小麥高產(chǎn)育種的創(chuàng)新方向及選育技術(shù)探討

 

      小麥灌漿后期，溫度較高，風(fēng)力較大的情況下容易形成干熱風(fēng)影響，后期降雨，容易導(dǎo)致小麥高溫爛根逼熟，千粒重下降較大。

 

      5.秸稈還田，整地與播種質(zhì)量差

 

      近年來，黃淮麥區(qū)的播種方式大多采用玉米秸稈還田＋旋耕＋機(jī)條播的整地播種方法。農(nóng)戶分散種植的經(jīng)營模式還占主導(dǎo)地位，戶均規(guī)模小，土地不平整，施肥不均勻。存在旋耕播種、播種期偏早、秸稈打不碎、埋不深壓不實(shí)、耕不深靶不實(shí)、播量不準(zhǔn)、下種不勻、缺苗斷壟、吊根懸空、透風(fēng)失墑等這些問題造成整地與播種質(zhì)量較差。

 

      二、育種主攻方向的轉(zhuǎn)變

 

      1.育種理念的轉(zhuǎn)變

 

      改革開放以來，我國糧食的單產(chǎn)和總產(chǎn)實(shí)現(xiàn)快速增長是通過大量的投入肥、水、農(nóng)藥來實(shí)現(xiàn)的。由于長期無節(jié)制的投入，已出現(xiàn)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染和資源條件脆弱等問題，嚴(yán)重影響到可持續(xù)發(fā)展及子孫后代的生存生活質(zhì)量。這也是改革開放四十年付出的沉重代價(jià)，也是今后我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的致命短板。

 

      要想改變目前現(xiàn)狀，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展理念。小麥育種的發(fā)展理念應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)椋涸诒ＷC生態(tài)環(huán)境友好、資源高效節(jié)約、產(chǎn)品健康安全的前提下進(jìn)行科技創(chuàng)新。

 

      2.育種目標(biāo)的調(diào)整

 

      我國小麥育種目標(biāo)一直在進(jìn)行調(diào)整。20世紀(jì)60年代，以抗病育種為主。20世紀(jì)80年代，以高產(chǎn)育種為主。20世紀(jì)90年代，在強(qiáng)調(diào)高產(chǎn)的同時(shí)，增強(qiáng)了優(yōu)質(zhì)、抗逆等方面的目標(biāo)。進(jìn)入21世紀(jì)，小麥育種目標(biāo)調(diào)整為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、多抗、節(jié)本、安全。

 

      ?2.1產(chǎn)量潛力持續(xù)遺傳改良

 

      國家提出“谷物基本自給，口糧絕對(duì)安全”糧食安全戰(zhàn)略，確定了小麥單產(chǎn)的提高是小麥育種追求的永恒目標(biāo)。由于我國的糧食生產(chǎn)長期依賴化肥、農(nóng)藥的大量投入，目前一旦減少投入勢必會(huì)引起大幅度、大面積減產(chǎn)，如何協(xié)調(diào)好穩(wěn)固糧食產(chǎn)量與逐步實(shí)施“一控二減”是今后小麥高產(chǎn)創(chuàng)新的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

 

      ?2.2水高效

 

       利用盡量少的水分生產(chǎn)更多的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，包括兩方面的內(nèi)容：一是抗旱，二是節(jié)水。

 

      抗旱：在土壤水分嚴(yán)重虧缺，導(dǎo)致干旱的情況下，能夠較好地完成正常生長發(fā)育，且能形成較高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量?？购敌誀钍窃谒痔澣钡那闆r下，小麥(作物)充分利用有限水分的能力。

 

      節(jié)水：是指單位水分能生長出更多的生物量，或在水分滿足的條件下，生產(chǎn)相同的生物量消耗盡量少的水分。

 

      ?2.3肥高效

 

      單位肥料生產(chǎn)更多干物質(zhì)，且收獲指數(shù)高。要求品種在瘠薄田能增產(chǎn)，高水肥能高產(chǎn)。特別是在目前的水土環(huán)境條件下，減施肥料仍能保持在一個(gè)理想的產(chǎn)量的水平上。

 

      ?2.4抗病蟲性狀

 

      我國黃淮海麥區(qū)，小麥生育期間病蟲害多發(fā)、疊發(fā)，特別是2010年以后，赤霉病、紋枯病和莖基腐病等“白穗”現(xiàn)象發(fā)生越來越普遍和嚴(yán)重，全株性的黃花葉病和黃矮病也逐步擴(kuò)展。

 

      多年來各育種單位,在組合的組配上，多利用已審定的大面積推廣的品種進(jìn)行改良，遺傳基礎(chǔ)狹窄，近緣、近親、同親品種多，缺乏對(duì)抗病性狀的長期的、系統(tǒng)的遺傳改良。缺乏抗病基因型，一旦大面積發(fā)生病害，將會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成較大影響。

 

      抗病蟲品種的選育問題，既是品種本身的遺傳改良問題，目標(biāo)是保障產(chǎn)量性狀的發(fā)揮，還是一個(gè)生態(tài)問題，通過提高抗病蟲的能力，減少農(nóng)藥的用量，不僅降低生產(chǎn)成本投入，還可以減輕污染，改善生態(tài)環(huán)境。

 

      ?2.5對(duì)逆境的抗耐性：凍害、倒伏

 

      凍害：包括冬季凍害和春季倒春寒凍害。目前大面積種植的小麥主導(dǎo)品種冬季凍害問題不大，近幾年春季凍害時(shí)有發(fā)生。由于春季凍害（特別是晚春凍害，4月中下旬的低溫）不是品種抗寒性的問題，主要是天氣突然大幅降溫造成的，還沒有很好的解決辦法。

 

      倒伏：倒伏原因一是品種本身的抗倒性，二是群體的大小，三是后期降水和風(fēng)力大小。

 

      逆境問題主要是氣候條件造成的，通過遺傳改良，選育抗逆性狀突出的優(yōu)良品種，通過栽培調(diào)控，完全可以減輕逆境對(duì)小麥生產(chǎn)造成的損失。

 

      三、高產(chǎn)育種的創(chuàng)新方向及技術(shù)路徑

 

      1.小麥高產(chǎn)理想類型的設(shè)想

 

      株高：適度矮稈，70-75cm；

 

      株型：適度緊湊、交叉有序、錯(cuò)落有致、相互不遮光、不郁蔽 ；

 

      葉相：葉片小、挺、厚、葉色深綠；

 

      根：根系的空間分布要廣，根系后期的活力要強(qiáng)；

 

      生長發(fā)育規(guī)律：各時(shí)期生長發(fā)育要協(xié)調(diào)、互補(bǔ)；

 

      源、流、庫要運(yùn)轉(zhuǎn)順暢：根系對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)與貯存；光合物質(zhì)的形成、轉(zhuǎn)運(yùn)與貯存，都要順暢無阻，形成粒多、粒重。

 

      產(chǎn)量結(jié)構(gòu)類型：近年來，多地小麥高產(chǎn)攻關(guān)畝產(chǎn)已超過900公斤，隨著育種水平、生產(chǎn)條件及栽培水平的提高，突破1000公斤/畝大關(guān)只是時(shí)間問題。這樣對(duì)小麥的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)提出了新的要求，總體上應(yīng)是畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重均要協(xié)調(diào)提高。目前生產(chǎn)上小麥品種分為大穗、中穗、多穗三種類型，其化分是人為的，也是動(dòng)態(tài)的，沒有嚴(yán)格的劃分界限和標(biāo)準(zhǔn)。我認(rèn)為三種類型的小麥品種均有畝產(chǎn)1000公斤的產(chǎn)量潛力。

 

      綜合黃淮科研、生產(chǎn)、氣象條件，設(shè)想了三種畝產(chǎn)1000公斤的產(chǎn)量結(jié)構(gòu)（不需85折的前提下）：

 

 

      按照這種設(shè)想，畝穗數(shù)比較容易實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)應(yīng)是在保證畝穗數(shù)的前提下，增加穗粒數(shù)、提高千粒重。

 

      2.高產(chǎn)育種四大創(chuàng)新問題

 

      ?2.1壯大根系：增強(qiáng)根系活力和吸收能力

 

      多年來由于地下部看不見，育種家們只注重地上部的研究和性狀選擇，地下部的研究多以栽培專家為主，導(dǎo)致小麥育種不能把地上、地下作為一個(gè)有機(jī)整體來看待。小麥根系活力的大小對(duì)小麥的抗寒性、抗旱性非常重要，前期根系發(fā)育良好，根系活力強(qiáng)，可抵御冬季寒冷；后期根系活力強(qiáng)，對(duì)抵御干熱風(fēng)的危害很關(guān)鍵。

 

      今后肥水高效利用問題的研究，必須對(duì)根系進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，根系問題歸根到底是水肥的吸收問題。

 

      ?2.2提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)

 

      要提高小麥經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，就要從提高生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)系數(shù)兩個(gè)方面考慮，而更重要的是采取措施提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)。一般小麥的經(jīng)濟(jì)系數(shù)在0.3~0.45,高產(chǎn)田多在0.4~0.45。目前肥水條件好的高產(chǎn)麥田多用矮稈品種，并且采用適當(dāng)?shù)姆仕胧┛刂浦旮?，尤其是控制基部?jié)間的伸長，拔節(jié)后肥水促進(jìn)，創(chuàng)建矮稈大穗的群體，從而提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，增加產(chǎn)量。

 

      ?2.3進(jìn)一步挖掘穗葉光合優(yōu)勢，培育高光效品種

 

      葉光合：小麥葉片顏色深的品種，光合飽和點(diǎn)比較高；小麥葉片比較厚的品種，光補(bǔ)償點(diǎn)比較低。如果小麥葉片顏色又深、葉片又厚，則既耐強(qiáng)光又耐弱光，光合效率非常高，產(chǎn)量自然比較高。

 

      穗光合：穗光合對(duì)籽粒產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率在34.2～62.2%；穗光合具有空間優(yōu)勢，有利于截獲光和CO2；離庫比較近，有利于營養(yǎng)運(yùn)輸；具有明顯的生理優(yōu)勢：穗綠色組織具有較高的潛在光合效率，而且穗光合代謝類似于C4途徑或?qū)儆贑3～C4中間型，籽粒呼吸釋放大量CO2能直接被穗光合再固定，穗光合的產(chǎn)物基本上全留在穗內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生光合產(chǎn)物浪費(fèi)，有利于產(chǎn)量的提高。

 

      ?2.4逐步實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)與超高產(chǎn)的結(jié)合

 

      優(yōu)質(zhì)與超高產(chǎn)相結(jié)合：基于我國國情，產(chǎn)量在任何時(shí)候都是第一位的，品質(zhì)會(huì)隨著政策、市場的變化而隨時(shí)調(diào)整。

 

      優(yōu)質(zhì)的類型與規(guī)模應(yīng)適應(yīng)國情：應(yīng)以做優(yōu)質(zhì)饅頭、面條的中強(qiáng)筋為主，強(qiáng)筋小麥應(yīng)以二級(jí)強(qiáng)筋為主，適度或逐步發(fā)展一級(jí)強(qiáng)筋、特級(jí)強(qiáng)筋小麥。

 

      優(yōu)質(zhì)與優(yōu)良農(nóng)藝性狀相結(jié)合：具有較強(qiáng)的抗災(zāi)特別是新型災(zāi)害（倒春寒、干旱、紋枯病、赤霉病、全蝕病等）的能力，需適應(yīng)簡化栽培的需求。

 

      3.各生長發(fā)育階段的選擇重點(diǎn)

 

      選擇是小麥育種的最關(guān)鍵一環(huán)，是發(fā)現(xiàn)變異，選擇優(yōu)良變異的決定性環(huán)節(jié)。集中體現(xiàn)了育種家的眼力、智慧、綜合評(píng)判能力，決定育種目標(biāo)是否實(shí)現(xiàn)，也決定一個(gè)育種家的成功與失敗。選擇應(yīng)遵循的基本原則是：

 

      緊扣育種目標(biāo)，明確性狀改良的方向和選擇重點(diǎn)。統(tǒng)籌全生育期各階段的性狀表現(xiàn)，掌握整體協(xié)調(diào)，分段考量，綜合評(píng)判的原則。致命性狀一票否決，關(guān)鍵性狀必須過硬，一般性狀適度放寬（以優(yōu)補(bǔ)缺）。

 

      ?3.1各生長發(fā)育階段的選擇重點(diǎn)—前期

 

      前期：決定畝穗數(shù)的關(guān)鍵時(shí)期

 

      選擇目標(biāo)：根系強(qiáng)大，地上部生長發(fā)育穩(wěn)健

 

      重要指標(biāo)：繁茂性，分蘗質(zhì)量和數(shù)量的統(tǒng)籌選擇

 

      ★★前期選擇重點(diǎn)

 

      根系：初生根要求較多，下扎快，重長度，一般3-5條；

 

      地上部選擇：力求冬前大蘗多，生長健壯的類型，且蘗的同步發(fā)育要好，春季分蘗的能力不宜太強(qiáng)。分蘗特性選擇的重點(diǎn)應(yīng)放在冬前。冬前群體一般在80萬左右即可，注重?cái)?shù)量和質(zhì)量的統(tǒng)一；

 

      生長習(xí)性：半直立品種；

 

      抗寒性：田間冬季凍害分級(jí)調(diào)查，一般不超過3級(jí)；

 

      該時(shí)期是培育、決定畝穗數(shù)的關(guān)鍵時(shí)期，由于成穗蘗還不明朗，不是選擇畝穗數(shù)的關(guān)鍵時(shí)期，只能選擇大蘗、壯蘗為穗數(shù)奠定基礎(chǔ)。

 

      ?3.2各生長發(fā)育階段的選擇重點(diǎn)—中期

 

      中期：決定穗粒數(shù)的關(guān)鍵時(shí)期 。

 

      選擇目標(biāo)：協(xié)調(diào)好稈（莖）、葉、穗的發(fā)育，構(gòu)建理想株型，優(yōu)化產(chǎn)量結(jié)構(gòu)。

 

      重要指標(biāo)：株型、冠層結(jié)構(gòu)的合理性。

 

      ★★中期選擇重點(diǎn)

 

      兩極分化要快：成穗蘗莖葉快速生長，無效蘗迅速消退死亡，減輕養(yǎng)分消耗，麥腳利落，優(yōu)化根蘗部生長環(huán)境。

 

      足夠的成穗莖數(shù)，出葉要快，發(fā)展要迅速。

 

      冠層結(jié)構(gòu)：

 

      群體變化動(dòng)態(tài)：90萬蘗→50萬穗/畝。

 

      株高：70～75厘米。

 

      株型：適度緊湊，不能過緊，收張有度，交叉有序。

 

      葉相葉姿：葉片要挺、厚、旗葉要短小，葉夾角以既能夠充分截獲光能，又相互不遮光，不郁蔽為標(biāo)準(zhǔn)。

 

      穗層：要厚而不齊。一般要分三層穗，上、中、下錯(cuò)落感有致，下層穗不能太小，結(jié)實(shí)性要好。

 

      該時(shí)期是選擇株型、葉相、冠層結(jié)構(gòu)合理性的唯一時(shí)期，也是選擇畝穗數(shù)的關(guān)鍵時(shí)期。

 

      ?3.3各生長發(fā)育階段的選擇重點(diǎn)—后期

 

      后期：決定粒重的關(guān)鍵時(shí)期 ；

 

      選擇目標(biāo)：光合面積大，光合強(qiáng)度大，粒重高；

 

      重要指標(biāo)：落黃性。

 

      ★★后期選擇重點(diǎn)

 

      進(jìn)一步選擇穗數(shù)。既要通過水平單位面積的穗數(shù)，又要通過垂直的穗層厚度來綜合評(píng)判畝穗數(shù)的多少。

 

      穗粒數(shù)選擇的決定時(shí)期。通過穗型、穗長、小穗數(shù)、小穗結(jié)實(shí)數(shù)、穗基部頂部的結(jié)實(shí)性來選擇穗粒數(shù)高低。不僅注重中上部大穗的選擇，還應(yīng)重視中下部小穗結(jié)實(shí)性的選擇。

 

      抗性選擇的關(guān)鍵時(shí)期。抗病性、抗倒性、耐熱性選擇的關(guān)鍵時(shí)期，直接決定產(chǎn)量的高低，必須按指標(biāo)要求進(jìn)行選擇。

 

      落黃性選擇。落黃性反映了小麥生長后期根、莖、葉，源、流、庫的協(xié)調(diào)程度，是小麥生長發(fā)育是否正常的外在表現(xiàn)。品種落黃好，則根系好，葉片功能好、抗旱耐熱性好，抗病性好，籽粒飽滿度好。

 

      光合面積減降速度慢，以增加綠葉面積持續(xù)期，葉片的自然衰老是正常的，葉片的顏色由綠→淡綠→黃綠→黃→干枯。短時(shí)間內(nèi)非正常的失綠是早衰的典型表現(xiàn)。在后期倒2葉、旗葉的表現(xiàn)和選擇至關(guān)重要。

 

      收獲前一周左右時(shí)間是小麥變數(shù)最大的時(shí)期，是全程評(píng)價(jià)一個(gè)品種優(yōu)劣的關(guān)鍵時(shí)期，做到每天觀察，每天發(fā)現(xiàn)新變化，是選擇發(fā)現(xiàn)新品種不可缺少的一步。