各位老师,大家好!我是“一麦众承”第18小组“麦步从头越”的赵智勇,按照组长翟冬峰老师安排,代表小组值日。我们第18小组还有赵永涛老师、张新老师、宋广芝老师、胡卫国老师、郭军老师、吕亮杰老师、史丽霞老师、张桂芳老师、李东升老师、王凤涛老师、周桂莲老师、于章龙老师、张风廷老师、董飞老师、乔纪霞老师、张跃强老师、王九江老师、周措吉老师。借此机会,感谢陈红敏老师和“一麦众承”这个平台,为我们提供了一个小麦育种交流学习的机会。今天,通过“一麦众承”这个平台向大家简单介绍下我们的工作和研究内容,不妥之处敬请各位老师批评指正。
干旱缺水为世界农业生产面临的严重问题,也是制约中国农业和经济发展的重要因素。特别是负担我国粮食生产任务65%以上的华北、东北和西北地区,恰恰是我国最缺水的地区,而在其它种植区普遍存在降水期与作物生长期不吻合的现象,即使在雨水供足的南方地区,季节性干旱也常常对农业生产产生严重影响。
山西地处黄土高原,是典型的干旱与半干旱地区,小麦生育期的季节性干旱年年发生,干旱程度较黄淮麦区各省为最重,山西特殊的生态环境,培育出的小麦品种抗旱性也比较强,这其中最具代表性的就是黄淮麦区旱薄地对照品种“晋麦47号” 。“晋麦47号”是我们课题组于1998年选育的国审抗旱高产小麦品种,该品种一经审定即作为国家黄淮麦区、山西南部旱地、陕西渭北旱地区试对照品种,至今已经二十多年。累计推广面积达2亿亩以上,创经济效益40余亿元。曾获国家科技进步二等奖,山西省科技进步一等奖。
一、单位简介
我们单位山西农业大学棉花研究所(原山西省农业科学院棉花研究所,2019年与山西农业大学合署,更名为山西农业大学棉花研究所)1948年建所,虽然以棉花命名,然实为综合性研究所,占地162公顷,其中试验田100公顷。现有在职职工268人。主要从事棉花、小麦、玉米、油葵、甘薯、蔬菜等作物种质资源创新及新品种选育,作物基因工程研究,作物栽培及植保技术研究,植物脱毒技术研究与开发,微生物研究利用以及农化新产品研制开发。欢迎各位老师前来指导工作。
二、气候变化情况以及对小麦生产的影响
1.气候变化现状及趋势
(1)全球气候变暖
据统计,1906年—2005年的100年内,全球平均气温增加0.74度;气象专家根据气候模式预测,未来100年全球还将升温1.4℃~5.8℃,增暖的速率将比过去100年更快。55年来中国地表气温呈升高趋势,尤以近20年增温最为明显。21世纪中国地表气温继续升高0.5-0.8度;1986年以来,经历了20多个暖冬。1995-2006的12年中,有11年名列1850年以来最暖年份。近50年区域极端天气事件频率高,强度明显变化。
(2)降雨量减少
过去50年中国不同区域降水变化,西部、南部降雨增加,而北部、西北的降雨减少(小麦主产区)。
(3)干旱发生频率及程度逐年增加
2008、2011年全国小麦最大受旱面积分别高达1.6亿亩、1.16亿亩,造成旱地小麦产量大幅度减产。2015播种期干旱致使旱地小麦播种成问题。2018年山西大部分地区小麦从播种至2019年4月7号小麦主产区无有效降雨。各地均受到不同程度干旱影响,临汾,晋中,吕梁大部分地区受灾严重。同时由于干旱影响,当地红蜘蛛等虫害发生较重,尤其是旱情严重的地方。
(4)极端天气事件增加,旱涝灾害频发
专家预计,中国未来的气候极端天气气候事件发生频率可能增加;降水时空分布不均现象更加明显;干旱区范围可能扩大。
2.气候环境变化对小麦生产的影响
(1)黄淮麦区降雨量呈减少趋势,冬春连旱成为影响黄淮麦区主要的限制因素。
(2)全球气温升高,造成冬小麦冬前生长旺长,经常发生冬季低温冻害、春季倒春寒冻害,致使小麦冬春冻害发生频率增高,冻害程度越来越严重。
(3)个子高、茎秆强度韧性差、抗倒性不强的品种遇小麦生育后期持续降雨大风天气经常造成生产上大面积倒伏。
(4)旱地小麦主要病害为条锈病、叶锈病、白粉病,近年纹枯病及北部黄矮病发生频率及程度也有加重趋势。虫害主要以蚜虫、红蜘蛛为主,部分地区吸浆虫危害有所抬头。
小麦灌浆后期,温度较高、风力较大的情况下,容易形成干热风危害;若此期遇雨,雨后容易造成小麦高温逼熟,千粒重下降较多。
三、育种目标和选育策略
1.育种最终是要解决生产上的问题。育种目标是根据不同历史阶段、不同生态条件、不同生产水平和社会需求来制定的。
(1)我国农业和农村经济正在发生着新的变化,农产品供给由长期全面短缺变为总量平衡、丰年有余,需求则日益转向多样化、优质化。在粮食生产连年丰收的情况下,供求之间因品种和品质不适应而形成的结构性矛盾日益突出。
(2)随着小麦单产的逐年提高,小麦高产与倒伏的矛盾日益突出。小麦生产实现从低产向中高产跨越后,小麦倒伏问题已成为实现超高产的主要制约因素之一。
(3)近年来,气候条件逐渐恶化,自然灾害有加重的趋势,干旱发生频率高,降水变率大,水土流失严重,加上越冬冻害、春霜冻等对产量的影响,使得产量低而不稳定。
2.课题组育种目标发展变化
3.现阶段选育策略
以优质专用和抗倒节水广适为主要目标,采取以常规育种为主,结合分子标记辅助选择的育种方法,以晋麦47为代表的运旱系列品种、品系为中心亲本,进行生态(系谱)远缘、冬春杂交、水旱杂交配组,在保持良好的抗旱丰产稳产适应性的同时,提高筋力改良品质,适度降低株高、增强杆质,提高产量潜力,达到优质、抗倒、广适与抗旱丰产的有机结合,最终实现“优质专用增效、增穗增粒高产、抗旱耐热抗倒广适”的育种目标。
四、育成品种和研究进展
育成品种
五、研究进展
继晋麦47之后,课题组在以抗旱为总方向的基础上,侧重品质改良,先后又选育出了以“运旱20140”、“运旱618”、“运旱115”等国审小麦品种为代表的优质强筋小麦品种,解决了抗旱和优质有机结合的问题。十三五期间,课题组把抗旱广适抗倒伏作为主要育种方向,育成了国审小麦新品种“运旱1512”、“运旱1392”等抗旱丰产广适抗倒伏品种,解决了旱地小麦生产上抗旱、抗倒伏、广适性的问题。
六、工作体会
1.旱地小麦育种难度越来越大
随着小麦生产水平的提高,近十多年小麦生产单产增长逐渐变缓,同时山西作为严重缺水省份,旱地小麦产量年际间变幅越来越大:一些干旱年份,旱地单产不足每亩100kg,而丰水年旱地单产可达每亩500kg以上,产量差幅巨大。这就要求旱地小麦品种既能适应低产条件,又能适应高产水平。而单产100 kg和400kg的生产条件对品种的要求是完全不同的。干旱低产条件下,要求抗旱抗冻,植株能正常生长发育,有一定的高度,稳产性好。而丰水高产条件,要求品种秆强抗倒、抗病,再加上现在育种对品质的要求。怎样才能把这些看似矛盾的性状有机地统一到一个品种上,是旱地小麦育种面临的最大难题。
2.品种同质化严重,突破性品种少
近年来,科研单位、企业通过审定的品种不少,但在丰产性、稳产性、适应性等综合性状超越对照的突破性品种极少。有的品种品质方面有了较大提高,但丰产潜力小。有的品种虽然产量表现不错,但在抗逆性等方面存在不足,在推广中表现稳产、适应性差。一个品种从配组、选育、到审定基本上在10年左右,甚至十几年。然而,在当前环境下,许多育种者急于走捷径,选育品种多为改良型和修饰型品种。对品种进行简单的改造,改头换面后变成新品种。造成了品种间遗传基础越来越狭窄,育成品种同质化严重,难有突破性品种。
3.育种方法单一
小麦常规育种与分子育种结合不够紧密。虽然近年来我国在小麦分子育种(包括转基因育种、分子标记辅助选择育种和分子设计育种)方面取得了一定的研究进展,但核心仍然是常规育种手段和方法。生产上的品种目前基本还是通过常规方法选育出来的。国际上分子生物育种已成为常规育种的重要组成部分,相比之下,中国的小麦分子育种工作还相对滞后,在育种中尚未发挥实质性作用。
4.品种保护力度不够
缺乏实质性派生品种制度,原始品种选育人用十几年甚至一生的心血育出一个新品种,他人仅改变个别性状,甚至是毫无经济价值和实用意义的“点”改变,就可以在别人育成品种基础上轻松获得新的独立的品种权利,这严重影响了科研单位、企业投资育种创新积极性。模仿育种、“贼选品种”行为泛滥,品种原始创新不够。
最后,运旱系列小麦品种选育研究,从选育策略、理论,选育的技术方法,选育的成果,是我们课题组在学习借鉴以往众多前辈育种选育理论、方法的基础上,并结合自己多年实践育种经验积累的结果。当然还有很多不足和需要继续提高和改进的地方。我们会在今后的育种实践中继续努力研究,发掘更好更完善的育种方法和技术。最后,通过这次和大家交流学习。希望大家提出宝贵意见,来促进我们的育种工作进一步提高。
作者简介:赵智勇,山西运城人。2005年毕业于山西农业大学,副研究员,硕士学位,山西省小麦产业技术体系岗位专家。主要从事旱地小麦遗传育种工作。育成小麦品种12个,其中国审6个,省审6个;曾获国家科技进步二等奖1项,山西省科技进步二等奖1项,农业部神农中华农业科技二等奖1项,大北农科技二等奖1项;国家植物新品种权5项,发明专利2项;先后主持参与国家、省部级、院级科研项目20多项;发表科研论文30余篇。
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