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冬小麦植株-土壤水分循环及产量与品质形成生理基础的研究一、研究目的意义水资源主要是指与人类社会和生态环境保护密切相关而又能不断更新的淡水、地表水和地下水，其补给来源主要为大气降水。水资源是国民经济和社会发展的重要战略性资源，随着人口和经济的增长，干旱频繁发生，全球性缺水问题日趋尖锐。干旱缺水已经成为世界农业生产面临的严重问题，也是制约我国农业和经济发展的重要因素。目前我国种植业产品70%以上来自灌溉耕地，农业用水占全国用水总量的70%以上，而一些发达国家农业用水比例多在50%以下。不仅如此，我国灌溉水的利用率仅为45%左右，远远低于发达国家的80%。小麦是我国主要的粮食作物之一，在作为小麦主产区的北方地区，小麦用水约占农业用水的70%，水资源短缺已严重制约小麦生产的发展。因此，针对水资源紧缺、小麦用水比例高、灌水利用率低等生产中存在的问题，研究小麦植株-土壤水分循环及产量品质形成的生态机制和生理基础，从而制定高产高效的灌水模式，对我国小麦生产和资源节约均具有重要理论意义和实践意义。二、研究背景（国内外研究现状）目前我国缺水约300~400亿m3，其中，农业缺水约80%以上。到2020年我国粮食总产量需达到6.0亿吨，可供农业用水总量不会增加，按目前全国平均作物水分利用效率0.8kg/m3计算，农业缺水将达1200亿m3。可见我国是一个水资源比较贫乏的国家。我国水资源还存在时空分布不均的特点：空间上，南多北少，东多西少。时间上，由于受季风气候影响，我国降水量年内分配不均匀，年际变化也很大，往往出现连续丰水或枯水年的情况。2000年黄淮海水资源总量为1843.22亿m3，占全国的6.65%，人均水资源仅450.82m3，属于水资源比较稀缺的地区。由于采取措施，农业用水稳中有降。但该区小麦需水量与降水量之差高达120~180mm。山东的淡水资源主要来自大气降水和黄河，年平均水资源量约672.5亿m3，目前己开发利用233.5亿m3，仅占全省淡水资源量的34.7%。其中，黄河水和地表径流开发利用率较低，分别为23%和36.6%，开发潜力较大。在农业方面，大水漫灌，渠道渗漏，节水措施少，大量水流失，有效利用率不到50%。水资源量少，开发利用率低，用水定额高，这是造成我省供需矛盾的主要原因。山东省多年平均降水量为676mm(550~850mm)，人均占有量为344m3，每公顷占有量4605m3。这说明，年均降水量较适当而水资源十分紧缺是我省水环境的一个重要特点。综上所述，土壤水分状况影响小麦的耗水量、阶段耗水量、耗水强度、不同土层土壤水分的利用、根系活力和分布、碳氮代谢、产量和品质。前人亦提出了很多节水栽培的理论和技术，但前人研究结果产量水平较低，高产水平下的研究多是盆栽或池栽，与生产实际存在一定差距，且在很多方面的研究结果众说不一。节约水分的同时保证小麦产量高、品质优是当前小麦生产面临的重大问题。本试验在前人研究基础上，结合不同类型小麦品种，研究高产条件下灌水量和灌水时期对不同类型小麦品种耗水特性、产量品质形成的影响及其生理基础，研究调亏灌溉对高产节水小麦耗水特性、碳氮代谢的影响机制，旨在提出兼顾小麦产量、品质、效益的水分运筹方式，揭示节水高产优质小麦的耗水特性，为小麦生产中水分的合理调控以及灌水模式的改良提供理论依据。三、研究内容试验一灌水量和灌水时期对小麦耗水特性和产量品质的影响1.对小麦耗水特性的影响试验二不同小麦品种耗水特性及产量品质的差异试验三调亏灌溉对高产节水型小麦耗水特性及产量与品质形成的影响四、研究方案（技术路线）大田试验与室内分析相结合，生理生化试验与同位素示踪相结合，通过测定冬小麦不同生育时期，不同土壤层次的土壤水分含量、棵间蒸发量和植株生理生化指标，准确把握土壤和植株水分状况，并以此为依据，进行适时适量的灌溉，研究不同水分处理对小麦－土壤生产系统的生理生态效应，确定节水灌溉条件下高产甚至超高产小麦关键生育时期不同土壤层次的适宜土壤含水量，以期为冬小麦高产高效的持续发展提供理论依据和技术支持。五、主要参考文献与资料1.LiuLW,GuoWZ,ZhuXF,ZhangTZ(2003)InheritanceandfinemappingoffertilityrestorationforcytoplasmicmalesterilityinGossypiumhirsutumL.TheorApplGenet2.106(3):461–4693.LuoM,XiaoYH,LiXB,LuXF,DengW,LiDM,HouL,HuMY,LiY,PeiY(2007)GhDET2,asteroid5alpha-reductase,playsanimportantroleincottonfibercellinitiationandelongation.PlantJ51:419-4304.MaGJ,ZhangTZ,GuoWZ(2006)CloningandcharacterizationofcottonGhBGgeneencodingbeta-glucosidase.DNASeq17:355-3625.MaXX,DingYZ,ZhouBL,GuoWZ,LvYH,ZhuXF,ZhangTZ(2008b)QTLmappinginA-genomediploidAsiaticcottonandtheircongruenceanalysiswithAD-genometetraploidcottoningenusGossypium.JGenetGenomics35:751-762