Improving drought tolerance and water use efficiency in dryland wheat and sorghum in the Texas High Plains
薛青武 · Sushil Thapa · Shuyu Liu 等 7 人
综述美国德州高平原旱地小麦和高粱提高耐旱性与水分利用效率的研究进展与挑战。
多年田间试验、保护性耕作、耐旱品种选育及地面与航空遥感表型工具。
耐旱新品种能更高效利用土壤水、深层取水且冠层温度更低，遥感可表征基因型变异。
可结合无人机热成像与光谱反射构建旱地作物耐旱表型高通量筛选模型，加速品种选育。
综述系统梳理了德州高原旱地小麦高粱抗旱与水分利用效率的研究进展，含多年田间数据与遥感表型新方法，对旱作农业与智慧育种有参考价值。
德克萨斯高平原（THP）是美国最具生产力的农业区之一，年度作物总产量的经济价值接近20亿美元。该地区还是主要的肉牛育肥中心，并且日益成为乳业等其他饲养产业的聚集地。THP属于半干旱气候，年均降水量约480毫米，季节性降水仅能满足高产作物蒸散（ET）需求的一部分。对于大田作物生产而言，干旱是限制作物产量和水分利用效率（WUE）的最常见因素。本文综述了该地区旱作种植制度的研究进展与未来挑战。由于生长季降水少且月分布不均，旱地作物主要在作物-休闲制度下生产，小麦-休闲和小麦-高粱休闲是常见模式。数十年来，小麦和高粱产量均从20世纪50年代的1,000–2,000 kg ha⁻¹提高至当前的4,000 kg ha⁻¹以上。尽管改进的管理措施（如保护性耕作和残茬管理）促进了产量和WUE的提升，但耐旱性的遗传改良也发挥了重要作用，尤其是冬小麦。多年田间研究表明，选择生物量较高和早期长势较强的品种有利于干旱条件下的小麦生产。我们进一步发现，较新的耐旱（DT）品种比相对较老的品种更有效地利用土壤水分。此外，新的DT品种能够从更深土层中提取更多水分，并在干旱条件下具有更低的冠层温度。近年来，我们还在评估地面和航空（飞机和无人机）尺度的遥感工具，以表征小麦基因型的耐旱性。我们证明，红外温度计、热成像和光谱反射数据可用于表征生长季内的基因型变异。