不同氮磷水平下小麦-蚕豆间作对产量稳定性的影响

研究不同氮或磷水平下小麦-蚕豆间作对产量稳定性的影响,为小麦-蚕豆间作系统的高产稳产及合理施肥提供理论依据。通过5年(2015～2019年)的田间定位试验,设4个氮水平(N0-0 kg·hm-2、N1-90 kg·hm-2、N2-180 kg·hm-2和N3-270 kg·hm-2)、3个磷水平(P0-0 kg·hm-2,P1-45 kg·hm-2和P2-90 kg·hm-2)和3种种植模式(小麦单作、蚕豆单作和小麦-蚕豆间作),分析小麦-蚕豆间作系统的产量稳定性。结果表明:与单作相比,4个氮水平下5年间作小麦平均籽粒产量分别增加32.9%、26.1%、21.9%、14.7%,3个磷水平下5年间作小麦平均籽粒产量分别增加16.7%、20.5%、21.9%。不同氮或磷水平下,小麦-蚕豆间作具有产量优势,平均土地当量比分别为1.12和1.10。间作提高了小麦产量的稳定性,降低了蚕豆产量的稳定性,且适当施氮或磷肥可以提高小麦-蚕豆间作系统的产量稳定性。间作提高了小麦的土壤地力贡献率,增加了小麦的磷肥贡献率,但降低了其氮肥贡献率。低氮(N1)或低磷(P1)条件下,小麦-蚕豆间作可以维持产量的稳定性。在本试验条件下,小麦-蚕豆间作具有减施氮磷肥、维持作物产量及其稳定性的潜力。     

小麦-顶芒山羊草2M染色体系的鉴定与评价

为了研究小麦-顶芒山羊草新种质材料的染色体组构成及开发其在育种中的利用价值,本研究利用分子标记和荧光原位杂交对小麦-顶芒山羊草杂交新种质进行鉴定,并通过小麦主要病害生理小种接种和农艺性状调查等方法对鉴定的材料进行综合评价。分子标记和原位杂交结果显示,所鉴定材料分别为小麦-顶芒山羊草2M附加系、2M(2D)代换系、2AS-2ML.2MS易位系和2DS-2ML.2MS易位系;抗病性鉴定结果表明,含2M染色体的材料均高抗小麦条锈病,其小麦亲本则高感条锈病,表明2M染色体上可能含有抗条锈病新基因;农艺性状调查分析结果表明,2M染色质导入小麦,可影响其小穗数、穗粒数和穗粒重等产量性状。因此,在创制和利用抗条锈病的小麦-顶芒山羊草2M染色体小片段易位系时,应加强对上述农艺性状的考察,并利用当前主栽品种进行回交改良。本研究鉴定出的抗条锈病小麦-顶芒山羊草2M染色体系丰富了小麦抗病基因库,为小麦育种提供了新抗源。     

普通小麦-华山新麦草易位系H9020-20-12-1-8抗条锈病基因SSR标记

H9020-20-12-1-8是一个通过杂交和回交选育的普通小麦（Triticum aestivum L.）华山新麦草（Psathyrostachys huashanica Keng.）易位系,苗期对中国小麦生产上流行的条锈菌（Puccinia striiforms f.sp.tritici）生理小种CYR32表现良好抗性。遗传分析表明,H9020-20-12-1-8对CYR32的抗病性是由1对显性基因YrHy（暂命名）独立控制的,通过对H9020-20-12-1-8和感病品种铭贤169杂交F2分离群体进行SSR分子标记,从305对SSR引物组合中筛选到3个与抗病基因YrHy紧密连锁的微卫星标记Xgwm429、Xwgm770和Xwmc154,与YrHy的遗传距离分别为5.4、6.4和11.3cM,将YrHy定位于小麦2BS染色体上。系谱分析及分子检测等结果表明,YrHy是一个源于华山新麦草的新抗条锈病基因。     

不同幅宽小麦套种玉米对种群生态关系及产量的影响

田间试验结果表明，改小麦套种玉米的传统窄幅模式为中、宽幅模式，在玉米株高与小麦株高持平前，小麦带光照略增强，玉米带光湿环境显著改善，平均透光率增加11.0%-11.5%，叶温提高0.4℃；当玉米株高超过小麦株高后对小麦的遮荫影响加重。中幅、宽幅套种均可改善小麦和玉米的营养生长状况，促进小麦幼穗和玉米果穗分化，但一定程度影响了两作粒重的提高。随套种幅宽的增加，小麦单元产量下降13.89%-22.58%，玉米单元和两作整体产量分别提高30.00%-37.715和11.47%-12.26%，系统的产量稳定指数降低0.0125-0.0338。     

K-19小麦雄性不育-育性恢复体系的研究

该研究以粘果山羊草Ae.19(Ae.Kotschyi 19)为母本,中国春和云南铁壳小麦为桥梁亲本进行远缘杂交,获得雄性不育株,再用普通小麦品种(系)与其测交和连续回交,育成了具有粘果山羊草Ae.19细胞质普通小麦细胞核的K-19小麦雄性不育系,并选育出K-19农矮3号A等10余个优良K-19不育系,其不育性稳定,没有发现单倍体,综合性状好。从普通小麦品种(系)中发现了恢复力高的K-19小麦雄性不育恢复系(源),筛选出原KR_1等7个恢复系,国内法恢复度高达88.2％～96.9％,国际法恢复度高达116.4％～150.4％,其后代不产生单倍体或单倍体频率很低,综合性状好。K-19小麦雄性不育-育性恢复体系的建成,丰富了小麦杂优育种种质库,具有良好的生产利用价值。     

螯合-缓冲营养液中不同磷锌配比对小麦苗期磷-锌关系的影响

采用螯合-缓冲营养液培养方法对小麦进行了苗期培养试验,在3个磷水平(0、0.6 mmol·L-1、3.0mmol·L-1)和3个锌水平(0、3μmol·L-1、30 μmol·L-1)的完全组合下对小麦苗期的磷-锌关系进行了研究,以期为提高小麦籽粒锌的生物有效性提供理论依据.结果表明,与正常磷锌供应比较,磷锌的缺乏与过量均不利于小麦生长,缺磷比过量供磷的抑制程度更大,而过量供锌比缺锌的影响更为强烈,缺磷和过量供锌主要影响小麦幼苗的分蘖和地上部干物质的积累.过量供磷时,小麦根部存在明显的磷-锌拮抗,抑制了根部对锌的吸收,但磷的供应却提高了锌在小麦植株体内向地上部的转运;缺锌时,小麦叶片会积累大量磷,而供锌后则会抑制磷在小麦植株体内向地上部的转运.在小麦苗期,磷、锌均处于正常水平时其交互作用有利于锌的吸收和向地上部转运,但抑制了磷向叶部的转运.此外,磷、锌的缺乏均降低了叶绿素SPAD值,而磷的正常供应和锌的供应促进了叶绿素的合成.缺磷胁迫时小麦叶片的SOD和POD活性较高,而CAT活性较低;锌缺乏和过量时叶片SOD活性较低,而缺锌时POD和CAT活性较高,供锌后二者活性降低.总之,磷-锌拮抗作用主要发生在小麦根部,但在其他器官内也会发生;且不仅在二者配比不合理时发生,即使在配比合理时也会发生.     

小麦-西瓜-大白菜高产高效种植模式

江苏省新沂市东部乡镇推广小麦-西瓜-大白菜一年三熟高产高效种植模式,每667m^2年纯收入均稳定在5000元左右。由于该模式粮、瓜、菜齐发展,社会效益和经济效益高,被农民广泛采用,受到了上级农业部门的大力推广,现简介如下。     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK_1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK_2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为-0.83～6.14 Mg·hm~(-2);维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm~(-2)·a~(-1)。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0～20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。     

小麦-长穗偃麦草矮秆种质系的鉴定及遗传分析

矮源是进行小麦矮化育种的基础。本研究对2个小偃麦矮秆种质系31505-1和31505-2进行了分子鉴定和遗传分析。结果表明,31505-1和31505-2是2个不同的矮秆小偃麦易位系,31505-1中易位的偃麦草染色体片段位于2D染色体;对矮秆小偃麦种质系与不同株高材料杂交后代的株高和节间长度进行了分析,发现2个种质系的后代致矮率可达16%~23%,其株高的降低主要由节间长度的变化引起的,其中倒2节间与株高的变化相关性最高。本研究对拓宽小麦矮秆种质资源基础具有一定意义。     

小麦-玉米旱作节水技术

隆尧县耕地面积5.4万hm2,其中2010年小麦种植4万hm2,玉米种植面积3.4万hm2,小麦-玉米复种模式是该县农作物主要种植模式.隆尧县常年降水量475mm.地下水深100m左右,其中东部牛桥乡、千户乡、莲子镇等几个乡镇地下水深150m以上,属地下水缺乏地区,小麦、玉米的节水早已被隆尧县高度重视.2008年起在牛桥乡、千户营乡等开始小麦一玉米综合节水高产配套种植模式的试验、示范、推广,取得了明显成效,节水约120m3/667m2,增收节支40元,667m2以上.累计推广面积2万hm2,增收节支1 200万元.     

我国北方土壤-作物系统内钾素平衡及钾肥肥效研究Ⅰ.主要种植制下的土壤钾素平衡与调控

通过长期定位试验研究表明,在当前农业生产条件下,如果不施钾肥、不采用秸秆还田措施,华北地区小麦-玉米种植制的钾素年表观亏缺量在134～258kg/hm2;西北地区小麦-玉米轮作制的年表观亏缺量在220～261kg/hm2之间.华北地区小麦-玉米种植制下,小麦秸秆还田能使作物吸收的近三分之一到一半的钾素归还土壤.施钾肥能使土壤-作物系统钾素的产出与投入更趋于平衡,乃至钾素在土壤中积累.     

普通小麦-柔软滨麦草易位系M8657-1抗条锈病基因遗传分析与SSR标记

为明确小麦(Triticum aestivum)-柔软滨麦草(Leymus mollis(Trin.)Hara)易位系M8657-1的抗条锈性,用中国小麦条锈菌(Puccinia striiform f.sp.stritici)流行小种条中30号、条中31号、水源11-4和水源11-11生理小种,对M8657-1和铭贤169的杂交后代进行苗期抗条锈性遗传分析.结果表明,易位系M8657-1对条中30号和水源11-11的抗条锈性均1对隐性核基因控制;对条中31号的抗条锈性由2对显性核基因(互补作用)控制;对水源11-4的抗条锈性由1对显性核基因控制.将控制水源11-4抗病性的基因暂时命名为YrElm1-4,以接种水源11-4的F2正交群体为研究对象,应用BSA法进行了SSR分析.从320对SSR引物组合中筛选到3个与主效抗病基因YrElm1-4连锁的多态性微卫星标记,它们分别是Xgwm636、Xwmc522和Xwmc453,根据3个微卫星标记位点的染色体位置,推出YrElm1-4位于小麦2AS染色体上,这3个标记可用丁分子标记辅助育种.     

秸秆还田模式对小麦-玉米轮作体系土壤有机碳固存的影响

为解决麦玉轮作体系小麦秸秆直接粉碎还田存在的弊端,基于多年麦玉秸秆还田定位试验,筛选高产-节本-地力提升为一体的还田模式。选择4种还田模式,即小麦玉米秸秆均不还田(WN-MN,CK1)、小麦玉米秸秆均粉碎还田(WC-MC,CK2)、小麦高留茬还田(WH-MN)和小麦高留茬-玉米粉碎还田(WH-MC)为研究对象,比较其产量表现、土壤有机碳贮量盈亏、碳库管理指数等指标,评价将小麦秸秆粉碎还田改成高留茬还田后形成的还田模式与两季秸秆均粉碎还田的优劣。结果表明,与WN-MN相比,WC-MC和WH-MC的土壤碳储量分别增加24.23%和16.05%;与试验开始前土壤有机碳储量相比,4种还田模式的土壤碳固持为–0.83~6.14 Mg·hm^–2;维持土壤初始碳储量水平的最小碳投入量为4.06 Mg·hm^–2·a^–1。各处理不稳定有机碳组分的含量随着土层加深呈下降趋势。与WN-MN相比,WC-MC、WH-MC和WH-MN显著增加了0~20 cm表层不稳定碳组分的含量;WC-MC和WH-MC也显著增加了各土层的碳库管理指数。2015—2016周年产量,WC-MC、WH-MC平均较其他两个处理分别增加了34.5%、20.1%;2016—2017周年产量,以WH-MC最高,较其他处理平均高出11.1%。小麦高留茬-玉米粉碎还田模式下土壤有机碳储量、不稳定有机碳组分、碳库管理指数和作物产量均较高,且节本增效,表明该模式有利于关中平原麦玉轮作体系粮食生产可持续发展。     

中国特有小麦资源主要遗传性状评价与利用

研究了我国特有的西藏、新疆、云南小麦和西藏半野生小麦57份材料。根尖染色体观察;2n=42,具有2对随体染色体。花粉母细胞观察:云南小麦、西藏半野生小麦减数分裂过程仍处于相对不稳定状态。酯酶同工酶分析表明:存在组织特异性。聚类分析结果:云南和西藏半野生小麦亲缘关系相近,同属一种类型;新疆小麦具有独特的进化途径。利用其与黑麦杂交,鉴评了可杂交性基因型,西藏半野生小麦三个变种T_(494)(Var.zhassi H.M.G.),T_(511-1)(Var.sangrium H.M.G.)T_(473)(Var.yayunum H.M.G.)与黑麦杂交结实率比中国春小麦与黑麦的杂交结实率还高,推测基因型为kr_1 kr_1 kr_2 kr_2。西藏半野生小麦与黑麦杂种F_1花粉母细胞中期Ⅰ的染色体交叉数超过中国春小麦杂种F_1,推测T_(445-3),T_(499-2),T_(488),T_(511-1)等西藏半野生小麦可能有ph_2基因。     

小麦-柔软滨麦草易位系M853-4抗条锈病基因的遗传分析和SSR标记定位

用中国小麦条锈菌(Puccinia stniform f.sp.stritici)流行小种条中29号、条中30号、条中31号和水源11-11生理小种,对小麦(Triticum aestivum)-柔软滨麦草(Elymus mollis)易位系M853-4和铭贤169的杂交后代进行苗期抗条锈性遗传分析.结果表明,易位系M853-4对条中29号、条中30号和条中31号的抗病性均由1对显性核基因控制;对水源11-11的抗病性由1对显性和1对隐性基因共同控制.将控制条中31号抗病性的基因暂时命名为YrElm4.以接种条中31号的F2正交群体为研究对象,应用BSA法进行了SSR分析.从320对SSR引物组合中筛选到3个与主效抗病基因YrE1m4连锁的多态性微卫星标记,它们分别是Xwmc654、Xgwm304和Xgwm129,与YrE1m4的遗传距离依次为5.8、7.1和10.3 cM,并将YrE1m4定位于小麦5AS染色体,这3个标记可用于分子标记辅助育种.     

追肥时间对小麦拔节-成熟期氧化亚氮排放的影响

2007～2008年采用3种追肥时间(雨前追肥、雨时追肥和雨后追肥)进行田间试验,观测小麦拔节-成熟期N2O排放,以探讨追肥时间对麦季N2O排放的影响。结果表明,与雨前追肥和雨时追肥相比,雨后追肥小麦拔节-成熟期N2O排放量分别减少37%～67%和22%～46%。各处理小麦产量无显著差异(p>0.05)。土壤水分含量是影响小麦拔节-成熟期N2O排放的关键因素。雨后趁墒追肥能显著减少小麦拔节-成熟期N2O排放且不影响小麦产量,是较为合理的追肥方式。     

小麦株高发育动态QTL定位及其与水分环境互作遗传分析

株高是影响小麦产量的重要农艺性状,对生境水分极为敏感。为探讨小麦不同发育时期株高数量性状遗传与水分环境互作,本研究利用抗旱性强的冬小麦(Triticum aestivum L.)品种陇鉴19与水地高产品种Q9086杂交,重组近交系(RIL)群体120个株系为供试材料,测定两试验环境(甘肃镇远和兰州)雨养(干旱胁迫,DS)和灌溉条件下不同发育时期株高,采用条件复合区间作图法进行株高发育动态数量遗传位点(quantitative trait loci,QTL)分析。共检测到26个条件加性QTL(A-QTL)和56对上位性QTL(AA-QTL)。在A-QTL中,Qph.acs-1A-1、Qph.acs-4B-2、Qph.acs-5A-1、Qph.acs-5D-1、Qph.acs-6B-2和Qph.acs-7D-1在开花期前能重复表达,且有相对较高的贡献率(H2(A))(7.39%~31.04%)。AA-QTL主要由非显著加性效应的位点间互作形成,贡献率(H2(AA))在1.38~24.27%之间,这些AA-QTL效应对后期株高有显著影响。有61.54%的A-QTL和58.93%的AA-QTL分别参与了水分环境互作,在雨养条件下普遍具有降低株高的效应。条件A-QTL的加性效应在拔节期最大,随后逐渐降低,更多的体现出上位性效应。说明控制小麦株高发育的数量性状基因易与水分环境发生互作,且在小麦不同发育阶段有不同的时空表达模式。本研究结果可为小麦抗旱遗传研究与分子改良提供基础资料。     

3种溶解性磷肥对不同磷效率小麦品种肥效的试验研究

采用温室盆栽试验研究了3个不同磷(P)效率小麦品种(品系)对水溶性、枸溶性和难溶性3种P肥的相对肥效.结果表明,施用各种P肥均有效增加小麦分蘖数,促进小麦生长发育和提高产量,但P肥类型以及小麦品种间表现出较大差异.相同施P量条件下,重过磷酸钙的肥效最高,其次是钙镁磷肥,而磷矿粉也表现出一定的增产效果,钙镁磷肥表现出对小麦品种间的差异最大.如施用钙镁磷肥3个品种的平均产量为15.82g/盆,其中"洛夫林"较平均产量高17.8%,"冀87-4617"较平均值低8.7%,"秦麦1号"较平均值低9.2%;重过磷酸钙处理3个品种的平均产量为17.18g/盆,其中"洛夫林"较平均值高10.4%,"冀87-4617"较平均值低2.0%,"秦麦1号"较平均值低8.0%,表现出不同P效率小麦品种间的明显差异.说明采用不同溶解性P肥可作为鉴定不同P效率小麦品种的一种验证方法.     

干旱与Cd双重胁迫对土壤-小麦-蚜虫系统Cd转移规律影响的研究

为探究干旱和重金属双重胁迫对土壤-小麦-蚜虫系统内Cd转移规律的影响,为小麦蚜虫的生态调节提供理论依据,本研究以麦长管蚜[Sitobionavenae(Fabricius)]为研究对象,用原子吸收分光光度法分别测定不同土壤Cd含量(100 mg?kg-1、200 mg?kg-1)及不同程度干旱胁迫(无胁迫、中度胁迫、重度胁迫)处理下小麦根茎叶及蚜虫体内的Cd含量。结果表明:土壤Cd含量及干旱单一胁迫均对小麦及蚜虫体内的Cd含量造成了显著影响(P0.05)。两者交互作用对小麦根部及叶部的Cd含量影响显著,而对小麦茎部及蚜虫体内Cd含量影响不显著。在相同胁迫条件下, Cd在小麦中的积累分布为根茎叶。随着干旱胁迫程度增大,小麦根部Cd含量及土壤-根转移系数降低,茎部Cd含量及根-茎转移系数升高,麦长管蚜Cd含量在土壤Cd含量100mg?kg-1下高于土壤Cd含量200 mg?kg-1;中度干旱胁迫增加了麦长管蚜体内Cd累积量,而重度干旱胁迫则降低了其体内Cd累积量。叶-蚜虫的Cd转移系数明显大于土壤-根、根-茎和茎-叶转移系数且大于1,说明Cd在麦长管蚜体内产生了生物富集作用。综上所述,干旱胁迫促进了Cd从土壤向小麦茎部转移和根部Cd累积,但抑制了Cd从根部到茎部转移和茎部Cd累积;中度干旱胁迫促进了麦长管蚜体内Cd的积累,而重度干旱胁迫抑制了麦长管蚜体内Cd的积累。     

小麦-黑麦1BL/1RS易位系7-1抗纹枯病的分子细胞学鉴定

黑麦(Secale cereale)是小麦(Triticum aestivum)的重要三级基因源,具有小麦改良所需要的多种优良性状。为丰富小麦杂交育种新的种质资源,利用墨西哥黑麦(2n=2x=14,RR)与普通优质小麦W770B(2n=6x=42,AABBDD)杂交,经过多年筛选,选出若干优良性状的衍生系,在小麦五叶期时用PDA培养基培养的带纹枯病菌的牙签,接菌到小麦芽鞘内,温室内培养,5周后鉴定纹枯病发病等级,计算病情指数,为了结果的准确性,经过多次牙签法鉴定,筛选出病情指数为PI=32.8%的抗病衍生系7-1。为明确衍生系7-1的遗传成分,本研究综合采用形态学、细胞遗传学、基因组原位杂交(genomic in situ hybridization,GISH)、特异序列扩增(sequence characterized amplified region,SCAR)分子标记、简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记和醇溶蛋白分析。对7-1的根尖细胞和花粉母细胞的细胞遗传学观察表明7-1染色体结构和数目稳定2n=42=21Ⅸ;以黑麦DNA为探针的GISH分析观察表明7-1含有两个黑麦染色体臂;黑麦基因组SCAR标记分析表明,D15和P13LF/R能够在黑麦和7-1中扩增出黑麦特异条带,黑麦1RS SCAR标记分析表明,ω-sec-p1/ω-sec-p2、ω-sec-p3/ω-sec-p4和IB-267能够在黑麦和7-1中扩增出黑麦目的条带,说明7-1具有黑麦1RS染色体;筛选小麦每条染色体长短臂上的多对引物,在7-1中只有1BS上的引物Xgwm264和Xgwm11未能扩增出相应条带,其余染色体上的引物均扩增出了条带,说明7-1中缺失了小麦1BS染色体;醇溶蛋白分析表明7-1中扩增出了1RS黑麦碱条带,由此证实了小麦染色体1BS被黑麦染色体1RS所替换,该材料为小麦-黑麦1BL/1RS易位系。本研究中7-1为抗纹枯病的1BL/1RS易位系,为小麦纹枯病抗病育种提供了新的种质资源,拓宽了小麦育种材料。