作物学学科研究进展与展望

作物学作为一门较为系统的学科,在19世纪中期到20世纪初形成并逐渐发展完善。作物学是农业科学的核心学科之一,由作物种质资源学、作物遗传育种学、作物栽培学和耕作学组成。作物学在保障国家粮食安全、生态安全、农产品供给、现代农业可持续发展中发挥着举足轻重的作用。分析了我国及宁夏作物学发展现状、存在的问题,对未来发展的关键科学问题进行了讨论。

宁夏小麦种质资源研究现状与发展建议

作物种质资源作为品种培育、种业创新和农业高质量发展的“核心芯片”,对品种培育和保障粮食安全具有不可替代的基础性作用。基于此,阐述了作物种质资源研究的重要意义和国内小麦种质资源研究发展历程及现状,分析了存在问题及发展趋势,旨在为加强小麦种质资源研究、促进小麦育种提供理论依据。

宁夏扬黄灌区玉米膜下滴灌水肥一体化技术研究

[目的]分析膜下滴灌施肥对玉米产量及水分利用效率的影响,阐明膜下滴灌水肥一体化的技术优势,解决宁夏扬黄灌区玉米水肥利用效率低的问题。[方法]在相同施肥水平条件下,以常规大水漫灌(6 000 m^(3)/hm^(2))为对照,在滴灌定额为3 750m^(3)/hm^(2)的基础上设置不覆膜滴灌和膜下滴灌2个处理,研究不同灌水处理对玉米光合特性、产量、水肥利用效率及经济效益的影响。[结果]膜下滴灌水肥一体化技术在玉米抽雄期净光合速率、水分利用效率最高,比漫灌处理分别提高1.5%、11.0%,比不覆膜滴灌处理分别提高6.1%、3.2%。膜下滴灌水肥一体化技术通过提高玉米收获穗数、穗粒数和百粒重从而提高玉米产量,比漫灌处理增产8.6%,比不覆膜滴灌处理增产8.2%。膜下滴灌水肥一体化技术降低玉米耗水量,比漫灌处理降低28.4%,灌水利用效率提高73.6%,水分利用效率提高52.0%;同时提高了玉米氮磷钾肥偏生产力,比漫灌处理分别提高8.5%、8.6%、8.5%。与漫灌处理相比,膜下滴灌水肥一体化技术在成本投入增加26.9%的基础上获得了最高的经济效益,比漫灌处理增加808.4元/hm^(2),收入提高8.1%,比滴灌不覆膜处理增收787.5元/hm^(2),收入提高7.8%。[结论]在滴灌定额为3 750m^(3)/hm^(2)基础上采用膜下滴灌施肥可在节水37.5%的基础上实现增产和增收,该技术在宁夏扬黄灌区表现出一定的优势,可以应用于该地区的玉米生产。

宁夏引黄灌区冬小麦谷蛋白亚基组成和1BL/1RS易位分析及品质性状研究

为全面了解宁夏引黄灌区冬小麦品质概况,为冬小麦品质改良和粮食生产提供理论依据,选用冬小麦主栽品种、亲本材料和高代品系30份,用SDS-PAGE分析了其中18份材料的HMW-GS、LMW-GS组成和1BL/1RS易位系分布状况,并对23个冬小麦品种的营养与加工品质进行了研究。结果表明,2*、7+9、2+12、Glu-A3a、Glu-A3c、Glu-B3h和Glu-B3j在宁夏引黄灌区冬小麦中分布较广,1BL/1RS易位系分布相当普遍,分布频率为27.8%。参试品种的籽粒硬度、面粉PPO活性、SDS沉淀值、形成时间、稳定时间和评价值的变异范围较大,变异系数分别为25.37%、33.68%、21.42%、26.58%、43.95%和29.31%。多数冬小麦品种(系)的千粒重、出粉率和湿面筋含量低于对照宁春4号,而蛋白质含量、SDS沉淀值、吸水率和稳定时间优于宁春4号。供试品种(系)中,HMW-GS品质评分、籽粒硬度、蛋白质含量、SDS沉淀值均较高,并且不含1BL/1RS易位系的有烟优361、济麦20、鲁875067和923-9等,可用于宁夏引黄灌区冬麦品质改良。

宁夏引黄灌区小麦垄作节水高产栽培研究

在宁夏引黄灌区进行小麦垄作栽培试验:春小麦全生育期在降水量为89.2 mm条件下,灌水量为3 183m3/hm2,比传统的平作栽培的小麦灌水量5 131.5 m3/hm2节水38%,抗倒伏,锈病、白粉病等发病轻;冬小麦全生育期在降雨量为101 mm、灌水量为4 582.5m3/hm2条件下,4个冬小麦品种(系)垄作栽培试验的单产为6 691.5～7 350kg/hm2,垄作小麦播种量为210kg/hm2的处理比播种量为240kg/hm2处理省种30%,而产量提高0.5%～7.9%.'烟农19号'和2个新培育的冬小麦品系2002AW5012、2002AW5011适于垄作,其产量水平为9 295.5～9 636kg/hm2,比对照品种'宁冬6号'增产10.5%～14.5%.

宁夏灌区春小麦高产磷肥施用增产效果研究

宁夏灌区土壤多为灌淤土和淡灰钙土，磷肥施用受Ca、Mg离子的束缚，易被固定成难溶性磷酸盐，从而影响到作物产量及磷肥当年利用效率。本文在高磷（速效P 42.8mg/kg）和低磷（速效P 6.55mg/kg）的不同土壤上，分别进行了春小麦磷肥（P2O5）施量0–330kg/hm2的回归试验。其结果得出：在低磷土壤上，磷肥（P2O5）施量（x,kg/hm2）与春小麦产量（Y, kg/hm2）的回归方程为：Y=4072.1＋5.014x＋0.1296x2-0.0003133x3,增产效果极显著；而在高磷土壤上磷肥增产效果不显著。磷肥施量在0—240 kg/hm2的施用范围内，低磷土壤有显著的投入产出效益，试验投入产出效益为10—24元/元（小麦价格2.1元/kg,磷肥P2O5价格8.61元/kg），最高投入产出效益对应的磷肥施量为135 kg/hm2。因此针对宁夏灌区土壤肥力，提出了中低产田春小麦高产的推荐施磷方案以及高肥力土壤条件下小麦磷肥的施肥建议，可结合耕翻深施磷肥或磷肥、有机肥混合施，改善土壤PH值及微生物活性，提高磷肥肥效。

主要转基因作物研究现状及其产业化进展

经过12年的产业化发展,转基因作物研究取得了较大进展。相关外源基因的转入使抗虫、抗病、抗除草剂、抗逆、品质改良和功能性等作物相继问世。转基因大豆、玉米、棉花和油菜已经大面积种植,产生了极大的经济效益。2007年全球转基因作物的种植面积达到1.143亿hm2。综述了主要转基因作物研究现状及其产业化进展,并对我国转基因作物产业化应解决的问题进行了论述。

宁夏春小麦新种质资源配合力和杂种优势研究

选用宁夏大面积推广种植的4个小麦品种,与近年来通过引种、远缘杂交、人工合成等途径引进创造的10个春小麦新种质资源,采用4×10不完全双列杂交方法配制40个杂交组合,研究供试材料主要农艺性状的配合力和杂种优势。结果表明小麦新资源的株高、主茎穗长、单株穗数、每穗小穗数的遗传以基因加性效应为主,这些性状的一般配合力与两亲平均值的相关系数较大。穗粒数、千粒重、单株产量的遗传以基因非加性效应为主,一般配合力与两亲各性状平均值的相关系数较小。株高、主茎穗长的广义遗传力(H2B)和狭义遗传力(H2N)较大,宜于早代选择。中亲优势测定结果表明,除主茎穗长、每穗小穗数的中亲优势为负向优势外,其余性状的平均中亲优势均呈正向优势。宁春39号、春节4号、04A810、04A812产量性状的一般配合力及杂种优势都较高,是理想的亲本材料,可在今后育种中重点利用。

宁夏水稻抗旱性鉴定指标的筛选研究

利用49份宁夏水稻材料,设水分胁迫和非水分胁迫2种处理,调查和测定植株的形态性状、生理性状和产量性状及单株产量,研究水分胁迫条件下各性状与单株产量的关系及水分胁迫和非水分胁迫条件下各相对性状与抗旱系数的关系。通过相关、灰色关联、逐步回归和通径分析,结果表明,单株分蘖数、株高、着粒密度、单株有效穗数和单穗实粒数5个性状与抗旱性显著相关,可作为宁夏水稻抗旱性的鉴定指标。利用抗旱系数的隶属函数值进行抗旱性定性分级评价,结果表明,49份材料中有6份高抗旱型材料和9份中抗旱型材料,该评价方法是可行且有效的。

宁夏杂草稻的生存传播习性研究Ⅲ——杂草稻种子的休眠性和存活能力

对宁夏杂草稻种子的休眠性和存活能力进行了研究。结果表明,大多数杂草稻种子表现无休眠或弱休眠性,有芒杂草稻种子的休眠性强于无芒杂草稻种子。杂草稻种子的耐贮藏性显著优于栽培稻,在西北干燥条件下,自然保存5年的杂草稻种子的发芽率仍在95%以上。种子田间生存能力鉴定结果表明,宁夏杂草稻种子在田间第2年只有1‰左右的种子具有活力,第3年没有种子成活。

宁夏水稻抗旱性研究及综合评价

利用49份宁夏水稻材料,设水分胁迫、非水分胁迫2种处理,调查测定植株的形态性状、生理性状、产量性状及单株产量,通过水分胁迫、非水分胁迫条件下各相对性状对抗旱指数分别进行相关、灰色关联、逐步回归、通径分析。研究结果表明,单株分蘖数、株高、着粒密度、单株有效穗数、单穗实粒数等5个性状与抗旱性显著相关,可作为宁夏水稻抗旱性的鉴定指标。利用模糊隶属函数法对抗旱系数、抗旱指数、综合抗旱能力值进行抗旱性定性分级评价,结果表明,通过筛选得到的5个抗旱鉴定性状进行水稻的综合抗旱能力评价是可行的,综合评价出49份材料中有5份材料抗旱性较强、有6份材料抗旱性次之,综合抗旱能力、抗旱指数是宁夏水稻品种较为合适的抗旱性评价方法。

利用通径和因子分析研究宁夏玉米鉴定性状指标

[目的]研究宁夏玉米(Zea mays L.)杂交组合的鉴定评价指标。[方法]以宁夏自育的一些不同类型粒用玉米杂交组合为材料,进行通径分析和因子分析。[结果]玉米组合间各数量性状存在较大差异,各数量性状(除秃尖长外)均与产量存在显著正相关关系,穗粒重、收获穗、出籽率、穗长、株高和百粒重是对玉米产量影响相对重要的性状。[结论]明确了产量、穗长、收获穗和出籽率、株高、百粒重、穗行数是宁夏玉米杂交种(组合)鉴定评价指标。

宁夏野生枸杞(Lycium barbarum L.)苦味性状研究

采用植物学分类、常规杂交、PCR-SSR分子标记检测、超高效液相色谱-高分辨质谱[UPLC-MS(HRMS)]等方法,围绕宁夏野生苦味枸杞的苦味性状进行了研究。结果表明:野生苦味枸杞花丝、花柱的长度、种子大小和颜色等方面与其他中国枸杞种质资源存在较大差异,其花蕾中的雄蕊花丝、雌蕊花柱呈弓曲状,多数情况下其浆果簇状着生。PCR-SSR分子标记检测结果表明,宁夏野生苦味枸杞DNA扩增出了栽培枸杞品种宁杞1、2、3、4、5、7号等所没有的条带;在111~147 bp之间,扩增出了略高于中国枸杞其他种质资源的条带,其分子量高于中国枸杞其他种质资源相应的DNA的分子量,遗传差异明显。以宁杞7号作母本与宁夏野生苦味枸杞杂交,所得到的F_1成熟浆果出现苦味、甜味分离个数比例接近1∶1。宁杞7号作母本与野生半苦味枸杞杂交的F_1浆果苦、甜味的分离个数比例为1∶4。其反交F_1浆果均为苦味。野生苦味枸杞苦味基因可能是杂合的。苦味性状可能受多个显性加性基因控制,并与细胞核、质遗传物质互作有关。而甜味性状可能受隐性基因控制。初步判定,苦味物质是具有二氢槲皮素结构的黄酮类化合物。

宁夏引黄灌区胡麻套种玉米带型优化研究

对宁夏引黄灌区胡麻套种玉米不同带型的作物产量、生育表现和经济效益进行了研究，结果表明：作物总产与玉米产量呈高度正相关（r＝0．99**），玉米产量与其占地面积比例呈正相关（r＝0．99**）.据此认为在套种条件下，胡麻与玉米的面积比例应以0．60：0．40～0．65：0．35为宜；带宽为2．25m，胡麻1．35m，玉米0．9m的处理B和带宽为2．05m，胡麻1．35m，玉米0．7m的处理A为较佳带型。

宁夏杂草稻生存传播习性研究Ⅰ——杂草稻种子耐冻性鉴定

对宁夏杂草稻种子的吸水性和耐冻性进行了研究。结果表明,同等条件下杂草稻的吸水性和耐冻性均强于选育品种,种子的吸水性与耐冻性极显著相关。本实验条件下参试材料种子的吸水率小于15%时,耐冻性较强;吸水率大于15℃后种子的耐冻性迅速变弱,而选育品种种子耐冻性下降更快。种子吸水率大于等于20%后,选育品种种子完全失活,吸水率大于等于24%后,杂草稻和地方品种种子完全失活。

宁夏春大豆新品种(系)的多元统计评价及聚类分析研究

[目的]对近年来育成的30个春大豆(Glycine max)新品种(系)的12个生物学性状进行主成分分析和聚类分析。[方法]30个春大豆新品种(系)分别为晋豆19、承豆6号、09N70012、09N70020、09N70015、09N70017、09N70058、09N70032、09N70027、09N70004、09N70030、09N70036、09N70025、09N70022、9N70046、09N70014、09N70003、09N70023、09N70008、09N70044、09N80017、09N80011、09N80020、09N70019、09N70029、09N70007、09N70042、09N70031、09N70016、31-88。12个生物学性状分别为生育日数、株高、底荚高、主茎节数、有效分枝数、单株总荚数、单株有效荚数、单株无效荚数、单株粒数、每荚粒数、单株产量、百粒重。[结果]聚类分析根据遗传距离可以将30个春大豆新品系划分为4个特性不同的类群,主成分分析选出了株高、生育期、有效分枝数、荚数、粒重等综合性状因子对品种(系)进行了初步综合评价。[结论]该研究可为大豆育种提供有益信息。

宁夏引黄灌区不同蔓生型饲草大豆生产性能及营养品质研究

试验旨在筛选适宜宁夏引黄灌区种植的丰产优质饲草大豆。试验以17个蔓生型大豆种质为研究对象,通过聚类分析和主成分分析,综合评价其产量和品质性状。结果显示:不同饲草大豆的饲草产量、粗蛋白含量、干物质消化率、干物质采食量和相对饲用价值均存在明显差异。主成分综合评价得分前5位的种质为:FML10>HML0164>JD21>F1918-7>FML2,归于系统聚类中的第Ⅰ类,Ⅰ类种质属于相对丰产、高蛋白、高物质采食量和高相对饲用价值类的饲草。研究表明,FML10、HML0164、JD21、F1918-7、FML2大豆种质更适宜于宁夏引黄灌区作牧草大豆利用。

北方水稻新品系在宁夏引进研究

引进北方近年来育成水稻新品系24份,以当前宁夏大面积种植的当家早熟品种富源4号和晚熟品种宁粳41号做对照,对其主要农艺性状、经济性状、生育特性、产量、抗病性和品质等方面进行鉴定和评价,为宁夏水稻育种提供优异种质资源。

宁夏墨麦种质资源研究

２９年来，宁夏墨麦种质资源研究课题共引进ＣＩＭＭＹＴ小麦１万余份，在墨麦引种成功原因的分析、墨麦遗传特点的研究、墨麦Ｆ１代杂交优势规律的探索、生物技术研究等方面取得了重要的研究成果，在直接利用和间接利用墨麦种质资源方面取得了十分显著的成绩，并产生了重大的社会效益和经济效益，成为全国引种墨西哥小麦种质资源效果最好的省份之一。

宁夏大豆品种(系)生育期组划分的研究

根据大豆的生态性状和遗传特性,以北美13份大豆生育期组标准品种为对照品种,宁夏当地主栽品种和新近选育的12份品种(系)为主要试验材料进行了宁夏大豆生育期组划分试验。2年的试验研究结果表明:自育品系09N60378归属Ⅱ生育期组;中黄30品种和自育品系09N70012归属Ⅲ生育期组;晋豆19、09N70024、09N70025、09N70027品种(系)归属Ⅳ生育期组;承豆6号、宁豆3号、宁豆4号、晋豆39品种归属Ⅴ生育期组。