CN101796946B - 一种玉米抗低温制剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种玉米抗低温制剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种抗低温制剂，具体涉及一种玉米抗低温制剂及其制备方法。玉米抗低温制剂主要包括抗寒营养素、抗冻剂、表面活性剂及水。本发明制备流程简单、使用方法简便，环境友好、效果明显、易于推广。本发明可以显著提高玉米植株的防御低温能力，解决了我国北方春玉米主产区因低温灾害而造成的玉米植株生长迟缓乃至死亡等问题。
Description
技术领域
本发明属于农业生产技术领域，涉及一种农作物抗低温制剂，尤其涉及一种玉米抗低温制剂及其制备方法和在预防和减缓低温冷害对玉米幼苗的伤害中的应用。
背景技术
我国是世界主要玉米生产国之一，玉米产区主要分布在东北、华北玉米主产区及西南西北的部分地区。2006年黑龙江省的玉米种植面积4311万亩；2007年播种面积高达5200万亩，玉米产量约2000万吨，使得黑龙江省成为中国最大的玉米产区。
玉米是低温敏感型作物，低温冷害是玉米农业生产上主要的气象灾害之一，尤其在东北地区时常发生。有资料表明，一般每隔3～5年就有一次严重的低温冷害，如1954年、1957年、1969年、1972年、1975年以及1976年等年份，每年减产15％以上，玉米品质也大受影响。东北春玉米区每年早春常发生低温冷害现象，此时正值春玉米幼苗生长发育阶段，玉米幼苗受低温冷害影响后出现弱小苗、黄化苗、红苗、紫苗等现象，移栽后生长速度缓慢或不生长。最终导致玉米减产严重，品质下降。因此，低温冷害已经成为影响黑龙江省玉米生产的主要限制因子之一。
目前，在玉米生产中防御低温的途径主要有：(1)筛选和创制耐冷性玉米资源，选育抗低温的品种；(2)采用地膜覆盖、多施有机肥等田间管理措施；(3)采用在苗期多次喷洒植物生长调节剂等。尽管上述措施在一定程度上缓解了低温对玉米的伤害，但是存在投资成本高、费时费工、污染环境等缺点。
要解决这些问题，迫切需要一种能够有效防御低温冷害对玉米幼苗所造成危害的方法，通过检索发现，专利申请ZL200610151161.6《一种抗寒抗旱种衣剂及一种抗寒喷洒剂》的专利技术，公开了由抗寒营养素、高分子吸水剂、杀菌剂、防腐剂、植物生长调节剂、渗透剂和释氧剂制备而成的玉米抗寒剂。该技术原料复杂，而且由于使用了杀菌剂和植物生长调节剂等，不仅成本高，也会污染环境和对施用的植物或作物的安全产生影响。ZL200910074558.3《一种应用于设施蔬菜的抗低温制剂及其制备方法》的专利公开了一种利用葡萄糖和聚乙二醇制备抗低温制剂的技术。该专利技术只是将两种原料进行混合，虽然制备方法简单，但聚乙二醇不仅价格昂贵，而且使用条件比较苛刻、需要渗入氧气或加氧化剂，并要求再次适温条件下渗调，渗调时间又较长，因此一直未能在生产上推广应用。该制剂仅适合应用于设施蔬菜的喷施，而不适合作为玉米等作物的喷洒剂。同时，由于没有加入表面活性剂，在进行喷施蔬菜时会造成较大的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种玉米抗低温制剂及其制备方法，从而解决我国北方春玉米主产区因低温灾害而造成的幼苗伤害、生长发育迟缓、品质下降及产量降低等问题。
本发明是通过以下技术方案来解决上述问题的：
本发明提供了一种玉米抗低温制剂，其含有抗寒营养素、抗冻剂、表面活性剂、以及蒸馏水。
其中，每100ml所述玉米抗低温制剂含有抗寒营养素0.5-10g、抗冻剂5-50g、表面活性剂0.02-2.0g、其余为蒸馏水。
所述抗寒营养素是糖类，例如D-葡萄糖、蔗糖；所述抗冻剂是钙盐类，例如无水氯化钙、CaCl2·2H2O；所述表面活性剂是吐温系列，是例如吐温10、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80或其中任意二者的混合物。
在本发明的较佳实施例中，当所述抗寒营养素是D-葡萄糖时，每100ml所述玉米抗低温制剂含有0.5-5g的D-葡萄糖；当所述抗寒营养素是蔗糖时，每100ml所述玉米抗低温制剂含有1.0-10g的蔗糖。
本发明的玉米抗低温制剂可以采用常规方法配制，即将各相关试剂按照一定比例加入到容器中，然后用水定容至需要体积即可。
具体地，可以包括如下步骤：
(1)称取所述量的抗寒营养素，并溶于10-20ml水，制成溶液A；
(2)称取所述量的抗冻剂，并溶于15-60ml水，制成溶液B；
(3)将步骤(1)中的溶液A与步骤(2)中的溶液B混合，加入所述量的表面活性剂，并且用水定容至所需体积，搅拌均匀。
本发明的另一个目的在于提供所述玉米抗低温制剂在预防和减缓低温冷害对玉米幼苗的伤害中的应用，其是在低温来临前或在低温已来临时进行叶面喷施1-2次，使植株免受5-10℃的低温伤害。
通过使用本发明的玉米抗低温制剂，有效增强了玉米幼苗的抗寒能力，避免了低温冷害的伤害。
具体实施方式
本发明提供的玉米抗低温制剂，包括抗寒营养素、抗冻剂、表面活性剂以及蒸馏水。其中，每100ml所述玉米抗低温制剂含有抗寒营养素0.5-10g、抗冻剂5-50g、表面活性剂0.02-2.0g、其余为蒸馏水。
所用抗寒营养素优选D-葡萄糖或蔗糖；所用抗冻剂优选无水氯化钙或CaCl2·2H2O；所用表面活性剂优选吐温10、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80或其中任意二者的混合物。
本发明所用主要原料介绍如下：
葡萄糖
葡萄糖又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至简称为葡糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。当环境温度降到5℃左右，植物光合作用合成的产物主要以可溶性糖类(主要是葡萄糖)积存于细胞中。细胞内的糖含量增加，束缚水/自由水比值增大，原生质的粘度、弹性增大。可溶性糖浓度提高，就可以提高细胞溶液的浓度，使冰点降低。还可以缓冲原生质过度脱水，保护原生质胶体不致遇冷凝固。另外糖分子还有巨大的表面活动能力，可以吸附在细胞器的表面之上，增强它们的生命能力。细胞内糖多，渗透压加大，保留水分多，减少外出结冰。葡萄糖降低冰点的程度高于蔗糖。
蔗糖
纯净的蔗糖是无色晶体易溶于水。蔗糖是光合作用的主要产物，广泛分布于植物体内。研究表明，通过叶面喷施一定量的蔗糖溶液，增强植株防御低温冷害的能力。
氯化钙
氯化钙为无色立方结晶，其水溶液是冷冻机和制冷用的重要致冷剂。能加速混凝土硬化，增加水泥砂浆的耐寒能力，是优良的防冻剂。在基因工程中，它能增大细胞壁的通透性，使目的基因能顺利的进入受体细胞。
钙能在磷脂分子间形成结构桥，将磷脂分子联结起来，使膜结构稳定，对膜电位、膜透性、离子运转以及原生质粘滞性和胶体分散度都有一定效应。钙稳定质膜的作用不仅对离子吸收，而且对其他代谢过程都有影响。钙与蛋白质相结合，是质膜的重要组分，对细胞膜构成和降低细胞膜的渗透性起重要作用，限制细胞液外渗。钙可促进硝态氮吸收，与氮代谢有关，它有助于减少植物中的硝酸盐，中和植物中的有机酸，对代谢过程中产生的有机酸有解毒作用。钙有加强有机物运输，尤其是碳水化合物运输的作用。另外，钙是细胞伸长所必需的。钙离子能降低原生胶体的分散度，调节原生质的胶体状态，使细胞充水度、粘滞性、弹性以及渗透性等适合于正常作物生长。
钙离子被称为“细胞信使”，它参与并调节着从单细胞到多细胞生物的许多重要生理生化和信号转导过程，从而影响到生物的生长发育。
吐温
吐温是聚氧乙烯山梨醇酐脂肪酸酯，在水、乙醇、甲醇或醋酸乙酯中易溶，是亲水性、水包油(O/W)型非离子表面活性剂，有很好的热稳定性和水解稳定性，广泛使用于叶面肥制造、化妆品、医药及轻纺化工等行业。
下面结合优选的实施例对本发明作进一步说明，应该理解的是，这些实施例仅用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。
以下实施例中所使用的物质均为常规化学试剂，购自天津市科密欧化学试剂有限公司。
实施例1玉米抗低温制剂1的制备
(1)称取1g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取5g的氯化钙，溶于15ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.02g的吐温10，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例2玉米抗低温制剂2的制备
(1)称取1g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取10g的氯化钙，溶于20ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.1g的吐温10，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例3玉米抗低温制剂3的制备
(1)称取1.5g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取15g的氯化钙，溶于20ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.1g的吐温60，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例4玉米抗低温制剂4的制备
(1)称取1g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取20g的氯化钙，溶于30ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.5g的吐温10，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例5玉米抗低温制剂5的制备
(1)称取2g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取25g的氯化钙，溶于30ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.5g的吐温80，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例6玉米抗低温制剂6的制备
(1)称取2g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取30g的氯化钙，溶于40ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1.0g的吐温10，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例7玉米抗低温制剂7的制备
(1)称取2g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取35g的氯化钙，溶于40ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.5g的吐温20和吐温40的混合物，其中，吐温20和吐温40的量可任意调节，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例8玉米抗低温制剂8的制备
(1)称取1g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取40g的氯化钙，溶于50ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1.0g的吐温40，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例9玉米抗低温制剂9的制备
(1)称取2g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取45g的氯化钙，溶于50ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1.5g的吐温10，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例10玉米抗低温制剂10的制备
(1)称取2g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取50g的氯化钙，溶于60ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入2g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例11玉米抗低温制剂11的制备
(1)称取1g的蔗糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取50g的CaCl2·2H2O，溶于60ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1.0g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例12玉米抗低温制剂12的制备
(1)称取2g的蔗糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取45g的CaCl2·2H2O，溶于50ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1.5g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例13玉米抗低温制剂13的制备
(1)称取3g的蔗糖，溶于15ml水，制成溶液A；
(2)称取40g的CaCl2·2H2O，溶于50ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入2g的吐温10，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例14玉米抗低温制剂14的制备
(1)称取4g的蔗糖，溶于15ml水，制成溶液A；
(2)称取35g的CaCl2·2H2O，溶于40ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例15玉米抗低温制剂15的制备
(1)称取5g的蔗糖，溶于15ml水，制成溶液A；
(2)称取30g的CaCl2·2H2O，溶于40ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入2g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例16玉米抗低温制剂16的制备
(1)称取6g的蔗糖，溶于15ml水，制成溶液A；
(2)称取25g的CaCl2·2H2O，溶于40ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.5g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例17玉米抗低温制剂17的制备
(1)称取7g的蔗糖，溶于20ml水，制成溶液A；
(2)称取20g的CaCl2·2H2O，溶于30ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1g的吐温60，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例18玉米抗低温制剂18的制备
(1)称取8g的蔗糖，溶于20ml水，制成溶液A；
(2)称取15g的CaCl2·2H2O，溶于30ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1.5g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例19玉米抗低温制剂19的制备
(1)称取9g的蔗糖，溶于20ml水，制成溶液A；
(2)称取10g的CaCl2·2H2O，溶于20ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1g的吐温80，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例20玉米抗低温制剂20的制备
(1)称取10g的蔗糖，溶于20ml水，制成溶液A；
(2)称取50g的CaCl2·2H2O，溶于50ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例21玉米抗低温制剂21的制备
(1)称取0.5g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取50g的CaCl2·2H2O，溶于50ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入0.5g的吐温10和1g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实施例22玉米抗低温制剂22的制备
(1)称取5g的D-葡萄糖，溶于10ml水，制成溶液A；
(2)称取5g的氯化钙，溶于20ml水，制成溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合，加入1g的吐温10和1g的吐温20，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
实验例1
将萌发后的由黑龙江省丰禾种业有限公司提供的丰禾10号玉米种子播在装有混有蛭石的黑土育苗盆中，置于人工气候培养箱中(该仪器购自哈尔滨东联电子技术开发有限公司的HPG-280HX05型植物人工气候培养箱)中培养，日温/夜温控制在25℃/18℃，光照强度为400umol/m2·s，光照时间12h/d，湿度保持正常供水，待长出3叶1心时，进行对比实验，对照样品为蒸馏水和现有抗低温制剂(公开号CN101589713A公开的抗低温制剂)。将实施例1配制的抗低温制剂1、蒸馏水和现有抗低温制剂分别喷施于幼苗叶片。然后进行低温处理，日温/夜温控制在5℃±0.5℃，光照强度白天为300umol/m2·s，晚上为100umol/m2·s，光照时间12h/d。5℃±0.5℃低温胁迫3d后分别进行与植物耐冷性相关的生理生化指标测定。
分别依次使用实施例2-22配制的抗低温制剂2-22，按照上述操作，低温胁迫3d后分别进行与植物耐冷性相关的生理生化指标测定。测定结果如表1所示。
表1玉米抗低温制剂喷施对玉米幼苗的影响
| 处理 | 叶绿素(mg/g) | 丙二醛(umol/L) | 脯氨酸(mg/g) | 过氧化物酶(u/g·min) | 细胞质膜透性(％) | 可溶性蛋白(mg/g) |
| 蒸馏水 | 2.02 | 0.8749 | 220.10 | 10650 | 58.15 | 140.21 |
| 现有抗低温制剂 | 2.11 | 0.797 | 216.91 | 10387 | 47.22 | 141.29 |
| 低温制剂1 | 2.09 | 0.799 | 213.78 | 10298 | 45.68 | 141.18 |
| 低温制剂2 | 2.13 | 0.743 | 215.17 | 10400 | 44.05 | 142.45 |
| 低温制剂3 | 2.23 | 0.732 | 202.23 | 9980 | 42.98 | 146.67 |
| 低温制剂4 | 2.56 | 0.728 | 169.99 | 9268 | 40.26 | 148.26 |
| 低温制剂5 | 2.70 | 0.720 | 142.38 | 9000 | 38.58 | 149.45 |
| 低温制剂6 | 2.82 | 0.692 | 141.28 | 8978 | 37.29 | 151.22 |
| 低温制剂7 | 2.88 | 0.678 | 139.29 | 8897 | 36.76 | 153.21 |
| 低温制剂8 | 2.85 | 0.665 | 135.59 | 8801 | 34.79 | 156.29 |
| 低温制剂9 | 2.91 | 0.601 | 128.65 | 8787 | 33.19 | 159.12 |
| 低温制剂10 | 3.15 | 0.585 | 125.19 | 8691 | 31.72 | 166.27 |
| 低温制剂11 | 2.65 | 0.665 | 145.19 | 9201 | 44.79 | 146.19 |
| 低温制剂12 | 2.72 | 0.691 | 142.19 | 8997 | 41.75 | 153.78 |
| 低温制剂13 | 2.68 | 0.671 | 137.19 | 8507 | 39.77 | 151.18 |
| 低温制剂14 | 2.52 | 0.621 | 136.09 | 8667 | 38.65 | 149.08 |
| 低温制剂15 | 2.49 | 0.594 | 140.11 | 8837 | 39.74 | 151.38 |
| 低温制剂16 | 2.38 | 0.631 | 143.13 | 8987 | 42.15 | 144.21 |
| 低温制剂17 | 2.22 | 0.697 | 146.93 | 9207 | 45.05 | 142.18 |
| 低温制剂18 | 2.31 | 0.717 | 149.22 | 9423 | 46.26 | 143.02 |
| 低温制剂19 | 2.27 | 0.768 | 153.25 | 9901 | 48.13 | 141.99 |
| 低温制剂20 | 3.22 | 0.576 | 122.17 | 8571 | 30.79 | 166.19 |
| 低温制剂21 | 2.85 | 0.598 | 129.89 | 8991 | 39.73 | 146.27 |
| 低温制剂22 | 2.46 | 0.708 | 201.78 | 10008 | 44.18 | 143.76 |
从试验结果中可以看出，经本发明抗低温制剂处理的幼苗与现有抗低温制剂相比，叶绿素的浓度普遍较高，丙二醛、脯氨酸、过氧化物酶普遍较低，细胞质膜透性也相对降低，可溶性蛋白较高。这表明本发明玉米抗低温制剂不仅可有效增强幼苗抗寒能力，而且比现有抗低温制剂节省，能避免低温冷害的伤害。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种玉米抗低温制剂，其特征在于，每100ml所述玉米抗低温制剂含有抗寒营养素0.5-10g、抗冻剂5-50g、表面活性剂0.02-2.0g、其余为蒸馏水；
所述抗冻剂是无水氯化钙或CaCl2·2H2O；
所述表面活性剂是吐温10、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80、或吐温20和吐温40两种的混合物、或吐温10和吐温20两种的混合物；
其中，所述抗寒营养素是D-葡萄糖或蔗糖。
2.按照权利要求1所述的玉米抗低温制剂，其特征在于，当所述抗寒营养素是D-葡萄糖时，每100ml所述玉米抗低温制剂含有0.5-5g的D-葡萄糖；当所述抗寒营养素是蔗糖时，每100ml所述玉米抗低温制剂含有1.0-10g的蔗糖。
3.一种制备权利要求1-2中任一项所述玉米抗低温制剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）称取所述抗寒营养素0.5-10g，并溶于10-20ml水中，制成溶液A；
（2）称取所述抗冻剂5-50g，并溶于15-60ml水中，制成溶液B；
（3）将溶液A与溶液B混合，加入所述表面活性剂0.02-2.0g，并且用水定容至100ml，搅拌均匀。
4.权利要求1或2所述玉米抗低温制剂在预防和减缓低温冷害对玉米幼苗的伤害中的应用。
5.权利要求4所述的应用，是在低温来临前将其进行叶面喷施1-2次，使植株免受5-10℃的低温伤害。
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| CN (1) | CN101796946B (zh) |
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| CN103483060B (zh) * | 2013-09-03 | 2015-05-06 | 成都新朝阳作物科学有限公司 | 作物抗冻剂及其应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1973630A (zh) * | 2006-12-08 | 2007-06-06 | 浙江大学 | 用于提高超甜玉米种子抗寒性的种子包衣剂 |
| CN101253867A (zh) * | 2006-12-19 | 2008-09-03 | 王树禹 | 一种抗寒喷洒剂 |
| CN101361483A (zh) * | 2008-10-14 | 2009-02-11 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 一种玉米抗低温增产调节剂及其制备方法 |
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2010
- 2010-03-16 CN CN 201010125101 patent/CN101796946B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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| CN101361483A (zh) * | 2008-10-14 | 2009-02-11 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 一种玉米抗低温增产调节剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
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| 说书书第5页第2行. |
| 说明书第2页第28-30行 |
| 说明书第4页第2-3行、第28-29行 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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