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小麦节水稳产,水利用效率是关键
2018-08-15 16:24:16    来源:农民日报
编辑:肖文忠    作者:莫志超

  本报记者莫志超文/图

  节水小麦根系

  图为用于展示节水小麦品种根系情况的土层。可以清晰的看出,在地下2米的深度,节水小麦的根系仍然能够吸收到水分;相比之下,在接近地表的位置,水分并不充足。这也是节水小麦之所以节约灌溉水的原因所在。

  评价标准

  今年麦收前,记者在位于河北省辛集市的河北大地种业马兰研发基地看到了有趣的一幕:只见一块小麦田被人为挖出一个两米多深的大坑,地表以下的土层清晰可见。再仔细观察,其中的学问还不少。接近表层的土壤,由于降雨而富含水分;再往下,则颇为干旱;到了2米左右,土壤的含水量又大幅上升,甚至还有积水出现。透过土层,隐约可见小麦根系顽强地扎到2米多深的地下,吸收着水分。

  “实际上,小麦节水的秘诀正在‘地下’,节水小麦品种的根系相较于普通品种更加发达,更能有效吸收土壤中的水分。”中国农业科学院作物科学研究所研究员孙果忠介绍。小麦对于华北的农业生产来说至关重要,而华北又是典型的资源性缺水地区,既要避免深层地下水超采,又要利用有限的水资源稳住粮食安全,提升小麦品种的水资源利用效率势在必行。

  小麦“住进”大棚,鉴定力求精准

  大田生产,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必须对各环境进行精确控制。在位于河北省深州市护驾迟镇的河北省农林科学院旱作农业研究所节水试验站,来自良种攻关各单位的小麦统统“住进”了旱棚,进行着严苛测试。

  “我们的旱棚专门用于鉴定各品种的节水抗旱性能,可以做到‘三精两防一控’,排除其他自然因素干扰,只看水分对小麦的影响。”河北省农科院旱作所研究员乔文臣告诉记者。据介绍,“三精”即通过分布在土壤中的仪器精确控制或测量灌水量、土壤水分和入渗量;“两防”是防止降雨和地下水对测定数值的影响;“一控”则是指监测和控制土壤中的盐分。

  而之所以能够实现鉴定过程的精准,还要得益于完善的设施。每一个旱棚,都被分割成数个3×2.2米的钢混池,鉴定品种种在“水泥池”中,完全与自然土壤隔绝;池子顶部,全部覆盖上防鸟网,使得产量数据更加准确;同时,整个区域被可开合的塑料棚覆盖,遇到降雨天气,大棚闭合,小麦想寻求“外援”绝无可能。

  “但旱棚毕竟是模拟环境,要看品种是否能在自然环境下既抗旱又稳产,还需要同时进行田间自然鉴定。”河北省农科院旱作所研究员张文英表示。在田间鉴定区,每个品种的小区面积为12.4平方米,而旱棚内的小区面积则为6.2平方米,能够与各自的环境相适应。

  既然是抗旱鉴定,最核心的变量自然是灌溉水量。不论是棚内还是田间,品种都需要经过水处理、节水处理和旱处理三种不同的方式。在旱棚内,三种方式的灌水量分别为90立方米、45立方米和0立方米;在田间,则与大田生产保持一致,分别采用春2水、春1水和春0水的灌溉方式。

  “实际上,品种的节水性和抗旱性是两个指标,节水只要求比现有的灌溉方式更少浇水,但抗旱则更加苛刻,要做到不浇水。”乔文臣说。据了解,通过对比节水处理和水处理下的表现,可以对品种进行节水性鉴定,而对比旱处理和水处理下的表现,则能够进行品种抗旱性鉴定。

  “田间鉴定结果与旱棚鉴定结果相互印证,增加了鉴定的科学性和准确性。”河北省农科院旱作所所长庞昭进表示。

  大棚还有“地道”,学问重在地下

  既然是鉴定小麦对水的利用效率,那么研究小麦根系和土壤的渗透量必不可少,学问自然都在图里。“我们针对节水小麦根系发达的特点,专门研制了新一代旱棚,鉴定范围比以前更大,方式更加科学。”张文英说。

  在试验站,记者看到,离第一代旱棚不远处,矗立着最新的第二代和第三代旱棚。第二代旱棚的改良主要在地上的部分,鉴定池数量增加到48个,挡雨棚升级到半自动。而第三代棚则多了一截楼梯,奥秘在于:大棚还有个地下室。

  走进地下室,是一条长长的走廊,一直深到旱棚尽头。在每一个鉴定池的位置对应都有一个铁门,铁门的背后并不是房间,而是小麦根系所在的土层。土层和走廊之间由玻璃隔开,既方便科研人员观察小麦根系,又防止其他因素对土层形成干扰。

  “观察室设在地下2米深,正好是查看小麦根系是否发达的关键位置。”张文英告诉记者,在没有地下室之前,小麦的节水抗旱性能只能通过数值来检测,而现在深入地下则更加直观。

  地下室的奥秘还不仅于此,在根系观察层的下方,还有一层走廊,位置更深,能够达到地下4米。“地下2米的位置观察根系,地下4米的位置则用来检测土壤的渗透量。”张文英介绍。

  在地下二层,对应的每一个鉴定池的位置都有一组管道,地面进行灌溉后,科研人员通过测量管道中的出水量,可以清楚知道有多少水真正被小麦所利用。“过去,尽管也有检测土壤渗透量的方法,但必须把水从地底抽到地面测量,难免存在偏差。”在张文英看来,鉴定设施的升级是为了使鉴定结果更加准确、手段更加先进。

  与普通品种的研究不同,为了准确掌握各个品种的节水抗旱性能,旱作所的科研人员每天都要到大棚底下一探究竟。据统计,河北省农科院旱作所已对数千份小麦品种实现了有效筛选,其中有28个节水小麦品种在生产中广泛应用,为华北地区的节水小麦生产做出了重要贡献。

  节水究竟怎么样,要用数值来说话

  在广泛的试验鉴定基础上,品种是否节水抗旱,最终要由综合数据指标说了算,而这个指标就是“节水指数(WSI)”。“我们综合参试品种(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四个数值,通过公式计算得出参试品种的节水指数。”张文英介绍。同样,抗旱指数(DI)也是通过综合待测材料和对照品种在旱地和水地不同产量数值,通过公式计算得出的。

  以节水性能筛选为目标,旱作所完善了包含一个核心鉴定指标(节水指数);两个鉴定环境(模拟和自然);三个水分处理(足水、限水、干旱);四个评价层次(生理、生化、农艺、产量);五个生育期(萌发期、苗期、抽穗期、灌浆期、全生育期)进行评价研究的一整套小麦节水抗旱鉴定技术。

  “实际上,节水鉴定也代表了品种审定的一个方向,在新的品种审定标准下,像节水抗旱小麦这样的绿色品种,可以逐渐形成独具特色的审定标准,以促进品种绿色优质属性的进一步提升。”农业农村部种子管理局品种管理处处长马志强认为。

  经过科学严谨鉴定筛选出的小麦品种,在生产中广受欢迎。“衡观35”是旱作所的代表品种,目前已经在河北、山东、河南等9省(市)推广。“现在,全村有2200亩地种植了‘衡观35’,平均每亩节水达到30-40立方米,节本增效100元。”谈到节水品种带来的变化,护驾迟镇前营村支书曹立增表示。

  “节水性评价的实质是分析足墒播种后春浇一水比传统浇二水的产量效率。”小麦联合攻关秘书长,中国农业科学院作物科学研究所研究员肖世和表示。据测算,现有的节水品种在配套技术的带动下,可以比一般品种节省10-30%的灌溉水,如果推广1000万亩,就可以实现节水3亿立方米。围绕品种对水的利用效率,华北地区小麦灌溉用水量过大的问题正在从品种层面逐步得到解决。

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