Scientists Provided and Practiced a Rational Strategy for Creating Novel Type of Rice Crop from a Wild Allotetraploid Rice

Recently,Prof.LI Jiayang’s group from the CAS Institute of Genetics and Developmental Biology(IGDB)and his collaborators made a breakthrough toward creating novel crops through de novo domestication of wild allotetraploid rice,which has launched a revolution for sustainable agriculture in creating future crops.

酶的理性设计在作物育种中的应用进展与前景展望

优良种质资源是粮食安全的重要保证,传统育种技术存在周期长、工作量庞大等问题。随着生物学与计算机技术的深度融合,针对作物关键基因进行定向优化的酶的理性设计,为更大限度挖掘优质基因资源奠定了基础,进一步与基因编辑及转基因技术相结合,成为分子育种技术探索中的重要方向之一。阐述了分子对接、分子动力学模拟、结合自由能评价等酶的理性设计常用方法,综述了酶的理性设计在提高作物品质、抗逆性和生物量方面的应用进展,并对未来的前景进行展望,以期为作物育种新技术的开发和利用提供参考。

基于碳足迹视角的农作物碳排放研究进展

农作物碳足迹是指对作物生长过程中产生以及固定的温室气体量,准确核算农作物碳源碳汇,可以为农业减排增汇提供理论支撑。该文选取中国知网2010—2022年间与农作物碳足迹相关的601篇论文,从概念、核算方法和减排措施等方面简要总结当前农作物碳足迹的研究进展,并对其发文情况进行可视化分析。目前碳足迹核算方法主要有3种,农作物碳足迹中化肥农药和农用机械耗电占比最大,且农作物碳足迹受农资投入和土壤干湿度等影响是不断变化的,通过提高农用物资利用率、合理配置作物种植和提高土壤固碳量等方式以减少碳足迹也得到验证。这也表明助力“双碳”,农业还可以贡献更多。

三种干旱指数在南盘江流域识别干旱能力中的应用

基于南盘江流域1971～2010年25站的气温及月降水资料,分别计算了不同时间尺度的标准化降水指数(ISPI)、干旱侦测指数(IRDI)和标准化降水蒸发指数(ISPEI),以历史干旱灾情数据及典型大旱灾情数据为依据,比较分析了3种干旱指数对干旱及干旱级别的识别能力。结果表明,3种干旱指数的计算结果较为一致,具有较好的相关性;3种干旱指数对干旱和干旱等级的识别能力依次为ISPEI最强,IRDI次之,ISPI最差。ISPEI考虑了潜在蒸发量对干旱的影响,与ISPI、IRDI相比,ISPEI更适合于南盘江流域的干旱监测与评估。

晋南人工刺槐林需水量计算及分析

根据气象资料,运用彭曼公式(Penm an's form u la)和桑斯维特公式(T horn thw a ita's form u la),计算并分析了晋南黄土高原刺槐林的潜在蒸散量;结合2,3,5,7,13年生刺槐的耗水特性系数,计算得出其生长季(5-10月份)的需水量和需水总量;最后分析了刺槐林地水分供需状况。其结果显示,在晋南黄土高原,5年生以下的刺槐普遍能适应当地水分状况,而7年生以上的刺槐,由于缺乏水分,生长普遍受到抑制。以此提出,在水分条件较好的沟谷地、阴坡和半阴坡可营造刺槐用材林,在水分条件较差的半阳坡和阳坡可营造刺槐生态公益林。

作物需水量观测站点的优化设计

作物需水量观测站点的布置主要包括合理的采样数目和合理的采样位置的确定。本文将GIS的空间管理功能和地统计的空间分析功能有机结合,在分析作物需水量空间变异的基础上,首先用经典统计学确定合理的采样数目,进而利用地统计学处理空间结构的优良特性,确定合理的采样结构。在总结作物需水量观测站点优化设计主要步骤的基础上,对山东省冬小麦需水量进行空间分布分析和观测站点的优化设计。初步研究结果表明:现有的3个重点观测试验站并不能满足观测精度要求,必须补充必要的观测站点数目,增至10个左右较为合适。

秦岭火地塘林区不同林分水源涵养效能的研究

采用直接测定法对秦岭火地塘林区２种针叶林分和３种阔叶林分的水源涵养和理水效能进行了研究，结果表明：不同林分类型间水源涵养和理水效能具有明显差异，阔叶林比针叶林能显著地增加土壤水分收入，减少水分消耗；推迟径流时间，延长径流过程，削减洪峰流量；在降水较少时期增加河流水量，促使雨水均匀进入河流的作用更加突出，显示了较强的水源涵养和理水作用。

基于黄金分割法的双季稻合理密植研究

为了验证水稻合理密植的黄金分割法在长江中下游双季稻区和华南双季稻区的适用性,在湖南长沙和广东怀集以生产上大面积种植且具有代表性的双季稻品种为材料,运用黄金分割法分割秆高（50、65、80、95、110 cm）得到5种预设黄金密度（67.9、40.1、26.5、18.8、14.0穴·m-2）,研究不同密度下株高和秆高的变化,实际黄金密度下齐穗期部分冠层特性、干物质积累、产量及其构成。结果表明,在不同密度下,长沙水稻的株高和秆高,怀集早稻玉香油占的秆高及晚稻Y两优1号的株高和秆高变化不显著,而早稻Y两优1号株高和秆高变化显著,其余品种无一致的规律。在实际黄金密度下,长沙各品种有效和高效叶面积指数及其冠层光辐射截获率最高,或者低于最高密度处理,但冠层光辐射截获率与最高密度处理无显著差异;长沙和怀集各品种齐穗期和成熟期的干物质积累及其产量在实际黄金密度下最高,或者低于最高值,但产量与最高值差异不显著。长沙双季稻和怀集晚稻的矮秆品种（49.4-74.5 cm）,其产量的主要贡献来源于有效穗数,而怀集早稻的高秆品种（80.4-84.6 cm）,其产量的主要贡献来源于有效穗数和每穗粒数。本研究结果为合理、简便、精确确定水稻适宜的种植密度（即合理密植）提供了理论和实践依据。

基于归一化法的双季稻叶面积指数动态预测模型

研究旨在阐明双季稻叶面积指数与辐热积的关系及施氮量对其的影响。选择11个早晚稻品种进行4个施氮水平的小区试验,于关键生育期取样测定叶面积指数(LAI),并对LAI及全生育期的累积辐热积(TEP)进行归一化处理,采用Curve Expert分析软件对相对LAI(RLAI)与相对TEP(RTEP)进行模拟分析,获得6个拟合效果较佳的模拟模型,其中有理方程能够较准确地描述双季稻叶面积指数的动态变化模式,相关系数为0.9677**,具有明确的生物学意义。利用独立的田间试验资料,对构建的模型进行了初步检验。结果表明:早晚稻不同相对TEP所对应的LAI观测值与模拟值之间的根均方差(RMSE)为0.50 m2/m2,表明基于RTEP的RLAI动态模型能够准确地反映双季稻LAI的动态变化。早晚稻群体最大LAI(LAImax)随施氮量的增加呈二次多项式函数增大趋势,相对LAI变化速率随相对辐热积的增加呈"N"形变化趋势。研究结果为早晚稻高产栽培和叶面积指数的精确调控提供了理论支撑。

“头季稻-再生稻-马铃薯”高效种植模式关键技术研究和应用

为了提高土地产出率,增加农民收入,探索粮食作物和经济作物双丰收的高效途经,通过3年的研究,创建了"头季稻-再生稻-马铃薯"高效种植模式。结果表明,该模式增产又增收,总产量为63.25 t/hm2,其中头季稻产量为13.14 t/hm2,再生稻产量为2.68 t/hm2,马铃薯产量为47.43 t/hm2,总产值16.98万元/hm2,总纯收入12.03万元/hm2。并分析总结了头季稻、再生稻、马铃薯关键栽培技术。

中国居民口粮消费特征变化及安全耕地数量

明晰中国口粮消费的变化特征是保障中国粮食安全的根本。全国尺度的中国健康与营养调查数据提供了多期的中国城乡居民口粮消费调查数据。文章利用食物成分表将中国健康与营养调查数据折算成原粮,分析1997-2011年中国城乡居民口粮消费的数量与结构变化特征,以期明晰中国城乡居民口粮消费的真实情景。结果表明:1)近年来中国城乡居民口粮消费量明显减少,1997-2011年间,中国城镇居民口粮消费量从168.4 kg/a下降到111.2 kg/a,农村居民从209.6 kg/a下降到131.5 kg/a,全国平均水平从196.6 kg/a下降到124.7 kg/a。以发达国家或地区口粮消费的125 kg/a稳定态为参考,中国城乡居民口粮消费的下降区间可能有限。2)城乡口粮消费的差距在缩小。1997-2011年间,中国城镇与农村居民的口粮消费差距由41.2 kg/a缩小为20.3 kg/a,而且两者也正由存在显著性差异向无显著差异转变,最终两者可能会归为统一值。3)2011年中国口粮绝对安全的耕地保障面积为2 691.6万hm2,约占1/4的基本农田面积。《全国种植业结构调整规划(2016-2020年)》稳定2020年稻谷、小麦8亿亩播种面积,极有可能会造成稻谷与小麦的生产过剩,产生口粮饲用或卖粮难的现象。

一种可移动式农田小定额灌溉装置

为了解决大田作物定时定量灌溉控制问题,介绍了一种自行研制的可移动式农田小定额灌溉装置。该装置中的分水管与移动灌水带连接,分水管的进水口连接输水管,输水管再与供水支管的快装插接头相连,分水管上设置灌水带卷绕支撑。农田小定额灌溉装置实现了定时定量灌溉,解决了大田作物小定额灌溉问题,特别适合沙性土壤和有秸秆覆盖的农田使用。

内蒙古典型农牧交错区作物优化布局决策分析

利用线性规划方法,以赤峰地区的巴林左旗为例,分析了内蒙古典型农牧交错区在各种干旱年型以及干旱年型未定的情况下,农作物的最优种植方案。并将此优化方案结果与实际作物种植情况进行效益分析评价,以验证此方案的增产效益,降低种植风险。结果表明:使用确定型或随机型优化方案,实际产量均有明显增产,并且确定型优化方案的增产效益高于随机型方案。但由于受到长期天气预报技术水平的限制,有时未来的干旱年型难以准确判定,此时使用随机型方案,粮食作物增产效益稳定,风险性低。

燕麦和全株玉米不同配比对TMR发酵品质及有氧稳定性的影响

文章旨在探究全株燕麦和全株玉米的不同配合比例对TMR发酵品质及有氧稳定性的影响。将新鲜全株燕麦和/或全株玉米与玉米粉、豆粕、豆腐渣、苜蓿干草、麸皮、维生素-矿物质预混料、食盐,按照干物质30:34.5:10.5:10.5:10:3:1:0.5的比例混合调制TMR,其中,全株鲜燕麦和全株玉米的比例分别为0:30、10:20、20:10和30:0。分别于厌氧发酵后7、14、28 d和56 d开封,测定发酵品质、微生物组成、化学成分以及发酵56 d的TMR有氧稳定性。结果表明,所有处理组的TMR均发酵良好,具有较高的乳酸含量、较低的p H值和氨态氮含量,并具有良好的有氧稳定性。随着发酵时间的延长,p H值和乙酸含量显著降低、乳酸含量极显著升高(P<0.01);干物质(DM)、中性洗涤纤维(NDF)和可溶性碳水化合物(WSC)含量极显著降低(P<0.01)。随着全株燕麦配合比例的增加,DM、CP、NDF和酸性洗涤纤维(ADF)含量极显著升高(P<0.01),WSC含量极显著降低(P<0.01);p H值和乳酸含量极显著增加(P<0.01)。全株燕麦调制的TMR均发酵良好,但有氧稳定性随着全株燕麦比例的增加显著降低。

江汉平原棉花—小麦种植制氮磷肥料的合理分配研究

采用定位试验连续3年研究了江汉平原棉花—小麦种植制氮、磷肥料的合理分配,结果表明,在周年氮、磷肥料施用总量不变的条件下(N 375 kg/hm2和P2O5150 kg/hm2),棉花—小麦种植制氮、磷肥料最佳分配方式为棉花季N 270 kg/hm2、P2O575 kg/hm2,N小麦季105 kg/hm2、P2O575 kg/hm2。根据市场上棉花和小麦的销售价格,仅从增产增收的角度,在棉花预期产量为中、高水平的情况下,可以酌情将小麦季的部分氮肥(<50%)前移到棉花季,适当增加棉花季的产量和收入,从而增加两季作物的总收入;但从环境保护的角度出发,氮、磷肥料的分配方式仍以推荐施肥更好,这样可以提高整个种植周期氮、磷肥料的累计利用率,减少土壤剖面硝态氮素积累,降低氮、磷损失风险。在本研究条件下,施肥的经济效益和环境效应难以完全协调统一。

论作物高效生产

阐述了作物高效生产的含义,并在分析作物高效生产的必要性和可行性的基础上,提出我国应采取机械化栽培、轻简化栽培和模式化栽培来实现作物高效生产。同时指出,我国作物高效生产仍需研究的课题:环境因子的作用范围及组合,资源的高效利用,作物的抗逆能力,农业机械的多样化、多用途化以及作物生产的模式化、标准化等。

河西走廊粮、经、饲合理轮作模式的研究

通过4年对河西走廊粮、经、饲合理轮作模式的研究与示范,结果表明,粮、经、饲合理轮作可较单种粮食作物提高经济效益89 7%～272 0%,提高光能利用率;并具有耗水少,使土壤有机质含量增加0 42～1 94g kg,土壤速效养分及物理性状均有显著的提高,是河西地区增加农业收入,再造河西的重要途径。

鄂西山区耕作制度的合理调整

鄂西山区耕地面积8640平方公里。区内现行耕作制度,在海拔500—1200米处以一年两熟制为主,海拔1200米以上处是一年一熟制。全区一熟制面积占耕地面积的15％,耕作复种指数180—195％。随着区内商品经济的进一步发展,对现存耕作制度要加以调整:1.加强精耕细作,提高粮食单产,调整农业经济结构;2.合理布局作物,优化种植业结构;3.实行科学种田,使耕作制度的变革不断深化。

农作物害虫生态调控的思路及方法

本文从农作物害虫生态调控的基本原理和原则出发,探讨了害虫生态调控的主要特征及其分析方法,综述了当前农作物害虫生态调控的主要技术措施,提出了害虫生态调控方案设计、反馈的构思框架及其发展前景。

粤北山区农业气候资源特征及其利用

通过对粤北山区农业气候资源特征和现行农作制度分析，建议农业部门应根据山区的海拔高度、坡向布局作物，大力发展优质果蔬、高效经济林和水源林。