为了明确玉米叶片“源”的高温胁迫温度阈值,采用盆栽试验,利用可精准控温（模拟大气温度变化）的人工气候室,以日最高温32℃为对照,分别设置日最高温34℃、36℃和38℃ 3个处理,于玉米拔节期进行持续10d的温度控制试验,比较叶片光合作用光反应和暗反应阶段对不同高温的响应,以及叶片气孔和叶绿体超微结构的变化。光反应阶段,38℃处理下的光系统Ⅱ最大光化学量子产量（F_v/F_m）和实际光化学量子产量Y（Ⅱ）与其他处理相比均显著降低,但胁迫解除后均恢复至正常水平,而其他3个处理无显著性差异;暗反应阶段,与对照相比,36℃和38℃处理的叶片净光合速率（P_n）均显著降低,胞间CO₂浓度（C_i）均显著升高,且38℃处理在胁迫解除后P_n未能恢复。透射电镜结果显示,在36℃和38℃处理下,叶绿体结构逐渐紊乱降解,脂质球体含量增加,淀粉粒合成减少。综上可知,对于玉米叶片“源”,日最高温的胁迫阈值是36℃,阈值附近的高温胁迫主要是限制光合作用的暗反应阶段。

高产优质高效生态栽培是现代农业的发展目标,水肥一体化技术是实现这一目标的有效手段,其为国家粮食安全和农业可持续发展做出了重要贡献。微喷（滴）灌水肥一体化技术在小麦栽培上可实现节水30%~40%、节肥20%~30%以及增产15%~30%,水分和肥料利用率分别提高40%~60%和30%~50%;同时可改善小麦籽粒品质,减少100cm以下土层NO₃^--N积累,降低氮肥淋失风险,以及缓解土壤中N₂O气体向大气排放。本文概述了水肥一体化技术及国内外发展现状,并对微喷（滴）灌水肥一体化技术对小麦产量、品质、水肥利用率及水肥运移规律、N₂O气体排放等方面的影响进行综述,为水肥一体化技术从“高端农业”走向普遍、从设施农业走向大田提供参考。

美国不是作物起源中心,但却是世界上保存植物种质资源最多的国家。美国拥有较完善的植物种质资源保护体系,其法律法规、管理制度、种质资源交换与共享政策、资助体系等稳定而灵活,保存设施和信息网络建设稳步发展,在种质资源收集、鉴定评价、新基因发掘、种质创新等方面针对不同作物的需求均取得了很大成效,充分体现出种质资源的基础性和公益性特点。本文在全面评述美国植物种质资源保护与研究利用情况的基础上,对我国种质资源保护、研究和管理提出了建议。

为提高寒地水稻氮肥利用率,采用盆栽试验,比较了施肥方式、施氮量及二者互作对寒地水稻产量、品质、干物质生产、净光合速率（P_n）和氮肥利用率等指标的影响。结果表明,侧深施肥（S2）和点深施肥（S3）分蘖期和灌浆期地上干物质积累量、叶面积和根部性状多优于全层施肥（S1）,齐穗期功能叶相对叶绿素含量和灌浆期P_n低于S1处理。S2处理直链淀粉含量极显著低于S1处理;S3处理糙米率、精米率和蛋白质含量显著或极显著低于S1处理,直链淀粉含量和食味值极显著高于S1处理。S2处理氮肥生理利用率高于S1处理37.63%,S3处理氮肥吸收利用率、生理利用率和偏生产力分别高于S1处理20.14%、67.57%和13.08%。与常规施氮处理相比,减氮15%处理的千粒重、分蘖期和灌浆期地上部干物质积累量、分蘖期叶面积、分蘖期和灌浆期功能叶P_n均显著降低。本试验条件下,点深施肥方式配合减氮15%为兼顾产量、品质和肥料利用率的最优组合。

选取山西、吉林、河北和河南等地的16个谷子品种,研究不同谷子品种在同一地区种植农艺性状、产量、小米外观品质、食味品质和营养品质的差异。结果表明,不同品种农艺性状和理论产量存在显著差异,株高变幅为108.68（黑谷8号）~160.42cm（晋谷40号）,理论产量变幅为2625（长生16号）~4215kg/hm²（晋谷40号）。参试品种橘色颜色指数（CCI值）变异范围为2.37~4.48,以晋谷40号CCI值最大,粗脂肪变异系数为3.29%~6.45%,长生8号和神谷13号的胶稠度和蒸煮性好,豫谷35号、长生16号和神谷5号的甜味和鲜味氨基酸含量高。氨基酸呈味特性相关性分析结果表明,丙氨酸含量越高,鲜味和甜味氨基酸含量总和与苦味氨基酸含量的差值越大,鲜味越浓。通过主成分分析筛选出长生8号、长农52号、长生16号、豫谷35号和晋谷40号5个产量与品质表现最佳的品种。

冷等离子体处理作为一种环境友好、操作简单、安全性高的现代农业物理技术,具有较大的研究潜力和应用前景。本文总结了不同压强和放电方式组合下冷等离子体的性质、冷等离子体对作物种子处理效应的研究进展及展望。归纳发现冷等离子体处理能够改变作物种皮结构,提高种子代谢水平,改善作物的表型、产量等生产性能,并在一定程度上提高植株的抗逆能力。目前对冷等离子体处理效应的报道多集中在作物表型和生理层面,对机理的研究仍有待深入。常压室温等离子体（atmospheric and room temperature plasma,ARTP）是一种近年开始应用的新型冷等离子体源,操作条件更为温和可控,处理效应更加稳定高效。相信今后常规冷等离子体及ARTP处理技术会在改善作物农艺性状、提高作物综合品质等方面得到更加广泛的应用。

综合分析1985-2015年全国水稻主要品种推广及更替情况表明,我国水稻主栽品种更新速率明显放缓,主导品种经历了5~6次更新换代,其中,常规水稻品种经历了约5次更换过程,杂交水稻品种约经历了6次主要的更换过程,品种的抗病性等是主导品种更迭的主要原因,研究同时发现杂交水稻主导品种亲本同质化现象比较普遍。为进一步推动我国水稻品种更新换代,需发掘和创制新的种质资源及亲本,加强抗病性育种,更加注重主要性状的综合协调,选育、审定和推广更多优质、高产、多抗、广适于一体的优良品种。

对观赏稻进行了新的定义,并赋予其新的内涵,阐述了观赏稻与普通稻在种植目的、农艺性状和应用途径等方面的差异以及作为园艺花卉的优势,从静态、动态以及观赏多点组合和颜色搭配等方面分析了观赏稻的观赏特性;综述了观赏稻研究及应用现状,并针对目前观赏稻品种资源匮乏、种质创新不足、研究内容不系统、观赏价值评价体系缺乏、应用途径单一等问题,提出了应加强观赏稻种资源收集、评价和保护,加大种质资源创新力度,完善品种审（认）定办法,加快栽培技术和色泽变化机理等研究,制定科学的观赏价值评价体系,挖掘观赏稻潜力,拓展应用途径等建议。

植物根系是活跃的物质代谢和吸收器官,对植株生物量积累、养分和水分高效吸收利用具有重要作用。本文主要综述了水稻根系形态、解剖、生理特征与氮吸收利用效率的关系以及不同氮效率品种根系特征的差异,并综述了促进根系生长和提高氮吸收利用效率的栽培调控措施,展望了未来水稻根系的研究方向,为水稻氮肥减施、氮高效栽培管理技术优化和氮高效品种选育提供理论依据。

在植物基因表达调控的过程中,启动子作为调控基因表达的顺式元件起着重要作用。为了筛选在玉米早期籽粒中强表达的启动子,选取6个启动子pCaMV35SD、pUbiquitin、pZmActin1、pZmSTK2、pZm66589和pZmbHLH148,分别构建EGFP表达载体并转染玉米原生质体,快速验证载体功能构建的正确性;同时采用花粉磁转染法将6个表达载体导入玉米自交系郑58中,并对不同启动子驱动的EGFP载体在授粉后48h玉米籽粒中的荧光强度和荧光检出率进行观察和统计分析。结果表明,6个启动子驱动EGFP表达载体构建正确;pCaMV35SD启动子驱动EGFP表达载体的荧光最强,6个启动子驱动EGFP表达载体由强到弱依次为pCaMV35SD>pZmSTK2>pZm66589>pZmbHLH148>pUbiquitin>pZmActin1,其荧光检出率分别为27.17%、27.17%、29.83%、23.84%、13.40%和30.57%。

介绍了叶面肥的发展历程、对水稻增产提质的作用以及存在问题和发展趋势。生产实践表明,水稻叶面肥能够提高水稻产量、改善稻米品质、降低重金属尤其是镉污染。近年来,中国水稻叶面肥施用推广迅速,产品种类繁多,但质量参差不齐,施用方法仍有待改进。在今后的发展中,应加强功能型叶面肥产品的研发,提高产品质量,推广以无人机为重点的肥药混喷技术,提高施用效果。

bZIP转录因子不仅在植物盐胁迫网络中起着重要的作用,还可调节植物类黄酮的积累。在苦荞品种川荞1号中克隆了1个具有转录激活活性的bZIP家族基因FtbZIP5。FtbZIP5基因能被NaCl和脱落酸（ABA）诱导表达,在茎和叶中的表达高于根中。对过表达FtbZIP5基因毛状根的总黄酮含量进行检测,结果显示,总黄酮含量在过表达株系中显著高于野生株系。同时检测其类黄酮合成途径中关键酶基因的表达量,其中黄烷酮-3-羟化酶基因（F3H）的表达量较高。可推测该过表达毛状根株系中总黄酮的积累与F3H的表达有关。在NaCl（100mmol/L）胁迫下,各株系的总黄酮积累受到抑制,过表达株系的含量减少至0.63mg/g。并且,在这种压力下,F3H的表达水平仍然高于对照。植株在受到胁迫后,对照株系的过氧化氢酶（CAT）活性显著低于过表达株系。随着野生型植株受到胁迫的增强丙二醛（MDA）含量增加,但过表达株系的含量趋于稳定。以上结果表明,在过表达FtbZIP5毛状根中,总黄酮的积累可能是通过关键酶基因F3H的上调表达来调节的。并且FtbZIP5可提高苦荞毛状根耐盐性。通过解析FtbZIP5对苦荞毛状根中总黄酮积累及植株耐盐性的影响,为荞麦耐盐性和解析其耐盐机制研究奠定基础。

水稻光温敏核不育系开颖与雌蕊受精障碍是高温胁迫导致其制种产量降低的主要原因,阐明其机理并探究提高水稻光温敏核不育系耐热性的途径,对于减轻其高温伤害具有重要意义。本文综述了高温胁迫对水稻光温敏核不育系开颖、雌蕊受精以及影响抽穗的生理机制研究进展;并综述了激素与渗透调节和抗氧化系统的内在关系及其对高温胁迫下水稻光温敏核不育系开颖与雌蕊受精障碍的调控作用,展望了进一步探究高温胁迫导致水稻光温敏核不育系开颖与雌蕊受精障碍机理的研究方向,为提高两系杂交稻制种产量和指导水稻抗高温育种和栽培提供一定的理论依据。

为了明确燕麦种质资源矿质元素含量的多样性,采用原子吸收分光光度法测定了燕麦种质铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）、镁（Mg）和钙（Ca）元素的含量,进行遗传变异、聚类和相关分析。结果表明：供试材料的Cu、Fe、Zn、Mg和Ca元素含量具有丰富的多样性,平均多样性指数为2.022,平均变异系数为29.775%。筛选到Cu含量高的种质有休眠燕麦、加5、坝莜1号、YS0404、v5和v18;Fe含量高的种质有太丰、夏莜麦、9418、蒙燕2号和shadow;Zn含量高的种质有ハヤテ和坝莜9号;Mg含量高的种质有ハヤテ和莜麦4400;Ca含量高的种质有v18、鉴19和白燕7号。Zn、Fe、Mg的含量均较高的种质有ハヤテ、6518、加9、MARION、坝莜8号、晋燕2004、坝莜9号和品五。燕麦种质Cu与Zn含量呈显著正相关,Ca与Fe含量间呈极显著负相关。

概述了微生物肥料的研发进程、微生物肥料的种类、作用机理,阐述了微生物肥料对促进作物生长发育、提高粮食产量和改善产品品质的效果及对抑制病虫害发生、改善土壤环境等方面的作用。讨论了微生物肥料在农业生产应用中存在的问题和发展前景,旨在为我国微生物肥料的发展提供参考。

无人机作为新型遥感平台,近年来发展迅速,应用领域不断拓展。无人机遥感技术被广泛用于作物监测,在农田作物长势监测、农作物营养诊断和产量估测等方面有所突破。本文从无人机遥感技术的特点、无人机平台的选择和传感器类型、在作物监测上的主要应用3个方面做了较为详细的综述,对无人机发展的难点进行了讨论,并对无人机遥感技术在作物监测上应用进行了展望。

缩短杂交后代生长周期、加快加代纯合速度是提高育种效率的重要途径。本文分析了影响作物生长周期的环境和遗传因素,总结了利用自然环境或人工光温控制措施加快作物育种进程的研究进展,并评估了分子标记辅助选择技术在快速育种中的应用价值。

利用高光谱数据监测作物生长情况具有无损和高效的特点,是现代农业的发展方向。为了简化高光谱数据处理流程,直接利用原始的高光谱反射率完成从建模到估算作物生长参数的全过程,应用于作物长势的实时监测。本文利用偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）、支持向量回归（support vector regression,SVR）和前馈神经网络（feedforward neural network,FNN）3种方法,利用全波段高光谱数据分别对冬小麦多个关键生育期（拔节、孕穗、扬花和乳熟期）生长参数（地上部生物量、叶面积指数、全氮含量和叶绿素浓度）进行了估算。比较3种方法的建模及估测效果,发现对于建模集数据,SVR对上述生长参数4个生育期的估测结果R²均值为0.89~0.98,MAPE为1.70%~7.53%,对于验证集数据,R²均值为0.90~0.94,MAPE为4.04%~7.46%,拟合优度和估测精度均超过PLSR和FNN,是估算方法中利用全波段光谱反射率估测冬小麦生长参数的最佳方案。随着无人机载高光谱技术成熟,SVR方法能够用于处理航拍获取的大范围田间高光谱信息,简便快捷地进行建模与参数反演,实时反映作物生长状态。

依托作者主持的“十三五”国家重点研发计划项目,提出了一种新型实用的秸秆好氧还田耕作与水稻丰产减排栽培的稻作新模式,并总结分析了该模式大面积示范的综合效益及推广应用的技术要点。该稻作模式以秸秆切碎匀抛、稻田旱耕湿整和增密调氮控水为关键技术,改善稻田耕层的通透性和水稻通气组织的输氧能力及抗倒防衰性能,提高耕层和水稻根际氧含量,实现秸秆还田下水稻丰产与甲烷减排协同。在我国水稻主产区大面积示范中,高产条件下取得氮肥利用增效30.2%~36.0%、稻作节本增收8.3%~9.7%和甲烷减排31.7%~75.7%的显著效果。最后就该稻作模式的大面积推广应用,从政府激励机制和配套技术等层面提出了一些建议。

自实施第3次全国农作物种质资源普查行动以来,湖南和海南两省积极开展种质资源普查工作,相继出台了促进现代种业发展的相关政策法规,农业种质资源保护和育种创新工作取得了一定成绩。在总结两省基本做法的基础上,分析了目前两省种业发展面临的挑战,从强化顶层设计、加强种质资源保护、建立健全现代种业创新体系、提高商业化育种能力、完善落实种业知识产权保护和提升种业发展支撑保障水平6个方面提出了发展对策,为我国种质资源保护及育种创新发展提供参考。