【基金标书】2011CB100400-作物多样性对病虫害生态调控和土壤地力的影响.doc

项目名称:
作物多样性对病虫害生态调控和土壤地力的影响
首席科学家:
朱有勇云南农业大学
起止年限:

依托部门:
云南省科技厅
二、预期目标
总体目标
探明作物多样性生态调控病虫害的基本原理,创建基本方法,提供应用范例。建立评价体系,客观评价作物多样性的持续效应和对地力的影响。在本领域顶级学术刊物发表系列论文,发展和丰富农业生物多样性理论。在作物多样性调控病虫害的研究方面保持国际前沿地位,在国际学术界产生重要的影响。
五年预期目标
1、基础理论贡献
1)阐明作物多样性调控病害的基因多样性原理
从前一项目的研究基础切入,利用遗传异质性高的元阳梯田水稻品种为研究材料,通过该品种的基因组精准测序和基因芯片分析,从基因组和表达组解析遗传异质性调控病害的原理,探明其分子基础。利用项目育成的抗小麦条锈病近等基因系,设计组配不同丰度基因多样性品系组合,完成田间抗病试验和人工接种试验,验证基因多样性调控病害的效应和作用。通过完成这两类交互试验,一是从元阳梯田水稻品种持久调控病害现象到探明其遗传异质的分子基础,二是从组配已知抗病基因不同丰度到调控田间病害的效应,诠释遗传异质调控病害的机理。
2)探明作物多样性影响土壤地力的根际生态过程
在前一项目试验验证了玉米与蚕豆、小麦与蚕豆间作促进蚕豆根瘤增加以及蚕豆通过活化根际磷改善玉米磷营养的基础上,以作物多样性种植体系地上部和地下部种间相互作用
及其反馈调节为切入点,深入研究作物多样性种植与单作的根际过程和根系组成特征,探明作物多样性种植中作物对提高土壤养分吸收利用的作用机理;从养分活化竞争利用,土壤碳氮协调促进生物固持和微生物多样性的变化特征,阐明作物多样性种植对土壤地力的影响。
2、基本方法贡献
1)形成作物多样性种植模式的技术参数
集成各项研究的核心要素,结合机械化配套作业需求,构建作物多样性种植模式的技术参数,主要包括作物搭配原则、栽培方式、种植规格和群落结构比例等技术参数,并完成大面积田间试验验证,形成作物多样性种植专利技术和技术参数,为制定技术规程和标准提供科学数据。
2)建立作物多样性种植模式持续应用的评价体系
集成各项研究的指标数据,构建作物多样性种植模式的评价内容和技术指标,建立长期定位观测点,并完成田间观测验证和校正,形成评价技术和标准。完成定位观测数据分析,客观评价作物多样性种植模式对土壤地力、病虫害、产量、品质等方面的影响和效应。
3)提供大面积应用范例,展示研究成果
通过田间试验验证的技术参数进行组装配套,形成简单易行效果显著的技术规程,进行田间放大展示。本项目拟提供玉米与马铃薯、玉米与大豆等作物多样性种植模式的万亩应用范例,展示作物多样性研究成果,为促进区域粮食安全提供技术储备。
3、学术贡献和人才培养
在本领域顶级学术刊物发表系列论文,申请一批发明专利,发展和丰富农业生物多样性理论。在作物多样性调控病虫害的理论和应用研究方面保持国际前沿地位,在国际学术界产生重要的影响。培养和凝聚一批农业生物多样性研究的科学家队伍,培养博士、硕士研究生100-120名,形成国内外农业生物多样性研发网络和中心。
三、研究方案
1、研究思路
根据生物多样性、作物栽培学、植物保护学、生态学、土壤学等学科的基本原理,将田间试验、定位观测、模式模拟、资源评价、分子生物学和信息技术有机结合,在前期项目工作的基础上,从作物遗传异质调控病害和作物多样性干扰害虫行为的前期试验结果切入,深入研究作物多样性调控病虫害的关键科学问题。另外,从前一项目研究发现的作物多样性种植增加根瘤和土壤磷的活化等现象切入,深入研究作物多样性影响土壤地力的关键问题。在此基础上,解析作物多样性种植生态调控的主要机理,集成研究结果核心要素,形成应用模式范例,并客观评价持续应用的效应和影响。
2、技术途径
本项目是在前一个973项目“农业生物多样性控制病虫害和保护种质资源的原理和方法”基础上的深入研究。有良好的技术支撑平台,有数据积累和人才积累。汇集了我国从事农业生物多样性研究的2个国家重点实验室,1个国家生物多样性研究中心,5个省部级重点实验室,拥有先进配套的实验设备及布局合理的试验基地,长期田间试验点西南地区40个,西北5个,东南5个。前期研究基础扎实,试验条件基本满足上述试验方案的圆满完成。
3、创新点及其突破
1)作物遗传异质调控病害的分子基础
作物群体遗传异质性与病害流行呈负相关,单一品种大面积种植的农田系统遗传异质性低,发病率高病害流行概率大,品种多样性种植的农田系统遗传异质性高,发病率低病害流行概率小。各种作物均普遍存在这种现象,并被广泛认知,但长期未被试验理论解析,难点是难以获得良好的试验研究材料,其次是研究方法上对抗病基因的