《花生对旱涝胁迫的响应机理及防灾减灾技术创制》

花生是中国重要的油料作物之一,但气候变化引起的旱、涝灾害频发,导致浅山丘陵、滩涂沙地等旱薄地及淮河流域、长江中下游等多雨易涝区花生产量低而不稳、品质下降,灾害年份减产可达25%以上甚至绝收,旱涝灾害已成为制约中国花生生产发展的主要瓶颈。针对花生旱涝胁迫响应机理研究薄弱、防灾减灾技术缺乏等关键问题,在国家花生产业技术体系等项目的支持下,历经十多年合作研究,取得了重大突破,主要创新如下。

1.系统解析了花生对旱涝胁迫的响应机理。首次明确了根系发育差异是旱涝对花生造成危害的关键因素。湿涝条件下根总长、表面积等形态指标明显降低,细胞质膜相对透性增加42.4%,根系活力下降20.0%,结荚期湿涝对根系的危害大于成熟期,结荚期、成熟期湿涝胁迫分别减产32.4%、11.9%;中度干旱促使根系下扎,根系生物量、总表面积和体积增加,根系的空间分布优化,浅层根系活力提高,花针期是对干旱最为敏感的时期,一般减产在25%以上。阐明了旱涝胁迫下叶绿素、脯氨酸、SOD、MDA等内在生理物质的变化规律及不同类型品种的适应能力。解析了钙、钼、氮等营养元素在花生旱涝胁迫中的正向调控作用。

2.创新了缓解花生旱涝危害的关键技术。通过土壤理化性质、发育动态、光合效能、抗逆性与衰老等研究,揭示了花生起垄种植的抗灾减灾机理与生态效应,在正常条件、结荚期湿涝胁迫下起垄种植较平作分别增产12.35%、30%。基于对河南108份土壤养分和191份施肥调查问卷数据,通过增施钙、硼、钼肥,在12个不同养分配比的配方中,遴选出经济高效的花生专用肥配方,亩产达到360kg以上,比传统施肥亩均减施N、P、K各1.5kg左右(标准肥)、增产10%以上。优化了花生品种抗旱耐涝鉴定方法,筛选出了以豫花9326、远杂9307为代表的抗旱型和以远杂9307、远杂9102为代表的耐涝型高产品种,并研发了品种高效繁殖技术,促进了抗旱耐涝高产品种的快速推广应用。

3.聚合了品种、栽培模式、精准施肥、土壤调理剂、配套机械等不同学科的研究成果,创制了花生旱涝防灾减灾综合技术,集成度高,简便易行,成效显著。明确了2.7g/kg是土壤交换性钙含量的临界值,提出耕翻20~30cm为维持最适宜土壤交换性钙含量的农艺调控措施;研发出起垄、分层施肥、播种、覆膜一体化及除杂式耕地机等配套机械,实现了农机农艺融合,提高了生产效率;明确了保水剂缓解旱灾的效果及对花生生长发育的促进作用;集成了花生缺素症状及矫正技术。聚合的防灾减灾技术-淮河流域麦后直播花生高效种植技术,2017年被农业部推荐为主推技术,创造了亩产530.2kg的高产典型;聚合的针对旱薄地花生的防灾减灾技术-旱薄地花生丰产增效种植技术,创造了旱薄地花生亩产533.08kg的高产典型。

该项目在研发过程中获得授权专利12件(其中发明专利6件),软件著作权9个,形成地方标准3项,发表论文28篇(其中核心期刊19篇),出版著作1部。截止2018年,该技术在省内外累计推广4729.3万亩,增产荚果171.2万吨,新增效益66.77亿元,其中2016-2018年累计推广3031.4万亩,增产荚果109.76万吨,新增效益42.81亿元。该项研究丰富了花生栽培学理论与技术,增强了花生的抗逆能力,助推了花生的标准化、机械化生产,减轻了化肥、残膜等造成的环境污染,经济、社会、生态效益显著;其综合技术居于国内同类研究领先水平,在旱涝防灾减灾技术集成与应用方面达到国际领先水平,在中国旱薄地和多雨易涝花生产区具有广阔的推广前景。

成果说明

项目组研究并集成了花生旱涝防灾减灾综合技术,包含相关技术规程(地方标准)3项、国家专利8件(其中发明专利5件)、软件著作权5项,技术集成度高、简便易行,对于缓解旱涝灾害引起的花生产量低而不稳、种植成本高、品质下降等突出问题提供了重要的技术支撑。 在技术示范推广上,充分发挥专业合作社、家庭农场等新型农业经营主体的规模、人才与技术优势,作载体、培样板,以点带面;以技术培训、现场观摩等形式为抓手,增强辐射作用,加速了该成果的推广应用,除在河南、山东大面积应用外,并先后被引进到湖北、安徽、江苏、山西、辽宁等省花

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