为研究不同轮作模式对谷子生长的影响,采用谷子与小麦、小黑麦、二月兰、油菜、毛叶笤子在雨养模式下进行轮作,以休闲—谷子(连作)为对照.轮作的第3年对灌浆期谷子进行叶绿素含量、类黄酮含量、N平衡指数、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度指标测定,并在收获期进行产量测定.结果表明:和连作相比,不同的轮作模式均能提高谷子的叶绿素含量、氮平衡指数,降低类黄酮含量.灌浆期谷子旗叶光合性能提高,净光合速率显著提高,气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率也表现为增大.轮作模式下谷子产量也显著提高.在5种轮作模式中,油菜-谷子以及毛叶笤子-谷子表现最佳.

衡谷12号是在河北省农林科学院旱作农业研究所试验站由衡谷9号繁种田中发现的早熟突变株系选育而成的.该品种在矮秆(株高46～50cm)、极早熟(平均生育期仅58d)种质创新上实现了突破,最晚播期可以到8月中旬,在国内有领先优势.可作为农业生产后期发生毁灭性自然灾害时,用于重播的短生育期作物,最大限度降低经济损失;也可作为春玉米和油葵等接茬作物、南方秋闲田填闲作物,或在河北坝上地区及西北干旱区、青藏高原高等无霜期短的地区开发利用,前景应用广泛.

由于近些年我国旱涝灾害频发,又缺乏生育期短且具有市场效益的作物品种,给农民造成巨大损失.基于此,河北省农林科学院旱作农业研究所培育了极早熟谷子品种衡谷12号,其最突出特点为早熟,平均生育期仅58d.该品种在谷子矮秆、极早熟种质创新上实现了突破,达到国际先进水平.可作为今后农业生产后期发生毁灭性自然灾害时用于重播的短生育期作物,最大限度降低经济损失.

通过研究盐胁迫下10个不同马铃薯品种(系)的生理应答特征,探寻马铃薯耐盐机理,并为马铃薯抗盐新品种培育提供种质资源.以10个不同马铃薯品种(系)作为试验材料,测定其在正常处理和盐胁迫处理下的胞容物叶绿素、可溶性糖、丙二醛含量以及超氧岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)3种抗氧化酶活性,并结合隶属函数分析、聚类分析和灰色关联度分析对10个马铃薯品种(系)耐盐性进行综合评价.结果表明,盐胁迫下,各个品种(系)中叶绿素含量降低,渗透调节物质含量增加,抗氧化酶活性增强.10个不同马铃薯品种(系)抗盐性可以分为4类:第1类为抗盐极强的品种F8;第2类为抗盐性强的品种,包括135、冀张薯5号、克新23号、冀张3号;第3类为抗盐性中等的品种,包括费乌瑞它、SOSNA、北方009;第4类为抗盐性差的品种,为TACNA、冀张14号.在盐胁迫条件下,6个指标与综合抗盐系数的密切程度(关联序)为POD活性>丙二醛含量>SOD活性>可溶性糖含量>CAT活性>叶绿素含量.单一生理指标的变化不能说明马铃薯品系的抗盐能力,运用隶属函数分析、聚类分析以及灰色关联度分析可对马铃薯种质资源的抗盐性进行综合评价.

为节约农业用水、涵养水源,减少河北省地下水开采,探讨了旱作条件下不同年份、不同地点河北省谷子产量的差异和影响因素,以及河北省地区谷子旱作模式发展规模的可行性.以冀谷19为试材,2012～2016年连续5 a在衡水、石家庄、沧州、邯郸、保定5个试点对旱作条件下的谷子产量差异进行了比较,以明确影响谷子产量的主要气象因子;并通过近60 a来各试点的气象数据分析气象因子的变化趋势及其对产量的影响,以探讨河北省谷子旱作模式发展规模的可行性.结果表明:(1)年份、地点×年份、地点对产量的变异贡献率分别为47.93％、43.02％和9.05％,谷子产量的差异主要来源于年际间的气候差异.(2)衡水、石家庄、沧州、邯郸、保定谷子产量年份间的变异系数分别为10.91％、11.43％、31.05％、3.95％和20.86％,平均产量依次为5010.52、5211.92、4599.72、4939.55和4712.24 kg/hm2.(3)各试点影响谷子产量的气象因子不同,其中衡水主要受降水量的影响,邯郸主要受降水量、日最高气温和平均相对湿度的影响,沧州主要受降水量、日最高气温和日最低气温的影响,保定主要受日照时数和平均风速的影响,石家庄主要受日照时数的影响.(4)未来10 a,衡水的降水量、保定的日照时数、邯郸的平均相对湿度、石家庄的日照时数均呈显著减少趋势,变化率分别为-20.28 mm/10 a、-48.54 h/10 a、-1.24％/10 a、-95.09 h/10 a,对产量分别有负效应、正效应、正效应和负效应关系;沧州的日最低气温呈显著增加趋势,变化率为0.15℃/10 a,对产量有负效应.(5)在保证粮食目标总产量前提下,河北省可发展旱作谷子的最大面积为54.44×104 hm2.综上,年份间的气候变化对雨养谷子产量影响较大,衡水、石家庄2个地区在实现稳产的前提下更容易实现丰产.河北省可在衡水、沧州、邯郸和邢台地区适当增加旱作谷子面积.

通过对不同基因型马铃薯干旱胁迫下多种生理指标的综合分析,为马铃薯抗旱性研究提供理论依据,为马铃薯抗旱育种提供种质资源.采用12份不同基因型马铃薯为试验材料,测定不同处理条件下各品种整株内4种渗透调节物质和3种抗氧化酶指标,结合相关分析、隶属函数分析、聚类分析和灰色关联度分析对12份不同基因型马铃薯抗旱性进行综合评价.结果表明,干旱胁迫下,各品种叶绿素含量显著降低,渗透调节物质及抗氧化酶活性显著升高,但各种指标在不同品种中的变化幅度呈显著性差异.生理指标与综合抗旱指数的密切程度顺序为:叶绿素>CAT活性>丙二醛>SOD活性>可溶性糖>POD活性.通过综合评价得到抗旱性强的马铃薯品种为135、SOLARA、TACNA和克新23号,抗旱性中等的马铃薯品种为16、费乌瑞它、F8、P、VITESSE和ZORA,抗旱性差的马铃薯品种为SOSNA和冀张14号.

[目的]对不同基因型谷子在干旱胁迫下的生理指标及差异基因的转录水平进行综合评价,以深入认知谷子的抗旱调控机制,为选择谷子抗旱种质资源提供理论依据.[方法]供试材料为7个基因型谷子品种(系),测定干旱胁迫前后不同基因型谷子茎部脯氨酸、丙二醛和可溶性糖3种渗透调节物质含量和过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶3种抗氧化酶活性,利用隶属函数分析和聚类分析手段对谷子的抗旱性进行综合评价,通过转录组测序,检测不同抗旱性品种(系)中差异基因的转录水平,解析不同基因型谷子品种(系)的抗旱分子机制.[结果]干旱胁迫下,品种衡谷13、品系280贺290茎部脯氨酸、可溶性糖含量及抗氧化酶活性升高幅度较大,丙二醛含量升高幅度较小.这3个品种(系)中一些WRKY转录因子、过氧化物酶、谷氨酰胺合成酶等相关基因的相对表达量明显高于这些酶在其他品种(系)中的相对表达量,而品系428和718中各指标的变化情况则与这些酶在另外3个品种(系)中的表达情况相反.[结论]7个不同基因型谷子中抗旱性较强的为品种衡谷13、品系280和290,抗旱性中等的为品种豫谷18和品系239,而品系428和718抗旱性较差.不同品种(系)通过不同程度地启动体内WRKY等转录因子和谷氨酰胺合成酶等功能基因表达,进而改变部分胞容物含量和抗氧化酶活性,最终表现出不同的抗旱性.

近年来,河北省地下水超采问题日益严峻,地下水位严重下降.为了缓解水生态问题,河北省大力调整种植业结构,将部分地区小麦、玉米一年两季改为只种一季玉米或杂粮.谷子作为我国特色杂粮,已有悠久的栽培历史,它既耐干旱、贫瘠,是旱作可持续生态农业的重要组成部分.谷子是我国传统粮食作物,去壳后为小米.小米具有健脾、养胃、安神等功效,深受人们青睐,市场需求量大,经济效益高,具有较高的种植价值.

于2011—2013年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站,通过对比免耕直播和常规旋耕播种对黑龙港地区谷子耗水量、产量及水分利用效率的影响,以期为黑龙港地区谷子免耕直播栽培技术提供理论依据.结果表明:(1)与旋耕处理相比,2012年土层5 cm、15 cm和100 cm处,免耕处理土壤贮水量变化量显著降低,2013年在25 cm和35 cm土层,免耕处理土壤贮水量变化量显著降低.(2)与旋耕处理相比,免耕处理下谷子产量显著升高,2012年和2013年分别提高6.12％和9.67％,耗水量分别降低8.57％和0.48％,水分利用效率分别升高16.13％和10.21％.(3)穗长、穗重、穗粒重与产量多元回归分析结果表明,穗长与产量呈极显著正相关关系(P<0.01),穗重与产量呈显著正相关关系(P<0.05).(4)谷子生长期内的平均气温与谷子株高呈显著负相关关系,与千粒重呈极显著正相关关系.日照时数和降水量均与穗长、穗重和穗粒重呈显著正相关关系,而风速与穗长、穗重和穗粒重呈显著负相关关系.综上,在黑龙港地区免耕与旋耕相比,谷子产量可以提高7.90％,耗水量生育期内降低4.29％,水分利用效率提高13.32％.因此,在免耕模式下,在本试验地区应选择降水和日照充足、风速适当小的地区有利于增加谷子产量.

[目的]阐明黑龙港地区谷子、玉米等作物生长期水热资源变化特征,为作物安全生产提供理论依据.[方法]利用黑龙港流域典型地区饶阳县1957-2013年逐日气象资料,基于Penman-Monteith公式、降水距平百分率和生长度日(GDD),对饶阳县6-9月水热资源变化特征进行分析.[结果]①ET0大小表现为6 ＞7 ＞8 ＞9月,气候倾向率分别为-5.85、-1.96、-2.59和-1.46mm · 10a-1.不同月份ET0的减少受不同旬的影响,6月主要受中下旬影响,7月受中旬影响,8和9月分别受上旬和中旬的影响.②6-9月发生干旱的频率依次为33.33％、19.30％、31.58％和38.6％,6和7月均以轻旱为主,8月以轻中旱为主,9月以中旱为主.③6-9月生长度日依次为459.58、516.49、470.40、和301.64℃·d,气候倾向率分别为1.19、3.28、0.46和3.10℃·10a-1.6和8月生长度日的增加受上中旬影响;7月受上旬和下旬的影响;9月各阶段均有影响,下旬增加幅度最大.[结论]在未来年际变化中,对于黑龙港地区6-9月生长的谷子、玉米等作物,热量资源充足,且呈增加趋势,但未来7和8月干旱风险将会增加.因此在农业生产中,应当完善7和8月的灌溉制度,加强该阶段保水抗旱措施.

[目的]利用保定市气象站1955-2013年逐日气象数据,分析谷子各生育时期需水量、有效降水量和水分亏缺指数变化特征,以期为保定市谷子生产制定合理的灌溉制度.[方法]利用FAO推荐的Penman-Monteith公式对谷子生育期需水量进行计算,分析谷子需水规律及影响因素.[结果](1)保定市谷子生育期需水量、有效降水量和水分亏缺指数多年平均值为372.44 mm、301.49 mm和0.45,年际发生干旱的概率为33.90％.谷子生育期需水量整体上呈减少趋势,气候倾向率为 1.93 mm·10a-1,主要是由于6月下旬(播种-拔节)和7月中旬(拔节抽穗)需水量显著减少造成的.丰水年、平水年和干旱年谷子生育期需水量分别为355.01 mm、364.12 mm和390.36 mm,有效降水量分别为463.75 mm、296.10mm和186.79 mm.(2)谷子生育期季节性干旱明显,8月上旬、9月上旬和中旬均出现轻旱,8月上旬(抽穗-灌浆期)水分亏缺指数显著升高,干旱风险增加.丰水年未形成干旱;平水年在8月上旬和9月中旬达到轻度干旱;干旱年8月上旬处于中旱,8月下旬～9月中旬均处于轻旱.(3)谷子需水量与平均气温、最高气温、日照时数和风速均呈极显著正相关关系(P＜0.01),与相对湿度呈极显著负相关关系.造成谷子生育期需水量减少的原因是日照时数减少和风速降低,气候倾向率分别为-38.1 h·10a-1、-0.04 m·s-1·10a-1.需水量与气象因子建立的回归方程为ETc=13.89 Tmean-2.20 Tman-1.53 RH+0.22 n+30.43 U2-1.15.[结论]保定市谷子抽穗-灌浆期干旱风险较大,因此在农业生产中,应当注意完善该时期灌溉制度,加强保水抗旱措施.

《马铃薯谷子一年两作栽培技术规程》(DB 13/T 2558—2017)规定了马铃薯谷子一年两作栽培的产地环境、马铃薯栽培技术、谷子栽培技术.可为河北省低平原一年两作区采用马铃薯-谷子一年两作种植模式提供技术支持.

[目的]专用金得乐对夏谷茎秆特性、产量及抗倒性的影响.[方法]采用大田试验设计,在拔节期对6个夏谷品种分别喷施2000 mg/kg金得乐,研究其对夏谷茎秆性状及产量性状的影响.[结果]金得乐可以提高夏谷穗粒重和出谷率,对结实率有一定的促进作用,对千粒重影响不大,不同夏谷品种产量增幅为2.23％～15.71％,平均增产270.27 kg/hm2.株高平均降低11.97 cm,降幅5.17％～13.94％,茎杆重心高度平均降低6.5 cm,茎秆4节长度3.47 cm,但不同品种间存在一定差异.穗茎长与CK均缩短,平均缩短0.89 cm.40 cm根重变化不明显.茎秆抗折力增强,增幅为7.86～36.50 g.各处理倒伏系数均不同程度降低,植株抗倒性越强,表明金得乐可有效提高谷子抗倒伏的能力.[结论]该研究对金得乐在夏谷上的生产应用提供参考依据.