氮肥与生物质炭配施对春小麦生长、产量及品质的影响

为了解氮肥和生物质炭配施对北疆灌区春小麦生长、产量及品质的影响,采用随机区组试验设计,以春小麦品种新春37号为供试材料,设置3个氮肥水平[不施氮肥(N0:0 kg·hm^(-2))、常规施氮(N1:300 kg·hm^(-2))、减量施氮(N2:255 kg·hm^(-2))]和4个生物质炭水平[不施生物质炭(B0:0 kg·hm^(-2))、低量生物质炭(B1:10×10^(3)kg·hm^(-2))、中量生物质炭(B2:20×10^(3)kg·hm^(-2))、高量生物质炭(B3:30×10^(3)kg·hm^(-2))],分析了不同处理下春小麦干物质积累与转运特性、籽粒产量及品质指标的差异。结果表明,生物质炭与氮肥配施可增加春小麦单株干物质积累量,提高花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率,促进籽粒灌浆和产量形成,改善加工、营养品质。对小麦生长、品质及产量指标进行综合分析,减量施氮配施中量生物质炭(N2B2)处理综合表现最好,且该处理下成熟期单株干物质积累量最高,达5.12 g·株^(-1),花前同化物转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献率分别为0.46 g·株^(-1)、15.32%、17.41%,产量较单施氮肥(N1B0)处理提高22.12%,蛋白质(干基)含量、淀粉(湿基)含量、面筋(湿基)含量、Zeleny沉降值和硬度分别为16.59%、62.12%、31.31%、46.95 mL和63.79。综上所述,在本试验条件下,减量氮肥配施中量生物质炭(N2B2)有利于北疆灌区春小麦高产优质生产。

北疆干旱荒漠地区春小麦与苜蓿灌溉制度研究

新疆北部阿勒泰草原的农牧业生产主要是在荒漠瘠薄的戈壁地上开发和发展起来的,作物灌溉制度的确定,对于北疆地区水资源合理开发利用、农田灌溉管理以及自然植被生态恢复等工作有着重要的现实意义。通过对联合国"2817项目"春小麦和苜蓿灌溉试验数据进行分析比较,初步得到达到该地区小麦和苜蓿高产的灌溉制度。结果表明,春小麦应采用"量少次多"的灌溉制度,灌溉定额为433mm,灌水次数为10次,其中最优灌水定额抽穗前60mm,其他生育阶段灌水定额为30～45mm;苜蓿打3茬灌溉定额为849mm,灌水次数为15次,第1茬的第1水灌水定额在60mm,第2、3茬的第1水灌水定额为67mm,其他水灌水定额在40～60mm。研究显示,春小麦达到高产的处理是土壤含水量为田间持水量的70%;苜蓿达到高产的最优方案是幼苗期、蔓枝延长期和开花成熟期的土壤含水量为田间持水量的65%、45%和45%。

新疆春小麦品种(系)农艺性状分析

农艺性状在小麦的品种改良中有着重要的意义,为给新疆春小麦新品种的选育提供科学依据,以30个新疆春小麦品种(系)为试验材料进行农艺性状的简单相关分析,以及多远逐步回归和通径分析。结果表明:供试春小麦品种(系)株高总体偏低,千粒重和单株产量平均为30.04 g、8.84 g。穗粒数、穗重和千粒重与单株产量之间存在极显著正相关,小穗数与穗长、穗重之间正相关也达到显著水平。多元回归方程为Y=0.6139+0.02X3+1.07X4+0.42X5,表明穗粒数、穗重和千粒重3个因素所决定的单株产量变异占产量总变异程度的74%。因此,协调好各农艺性状与单株产量这一性状间的关系可作为新疆春小麦高产育种的重要筛选指标。

新疆春小麦品种主要性状的主成分及聚类分析

对34个新疆春小麦品种的14主要性状进行主成分分析,并根据主成分值对品种进行聚类分析。结果表明,新疆春小麦品种主要性状变异丰富,各性状变异系数表现为每穗不育小穗数>成穗率>总茎数>主穗粒质量>收获穗数>产量>每穗主穗粒数>每穗结实小穗数>千粒质量>穗长>基本苗>每穗小穗数>株高>生育期。61.76%的品种产量高于5 250kg/hm2,产量较高的有新春20号、新春23号和新春26号。主成分分析显示,7个主成分的特征向量累计贡献率达89.34%,依次为穗部性状因子、籽粒形成因子、株高因子、群体大小因子、生育期因子、产量因子和粒质量因子。根据7个主成分因子得分,可将34个品种聚为2类,类群Ⅰ是群体较大、产量较高品种的代表群;类群Ⅱ是群体较小、产量较低品种的代表群。新疆春小麦主要性状存在丰富变异,产量性状选择范围广;生育期是新疆春小麦的重要性状之一,且群体大小是决定产量的重要因素;新春2号、新春17号、新春19号、新春20号和宁春33号的综合表现较好。

离子束注入对小麦幼苗保护酶活性及脂质过氧化作用的影响

采用能量为2 5 ke V的N+不同剂量(2×1 0 1 6 N+ / cm2、4×1 0 1 6 N+ / cm2、6×1 0 1 6 N+ / cm2、8×1 0 1 6N+ / cm2、1 2×1 0 1 6 N+ / cm2 )注入新疆春小麦种子,研究了N+离子束注入小麦种子后对小麦幼苗体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,离子束注入新疆春小麦种子后,该种子萌发的幼苗体内MDA积累减少,SOD活性降低;高剂量注入后,CAT和POD活性提高.

新疆春小麦育成品种耐热性评价

为筛选出耐热性好的小麦种质材料,通过开花期至成熟期人工模拟高温胁迫环境,以千粒重热感指数为主要评价指标,评价了新疆近30年来审定的春小麦品种的相对耐热性,并分析了高温胁迫对小麦籽粒蛋白质、湿面筋含量的影响。结果表明,与自然生长相比,高温胁迫条件下新疆春小麦育成品种的千粒重、籽粒宽度的变化均达到了极显著水平(P<0.01),籽粒长度变化不显著(P>0.05),不同品种间耐热性存在很大差异。综合三年千粒重热感指数(HSI)分析,耐热性相对较好的品种有17个,连续三年HSI<1的品种有11个,其中新春37号、新春2号、新春38号在高温胁迫条下千粒重变化较小,产量较稳定,为强耐热品种;对高温敏感品种有26个,连续三年HSI≥1的品种有13个,其中新春13号、新春18号、新春33号耐热性相对较弱。高温胁迫影响小麦籽粒的品质,其中13.95%的品种蛋白质含量降低,6.98%的品种湿面筋含量降低,其他品种高温胁迫后籽粒蛋白质、湿面筋含量均较自然生长有所提高。

新疆春小麦品种资源1BL/1RS易位和Bx7^(OE)基因的分子检测

【目的】为新疆春小麦面筋品质改良提供有用材料和标记辅助选择的方法。【方法】选用4个STS标记对162份新疆春小麦品种资源1BL/1RS易位和Bx7亚基超量表达基因Bx7OE的分布进行检测,同时验证这4个标记的有效性。【结果】新疆春小麦品种资源中,1BL/1RS易位品种有24份,占14.8%,含有Bx7OE基因的品种有3份,占1.9%。在新疆春小麦地方品种、引进品种和自育成品种中,1BL/1RS易位和Bx7OE基因的分布频率也存在明显差异,其依次为7.5%、0%,24.4%、6.7%,14.1%和0%。【结论】新疆春小麦品种中1BL/1RS易位和Bx7OE基因的分布比例很低,这主要与新疆小麦育种中长期以来使用的亲本材料有直接关系。这四个特异性标记检测结果可靠稳定,可用于小麦品质育种中亲本评价和杂交后代优质基因聚合,可作为面筋强度辅助选择的有效工具。

部分新疆春小麦材料脂肪酸氧化酶和黄色素基因的分布规律研究

【目的】了解新疆春小麦材料脂肪氧化酶(LOX)活性基因、黄色素含量基因Ta Zd-A1与Ta Zd-D1的等位变异组成和分布特点,分析Ta Zd-A1、Ta Zd-D1与Ta LOX-B1基因分子标记的实用性,为新疆春小麦品质改良提供参考依据。【方法】利用LOX16、LOX18、YP2A-1、YP2D-1特异性分子标记,对167份春小麦材料进行Ta Lox-B1a、Ta Lox-B1b、Ta Zds-A1a、Ta Zds-A1b、Ta Zds-D1a和Ta Zds-D1b等位基因的分子检测,明确这类基因在新疆春小麦材料中的分布规律。【结果】表明在检测的材料中控制籽粒黄色素含量的两个主效位点Ta Zds-A1和Ta Zds-D1存在4种不同的等位变异组合类型,以Ta Zds-A1b/Ta Zds-D1a组合基因所占比例最多,为29.34%;含有低黄色素含量Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b基因组合的材料为21.56%;同时,不同来源的春小麦材料所含等位变异组合类型不尽相同,中亚国家材料以Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b最多,为48.0%;新疆选育的品种中含Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b组合类型的材料只有5.4%,可见低黄色素的Ta Zds-A1a/Ta Zds-D1b基因类型在新疆春小麦材料中相对匮乏。在167份材料中,扩增出Ta LOX-B1a的有66份,属于高LOX活性的等位基因型,为39.52%。而新疆选育品种出现Ta Lox-B1a基因的频率远低于CIMMYT材料和中亚国家材料。【结论】利用的分子标记检测结果稳定可靠,筛选出一些低YP含量与高LOX活性的材料,可作为选育品种的亲本,以加速小麦色泽品质育种改良的效率。

北疆春小麦品质区划的研究探索

选用3个新疆春小麦主栽品种,在北疆3个代表地区种植,采用多元统计方法对其品质状况做出分析。认为石河子地区小麦筋力最强,应属于强筋小麦区;塔城、哈密地区小麦品质接近,应属于中筋小麦区。

新疆春小麦籽粒性状与磨粉品质及其关系研究

为给新疆春小麦籽粒性状和磨粉品质的遗传改良提供理论依据,对386份新疆春小麦材料(55个地方品种、207个自育材料和124个引进材料)的籽粒性状与磨粉品质及其关系进行了研究。结果表明,不同来源春小麦材料的籽粒性状和磨粉品质各有优劣。386份供试材料的千粒重为37.48 g,容重为737.76 g·L^(-1),籽粒硬度为54.71,粒径为2.88 mm,籽粒蛋白含量为15.95%,出粉率为53.06%,灰分为0.54%,L~*值为96.86,a~*值为-1.16,b~*值为9.83。整体而言,籽粒蛋白质含量、L~*值较高;籽粒硬度较低,a~*值和b~*值较高,三者的变异系数较大,分别为22.26%、25.86%和15.67%,具有较好的改良潜力。籽粒性状与磨粉品质关系密切,其中千粒重、粒径与灰分含量呈极显著负相关,籽粒硬度、籽粒蛋白含量与灰分含量呈显著正相关,千粒重、粒径与L~*值呈显著负相关,与a~*值呈显著正相关,籽粒硬度与a~*值呈显著负相关,容重、粒径与b~*值呈显著或极显著正相关。昌春3号、伊春4号、中作8131、新春26号、新春33号等可用于新疆春小麦籽粒性状和磨粉品质改良的优选品种(系)。

新疆春小麦品种(系)抗白粉病基因的分子检测

通过苗期抗性鉴定和抗病基因的分子标记检测,筛选对小麦白粉病具有抗性的春小麦品种(系),明确Pm4、Pm8和Pm21在新疆春小麦品种(系)中的分布现状,为新疆春小麦品种的合理布局及抗白粉病品种的选育提供依据。苗期抗性鉴定结果表明,新春38号和366S表现出抗性,高抗植株与中感植株的比率为2∶1,新春12号、新春15号、新春18号等29个小麦品种(系)对小麦白粉病均表现为高感。分子标记检测结果表明,新春27号、1354和1360含有Pm4基因;983-S、MJ307、HMJ555和1112含有Pm8基因;366S含有Pm21基因。采用苗期抗性鉴定和分子标记检测相结合的方法,可大大提高抗白粉病品种鉴定的准确性。

新春系列不同小麦品种品质性状的分析与评价

为了探究新疆不同春小麦品种的品质特性,建立可靠的小麦品质评价体系,为新疆春小麦品质综合表现较为突出的品种的推广、选育及大规模的品质评价奠定基础。以9个新春系列小麦品种为试验材料,对其品质相关的14个指标进行测定,运用相关性分析、主成分分析和聚类分析方法对其品质进行分析和综合评价。结果表明利用相关性分析,14个单项测定指标之间存在或大或小的相关性,从而导致它们所提供的信息发生部分重叠;进一步通过主成分分析将14个单项指标转化为5个相互独立的综合指标,5个主成分的累计方差贡献率达94.46%,涵盖了原始测定指标所携带的绝大部分信息;通过隶属函数分析结合权重系数,得到不同小麦品质的综合评价值(D值);最后,通过聚类分析将9个小麦品种按品质优劣划分为3种类型,其中品质一般的1个品种,品质良好的4个品种,品质优的4个品种。‘新春37号’、‘新春41号’和‘新春38号’品质综合表现较为突出,可为新疆优质春小麦品种选育提供参考依据。

氮离子束注入对小麦苗期耐盐性的影响

采用能量为25keV的不同剂量的N+注入新疆春小麦种胚后,研究盐胁迫对小麦幼苗体内生理生化指标的影响。结果表明,在6×1016N+/cm2剂量注入新春11号时,盐胁迫后小麦幼苗的SOD活性、脯氨酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均增加,幼苗生长良好,说明该剂量处理新春11号有利盐胁迫下小麦幼苗的生长。

滴灌水氮耦合对北疆春小麦生长的影响

在滴灌条件下,研究了不同水肥处理对北疆春小麦干物质积累和产量的影响。结果表明,施氮量对春小麦干物质积累作用大于灌水量,表现在干物质积累量、养分吸收量、籽粒产量3个方面,水氮耦合效应的作用最小。灌水量、施氮量与以及耦合效应与产量的回归分析表明,水氮耦合作用为正效应。表明适当的灌水和施肥相结合,对春小麦产量有增加效应,在单独增加灌水量和施氮量的条件下,春小麦产量有增加效应,但过量的灌水和施肥对春小麦产量为负效应。合理的灌溉和施肥有利于滴灌春小麦达到高产。

新疆春小麦品种资源矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b等位变异的分布

为了给新疆春小麦矮化育种提供有用信息和分子标记辅助选择的方法,利用Rht-B1和Rht-D1位点的4个STS标记(NH-BF.2/WR1.2、NH-BF.2/MR1、DF/WR2.4和DF/MR2)对270份新疆春小麦品种资源(包括49份地方品种、77份新疆自育品种和144份引进国内外品种)中矮秆基因Rht-B1b(Rht1)和Rht-D1b(Rht2)等位变异的组成进行分子鉴定。结果表明,在新疆春小麦品种资源中,携带Rht-B1a(野生型)、Rht-B1b(突变型)、Rht-D1a(野生型)和Rht-D1b(突变型)等位基因品种的比例依次为63.3%,36.7%,42.2%,57.8%,以Rht-B1a和Rht-D1b等位变异类型为主。其中,只携带有1个矮秆基因(Rht-B1b或Rht-D1b)的品种(系)有233份,占总数的86.3%;同时携带有RhtB1b和Rht-D1b 2个矮秆基因的品种(系)有11份,占总数的4.1%;既不携带Rht-B1b又不携带Rht-D1b基因的品种(系)有26份,占总数的9.6%。新疆地方品种、自育品种和引进国内外品种中矮秆基因Rht-B1b和Rht-D1b的分布比例也存在明显差异,其依次为20.4%,87.8%,72.7%,24.7%,22.9%,65.3%。总之,新疆春小麦品种株高改良应该以培育矮秆或半矮秆的Rht-B1b基因型为重点,同时可以直接利用这2个矮秆基因的功能标记来提高育种效率。

近49a奇台县气温变化及其对春小麦产量的影响

利用1961-2009年新疆奇台县气象站逐日气温资料和该县春小麦产量资料,在对近49a年平均气温、春小麦生长季平均气温、日最高气温≥30℃时间等温度条件变化趋势和变化特征研究基础上,使用积分回归和相关分析,分析春小麦不同生长发育时段温度条件对产量形成的满足程度,探讨近49a气温变化对春小麦产量的影响。结果表明,在全球变暖背景下,1961-2009年奇台县年平均气温呈显著的升高趋势,但春小麦生长季内不同时段的温度变化及其对春小麦产量形成的影响差异较大,前期(4月上旬-5月中旬)平均气温呈升高趋势,对小麦产量不利影响有所增大,中、后期(5月下旬-7月下旬)平均气温呈现不同程度下降趋势,最高气温≥30℃时间也呈不显著减少趋势,对小麦生产较有利。

新疆春小麦品种Pins基因等位变异及其对新疆拉面加工品质的影响

【目的】检测新疆春小麦品种Pins等位变异分布规律,分析不同Pins基因型春小麦品种籽粒硬度的差异,探讨Pins对春小麦品种主要品质性状和新疆拉面加工品质的影响,明确籽粒硬度影响新疆拉面加工品质的分子遗传基础及机理。【方法】以386份新疆春小麦品种资源为材料,用分子标记检测籽粒硬度Pins,测定品质性状(籽粒性状、磨粉品质、面粉品质、面团特性、淀粉糊化特性等),制作新疆拉面并进行评鉴。【结果】Pins等位变异分布规律:在新疆春小麦品种资源中,Pina有2种等位变异,分别为Pina-D1a(占比86.79%)、Pina-D1b(13.21%);Pinb有3种等位变异,分别为Pinb-D1a(64.77%)、Pinb-D1b(32.12%)和Pinb-D1p(3.11%);Pina/Pinb有6种基因型组合,分别为Pina-D1a/Pinb-D1a(58.81%)、Pina-D1a/Pinb-D1b(25.39%)、Pina-D1a/Pinb-D1p(2.59%)、Pina-D1b/Pinb-D1a(5.96%)、Pina-D1b/Pinb-D1b(6.74%)和Pina-D1b/Pinb-D1p(0.52%)。Pins对春小麦品种品质性状的影响:Pina-D1a的籽粒蛋白含量、灰分含量、白度、湿面筋含量、Zeleny沉淀值均显著高于Pina-D1b;籽粒硬度、黄度(b*值)、面筋指数、峰值时间、8分钟面积、稀懈值均显著低于Pina-D1b。与其他等位变异相比,Pinb-D1a的白度、湿面筋含量,Pinb-D1b的出粉率、黄度(b*值),Pinb-D1p的籽粒硬度、面筋指数均最高且达显著差异水平。与其他基因型组合相比,Pina-D1a/Pinb-D1a的白度,Pina-D1a/Pinb-D1p的籽粒硬度、面筋指数、8分钟面积,Pina-D1b/Pinb-D1b的淀粉稀懈值,Pina-D1b/Pinb-D1p的籽粒蛋白含量、出粉率、面粉的湿面筋含量均最高且达显著差异水平。Pins对新疆拉面加工品质的影响:Pina-D1a的拉面手感、粘弹性、总分极显著低于Pina-D1b;Pina-D1b/Pinb-D1p的拉面手感最好,Pina-D1a/Pinb-D1p、Pina-D1b/Pinb-D1a和Pina-D1b/Pinb-D1b的粘弹性最高;Pina-D1b/Pinb-D1a、Pina-D1b/Pinb-D1b的总分最高。【结论】Pina突变会使新疆春小麦胚乳质地变硬、主要品质性状显著升高,促进新疆拉面的拉面手感和粘弹性等性状得到显著改善,最终促使新疆拉面的加工品质(总分)显著提升;Pinb变异对新疆拉面加工品质的影响不显著。Pina-D1b/Pinb-D1a、Pina-D1b/Pinb-D1b是优质新疆拉面小麦品种品质改良中重点选择的基因型组合类型。

新疆春小麦品种蛋白质品质性状的变化

测定8个不同类型春小麦品种的品质指标,研究不同年份各品种品质性状的变化特点。结果表明,所有品质性状在年份间和品种间的差异均达显著(P<0.05)或极显著水平(P<0.01);除蛋白质含量、延伸度外,在年份×基因型互作影响下,其他各品质性状也均达到显著(P<0.05)或极显著差异水平(P<0.01);两年度面团流变特性变异系数都较大,并且大部分指标的变异系数均超过10%,说明基因型对面团流变特性起主要影响作用;不同春小麦品种各品质指标基本表现为2010年大于2011年,不同品种在不同年份品质指标的稳定性存在差异。通过双重筛选逐步回归进一步分析开花至成熟期间主要气象因子对蛋白质品质的影响,表明不同蛋白质品质性状受不同气象因子影响。沉降值、面团形成时间、面团稳定时间、评价值和拉伸面积的回归方程均达到极显著或显著相关,其相关系数分别为0.791 6、0.840 8、0.917 1、0.896 0和0.940 2。

滴灌水氮运筹对南疆春小麦根系生长及产量的影响

以南疆地区春小麦新春6号为供试材料,采用土柱栽培法,通过滴灌开展水、氮两因素控制性试验,滴施纯氮量设N0(不施氮肥)、N1(69 kg·hm^-2)、N2(172.5 kg·hm^-2)和N3(276 kg·hm^-2)4个水平,滴灌水量设W1(2250 m^3·hm^-2)、W2(3000 m^3·hm^-2)、W3(3750 m^3·hm^-2)和W4(4500 m^3·hm^-2)4个水平,共16个水氮组合处理。结果表明:扬花期是滴灌春小麦根系生长的高峰期,有64.52%~76.90%的根系干质量和76.39%~82.47%的根长分布在0~40 cm土层中。适当增施水氮能有效促进根系生长并提高产量,其中扬花期N3W3、N2W3、N3W2处理的根干质量、根干质量密度、根长、根长密度、根系直径和根系表面积较高,分别为123.0~148.3 mg、97.07~117.03 g·m^-3、14405.8~16490.8 mm、1.14~1.30 cm·cm-3、0.3267~0.3365 mm和14245~17624 mm2,其产量也达到8695.7~9966.1 kg·hm^-2的较高水平。N3W4处理的根系各项指标虽然较高,但蜡熟期下降过快,表明水氮过高对延缓根系衰亡不利。水氮对根系生长及产量具有显著的互作效应,且水分效应高于氮素效应。通过分析,本地区较适宜的水、氮供应范围分别为3750~4500 m^3·hm^-2和172.5~276 kg·hm^-2,当施氮量259.4 kg·hm^-2、滴灌量3793.4 m^3·hm^-2时产量可达最高为9142.9 kg·hm^-2。

北疆春小麦滴灌毛管布置模式优化试验研究

通过不同毛管布置模式下北疆春小麦滴灌试验研究发现,拔节期、抽穗期是春小麦两个需水关键期,一管四行(13cm+20cm、18cm+20cm)模式能够显著提高春小麦抽穗期的耗水模系数;小麦株高基本呈现出随毛管间距增大而降低的趋势,增大毛管间距将对植株整齐度产生不利影响;一管六行模式(10cm+10cm+20cm、15cm+15cm+20cm)降低春小麦单穗粒数、千粒重,势必造成减产,而一管四行模式(13cm+20cm、18cm+20cm)下春小麦产量虽略有降低,但基本能够保产,且能够取得较高的经济效益,其中"18cm+20cm"模式经济效益达到最优。本研究综合分析认为,该地区滴灌春小麦采用一管四行模式(18cm+20cm)比较适宜,经济效益最大。