旱地条件下,不同小麦品种的产量、生物量、单位面积穗数和穗粒数均随养分投入水平的提高而显著提高,并且存在品种间差异。高生物量、高单位面积穗数和穗粒数是旱地高产品种的重要特征,它们对养分投入的敏感响应是高产品种养分投入提高后产量提高的主要原因。     

小麦冬前次生根对生育中后期地上部发育及产量的影响

为明确冬前小麦单株次生根的作用,采用大田育苗盆栽移植的方式,以半冬性中熟小麦矮抗58为材料,在越冬前将育苗区单株总分蘖数为4(包括主茎)的植株根据次生根数分为3个处理:处理A(次生根数较少,次生根1~2条)、处理B(次生根数中等,次生根3~4条)和处理C(次生根数较多,次生根5条以上),研究了冬前次生根数对小麦生育中后期地上部发育、单株根系生理势及籽粒产量的影响。结果表明,本试验条件下,冬前单株次生根数较多有利于生育中后期单株蘖数、地上部干物质量和单株叶面积的提高,进而提高了植株的光合面积,促进了地上部生长和干物质积累,不同处理间存在一定的差异。其中,相对于处理A和处理B,处理C的影响相对较大。结果还表明,冬前次生根数增加有利于单株根系生理势的提高,2015-2016年蜡熟期和2016-2017年拔节期,不同处理间差异达显著水平,说明冬前次生根数对提高生育中后期植株的根系生物量、维持较高的根系活性具有一定的正效应。随着冬前次生根数增加,小麦单株穗数、结实小穗数和穗粒数也随之增加,单株产量也因此提高,其中处理C的单株穗数、结实小穗数和穗粒数比处理A分别增加了25.0%,13.4%,26.2%,产量增加了52.4%。由此可见,越冬前单株分蘖数相同条件下,小麦单株次生根数较多有利于提高籽粒产量。     

旱地小麦新品种豫麦48产量特性分析

豫麦48号是利用杂交育种理论，采用水旱交叉选择而育成的旱地小麦新品种。多年试验结果统计分析和生产实践表明，该品种丰产性突出、稳产性较好，是一个适应性较好的旱地小麦新品种。对其成产因素进行灰色关联度分析，结果表明：对产量影响最大的因素是穗粒数，其次为单位面积穗数，因此，豫麦48号高产栽培的主攻方向应是保持一定单位面积穗数的基础上注重每穗粒数和千粒重的提高。     

密度对高产小麦品种穗部性状的影响

本文选用高产小麦新品种山农15号和济麦22号,在田间高产条件下,研究了不同密度对小麦穗部性状的影响。结果表明,亩基本苗在8万～12万株范围内,随着密度增加,两品种小麦穗数增加,穗粒数、结实小穗数降低,不孕小穗率提高;济麦22号穗粒数降低幅度小于山农15号。山农15号亩基本苗12万株的密度处理的穗干物质积累率,在开花16天后显著低于其他处理;济麦22号各处理间差异不显著,说明两品种对密度的反应不同,济麦22号耐密性较好,密度过大显著降低山农15号的穗粒数和穗干物质量。在本实验条件下,两品种均以亩基本苗10万株的密度处理籽粒产量最高。     

黄淮旱地冬小麦主要性状演变规律研究

分年代系统地总结了我国黄淮冬麦区2000-2017年旱地冬小麦区域试验233份参试材料共339次试验的产量变化差异,分析比对区域试验对照品种、参试品系产量差异和遗传变异情况,提出了“3年1小旱,5年1大旱”的气候特点是旱地小麦品种选育和产量水平均衡提高的严重障碍,适于较强干旱条件下的抗旱品种、节水节雨品种和优质强筋品种的选育是我国黄淮冬麦区旱地小麦育种当前和今后的主要发展方向。探讨了我国黄淮旱地冬小麦区域试验参试品系和通过国审育成品种产量潜力、变异范围、品质类型等方面的进展和育种研究中存在的问题。     

水分胁迫条件下有机肥对小麦根苗生长的影响

水分胁迫条件下施用有机肥对小麦根苗生长的影响研究表明：随着水分胁迫程度的加剧,无论施肥与否,小麦根系均表现出根重下降、根长缩短、根活力降低、次生根数与根系吸收面积减小、根系SOD、POD活性明显降低、MDA含量和根冠比明显增高的趋势。但施有机肥促进小麦根系的生长,改善根系生理特性,增加根系吸收面积和活力,具以肥促根、以肥调水、延缓根系衰老的作用。有机肥和土壤水分对小麦产量的增加具有明显的正交互作用,特别是在小麦生长中心发生转换的关键时期,即拔节期,水肥的显著互作促进根系的生长,在一定程度上缓解干旱胁迫的影响,最终导致土壤水分利用率的提高和产量的增加。     

山西省不同年代旱地小麦产量构成因素及抗旱性特征分析

干旱是影响作物生长发育和产量的主要因素之一,对旱地小麦产量特征进行探索具有重要意义。以抗旱闻名的山西省旱地小麦育成品种为材料,在雨养和灌溉2种水分处理下分析了不同年代小麦品种产量构成因素的变化趋势以及各年代小麦品种的抗旱性,探明品种改良过程中产量提升的生理及形态机制,对未来旱地小麦育种的性状选择提供指导。结果表明,山西旱地小麦品种平均产量随年代逐渐增加,1990s前产量的年均增益明显高于1990s后,1990s-2010s间产量增加差异不显著;有效穗数和千粒重随年代呈增加趋势,而穗粒数和抗旱性随年代呈波动性变化。山西省旱地小麦产量整体偏低,通过遗传改良提升产量仍具有较大的空间。综合产量因素的改良趋势,在今后的旱地小麦育种中应继续增加有效穗数和千粒重,以提高小麦穗粒数作为重要途径和手段。     

山西省小麦苗期根系性状及抗旱特性分析

小麦苗期根系形态是成株期根系分布的基础,与抗逆和产量密切相关,全面认识苗期根系及抗旱特性,对于抗旱优异种质的利用和早期筛选具有重要意义。采用239份山西省小麦品种(系)在土培条件下,研究了苗期根系性状及对水分胁迫的响应。结果表明,正常生长下山西小麦苗期根系性状多样性丰富,地方种变异最大;不同年代品种中,除最大根长随年代略下降外,其他性状均呈先升后降的趋势;不同根系性状对水分胁迫响应存在差异,总根长对水分最敏感,其次为根表面积、根体积和根生物量,最大根长和平均根数不敏感。苗期根系综合抗旱能力随年代呈先降后升的趋势,地方种和20世纪70年代品种多为中抗,80和90年代的品种抗旱性较低,2000年以后审定品种的抗性较高,其中旱地品种抗性最好。苗期根系抗旱特性与产量性状相关分析发现,最大根长、总根长、根体积和根生物量与雨养条件下的千粒重和产量显著正相关,最大根长和根生物量与成株期抗旱性也显著正相关。因此苗期最大根长和根生物量可作为半干旱地区旱地育种过程中抗旱性和产量的早期筛选指标。     

近60年河北省冬小麦干旱风险时空规律

干旱是造成作物减产的主要自然灾害,开展作物干旱成因机制和时空特征研究,对于稳定区域粮食生产有重要意义。本研究基于河北省内18个国家标准气象站点1958—2016年的长时间序列观测资料,采用水分亏缺指数(CWDI)作为干旱评价指标,分析了近60年来河北省冬小麦的干旱风险时空格局;通过CWDI对不同气象因子的敏感性分析,进一步探究了冬小麦干旱的成因机制。研究表明,冬小麦生育期需水量和干旱风险呈先增后减再增加的特征,在拔节–抽穗阶段的干旱风险最高,其次是抽穗-成熟阶段。冬小麦全生育期间干旱等级以重旱和特旱为主,特别在其产量形成的关键生长中后期,河北省东南部黑龙港地区面临较高的旱灾风险。冬小麦干旱受降水、气温、湿度等多种因素的影响,其中影响最大的是降水;气温是影响冬小麦生育后期干旱程度的关键因子,伴随近几十年气候变化冬小麦生长期内温度明显升高,将增加冬小麦生长期的耗水量和灌溉需求。本研究揭示了气候变化影响下河北省冬小麦干旱风险的时空演变规律,识别出了干旱灾害的高风险区和关键生育期阶段,可为优化冬小麦灌溉管理和农田防灾减灾提供参考依据。     

Identification of drought responsive QTLs during vegetative growth stage of rice using a saturated GBS-based SNP linkage map

Drought is a major abiotic constraint for rice production worldwide. The quantitative trait loci (QTLs) for drought tolerance traits identified in earlier studies have large confidence intervals due to low density linkage maps. Further, these studies largely focused on the above ground traits. Therefore, this study aims to identify QTLs for root and shoot traits at the vegetative growth stage using a genotyping by sequencing (GBS) based saturated SNP linkage map. A recombinant inbred line (RIL) population from a cross between Cocodrie and N-22 was evaluated for eight morphological traits under drought stress. Drought was imposed to plants grown in 75 cm long plastic pots at the vegetative growth stage. Using a saturated SNP linkage map, 14 additive QTLs were identified for root length, shoot length, fresh root mass, fresh shoot mass, number of tillers, dry root mass, dry shoot mass, and root-shoot ratio. Majority of the drought responsive QTLs were located on chromosome 1. The expression of QTLs varied under stress and irrigated condition. Shoot length QTLs qSL1.38 and qSL1.11 were congruent to dry shoot mass QTL qDSM1.38 and dry root mass QTL qDRM1.11, respectively. Analysis of genes present within QTL confidence intervals revealed many potential candidate genes such as laccase, Calvin cycle protein, serine threonine protein kinase, heat shock protein, and WRKY protein. Another important gene, Brevis radix, present in the root length QTL region, was known to modulate root growth through cell proliferation and elongation. The candidate genes and the QTL information will be helpful for marker-assisted pyramiding to improve drought tolerance in rice.     

雨养条件下植物生长调节剂对冬小麦根系生长和产量形成的调控研究

为了探讨雨养模式下植物生长调节剂协同调控冬小麦根系生长和产量形成的机理,在华北平原雨养条件下,研究烯效唑和矮壮素复配剂以及清水对照对冬小麦产量形成、群体数量和根系生长的影响。结果表明:植物生长调节剂处理显著提高冬小麦穗数和籽粒产量,但是对小穗数和穗粒数没有显著影响。植物生长调节剂可以促进冬小麦冬前分蘖,明显提高生育前期群体数量。植物生长调节剂处理下,冬小麦分蘖期单株根系根长和根表面积显著降低,但是冬小麦单株根直径、根条数、根重和根冠比显著增加。植物生长调节剂处理主要影响冬小麦分蘖期0~30 cm土层的根长密度和0~50 cm土层的根重密度,而对深层土壤中的根长密度和根重密度影响较小。植物生长调节剂可以协同调控冬小麦根系生长和分蘖形成,从而有利于塑造合理群体结构和提高产量。     

外源物质对小麦芽期抗旱性的影响

为筛选有利于提高渗透胁迫下小麦抗旱性的化学物质和最佳组合,以豫麦49为材料,在实验室中用15%PEG-6000模拟干旱,分别用不同浓度的磷酸二氢钾、赤霉素、葡萄糖、矮壮素及其混合液处理小麦种子。测定了各处理的芽长、根长、根数等形态指标和可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量等生理指标。结果表明,在PEG胁迫下,外源物质能不同程度地增加小麦幼苗的芽长、根长、根数等形态指标以及可溶性糖和脯氨酸含量,降低MDA的累积量,不同外源物质对水分亏缺的调节能力存在差异,其中外源物质的混合处理比单独处理的小麦表现出更强的抗旱能力。用0.2%KH2PO4、25mg/kg GA和500mg/kg葡萄糖的混合液处理小麦种子能增强小麦芽期的抗旱性。     

抗旱节水小麦分子遗传育种研究进展

干旱缺水等自然灾害会导致小麦产量年度间变幅较大,尤其在小麦主产区黄淮地区更为严重。小麦抗旱节水育种是应对干旱的重大措施。本综述对小麦抗旱节水常规育种、抗旱节水分子遗传育种相关性状QTL定位、抗旱相关功能基因克隆鉴定、转基因等方面的研究进展进行了综述。水旱亲本杂交与异地交叉选择是卓有成效的常规育种方法,通过分子标记鉴定了关于根重、根长、胚芽鞘、高水分利用效率等相关性状的大量QTL;42个抗旱相关基因被克隆并进行基因功能分析和验证,均从不同代谢通路上影响着小麦抗旱性;14个来自不同供体的抗旱相关基因被研究者导入小麦品种后,转基因小麦植株的抗旱能力均得到不同程度的提高,部分植株在产量和其它抗逆性方面也得到提高。以上研究进展为抗旱节水小麦分子设计育种提供了理论依据和发展方向。     

Ca2+参与硝普钠(SNP)对干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO水平的调控

在15% PEG-6000干旱胁迫下,研究外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理对小麦幼苗叶片NO含量、NO合成酶活性的影响及其与Ca2+的关系。干旱胁迫下小麦幼苗叶片NOS活性显著增加,且钙依赖型cNOS快速调控NO产生,但是随着胁迫时间的延长,不依赖钙iNOS活性在NOS活性比例缓慢增加,而NR产生NO的能力只占总NR提取物活性的很小一部分;1mmol/L SNP处理可显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NOS和NR活性,诱导NO水平提高,显著缓解膜脂过氧化;用质膜Ca2+通道抑制剂LaCl3与SNP共处理,显著减弱或抵消SNP促进NO合成作用。结果表明,外源NO 显著提高干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO合成酶活性和NO含量,有效缓解膜的氧化损伤,而Ca2+参与SNP对干旱胁迫下小麦幼苗叶片NO水平的调控。