Wheat yield scenarios for rainwater harvesting at Northern Sinjar Mountain, Iraq

Iraq is part of West Asia and North Africa (WANA) region. The area is known as dry land, famous with gap of crop yield as a result of the water shortage problem. Six basins with total catchment area of 614.19 km2 at rain-fed of Northern Sinjar District (Iraq) had been chosen to investigate both of the potential of rainwater harvesting (RWH) and three supplemental irrigation (SI) scenarios S1, S2, and S3 (100%, 75%, and 50% of full irrigation requirement) to support the wheat yield (bread and durum) under various rainfall conditions for the study period 1990-2009. The results indicated that, the total volume of harvested runoff can be considered for irrigation practices, that reached up to 42.4, 25.1, 0.6, 10.9 (× 106 m3) during 1995-1996, 1996-1997, 1998-1999, and 2001-2002, respectively. The total irrigated area ranged between 10.9 - 5163.7 and 8.8 - 3595.7 (ha) for bread and durum wheat crop for the four selected seasons respectively. The yield scenarios for supplemental irrigation condition Y1, Y2, and Y3 give 68 - 9712, 94 - 12,999, and 105 - 22,806 Ton for bread wheat, and for durum wheat give 56 - 8035, 87 - 10,906, and 103 - 17,396 Ton.

QTL mapping revealed TaVp-1A conferred pre-harvest sprouting resistance in wheat population Yanda 1817×Beinong 6

Pre-harvest sprouting （PHS） occurs frequently in most of the wheat cultivation area worldwide, which severely reduces yield and end-use quality, resulting in substantial economic loss. In this study, quantitative trait loci （QTL） for PHS resistance were mapped using an available high-density single nucleotide polymorphism （SNP） and simple sequence repeat （SSR） genetic linkage map developed from a 269 recombinant inbred lines （RILs） population of Yanda 1817xBeinong 6. Using phenotypic data on two locations （Beijing and Shijiazhuang, China） in two years （2012 and 2013 harvesting seasons）, five QTLs, designated as QPhs.cau-3A. 1, QPhs.cau-3A.2, QPhs.cau-5B, QPhs.cau-4A, and QPhs.cau-6A, for PHS （GP） were detected by inclusive composite interval mapping （ICIM） （LOD≥2.5）. Two major QTLs, QPhs.cau-3A.2 and QPhs.cau-5B, were mapped on 3AL and 5BS chromosome arms, explaining 6.29-21.65% and 4.36-5.94% of the phenotypic variance, respectively. Precise mapping and comparative genomic analysis revealed that the TaVp-1A flanking region on 3AL is responsible for QPhs.cau-3A.2. SNP markers flanking QPhs.cau-3A.2 genomic region were developed and could be used for introgression of PHS tolerance into high yielding wheat varieties through marker-assisted selection （MAS）.

Effects of Ridge-Mulching with Plastic Sheets for Rainwater-Harvesting Cultivation on WUE and Yield of Winter Wheat

A field experiment was conducted in a manural loesial soil in middle of Shaanxi Province ofChina, a sub-humid area prone to drought, to study the effects of rainwater-harvestingcultivation on water use efficiency (WUE) and yield of winter wheat. Ridge-furrow tillage wasused, the ridge being mulched by plastic sheets for rainwater harvesting while seeding in thefurrows. Results showed that from sowing to reviving stage of winter wheat, water stored in 0-100 cm layer was significantly decreased whereas that in 100-200 cm layer did not change.Compared to the non-mulching, plastic mulch retained 6.5 mm more water as an average of the twoN rate treatments, having a certain effect on conservation of soil moisture. In contrast, atharvest, water was remarkably reduced in both the 0-100 cm and the 100-200 cm layers, andmulched plots consumed 34.8 mm more water as an average of the two treatments: low N rate (75kg N ha-1) with low plant density (2 300 000 plants ha-1) and high N rate (225 kg N ha-1)with highplant density (2 800 000 plants ha-1), in 0-200 cm layer than those without mulching, the formerbeing beneficial to plants in utilization of deep layer water. Mulching was significant inharvesting water and in increase of yield. Mulched with plastic sheets, biological and grainyields were 22.5 and 22.6% higher for the average of the high N rate than for the low N rate,and the high N rate with low plant density was 29.8 and 29.1% higher in both biological andgrain yields than that of the low N rate with low plant density. With high N rate and high plantdensity, the mulched biological and grain yields were 39.5 and 28.9% higher than the correspondingtreatments without mulching. Of the treatments, that with high N rate and low plant density wasthe highest in both biological and grain yields, and the water use efficiency reached 43.7 kgmm-1 ha-1 for biological yield and 22 kg mm-1 ha-1 for grain yield, being the highest WUE reportedin the world up to now.

Isolation and Functional Characterization of a B3 Transcription Factor Gene <i>FUSCA3</i>Involved in Pre-Harvest Sprouting Resistance in Wheat

Pre-harvest sprouting (PHS) reduces yields and grain quality, resulting in seriously economic losses in wheat. It has been showed that PHS is significantly correlated to seed dormancy levels. FUSCA3 (FUS3) gene is considered to be the key regulator of seed dormancy. However, little information is available about the function of FUS3 gene (TaFUS3) in wheat. In this study, three homologous genes were identified in wheat grain, and their functions were investigated by gene silencing. Three full-length DNA (3477, 3534 and 3501 bp) and cDNA (1015, 1012 and 1015 bp) sequences encoding a B3 transcription factor, designated TaFUS3-3A, TaFUS3-3B and TaFUS3-3D, were first isolated from common wheat. The transcription of three TaFUS3 genes in seed development and germination process was detected. TaFUS3-3B and TaFUS3-3D had similar expression profiles, and high levels of gene transcripts were detected in seeds at 25 DAP (days after pollination) and after 24 h of imbibition. However, the transcription of TaFUS3-3A was not detected. Silencing of TaFUS3 in common wheat spikes resulted in increased seed germination and PHS. Compared with wild-type, the TaFUS3-silenced plants showed increased expression of genes related to GA biosynthesis and ABA metabolism, and decreased expression of genes associated with ABA biosynthesis. Moreover, silencing of TaFUS3 in wheat plants led to a decrease in embryo sensitivity to ABA and changed the expression of genes involved in ABA signal transduction. The results of gene silencing indicated that TaFUS3 plays a positive role in wheat seed dormancy and PHS-resistance, which might be associated with ABA, GA level and signal transduction.

小麦自动化收割机作业效率提升方法分析

分析了自动化收割机对小麦收割效率、小麦损伤率、劳动力成本及小麦品质的影响。与传统收割机相比较,自动化收割机在提高作业速度、减少作物损失、降低劳动力需求和提升作物品质方面具有显著优势。自动化收割机通过精准调节作业参数,能够适应不同小麦品种和田间环境,优化收割效果。

Effects of plant density and mepiquat chloride application on cotton boll setting in wheat–cotton double cropping system

Sowing cotton directly after harvesting wheat in the Yangtze River Valley of China requires early mature of cotton without yield reduction.Boll-setting period synchronisation and more yield bolls distributed at the upper and middle canopy layers are also required for harvesting.The objective of this study is to quantify the individual and interaction effects of plant density and plant growth regulator mepiquat chloride(MC)on temporal and spatial distributions of yield bolls,as well as yield and yield components.During the 2013–2016 cotton growing seasons,the experiments were conducted on a shortseason cotton cultivar CRRI50 at Yangzhou University,China.Various combinations of plant density(12.0,13.5 and 15.0 plants m^(–2))and MC dose(180,270 and 360 g ha^(–1))were applied on cotton plants.The combination of 13.5 plants m^(–2)and 270 g ha^(–1)MC resulted in the greatest boll number per unit area,the highest daily boll setting number and more than 90%of bolls positioned within 45–80 cm above the ground.In conclusion,appropriate MC dose in combination of high plant density could synchronize boll-setting period and retain more bolls at the upper and middle canopy layers without yield reduction in the system of direct-seeded cotton after wheat harvest,and thus overcome the labor-intensive problem in current transplanting cropping system.

全株小麦青贮适宜收获期及青贮添加剂配比技术的研究

为了确定全株小麦作为青贮饲料的适宜收获期及最佳的青贮添加剂配比组合,首先分析了全株小麦开花期、乳熟期、蜡熟期的干物质产量及营养成分含量,综合各生育期全株小麦的各项饲用指标(可消化干物质产量、非结构性碳水化合物含量等),表明蜡熟期是最适宜作为青贮的时期。其次通过添加不同浓度的乳酸菌与糖蜜来研究添加剂配比组合对全株小麦青贮料发酵效果及养分损耗,结果表明同时添加两种添加剂的全株小麦青贮料的饲用品质和发酵品质显著优于只添加其中一种添加剂。两种添加剂配比中,添加乳酸菌浓度较低时(≤0.02‰),糖蜜添加浓度为2%较添加浓度为1%的全株小麦青贮料的饲用品质和发酵品质好;添加乳酸菌浓度较高时(≥0.04‰),糖蜜添加浓度的变化对全株小麦青贮料的饲用品质和发酵品质影响不显著。研究结果可为全株小麦青贮适宜收获期以及乳酸菌与糖蜜配比组合在青贮饲料中应用提供参考。

连阴雨胁迫下成熟期麦穗发芽霉变估测

为精确监测和评估小麦在成熟期受连阴雨胁迫后穗霉变发芽情况。该研究以2023年5月底黄淮西部一次大范围连阴雨天气过程为例,从气象致灾危险性和遥感变量表征小麦承灾能力两方面,综合应用气象和多源卫星遥感资料,构建模型因子。分别用Spearman和Pearson相关性分析,以及ReliefF特征选择方法进行关键因子筛选,形成3组因子,分别应用Logistic回归等5种分类器和多元线性回归等5种回归方法构建模型,实现了对灾变的精准识别、程度分级和指数回归预测。通过对不同模型性能评估和各因子影响的对比分析,结果表明:所选分类器在气象与遥感因子协同及各独自建模情形下,均能识别穗发芽霉变并准确预测其等级,识别的准确率(accuracy,AC)在0.649~0.811,等级预测的AC在0.432~0.622之间;在穗发芽霉变指数(ear germination and moldiness index,EGMI)预测方面,构建的PCFXGBR模型表现最佳,R^(2)为0.25,均方根误差(root mean square error,RMSE)为15.68,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为11.93。研究发现,遥感模型在灾变识别上更具优势,而气象模型在灾变程度分级上更优,结合两者的气象-遥感协同模型性能最佳。该研究成果为小麦连阴雨减损与灾后评估提供了有力的技术支持。

小麦育种单穗电动脱粒机设计与试验

【目的】针对小麦育种单穗收获、采样工作量大、田间实时采样不便等问题,设计了一款便携式的小麦育种单穗电动脱粒机。【方法】单穗脱粒机采用了脱粒板和清选风机同轴、U型清选风道、清选风量调节可调的结构设计。确定了脱粒板结构、脱粒板转速,清选风机直径、叶片数及风机风速等参数。通过计算流体力学(compu-tational fluid dynamics,CFD)对最小进口风速5 m·s^(-1)、最大进口风速10 m·s^(-1)分别进行清选性能试验。由仿真可知清选区风速均小于小麦籽粒的悬浮速度,大于杂余的悬浮速度,都能够达到小麦清选的要求。利用离散元法(distinct element method,DEM),采用多尺度颗粒聚合的方法建立可脱粒小麦植株模型;通过仿真试验,分析小麦籽粒在脱粒机内的速度和位移随时间的变化规律,对滞种问题进行分析。【结果】为研究脱粒滚筒转速、喂入量、凹板筛间隙对脱粒机滞种的影响,设计3因素3水平正交试验,极差分析法结果表明,各因素于滞种率主次顺序依次为脱粒滚筒转速>喂入量>凹板筛间隙,其中滞种率最小的工作参数组合是滚筒转速为1000 r·min^(-1),喂入量为3穗·次^(-1),凹板筛间隙为6 mm。在小麦育种单穗电动脱粒机样基础上进行了试验验证。结果表明,脱粒机没有滞种现象,脱出籽粒含杂率为0.83%。【结论】小麦育种单穗电动脱粒机有良好的脱粒性能且无滞种问题,满足小麦育种单穗脱粒的要求。

人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性育种利用效率

【目的】小麦穗发芽是影响小麦产量和品质的重要限制因子。具有抗穗发芽特性的人工合成小麦和地方品种是改良栽培小麦穗发芽抗性的重要基因资源,通过分子标记辅助选择转育人工合成小麦和地方品种穗发芽抗性位点,评价人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率,筛选抗穗发芽小麦新材料,为小麦穗发芽抗性育种提供数据和材料支撑。【方法】以抗穗发芽的人工合成小麦SYN792和四川地方品种涪陵须须麦为母本,以穗发芽敏感品种川麦45为轮回亲本,构建2个BC1F7群体。2017年,通过整穗发芽鉴定法对2个BC1F7群体的1796个株系进行穗发芽表型初筛,然后利用与人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点连锁的SSR标记进行分子标记选择,筛选出整穗发芽率(SGR)小于35%且携带PHS-3D和PHS-A1抗性位点的导入系;2018和2019年,连续2年对初筛选出的PHS-3D和PHS-A1导入系进行整穗发芽率、籽粒发芽指数(GI)和产量相关性状鉴定,其中,籽粒发芽鉴定试验设置25℃(18GI)和32℃(19GI)2个发芽温度。通过不同环境下穗发芽抗性和产量数据,分析人工合成小麦和地方品种导入系抗穗发芽育种利用效率,筛选抗穗发芽且综合性状好的优异导入系。【结果】经整穗发芽鉴定初筛,从1796个衍生系中筛选出SGR值小于35%的株系537个;进一步对筛选出的537个株系进行分子标记检测,发现332个株系导入了人工合成小麦PHS-3D和地方品种PHS-A1穗发芽抗性位点,包括人工合成小麦导入系73个、地方品种导入系259个;地方品种PHS-A1导入系的频率显著高于人工合成小麦PHS-3D导入系。2018和2019年通过对332个穗发芽抗性位点导入系穗发芽鉴定发现,不同年份穗发芽指标间均呈极显著正相关,穗发芽指标SGR和GI表现出相对稳定的趋势;人工合成小麦和地方品种导入系的3个穗发芽指标平均值(18GI、18SGR和19SGR)均低于23%,差异不显著。不同发芽温度导入系的GI值差异较大,发芽温度32℃时,人工合成小麦PHS-3D导入系的GI值显著低于地方品种PHS-A1导入系。筛选出的73个人工合成小麦导入系中,红粒系穗发芽指标值均低于白粒系;其中,11个人工合成小麦白粒导入系表现中抗及以上抗性水平,14个红粒导入系在不同发芽温度时GI值均低于35%。2年产量相关性状分析表明,人工合成小麦PHS-3D导入系的千粒重显著高于地方品种PHS-A1导入系,而穗粒数显著小于地方品种PHS-A1导入系。根据产量性状和穗发芽抗性表现,筛选出23个穗发芽抗性和综合性状均较好的优异导入系,包括7个人工合成小麦PHS-3D导入系、16个地方品种PHS-A1导入系;人工合成小麦优异导入系中有2个白粒导入系穗发芽抗性中抗以上,2个红粒导入系不同发芽温度的GI值均低于25%,表现出稳定的穗发芽抗性。【结论】人工合成小麦和地方品种均可用于改良现代栽培小麦穗发芽抗性,利用地方品种进行穗发芽抗性育种改良效率优于人工合成小麦;但人工合成小麦导入系的穗发芽抗性的稳定性优于地方品种导入系。筛选出的23个人工合成小麦和地方品种导入系是小麦穗发芽抗性和产量性状改良的重要基因资源;特别是人工合成小麦白粒导入系(编号5201)和红粒导入系(编号5497和5505)是非常有育种利用价值的穗发芽抗性育种亲本材料。

江苏淮北地区小麦穗发芽抗性鉴定及其等位基因检测

为了解江苏淮北地区小麦品种穗发芽抗性以及相关基因的分布,以该地区近20年通过审定的44份小麦品种作为材料,采用整穗发芽和籽粒发芽两种方法鉴定其穗发芽抗性;利用分子标记对主要穗发芽抗性相关基因TaVp-1B、TaMFT-3A、TaMKK3-A、TaPM19-A1、Tamyb10-D1和TaDFR-B进行检测,并结合其表型分析不同抗性基因的效应。结果显示,44份品种的SGR(整穗发芽率)均值为52.5%,变化范围为10.5%~88.8%;GI(发芽指数)均值为53.9%,变化范围为12.4%~96.7%;有7份品种的SGR和GI值达到了中抗水平,可以作为抗穗发芽种质资源;未发现高抗品种。在6个与穗发芽抗性相关的基因中,TaDFR-Bb分布频率最高,达到95.5%,其余基因依次为TaMFT-3Aa(68.2%)、TaVp-1Bc(50.0%)、TaMKK3-Ac(25.0%)、TaPM19-A1a(13.6%)、Tamyb10-D1b(0)。与表型结合分析发现,只有TaMFT-3Aa和TaMKK3-Ac与穗发芽抗性显著相关,TaVp-1Bc和TaPM19-A1a与表型相关性不显著。因此,在抗穗发芽育种过程中,可以结合分子标记对TaMFT-3Aa和TaMKK3-Ac基因进行筛选并加以利用。

小麦穗发芽抗性机制及抗性育种研究

穗发芽是禾本科作物籽粒在收获前于高湿环境下的穗上发芽现象,严重影响小麦的产量与品质。种子休眠水平是影响小麦穗发芽抗性的主要因素,而往往驯化作物的籽粒休眠水平低,导致栽培小麦普遍比其野生祖先种更易发生穗发芽。小麦穗发芽主要受外源环境(温度、湿度等)和内源植物激素(GAs、ABA、IAA、MeJA、ET、BR)的调控。已鉴定出一批抗穗发芽材料,并克隆了一系列调控穗发芽抗性的关键基因,如PM19、MFT、MKK3、Myb10-3D、Vp1等。通过分子标记辅助选择、人工合成小麦和CRISPR/Cas9基因编辑技术,已成功创制了抗穗发芽小麦新材料。本文综述了小麦穗发芽抗性的遗传机制及抗性育种研究的最新进展,未来仍需继续挖掘关键穗发芽抗性基因,以生物育种的方法培育抗穗发芽小麦新品种。

2023年麦收期河南省连阴雨的气候特征和可能成因

2023年麦收期河南省出现了罕见的连阴雨天气,降水和阴雨日数异常偏多,分别为自1961年以来的历史第五位和第二位。分析连阴雨的可能气候成因,主要结论如下:(1)造成连阴雨的环流形势为欧亚中高纬度西高东低,乌拉尔山高压脊持续发展并出现阶段性阻塞,东北冷涡活跃,冷空气能持续南下,西太平洋副热带高压(以下简称副高)偏北、偏强且异常偏西,来自副高西北侧边缘的暖湿气流和冷空气在河南省交汇。(2)副高偏强、偏北、偏西是由偏强、偏北、偏大、偏东的南亚高压和偏强、偏北的东亚副热带西风急流(以下简称西风急流)的引导所致,而东南亚对流层中高层的暖中心偏大、偏北和偏东且呈东西向带状分布,使南亚高压形成了上述的特征。暖中心和东北冷涡的共同作用,使东亚中高层的气温梯度增大,进而加强了西风急流。(3)2023年前期的La Ni1a事件有利于麦收期副高偏北,但不利于副高偏强和明显偏西。麦收期由于台风扰动由泰国湾至菲律宾群岛以东的热带西太平洋对流活跃释放的凝结潜热较多,以及麦收期前期的春季和麦收期伊朗高原至青藏高原的地面感热和潜热较强,使暖中心形成了上述的特征,进而决定了南亚高压和副高的特征。(4)2023年麦收期北大西洋海温偏高,以及北大西洋三极子为负位相,导致了乌拉尔山高压脊持续发展并出现阶段性阻塞,麦收期前期的春季和麦收期伏尔加河至贝加尔湖西北侧地面感热和潜热偏强,而下游贝加尔湖东南侧至鄂霍次克海地面感热和潜热偏弱一定程度上导致上述两区域分别出现了大范围的位势高度正距平和负距平。

集雨种植模式下种植密度与行距配置对小麦茎秆糖积累及倒伏性能的影响

【目的】分析沟垄集雨种植模式下不同种植密度和行距配置对小麦茎秆碳水化合物积累和抗倒伏性能的影响,明确适应于小麦沟垄集雨种植合理的密度及行距,为进一步稳定和提升小麦产量提供理论依据。【方法】以北方旱区主栽小麦品种西农979为试验材料,于2019—2021年在集雨种植模式下设置两个密度(低密度:180万株/hm^(2);高密度:225万株/hm^(2))和两种行距处理(等行距:20 cm;非等行距:12.5 cm﹕35 cm﹕12.5 cm),分析不同密度和行距对小麦植株中下部叶片的净光合速率、茎秆非结构性碳水化合物和结构性碳水化合物含量、茎秆折断弯矩和倒伏指数以及籽粒产量的影响。【结果】集雨种植模式下提高种植密度,小麦植株中下部叶片(倒三叶、倒四叶、倒五叶)的净光合速率(Pn)、茎秆基部第二节间非结构性碳水化合物(葡萄糖、果糖、蔗糖)和结构性碳水化合物(半纤维素、纤维素)含量、茎秆折断弯矩均明显降低,茎秆倒伏指数显著增高;而高密度种植条件下非等行距处理可改变植株各指标,其中,相较于高种植密度+等行距处理,植株倒三叶、倒四叶、倒五叶Pn明显提高,增幅分别为7.7%—16.5%、5.3%—37.7%、11.9%—24.9%,茎秆葡萄糖、果糖、蔗糖含量分别提高了9.8%—15.0%、8.8%—27.4%、8.2%—41.1%,半纤维素、纤维素含量分别增加4.5%—19.8%、5.9%—31.2%,茎秆折断弯矩提高4.8%—17.3%,茎秆倒伏指数降低10.9%—25.9%,小麦产量亦显著提高了13.5%—15.2%。相关分析表明,小麦茎秆基部节间葡萄糖、果糖、蔗糖含量与半纤维素、纤维素含量呈极显著正相关;小麦茎秆非结构性碳水化合物、结构性碳水化合物与小麦植株中下部叶片Pn及茎秆折断弯矩呈显著正相关,而与倒伏指数呈极显著负相关。【结论】集雨种植模式下,通过非等行距种植调节群体空间分布,可有效提升小麦植株中下部叶片光合速率,促进茎秆糖类物质合成积累,增强小麦茎秆抗倒伏性能,进而降低小麦倒伏发生率,提高籽粒产量。

小麦抗穗发芽种质鉴评及其初步应用

小麦穗发芽会造成小麦产量和品质的显著降低,近年来在黄淮地区逐渐加重,威胁我国、特别是黄淮区域小麦生产安全,抗性种质及功能分子标记的筛选和利用是减轻穗发芽危害的根本途径。本研究以多年田间自然鉴定的77份抗穗发芽种质及128份导入了6个抗穗发芽种质的轮回群体创制的高代品系为材料,采用整穗发芽法和籽粒发芽法对穗发芽抗性进行鉴定和评价,明确穗发芽功能标记Vp1B3、Dorm-B1和PM19在抗性种质中的分布并评估其育种效果。结果表明种质资源中49.35%(38份)达到中抗水平,其中仅57.89%(22份)含有Vp1Ba或(和)Dorm-B1b抗性位点,西农172、Kalango、淮麦40、豫农186同时含有2个抗性位点;高代品系中36.72%(47份)达到中抗以上,其中87.23%含有抗性位点,17.02%(8份)同时含有2个抗性位点。抗性位点的累加可提升抗性水平。种质资源中不含有抗性位点的穗发芽率和发芽指数分别为36.65%和34.99%,而含有2个抗性位点的分别为18.17%和23.87%,高代材料也呈现相同的趋势。高代材料中达到中抗及以上水平的材料与其他材料之间含有的抗性位点数目存在显著差异,其中17.02%的中抗水平材料含有2个抗性位点,而未达到中抗水平的其他材料中仅有4.94%含有2个抗性位点,表明利用优异等位变异可显著改良抗性。本研究结合分子标记和表型鉴定进行抗穗发芽种质筛选,通过轮回选择进行种质创新,有望提升黄淮麦区的小麦穗发芽抗性水平。

黄淮南片育成小麦品种(系)的穗发芽抗性研究

为研究黄淮南片麦区新育成小麦品种的抗穗发芽现状,将参加国家黄淮南片小麦区试的593份小麦新品种(系)作为供试材料,采用种子发芽指数法和整穗发芽法进行穗发芽抗性评价。结果表明:不同供试材料的抗穗发芽能力存在差异,以感型和高感型为主,但抗性品种占比呈逐年增加趋势,由5.4%增长至19.4%。鉴定出中抗整穗发芽和籽粒发芽的小麦品种有‘徐麦0054’和‘淮麦4046’;抗整穗发芽品种5个,包括‘机麦212’、‘西农733’、‘西农633’、‘保丰1530’和‘济麦44’;‘西农528’、‘龙科1221’等39个品种为中抗整穗发芽;16个品种大田穗发芽率较低。研究结果可为黄淮南片小麦抗穗发芽育种提供种质资源和理论依据。

绿肥对减量施氮小麦籽粒产量和氮素利用的补偿机制

针对西北绿洲灌区小麦连作普遍、化肥施用量较大及氮素利用率低等问题,探究麦后复种绿肥对减量施氮小麦籽粒产量和氮素利用的补偿效应,以期为构建减氮小麦高效生产技术提供理论依据。本研究依托始于2018年的定位试验进行,2020-2022年期间采集数据。试验采用裂区设计,主区设4种绿肥种植模式,即麦后分别复种毛叶苕子混播箭筈豌豆(HCV)、箭筈豌豆(CV)、油菜(R)和麦后休闲(F);副区为3种施氮水平:试区习惯施氮量(N3,180 kg hm^(–2))、习惯施氮减量20%(N2,144 kg hm^(-2))、习惯施氮减量40%(N1,108 kg hm^(-2))。研究表明,习惯施氮减量20%和40%显著降低了小麦籽粒产量和氮素吸收,但麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆可补偿因减量施氮40%造成的籽粒产量和氮素吸收损失,且麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆结合减量施氮20%提高小麦籽粒产量21.4%和氮素吸收6.9%(P<0.05)。麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆可补偿因减量施氮40%造成的氮素利用率损失,且其结合减量施氮20%氮素利用率提高13.4%(P<0.05)。其补偿机制归因于:(1)麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆在减量施氮40%条件下可补偿小麦氮素吸收速率,提高氮素净同化速率34.3%(P<0.05),维持穗部氮素分配,增加茎氮素转运率6.6%(P<0.05)。(2)与麦后休闲传统施氮量相比,麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆结合减量施氮20%提高氮素平均吸收速率和氮素净同化速率7.2%和34.1%(P<0.05),增加灌浆初期至成熟期穗氮素分配6.7%(P<0.05),提高叶、茎氮素对穗的转运贡献率17.8%、8.9%(P<0.05)。因此,在干旱绿洲灌区,麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆是实现小麦减氮40%的可行措施,麦后复种毛叶苕子混播箭筈豌豆结合减氮20%可通过提高小麦氮素吸收速率和氮素净同化率,提高叶、茎对穗的转运贡献率从而促进穗部氮素分配,实现小麦产量和氮素利用率双提升。

小麦蚕豆间作提高氮素吸收量的优势及其相关环境因子的贡献分析

在明确间作作物提高氮素吸收利用的基础上,探讨间作体系氮素的种间关系以及相关环境因子的贡献,为阐明间作养分高效利用优势提供一定数据支撑。通过两年(2021—2023年)的田间定位试验,在不施氮(N0)、低氮(N1,N 90 kg/hm^(2))、常规施氮(N2,N 180 kg/hm^(2))和高氮(N3,N 270 kg/hm^(2))4个施氮水平下,研究了小麦蚕豆间作对氮素收获指数、系统氮素生产力及其氮素种间关系的影响,并基于ABT(aggregated boosted tree)和network分析,结合相关环境因子综合探讨其对间作促进氮素吸收利用的作用贡献。结果表明,与单作处理相比,两年的间作小麦氮素收获指数平均增幅5.30%,间作蚕豆显著性增加15.55%,间作体系的氮素系统生产力均值达到66.47 kg/hm^(2)。不同处理下小麦和蚕豆均表现出不同程度的氮素种间竞争,其相对种间竞争强度分别为-0.83和-0.73,其氮素种间相对关系指数范围分别为0.087~0.11(小麦)和0.047~0.12(蚕豆),体现出了不同程度的间作互利效应,较蚕豆而言,间作小麦氮素相对种间竞争力平均达到了0.43,表现出明显的种间竞争优势。对于土壤环境因子和氮素种间关系指标对氮素收获指数的贡献率,单作小麦和蚕豆的第一贡献因子均为速效钾和氮素相对种间竞争强度,间作小麦的第一贡献因子为碱解氮和氮素种间相对关系指数,间作蚕豆为碱解氮和氮素相对种间竞争强度。小麦蚕豆间作提高了氮素收获指数,在氮素种间竞争的同时保持了体系的氮素互补作用以及小麦的氮素竞争优势地位,并通过改善土壤碱解氮以及氮素种间相对关系指数等因子的相对贡献,稳定了间作体系的氮素系统生产力和氮素吸收利用的优势。

2023年河南麦区连阴雨过程的数值模式精细化检验评估

基于河南省2706个自动气象站降水观测资料及欧洲中期天气预报中心(ECMWF)、中国气象局的中尺度模式预报产品(CMA-MESO)和华东区域气象中心的中尺度模式预报产品(CMA-SH9),从不同量级降水的TS评分和BIAS评分、误差空间分布特征及典型区域预报偏差日变化特征等方面,检验评估了2023年5月25日至6月5日河南省麦收关键期连阴雨过程的数值模式小时降水预报效果。结果表明:ECMWF对Rh(小时降水量)≥0.1 mm/h的预报表现好,CMA-SH9对Rh≥2 mm/h和Rh≥5 mm/h的预报效果较优,CMA-MESO预报性能较差。对于Rh≥2 mm/h, CMA-SH9对上午和夜间的降水预报效果较优,ECMWF对中午到夜里的预报表现好。各模式都表现出在降水量大值区预报偏差大的特点。CMA-SH9对第一阶段的平均有效降水频次预报与实况最为接近,尤其在西部山区;ECMWF则对第二阶段的预报更贴合实况。尽管此次连阴雨过程中各模式小时降水量和小时降水强度的平均值偏差较大,但并没有表现出显著偏强或偏弱的特征;对于有效降水频次占比预报,ECMWF和CMA-MESO在大多数时次的预报分别表现出显著偏多或显著偏少的特征,CMA-SH9的预报则与实况更为接近。

小麦穗发芽研究进展

小麦穗发芽是世界性的自然灾害,主要受外部环境和自身遗传因素影响,是小麦产量和品质的重要限制因子。从小麦穗发芽影响因素、相关数量性状位点和基因、防控方法等方面对前期研究进行了梳理,认为种子的休眠性和对脱落酸与赤霉素的敏感性是决定穗发芽抗性的关键因素,培育抗性品种是解决小麦穗发芽问题的根本途径,并对今后重点研究方向进行了展望。对于解决小麦穗发芽问题、提高产量和品质、保障国家粮食安全具有借鉴意义。