麦类作物学报杂志

麦类作物学报杂志2020年第7期

• 小麦穗粒数QTL整合与元分析

  左煜昕，马靖福，刘媛，张沛沛，栗孟飞，程宏波，陈思瑾，幸华，杨德龙

  小麦穗粒数是由多基因控制的复杂数量性状。为发掘控制小麦穗粒数(KNS)的真实主效数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)，本研究利用生物信息学手段，借助小麦高密度分子标记遗传图谱，对来自不同遗传作图群体的控制小麦穗粒数的163个QTL位点进行图谱整合、映射和元分析。结果表明，目标性状QTL在小麦21条染色体上不均匀分布，在2B染色体上最多，在7D染色体上最少；建立控制小麦KNS的QTL一致性图谱，最终获得35个一致性QTL(meta quantitative trait loci, MQTL)位点及其紧密连锁的候选分子标记，置信区间最小可达到0.55 cM。

• 小麦茎基腐病和赤霉病抗源筛选及关联SNP位点分析

  蒲乐凡，任慧，欧杨晨，任慧莉，曾庆东，胡小平，李春莲，韩德俊

  小麦茎基腐病（crown rot，CR）和赤霉病（Fusarium head blight，FHB）是由镰孢菌引起的两种主要的小麦病害。为筛选对CR和FHB的优异抗源、发掘抗病基因，从1 000多个来自世界各地的小麦种质中筛选了311个核心种质，对其进行CR苗期和成株期抗性及FHB抗性鉴定和评价，并利用全基因组关联分析（GWAS）鉴定与CR和FHB抗性相关位点。结果筛选出4个种质（Cimrmanova、济南13、GHABAGHEB、秃芒麦）具有优良的CR抗性；12个种质（陇春8号、中麦175、鲁麦5号、潍麦6号、皖麦50、Reeves、石家庄8号、西农928、山麦、SAFI-1/ZEMAMRA-1、平阳181和石家庄54）具有优良的FHB抗性；5个种质（山前麦、陇春8号、内江31、聊麦16和淮麦22）对CR和FHB均表现一定的抗性，尤其是陇春8号对CR成株抗性和FHB抗性水平均达到R级，表明该种质对两种病害兼具优良抗性。通过GWAS分析发现，在1A和6B染色体上有6个SNPS与CR-SR抗性显著相关；在1A、1B、3A、3B、6A、6B和6D染色体上有15个SNPS与CR-APR抗性显著相关；在5A、7A和7B染色体上有13个SNPS与FHB 抗性显著相关。本研究结果为小麦抗CR和FHB基因的定位和育种奠定了基础。

• 2006-2018年北京市审定冬小麦品种的综合性状分析

  王汉霞，单福华，田立平，马巧云，张风廷

  为进一步了解北京市冬小麦产量及主要农艺性状的演变规律，为北京市冬小麦育种和生产提供借鉴，对2006-2018年北京市审定的49个小麦品种进行了产量、品质与抗病性分析。结果表明，北京市审定的小麦品种平均产量呈逐年递增趋势，平均每年增长63.11 kg·hm-2；穗粒数呈逐年增长趋势，其他农艺性状均呈下降趋势。主要农艺性状与产量的相关程度为：穗粒数>穗数>千粒重>株高；各农艺性状对产量的偏相关均为正值，偏相关程度表现为：穗粒数>穗数>千粒重>株高，3个产量构成因素对产量的偏相关达到极显著水平；产量构成因素对产量的直接通径系数均为正值，大小顺序为：穗粒数>穗数>千粒重；审定品种的容重、蛋白质和湿面筋含量均高于中筋小麦品质分类标准，有7个小麦品种达到强筋标准，有 51.02%小麦品种的面团稳定时间低于中筋小麦品质分类标准，故下一步应把提高面团稳定性作为提高小麦品质育种的主攻方向。在审定的小麦品种中，只有中麦12兼抗条锈病、叶锈病和白粉病3种病害，京冬17等9个品种兼抗条锈病和叶锈病，农大413兼抗条锈病和白粉病，中麦1197兼抗叶锈病和白粉病。由此可见，北京市小麦品种产量的提高应在保持适宜单位面积穗数的基础上，增加穗粒数，提高千粒重，同时进一步引进新的抗病、优质种质资源，以培育高产、优质、多抗的小麦新品种。

• 春季低温对小麦颖果发育的影响

  余徐润，郝朵，顾清钦，倪爱淳，夏敏洁，臧勇，熊飞

  为了探明春季低温（倒春寒）导致小麦减产的细胞学机理，以扬麦15为材料，在小麦幼穗处于雌雄蕊分化期至药隔期之间时，设置-3 ℃低温处理，通过树脂半薄切片对颖果不同发育时期的形态结构进行观察。结果表明：（1）在颖果发育早期，低温促进了颖果的长度生长，抑制了宽度生长；与对照相比，低温处理组小麦颖果发育进程缩短；（2）低温处理组颖果果皮发育早，中果皮降解速度快；（3）低温处理增加了胚乳淀粉体的积累量，降低了蛋白体的积累量，发育后期胚乳充实度显著低于对照组；（4）与对照相比，低温处理后颖果韧皮部面积和珠心突起传递细胞面积增大。以上结果表明，春季低温处理更有利于养分运输组织的发育，使得灌浆时间缩短，最终导致淀粉积累量增加及颖果早熟。

• 氮肥运筹对江汉平原稻茬小麦产量及氮效率的影响

  薛轲尹，杨蕊，张程翔，王小燕

  为给江汉平原稻茬小麦高产高效栽培中氮肥的合理运筹提供理论依据，以郑麦9023为材料，在中肥力和高肥力土壤条件下开展氮肥运筹田间试验（设0、135、180和225 kg·hm-2四个施氮量，分别用N0、N1、N2、N3代表；氮肥基追比设10∶0∶0、7∶3∶0、1∶1∶1三个水平，分别用M1、M2、M3代表），研究了不同氮肥运筹对江汉平原稻茬小麦产量、干物质积累量、氮素积累与运转及氮效率的影响。结果表明，开花期到成熟期小麦旗叶SPAD值和LAI均随着施氮量的增加和氮肥基追比的降低而提高。施氮量相同时，干物质积累量在苗期以M1处理最高，拔节期到开花期M2处理最高，成熟期为M3处理最高；氮肥基追比相同时，干物质积累量随施氮量的增加而增加。以上指标在中、高肥力点变化趋势表现一致，高肥力点小麦的SPAD值、LAI和干物质积累量整体上高于中肥力点。在相同施氮量下，小麦产量、有效穗数和穗粒数均表现为M1＜M2＜M3，千粒重与穗粒数呈负相关；当氮肥基追比相同，不同施氮量间产量表现为N1＜N2＜N3，有效穗数和穗粒数随施氮量的增加显著提高，千粒重呈下降趋势。土壤肥力对小麦产量和氮效率的影响大于施氮量。高肥力点小麦的产量、氮肥表观利用率、氮肥农学利用率和氮素生产力均高于中肥力点。在135~225 kg·hm-2施氮量范围内，小麦开花期和成熟期的植株氮积累量、氮肥表观利用率和氮肥农学利用率均随着施氮量的增加和追肥时期的后移显著提高。在本试验条件下，中肥力点小麦在施氮量为225 kg·hm-2、基追比例为 1∶1∶1处理下获得最高产量和氮利用效率。高肥力点小麦在施氮量为180 kg·hm-2、基追比例为1∶1∶1处理下可获得较高的产量和氮肥农学利用率。这两种氮肥运筹模式可作为江汉平原小麦在中肥力和高肥力土壤条件下兼顾高产和高氮肥利用效率的氮肥运筹模式。

• 施氮量对渭北旱地冬小麦产量和籽粒品质的影响

  周栋，于琦，李敖，李军

  为明确施氮量对渭北旱塬冬小麦产量与籽粒品质的影响，以小麦品种长6359和晋麦47为供试材料，设置0、60、120、180、240 kg·hm-2共5个施氮水平(分别用N0、N1、N2、N3、N4表示)，探究施氮量对旱地冬小麦产量和籽粒品质相关指标及氮素农学效率的影响。结果表明：（1）在0~180 kg·hm-2施氮范围内，施氮对旱地冬小麦的穗数和产量影响均达到显著水平，但穗粒数和千粒重在不同施氮处理之间差异均不显著。施氮量达到240 kg·hm-2 时，穗数依旧增长，穗粒数和籽粒产量则出现一定程度的降低。（2）在 0~180 kg·hm-2 施氮范围内，籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、淀粉含量、沉降值、面团稳定时间和形成时间均随施氮量的增加而提高，但出粉率并未与施氮量呈现相关性，容重则与施氮量呈负相关。施氮量超过180 kg·hm-2 后，除面团形成时间外，其余品质参数均下降。（3）从冬小麦各生育时期植株氮素含量与品质相关性看，拔节期二者关系最为密切。综合考虑冬小麦产量与籽粒品质，推荐渭北旱地麦田最适宜的施氮量为180 kg·hm-2，较渭北旱塬平均施氮量降低约6.4%，推荐品种为晋麦47。

• 北疆超晚播小麦品种生育特性及产量比较

  李磊，王铜，汪晓东，王欢，苏文平，薛丽华，周芳芝，章建新

  为探明北疆超晚播条件下，冬、春性小麦品种间生育特性及产量的差异，采用田间试验（10月31日播种，冬前不灌水），比较了6个冬性和5个春性小麦品种的生育特性及产量。结果表明，春性品种出苗率明显高于冬性品种，春性品种平均生育期（91.8 d）比冬性品种(95.0 d)短约3.0 d；春性品种总茎数平均峰值（869.3×104·hm-2）明显高于冬性品种（772.4×104·hm-2）；叶面积指数和干物质积累量的平均值在春、冬性品种间差异不明显；新冬41、新春6号、新春43号的产量较高，为7 581.6~7 935.6 kg·hm-2，获得高产的穗数为431.7×104~515.8× 104·hm-2，穗粒数 31.6~36.3，千粒重46.8~52.8 g。综合考虑产量、出苗率、成熟期等因素，初步认为新春6号、新冬41号、新春43号适合在北疆超晚播。

• 稻茬晚播小麦不同品种产量及群体特征和氮效应比较研究

  张明伟，王梦尧，马泉，丁锦峰，朱敏，李春燕，朱新开，封超年，郭文善

  为筛选出适合苏中地区稻茬晚播条件下种植的小麦品种，以苏中地区生产上大面积推广应用的宁麦14、宁麦19、苏麦188、扬麦16、扬麦22、扬辐麦4号、扬麦23和扬麦25为试验材料，比较了不同品种在晚播条件下生育进程、产量、群体结构特征、氮效率及抗倒性的差异。结果表明，晚播条件下，扬麦16、扬麦23、宁麦14以及宁麦19的生育进程略快于苏麦188及扬麦22，扬麦16和扬麦23较其他品种早熟1~2 d。两年度均以扬麦23产量最高(8 168.82 kg·hm-2)，其次为扬辐麦4号(8 124.06 kg·hm-2)，这两个品种生育前期干物质积累量高， LAI较大，花后旗叶叶绿素含量较高。扬麦16虽然越冬期有较大的生长量及分蘖发生量，熟期较早，但晚播条件下穗数不足，限制了其产量潜力的发挥。成熟期扬麦16和扬麦23的氮素积累量显著高于宁麦14和扬麦25，花后氮素积累量扬麦23最高。扬辐麦4号和扬麦23氮效率指标优于其他参试品种。扬辐麦4号抗倒伏指数最高，其次为扬麦23和扬麦25，抗倒性能均较好；扬麦22株高与重心高度低于其他品种，但茎秆质量较差。综合考虑，扬麦23和扬辐麦4号生育前期分蘖发生较快，中期群体结构协调，花后旗叶叶绿素含量较高，同时具有较好的抗倒性能，稻茬晚播条件下推荐选用。

• 旱作区双免耕覆盖下冬小麦旗叶光合特性、根系分布及产量研究

  邵运辉，李俊红，岳俊芹，丁志强，张德奇，方保停，杨程

  为了解旱作区双免耕覆盖下冬小麦旗叶光合特性及根系分布特征，通过试验测定和分析了双免耕覆盖冬小麦旗叶叶绿素相对含量、光合有效辐射、光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率等光合参数，以及根长密度和根干重密度与传统耕作（对照）的差异。结果表明，与对照相比，双免耕覆盖下冬小麦旗叶叶绿素相对含量、光合有效辐射、净光合速率分别增加了11.2%、20.5%、31.7%，胞间CO2浓度降低12.68%，蒸腾速率、叶片瞬时水分利用效率、气孔限制值分别平均提高13.1%、16%和30.7%。双免耕覆盖下冬小麦开花期和灌浆期根长密度在行内平均较对照分别提高47.13%和14.43%，在行间平均分别提高38.18%和 33.61%；两个时期的根干重密度在行内平均分别增加21.44%和14.42%，在行间平均分别提高19.96%和 12.56%。双免耕覆盖下冬小麦产量为4 872.0 kg·hm-2，较对照增产18.4%，差异达极显著水平。由此说明双免耕覆盖可促进旱作冬小麦光合作用及根系生长发育，有利于其高产。

• 宽幅播种条件下种植密度对小麦群体结构和光能利用率的影响

  孔令英，赵俊晔，于振文，石玉

  为探讨宽幅播种条件下种植密度对小麦群体结构和光能利用率的影响，以小麦品种济麦22为试验材料，在大田试验条件下设置90×104 株·hm-2（D1）、180×104 株·hm-2（D2）、270×104 株·hm-2（D3）、360×104 株·hm-2（D4）4个种植密度处理，分析了不同种植密度下麦田0~100 cm土层土壤相对含水量、小麦群体动态、叶面积指数、冠层光截获特性、光能利用率、阶段干物质积累量、籽粒产量及水分利用效率的特点。结果表明，D2处理的麦田0~100 cm土层土壤相对含水量在返青期显著高于D3、D4处理，与D1处理无显著差异；在拔节期、开花期、成熟期D2处理显著高于D1、D4处理，与D3处理差异不显著。群体总茎数在越冬期、返青期、拔节期均随种植密度的增加而增加，且不同处理之间差异显著，在开花期、成熟期D4处理显著高于其他处理，D3、D2处理差异不显著，但显著高于D1处理；分蘖成穗率在D2处理下达到最大值，为52.51%；D2处理的叶面积指数在开花后0 d、开花后7 d、开花后14 d显著高于其他处理；开花后7 d，D2处理的冠层光合有效辐射截获量、截获率、光能利用率均显著高于D1、D3、D4处理，冠层光合有效辐射透射率表现为D3、D2处理差异不显著，但显著低于D4处理和D1处理。D2处理的拔节至开花阶段、开花至成熟阶段干物质积累量显著高于其他处理，单位面积穗数随种植密度的增加而增加，但D2、D3处理差异不显著；穗粒数、千粒重随种植密度的增加而降低，D1、D2处理差异不显著，但显著高于D3、D4处理；籽粒产量及水分利用效率均在D2处理下达到最大值，分别为9 158.71 kg·hm-2、17.21 kg·hm-2·mm-1。这说明在本试验条件下，180×104 株·hm-2为构建宽幅播种小麦合理群体结构、提高群体光能利用率、籽粒产量及水分利用效率的最优种植密度。

• 纳米ZnO-Ag复合材料对小麦根腐病菌侵染下小麦幼苗生长的影响

  郭艾英，许晓越，杨晓妮，齐艳玲，蔡爱军

  为探讨纳米杀菌剂对小麦根腐病害的防控效果，以小麦京东8号为供试材料，通过盆栽试验，探究土壤接种麦根腐平脐孺孢（Bipolaris sorokiniana）情况下，自制纳米ZnO-Ag复合材料对B.sorokiniana的抑菌效果和小麦幼苗生长的影响。结果表明，纳米ZnO-Ag复合材料能显著抑制小麦根腐菌菌丝的生长，抑制作用随ZnO-Ag浓度的增加而增强；200 μg·mL-1ZnO-Ag对病菌菌丝的抑制率高达91.17%，有效中浓度（EC50）为34.15 μg·mL-1；在土壤接菌情况下，经大于12.5 μg·g-1ZnO-Ag复合材料处理，小麦种子的发芽势和发芽率、幼苗的根长、株高、地上部鲜重和干重、地下部鲜重和干重均显著高于对照组（未加纳米材料），小麦幼苗发病率显著低于对照组；浓度大于12.5 μg·g-1ZnO-Ag处理组的小麦幼苗根长/株高和根冠比显著低于对照组。由此可得，纳米ZnO-Ag复合材料能够有效抑制土壤中小麦根腐病菌的生长，促进小麦种子萌发和幼苗生长，降低幼苗发病率。此结果为ZnO-Ag防控小麦根腐害提供了理论依据。

• 综合近红外-红波段-短波红外三波段光谱特征空间的小麦冠层含水量反演

  侯学会，王猛，高帅，隋学艳，梁守真

  为提高返青期-拔节期-开花期-灌浆期不同覆盖条件下小麦冠层含水量的遥感反演精度，综合分析基于Nir-Red和Nir-Swir光谱特征空间开展作物含水量监测的优势与局限，利用垂直干旱指数（perpendicular drought index，PDI）和短波红外垂直失水指数（shortwave infrared perpendicular water stress index，SPSI）的比值形式，构建了一种基于近红外-红波段-短波红外（Nir-Red-Swir）三波段光谱特征空间的垂直植被水分指数（three-band perpendicular vegetation water index，TPVWI）。结果表明，在不同生育时期，TPVWI与小麦冠层含水量（vegetation water content，VWC)均具有显著相关关系（P<0.01），且对植被含水量的敏感性优于PDI、作物水分监测指数（plant water index，PWI）、SPSI和NDVI 4种植被指数，且在反映小区域内小麦冠层含水量的时空趋势上有较好的表征能力。对比地面实测数据，利用TPVWI建立的作物含水量估测模型的预测精度较高，r与RMSE分别为0.763和2.296%，说明利用综合Nir-Red-Swir三波段光谱空间特征的植被水分指数在监测不同覆盖条件下的作物含水量具有一定的可行性，可丰富当前作物冠层含水量遥感监测的理论方法。

• 基于随机森林算法的河南省冬小麦产量预测最佳时间窗和影响因子研究

  林滢，邵怀勇

  近年来，机器学习算法逐渐被运用到作物估产中，但现有研究仅对比不同方法的估产精度，很少分析估产的最佳时间。本研究基于随机森林算法，对2001-2013年河南省八个时间段的冬小麦遥感、土壤、气候数据进行训练并预测2014、2015年产量，对比实际产量确定最适合河南省小麦产量的训练时间段，探讨影响因子对产量预测的影响程度。结果表明：（1）随机森林算法适用于河南省冬小麦产量预测，能取得较好效果；（2）12-3月为河南省随机森林算法预测产量的最佳时间段，两年的r均达到0.8，且该算法在河南省更适用于短时间序列预测；（3）在影响因子中，月降水对模型精度的影响最大，月最高温度影响最小。

• 种植密度对松嫩平原西部燕麦产量形成的影响

  王雪莱，郭潇潇，郭伟，于崧，薛盈文，于立河

  为了解种植密度对松嫩平原西部地区燕麦产量形成的影响，以裸燕麦品种白燕2号为试验材料，设置300万、450万、600万、750万、900万、1 050万株·hm-2共6个种植密度，分析了不同种植密度下燕麦植株形态、群体质量、干物质积累、籽粒灌浆特性及籽粒产量的差异。结果表明，随种植密度的增加，燕麦的株高和茎粗均显著降低；各生育时期燕麦群体总茎数均随种植密度的增加而增加，各生育时期分蘖数和单株干物重随种植密度增加均呈降低趋势。群体干物重在分蘖期至孕穗期随种植密度的增加而增加，在开花期和成熟期随种植密度的增加呈先升高后降低的趋势，峰值均为750万株·hm-2群体；不同种植密度下，燕麦籽粒灌浆过程均呈“S”型曲线变化，其Logisitic方程的决定系数在0.997 8~0.998 3之间，均达极显著水平，方程拟合效果较好。种植密度显著影响籽粒产量形成。随着种植密度的增加，籽粒灌浆速率和千粒重均呈下降趋势，籽粒产量呈先升后降的趋势，以450万株·hm-2种植密度的产量最高。因此，在松嫩平原西部地区，白燕2号籽粒生产的适宜种植密度为450万株·hm-2，饲用干草生产适宜种植密度为750万株·hm-2。

• 西藏青稞产区土壤和籽粒硒含量调查研究

  曲航，尼玛扎西，韦泽秀，卓玛，孙文涛，高雪，陕红，梅旭荣

  为明确西藏青稞产区土壤和籽粒硒含量及两者之间的关系，对西藏青稞主产区80个地点的青稞籽粒和土壤进行取样调查，研究不同青稞产区土壤全硒含量、有效硒含量和青稞籽粒硒含量及其成因。结果发现，西藏青稞产区土壤全硒含量范围在0.026～0.432 mg·kg-1，平均值为0.180 mg·kg-1；根据土壤全硒含量分类标准，缺硒土壤占49%，硒适量土壤占33%，富硒土壤占18%，富硒土壤主要分布在雅鲁藏布江以南地区。土壤有效硒含量范围在0.001～0.059 mg·kg-1，平均值为0.013 mg·kg-1。青稞籽粒硒含量范围在0～0.098 mg·kg-1，平均值为0.011 mg·kg-1；根据籽粒硒含量分类标准，其中90%属于硒缺乏。青稞主产区土壤全硒含量与土壤有效硒含量之间及二者与青稞籽粒硒含量之间均呈显著正相关关系，说明土壤全硒和有效硒含量可作为衡量青稞富硒潜力的有效指标。土壤有效硒每增加0.01 mg·kg-1，籽粒硒含量增加0.014 4 mg·kg-1。本结果有助于西藏富硒土壤资源的合理开发、富硒青稞等农作物生产。