“其实,节水小麦的秘密就在‘地下’。节水小麦品种的根系比普通品种更发达,能更有效地吸收土壤中的水分。”中国农业科学院作物科学研究所研究员孙国忠说。小麦对华北地区农业生产至关重要,而华北地区又是典型的缺水地区。要避免深层地下水的过度开采,利用有限的水资源稳定粮食安全,改善小麦品种的水资源。提高效率势在必行。
小麦“生活”在温室里,识别力求精准田间生产。小麦完全暴露在自然环境中。但育种过程要求相对精准,节水小麦的筛选实验也需要对各个环境进行精准控制。在位于河北省深州市胡家池镇的河北省农林科学院旱作农业研究所节水实验站,参与良种改良的各单位小麦全部“住”在旱棚里并经过严格的测试。
“我们的旱棚专门用于鉴定各种品种的节水、抗旱性能,可以做到‘三精、两防一控’,排除其他自然因素的干扰,只看影响。小麦上的水。”河北省农业科学院干旱研究所研究员乔文臣告诉记者。据介绍,“三精”是通过分布在土壤中的仪器精确控制或测量灌溉量、土壤湿度和入渗量; “两防”是防止降雨和地下水对测量值的影响; “一控”是防止降雨和地下水对测量值的影响。指监测和控制土壤盐分。
识别过程的准确性还取决于完整的设施。每个干棚内划分为若干个32.2米的钢筋混凝土水池。鉴定出的品种种植在“水泥池”中,与自然土壤完全隔离;池塘顶部均布有防鸟网,产量数据更加准确。准确的;同时,整个区域都被一个可以打开和关闭的塑料棚覆盖。下雨时,温室关闭,小麦无法寻求“外援”。
“但旱棚毕竟是模拟环境,要看品种在自然环境下能否抗旱、稳产,同时还需要进行田间自然鉴定。”河北省农业科学院旱作研究所研究员张文英说。田间鉴定区,每个品种的小区面积为12.4平方米,而干棚内的小区面积为6.2平方米,可适应各自的环境。
既然是抗旱鉴定,核心变量自然是灌溉水量。无论是在棚内还是在田间,品种都需要经过三种不同的方法:水分处理、节水处理和干旱处理。在旱棚中,三种方法的灌溉量分别为90立方米、45立方米和0立方米;田间与田间生产一致,分别使用泉2水、泉1水、泉0水。方式。
“其实品种的节水和抗旱是两个指标,节水只是比现有的灌溉方式少浇水,但抗旱要求更高,不需要浇水。”乔文辰说道。据了解,通过比较节水处理和水处理下的表现,可以鉴定品种的节水性,通过比较干旱处理和水处理下的表现,可以鉴定品种的抗旱性。
“现场鉴定结果与干棚鉴定结果相互印证,增加了鉴定的科学性和准确性。”河北省农业科学院旱作研究所所长庞兆金说。
温室里还有一个“隧道”,知识就藏在地下。既然要确定小麦的水分利用效率,就必须研究小麦根系与土壤的渗透力。知识自然就在地图里。 “我们根据节水小麦根系发达的特点,专门研发了新一代旱棚,识别范围比以前更大,方法也更科学。”张文英说道。
在试验站,记者看到,距离第一代干棚不远,矗立着最新的第二代、第三代干棚。第二代干棚的改进主要在地上部分。识别池数量增加至48个,避雨棚升级为半自动。第三代棚子多了一个楼梯。秘密是:棚屋还有地下室。
走进地下室,有一条长长的走廊,一直深入到干棚的尽头。每个鉴定池的位置对应都有一个铁门。铁门后面不是房间,而是麦根所在的土层。土层与廊道之间用玻璃隔开,既方便科研人员观察小麦根系,又可以防止其他因素对土层的干扰。
“观察室位于地下2米深处,是检查小麦根系是否发达的关键位置。”张文英告诉记者,在有地下室之前,小麦的节水抗旱性能只能通过数值来测试,而现在深入地下更是困难重重。直觉的。
地下室的神秘还不止于此。根部观察层下方有一条走廊,较深,可达地下4米。 “在地下2米处观察根系,在地下4米处测量土壤渗透性。”张文英说。
地下二层,每个鉴定池对应有一组管道。地面灌溉后,科研人员通过测量管道中的出水量,可以清楚地知道小麦实际用了多少水。 “过去,虽然有检测土壤渗透的方法,但必须将水从地面抽到地表进行测量,这不可避免地会造成偏差。”在张文英看来,鉴定设施的升级是为了让鉴定结果更准确、方法更先进。
与普通品种的研究不同,为了准确了解每个品种的节水、抗旱性能,旱田研究所的科研人员每天都要到温室下面去一探究竟。据统计,河北省农科院旱作所已有效筛选了上千个小麦品种,其中28个节水小麦品种广泛应用于生产,为华北地区节水小麦生产做出了重要贡献。
节水程度取决于数值。在大量测试和鉴定的基础上,一个品种是否节水、抗旱,最终要通过综合数据指标来判定,这个指标就是“节水指数(WSI)”。 “我们综合参赛品种(系)的水处理产量和节水处理产量,以及对照品种的水处理产量和节水处理产量,计算出参赛品种的节水指数通过公式。”张文英介绍。同样,抗旱指数(DI)也是结合试验材料和对照品种在旱地和水地的不同产量值,通过公式计算得出。
旱场以筛选节水绩效为目标,完善了核心识别指标(节水指标);两种识别环境(模拟和自然);三水处理(足水、限水、干旱);四个评价等级(生理、生化、农学、产量);一套完整的小麦节水抗旱鉴定技术,用于五个生育阶段(发芽期、苗期、抽穗期、灌浆期、盛生育期)评价研究。
“事实上,节水标识也代表了品种审定的一个方向。在新的品种审定标准下,节水抗旱小麦等绿色品种可以逐步形成独特的审定标准,提升绿色优质属性。的品种。进一步改进。”农业农村部种子管理局品种管理处处长马志强认为。
经过严格科学鉴定筛选出来的小麦品种在生产中广受欢迎。 “恒冠35号”是旱作机构的代表品种,已在河北、山东、河南等9个省(市)推广。 “现在,村里2200亩地种植了‘恒冠35’,平均每亩节约用水30-40立方米,节约成本,增效100元。”谈及节水品种带来的变化,胡家池镇前营村党委书记曹立增说。
“节水评价的本质是在土壤湿度充足的情况下,分析播种后一泉水与传统二泉水的出水效率。”小麦联合研究院秘书长、中国农业科学院作物科学研究所研究员肖世和说。据测算,现有节水品种在配套技术带动下,可比普通品种节约灌溉用水10-30%。如果推广到1000万亩,可节水3亿立方米。围绕品种水分利用效率,华北地区小麦灌溉用水过多的问题正在品种层面逐步得到解决。