骨干亲本在改良小麦产量和品质利用方面发挥重要作用。研究骨干亲本中某些有益性状的遗传基础将为分子育种提供理论参考。科农9204是具有理想株型、产量潜力高、氮肥利用率高的候选骨干亲本。为了更好地了解其高产潜力的遗传基础,我们对KN9204和它的亲本及其衍生品系进行了高通量全基因组重测序(10×)。通过鉴定双亲本定位群体中优良的产量相关数量性状位点(QTL),构建了KN9204的高分辨率遗传组成图谱,显示了有利基因组片段的亲本来源。小偃693是小麦-偃麦草部分双二倍体,对KN9204的高产潜力贡献很大。本研究对来源于小偃693的4个主要稳定QTL进行了精细定位,并阐述了KN9204关键基因组片段在其衍生品系中的的传递,表明含有有益基因组合的单倍型块和育种者的定向选择都是保守的,选择育种在本研究中被证实。本研究为利用分子设计方法育种高产小麦品种提供了理论参考。
地膜覆盖已成为干旱、半干旱地区农业生产中维持作物高产的重要手段。然而,农田土壤中残留地膜也引发了更多的关注。为研究残留地膜对土壤养分、土壤微生物、作物生长和产量的影响,共开展了以下三个试验,包括残膜量为0、450、1350和2700 kg ha-1的7年大田试验和4年盆栽试验,以及残膜量为1350 kg ha-1时,残膜碎片单边长分别是2–5、5–10、10–15和15–20 cm的6年田间试验。研究发现,残膜对0–2.0(或0–1.8)m的田间土壤水分几乎没有影响,对0-20 cm土壤的有机碳、全氮、无机氮、全磷和速效磷均无显著影响。相对于非膜际土壤,附着于残膜表面的土壤细菌群落的多样性和丰度有所降低,而对离开残膜表面的土壤微生物群落没有显著影响。不同大小的残膜碎片使小麦和小扁豆的田间出苗率偶有显著降低。含有450-2700 kg hm-1的残膜降低了玉米的株高和茎粗,收获期玉米的地上生物量显著降低11-19%。随着残膜量的增加,玉米和马铃薯的7年平均产量虽然呈下降趋势,但各处理间差异不显著。这些结果为全面科学地认识旱地农业系统中残留地膜对土壤和作物的影响提供了重要数据。
秸秆还田是实现农学和环境双赢的重要途径。然而,在表层土壤(0-20 cm)中,最佳稻草替代氮磷肥料量仍不清楚。因此,我们在 2016-2018年进行了三年的田间试验,探讨不同秸秆用量替代肥料中氮磷对水稻收获后土壤理化性质、土壤有机碳(SOC)储量、土壤氮残留、土壤磷残留、水稻产量、产量构成、氮(N)肥利用效率和磷( P) 肥利用效率的影响。与单施化肥相比,5 t ha-1秸秆替代氮磷肥提高了水稻穗粒数、有效穗数、结实率、千粒重和籽粒产量,也增加了水稻地上氮磷养分吸收量。同时,秸秆用量超过 2.5 t ha-1 比单施化肥处理增加了土壤有效氮磷钾含量。此外,与单施化肥处理相比,所有秸秆替代氮磷处理均提高了土壤有机碳储存量。相比单施化肥处理,5 t ha-1秸秆替代氮磷肥使土壤中氮残留和磷残留分别减少了 68.3% 和 28.9%。同时,水稻地上氮磷养分吸收和土壤理化性质共同解释了19.3%的水稻籽粒产量和产量构成的变化。综上,5 t ha-1秸秆替代氮磷肥是一种合理的施肥制度,不仅可以提高土壤理化性质、土壤有机碳固存、水稻产量、产量构成、氮肥利用效率和磷肥利用效率,同时可以降低环境污染的风险。