陈诚先和大豆培育的研究人员去查看了大豆的长势情况。
在拿到了大豆的各种详细信息后,陈诚返回了郑克波为他安排的一间办公室里。
手提电脑他带着的,当然要打开做做样子。
“秘密武器”还是他脑中的超级农业技术系统。
调出系统,陈诚将大豆的生信息输入了进去。
他这次的主要目的是探究培育出根系发达的大豆品种,所以首先关注到了3D虚拟出来的大豆植株根系。
这个品种的大豆根系比汉西省秋大豆的根系稍微发达一些,主要在主根比较粗壮。
主根粗壮就意味着它的抗倒伏能力比较强,而且扎根更深,抗旱能力也跟强。
大豆的根有主、侧根之分,可入土1.5米深,呈钟罩状根系。大豆是直根系,有主根和侧根之分。大豆的根系由主根、侧根和根毛组成,有支撑固定植株和吸收营养及水分的作用。主根由种子胚根伸长、发育而成。
大豆的主根深可达180㎝,横向扩展35~45㎝,但主要根系分布在0~20㎝左右深的耕作层中。
陈诚点开了大豆植株的3D虚拟图像,然后将其放大了观察。
他发现实验室培养出来的大豆植株,根部的根瘤菌比汉西省秋大豆要多一些。
“这可能是他们选优培育的结果。”
陈诚想着,把眼神落在了根瘤菌的分布位置上。
他发现这个品种的大豆虽然根系很发达,而且主根很长,但根瘤菌都集中在主根的上部,没有向主根下部和侧根等地方生长。
陈诚连忙翻看超级计算机里的文献,很快便把这个问题给搞清楚了。
大豆是深根系作物,根系分布广而深,这对大豆生长的土壤提出了很高的要求。在培育和种植中,要进行适当深耕和精细整地,耕翻深度应在20厘米左右。
同时结合深层施肥、分层施肥造成良好的土壤结构,使孔隙度增大,空气流通,增强蓄水防旱能力,有利于大豆根系的生长和根瘤菌的繁殖和生长,有利于提高大豆产量。
但这就带来了另外一个问题。
那就是根瘤菌并不适宜在深厚的土壤中生存。
根瘤菌的固氮的氮来源是空气,如果在土壤深处,那就丧失了功效,而且根瘤菌也得不到更好的发育。
根瘤是由一端具有1 ~ 2根鞭毛的杆状根瘤菌的作用而产生的,它是一种好气性细菌,它主要着生在近地面20厘米的根系上。
根瘤的直径一般为4 ~5毫米初生时,为绿色,逐渐变为浅红色,最后变为深褐色。
由大豆根中维管束将碳水化合物及共他养料输人根瘤里,维持根瘤生长繁殖的需要。
反过来,根瘤菌固定空气中的游离氮素,除自给氮素营养外,将多余部分供给大豆生长和发育,这就是大豆和根瘤菌的共生关系。
所以大豆种植过程中,需要农民进行精细化种植,尤其是对土壤的处理要求更高。
其他农作物一般都是在播种之前需要翻耕土地就行,但大豆除了翻耕,还需要平翻、垄作、耙茬、深松等整地技术。
因为土壤水分状况、养分状况及土壤的一些物理性状是影响大豆产量的重要因素。
大豆种子萌发需要的水分较谷类作物多。大豆的幼根较柔嫩,含水量大,适宜的土壤水分条件才能促进幼根向纵深伸长。土壤适宜的情况下,植株主根可达1米左右,侧根平行扩展可达0.5米左右。
但土壤水分不足时,会影响其纵向和横向扩展生长。同时,大豆根对土壤中氧气变化很敏感。在缺氧条件下,根生长量明显减少。
因此,土壤水分含量适度、耕层深厚、松紧适度,就可提供良好的水分含量和通气条件,会促进根系的生长发育。
所以,在这些条件约束下,农民如果想要实现大豆产量提升,就必须要耗费更多人力。
这是陈诚想要改变的地方。
“开始迭代模拟试验,培育根系发达的大豆品种后代。”
陈诚直接开始模拟,准备和上次一样,利用超级计算机模拟出迭代培育后的大豆品种。
很快,超级计算机便根据他设置的条件,模拟出了根系发达的大豆品种。
“嗯,根系面积增加了64%。”陈诚觉得这个数据还算可以。
可当他把根瘤菌植入进去,开始共生模拟后,问题就出现了。
植入的根瘤菌依然都聚集在主根上部附近,并没有向面积更大的侧根外围扩散。
也就是根瘤菌的效果没有发挥出来。
要知道,在正常栽培条件下,每亩根瘤菌能固氮约3~3. 5公斤,相当于17.5公斤硫酸铵的肥效。根瘤菌将它所固定氮素的二分之一至三分之二供大豆吸收利用。
因此,根瘤发育的好坏和根瘤菌活动能力的强弱,直接影响大豆的生长发育和产量。
陈诚筛选培育出根系发达的大豆品种,就是为了让它能够承载更多根瘤菌。
但现在的问题是,根瘤菌不往它们上面长。
这就很伤了。
在反复查看了模拟的过程后,陈诚发现,这个和根瘤菌的习性有关。
首先,根瘤菌是需要在土壤浅层存活,在这里它们更容易能接触到空气中的氮气。
其次,根瘤菌之所以主要集中在主根上,是因为主根和侧根的结构构造不一样。
主根的皮层更厚,截面更大。根瘤菌在与之共生后,能够很快繁殖发育,并聚集在一起形成根瘤菌团。
而在侧根上,根瘤菌只能‘单打独斗’,形成不了根瘤菌团,它们只好也跟着往主根部位聚集。
“怎么能让它们在侧根上也聚集,形成根瘤呢?”
陈诚想到继续增加侧根能力的办法。
也就是让大豆的侧根长得更粗壮,更接近主根。
当然,这其中肯定要损失一部分的营养物质,但陈诚觉得它和后续大量根瘤菌共生后获得的收益相比,是微不足道的。
陈诚不再推断,而是直接用模拟后的结果说话。
他在之前的基础上,继续开始迭代模拟。
三分多钟后,系统给出了迭代十四代后的根茎改良型大豆。
“根茎面积增加87%?!”
陈诚自己都被这个结果吓到了。