小麥是世界上最重要的糧食作物之一,廣泛種植于全球多個國家和地區。隨著人口的增長和氣候變化的影響,小麥生產面臨著諸多挑戰。為了提高小麥產量和質量,保障糧食安全,小麥種植技術的研究與應用顯得尤為重要。本文旨在總結近年來小麥種植技術的研究成果,分析其在實際生產中的應用情況,并展望未來的發展趨勢。
一、小麥育種技術及品種培育
1、小麥傳統育種技術
傳統小麥育種技術以小麥遺傳變異為依據,采用人工選擇與雜交相結合選育新品種,源遠流長,為近代小麥育種奠定了基礎。選擇育種是歷史最為悠久的一種育種方法,是利用小麥天然存在的變異,按照育種目標在已有品種群體內選擇出性狀優良的品種,經多代的篩選與繁育,優良性狀得以穩定遺傳以培育新品種。此法簡便易行,在小麥育種初期起著舉足輕重的作用,不少地方品種都是經過長期選擇和選育而成。
雜交育種是一種將兩個或更多具有不同優良性狀的小麥品種進行雜交的方法,目的是將雙親的優良基因組合在一起,然后通過對雜種后代的選擇和培養,得到具有雙親優良性狀的新品種。雜交育種關鍵是親本選擇,要求選擇互補性狀強、配合力高的親本進行雜交。如一個親本表現出高產特性而另一親本則表現出較強的抗病性,雜交后就可能得到兼具高產和抗病雙重特性的新品種。處理雜交后代時,一般都用系譜法對各代優良單株作細致記錄與篩選,經多代選擇后,優良性狀才逐步穩定遺傳。
回交育種又是一種普遍采用的傳統育種技術。當一個品種有幾個優良性狀而又有個別不足時,就可以選擇其他具有優良性狀的品種做供體親本與受體親本雜交,接著讓雜種后代與受體親本回交若干次,并同時選擇目標性狀,最后使受體親本保留原優良性狀并獲得供體親本的目標性狀。回交育種對提高小麥品種的個別性狀有其特有的優點。
2、小麥分子育種技術
隨著現代生物技術迅速發展,分子育種技術越來越多地應用于小麥品種選育,這給小麥育種工作帶來新的機遇與變化。分子標記輔助選擇(MAS)構成了分子育種技術的一個關鍵環節。
它是用和目標基因連鎖的分子標記來間接地選擇目標基因。通過分子標記的檢測,可對植株攜帶目標基因的情況進行迅速而準確地判斷,顯著提高了選擇效率。以小麥抗病育種為例,通過與抗病基因緊密相關的分子標記有助于育種家從早期世代篩選出數量眾多的植株,剔除不帶抗病基因的植株,降低田間工作量和育種周期。常用的分子標記有RFLP(限制性片段長度多態性)RAPD(隨機擴增多態性DNA)SSR(簡單重復序列)等,其中SSR標記由于多態性強,重復性和共顯性遺傳而被最多用于小麥分子標記的輔助篩選。
基因工程的育種方法主要是利用基因克隆和轉化的技術手段,將外部基因導入到小麥的基因組里,從而讓小麥展現出新的特性。如在小麥中引入抗蟲基因可以選育抗蟲小麥品種、減少化學農藥用量、降低生產成本、同時減輕環境污染等。目前已有部分轉基因小麥品種通過實驗室及田間試驗顯示了抗蟲、抗病、抗逆的優良性狀。但將轉基因技術應用于小麥育種同樣面臨著諸如轉基因生物安全性等方面的爭論,因此有必要對其安全性做出嚴格評估與規范。
3、培育抗逆性強的小麥品種
小麥生長發育過程中常遭受干旱、鹽堿、低溫、高溫等多種逆境脅迫,嚴重地影響了小麥產量與質量。所以,培育抗逆性較強的小麥品種,是小麥育種工作的主要目的之一。干旱是小麥生產中的一大逆境限制因素。培育耐旱小麥品種主要應從以下幾方面著手:首先是要篩選出耐旱特性優良的種質,例如某些野生小麥或者地方品種等,這些品種經過長期自然選擇而形成較強的耐旱能力;其次是對小麥耐旱機制進行研究,利用生理生化及分子生物學等方法揭示小麥對干旱脅迫的適應機理,從而為培育耐旱品種提供理論依據;多采用傳統育種技術結合分子育種技術選育耐旱小麥品種。如通過雜交把耐旱種質資源中的耐旱基因引入優良品種,同時應用分子標記輔助篩選技術追蹤篩選耐旱基因以提高選育效率等。
鹽堿地仍是影響小麥種植最主要的逆境環境之一,培育耐鹽堿型小麥品種的關鍵是篩選耐鹽堿特性基因資源并導入適宜本地栽培的品種。在耐鹽堿機制的研究中發現小麥對鹽堿脅迫的適應性主要表現為離子平衡的調控、滲透調節和抗氧化系統的構建等多種生理過程。育種實踐上,一方面采用田間篩選的方法,對鹽堿地上大量小麥材料進行培育,篩選出了能正常生長發育健壯的個體;另一方面應用分子標記技術尋找和耐鹽堿性狀密切連鎖的分子標記以協助培育耐鹽堿品種。低溫與高溫脅迫同樣顯著影響小麥生長發育,在耐寒小麥品種選育方面,主要通過對小麥在低溫環境下的生長表現、生理生化指標(例如細胞膜的穩定性,抗氧化酶的活性等)以及相關基因的研究,篩選耐寒性較好的種質,通過常規育種及分子育種技術選育耐寒新品種。對耐熱小麥品種的培育,在耐熱種質資源的篩選、耐熱機制的研究和育種技術的應用上也有相同的要求。如發現高溫脅迫下小麥會啟動表達系列熱激蛋白基因來保護細胞不受傷害,育種家們可借鑒上述研究結果,采用分子標記輔助選擇的方法,培育耐熱小麥品種。
二、小麥種植管理的具體要點
1、土壤改良和土壤耕作
土壤為小麥的生長提供了堅實的基礎,一個優質的土壤環境對小麥的成長和產量的形成起到了決定性的作用,土壤管理以土壤改良為主,兼顧土壤耕作與土壤肥力的維持。土壤改良對提高土壤物理、化學、生物學性質具有重要意義,對酸性土壤可采用石灰和其他堿性物質對土壤 pH 值進行調整,以滿足小麥適宜生長范圍。一般情況下,適宜小麥生長的土壤 pH 值為6.0-8.0。對鹽堿地可采取灌排結合、淡水沖洗等水利改良措施減少土壤鹽分含量;與此同時,結合生物改良方法,我們種植了能夠耐受鹽堿的植物,例如鹽生植物堿蓬,通過它們的根系來吸收鹽分,從而改善土壤的鹽堿條件。另外增施有機肥對改良土壤具有重要意義,有機肥能增加土壤有機質含量、改良土壤結構、增強土壤保水保肥性能,從而為小麥的生長提供了一個優良的土壤環境。
土壤耕作在土壤管理中占有重要地位,合理耕作能疏松土壤、破除犁底層、提高土壤通氣性、透水性、促進小麥根系生長。常用土壤耕作方式包括深耕、旋耕、免耕。深層耕作的深度通常在 25-30cm ,這樣可以有效地破壞犁底層,從而改善土壤的物理特性,但在深耕完成后,需要及時進行耙地,以防止土壤流失水分。旋耕是一種目前被廣泛采用的耕作方法,其旋耕深度通常在15-20cm ,操作簡單,效率高,但是長時間的旋耕可能會導致土壤耕層變得更淺,犁底層向上移動,故需經常深耕或深松。免耕是一種在不進行土壤耕作的前提下直接播種小麥的方法。免耕不僅可以減緩土壤侵蝕,保護土壤結構,還能節約生產成本。然而,免耕對播種質量和雜草控制有較高的要求,因此需要采取相應的技術措施。
2、合理的水分與養分管理
水分與養分是小麥生長發育過程中不可缺少的重要元素,而合理的水肥管理則是獲得小麥豐產優質的一項關鍵技術措施。小麥需水規律因生長階段而異,從播種到出苗階段,確保土壤保持濕潤是至關重要的,這樣可以保證種子能夠順利地發芽和出苗。通常,土壤的含水量應該維持在田間持水量的 70% 80% 之間。苗期小麥需水量比較小,但還是要保持土壤的適量濕潤才能促進根系生長。拔節期至抽穗期是小麥需水的關鍵時期,這一時期小麥生長迅速,對水分的需求量較大,土壤含水量應保持在田間持水量的 75%-85% ,若水分缺乏,則影響小麥穗分化及植株生長,使穗粒數下降。灌漿期是小麥產量形成的關鍵時期,此時需要充足的水分供應,以保證籽粒灌漿飽滿,一般土壤含水量應保持在田間持水量的 70%-75% ,但采前1周左右要適當減少水分供應,以防小麥貪青遲熟倒伏。
就灌溉方式而言,當前普遍采用漫灌、噴灌與滴灌相結合,漫灌作為傳統灌溉方式之一,雖操作方便,但是水資源浪費大,易造成土壤板結。噴灌與滴灌都是目前比較先進的節水灌溉方法,噴灌可按小麥需水均勻灌水,在調節田間小氣候的前提下,具有明顯的節水作用;滴灌技術是通過滴頭將水慢慢地滴入土壤中,從而提高了水分利用效率,特別是在干旱和水資源匱乏的地區。
小麥需肥規律還與其生長階段有密切關系,在小麥的整個生長周期中,它需要攝取各種營養元素,尤其是氮、磷和鉀,這些是其主要的營養需求。在小麥的苗期階段,其對氮和磷的需求是相對較高的,適量的氮肥能夠刺激麥苗的生長和分蘗,而磷肥則有助于根系的健康發育。從拔節期到孕穗期,小麥的營養和生殖生長都在同步進行,這段時間對氮、磷、鉀的需求都非常高。在這個階段,充足的營養供給有助于小麥莖稈變得更加粗壯,同時穗也更大更飽滿。灌漿期是小麥籽粒發育飽滿的關鍵階段,適量施用氮肥可防止葉片早衰、提高光合作用效率,而增施鉀肥則能促進碳水化合物合成與轉運、改善籽粒飽滿度與質量。
3、小麥種植密度和播種期
種植密度、播種期等栽培因素對小麥生長發育及產量有顯著影響,種植密度合理、播種期適當能充分利用土地資源、光熱條件達到小麥高產、優質。種植密度在小麥群體結構及個體生長發育過程中具有重要作用。若種植密度過大,則小麥群體內部通風透光條件較差,個體長勢較瘦,易倒伏,病蟲害較多,造成穗粒數下降,減產;若種植密度太小,盡管個體生長發育較好,但是種群數量不夠大,土地資源及光熱條件得不到充分利用,同樣很難獲得豐產。為此,需結合小麥品種特性、土壤肥力和氣候條件確定其合理種植密度。一般情況下,對分蘗能力和成穗率都較好的小麥品種可適當稀植;對土壤肥力較高,灌溉條件較好的田塊,
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還可適當稀植,使個體生長優勢得以發揮;但對分蘗能力較弱,成穗率不高的小麥品種和土壤肥力不高,灌溉條件較差的地塊可適當密植,靠群體優勢增產。在實際的農業生產活動中,小麥的種植密度通常落在15萬-30萬 /667m2 基本苗的范圍內,具體的種植密度應依據當地的具體環境和條件進行適當調整。
播種期對于小麥生長發育及產量亦有明顯作用,播種太早,小麥冬前長勢太旺,易受凍害的影響,也會造成病蟲害的嚴重發生;播得太遲,冬前小麥生長量不夠,根系不發達,分蘗減少,很難形成充足的群體結構而影響產量。所以,需結合各地氣候條件和小麥品種特性,制定合適播種期。通常,當冬季小麥的日均氣溫穩定在15-18℃范圍內時,是播種的最佳時機;而春季小麥的最佳播種時間則是在土壤解凍之后,其日均氣溫能夠穩定在0-5% 的區間。在播種期的確定上,還要考慮到品種冬性和春性的特點,冬性品種可適當早播種,春性品種要適當晚播種。
三、小麥病蟲害防治要點
小麥病蟲害對其產量與質量有著重要的影響,嚴重者會造成小麥大幅度減產乃至絕收。所以,做好小麥病蟲害的防治對確保小麥的生產安全有著十分重要的作用。為了有效地防治小麥的病蟲害,應當堅持\"預防為主,綜合防治\"的原則,并結合農業、物理、生物和化學的綜合方法來進行防治。
1、農業防治的具體措施
農業防治為小麥病蟲害防治提供了依據,采取一系列農業栽培措施,營造不利于病蟲害產生的環境條件,實現病蟲害防治,抗病蟲品種的篩選是農業防治中的一項重點措施,小麥品種間的病蟲害抗性有一定差別,篩選出抗病蟲害能力較強的品種能有效地降低病蟲害發生率。以銹病高發地區為例,選用抗銹病小麥品種能明顯減輕銹病危害。合理密植,科學田間管理,還有利于防止病蟲害發生。合理密植可改善農田通風透光條件、降低濕度、減少病蟲害滋生蔓延。及時鏟除田間雜草、病殘體等病蟲害越冬場所及初侵染源。合理施用化肥,提高小麥抗逆性,以免因偏施氮肥造成小麥長勢過旺、植株徒長而降低病蟲害抗性。
2、物理防治的具體措施
物理防治就是用物理的方法控制小麥病蟲害的發生,比如用燈光引誘害蟲,很多害蟲都有趨光性,野外安裝黑光燈或者頻振式殺蟲燈可引誘大量害蟲如麥蛾、粘蟲,降低害蟲種群數量。對于那些數量較少且容易被捕獲的害蟲,例如麥葉蜂,我們還可以選擇采用手工捕殺的方式來減少害蟲的數量。另外,用防蟲網罩在麥田上,能有效地阻止害蟲飛到麥田里產卵為害,降低病蟲害發生率。
3、生物防治的具體措施
生物防治方法是通過利用有益的生物和它們的代謝產物來對抗小麥的病蟲害,這種方法既環保又安全,并且具有可持續性。一方面可利用天敵昆蟲防治害蟲,例如七星瓢蟲和草蛉為蚜蟲天敵,麥田釋放這類天敵昆蟲可有效地防治蚜蟲。另一方面通過微生物及其代謝產物來控制小麥病害,例如某些芽孢桿菌、木霉菌以及其他微生物能產生抗菌物質來抑制小麥病原菌生長繁殖。另外,植物源農藥也可用于生物防治,植物源農藥是指從植物中分離出的具有殺蟲和殺菌活性、環境友好和人畜安全的農藥,例如苦參堿和印楝素。
4、化學防治的具體措施
化學防治作為小麥病蟲害防治的一種常見方法,有見效快、療效好的優勢,但若應用不當易引發環境污染及農產品質量安全等一系列問題。化學防治時,應根據病蟲害種類及發生規律選擇適宜農藥品種及劑型。比如對小麥銹病可以選擇三唑酮和戊唑醇作為殺菌劑;對小麥蚜蟲可以選擇吡蟲啉和啶蟲胱作為殺蟲劑防治。嚴格執行農藥使用說明書,控制用藥劑量及次數,以免誤用農藥。同時應注意用藥時間及用藥方法,選好用藥時間為病蟲害的早期,用藥時保證藥劑對小麥植株的均勻遮蓋,增強防治效果。為推遲病蟲害抗藥性發生,可交替施用不同作用機理的農藥。小麥病蟲害防治工作中應加強病蟲害監測預警工作,掌握病蟲害發生規律,為科學防治奠定基礎。將多種防治措施結合起來,利用多種防治方法的優點,達到對小麥病蟲害進行有效防治,確保小麥產量與質量。
小麥種植技術不斷翻新已成為提高產量和維護全球糧食安全的重要動力。在品種選育、栽培管理、病蟲害防治、機械化作業等方面都取得了突出的技術成就。當前,要繼續鞏固已有成果,加快新技術推廣。放眼未來,在科學技術日新月異的今天,小麥種植技術必將向著高效、環保、智能等方向闊步前進,不斷為世界糧食供應筑牢基礎,幫助人類迎接糧食的挑戰,走向可持續發展的新征程。
(作者單位:234300安徽省宿州市泗縣農業農村局農業綜合行政執法大隊)
