CN103202315A - 小麦抗低温调节剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小麦抗低温调节剂及其制备方法，包括氨基多糖、水杨酸或水杨酸钠、氯化胆碱、硅酸钾和表面活性剂。本发明依据配伍增效原则，克服了以往单一成分药效不稳定的弊端，且制备简单，使用方便，省时省工，成本低廉，效果显著，原料组分既是植物抗逆调控剂，又是植物营养成分，同时具有渗透调节防逆境与促生长功能，能有效增强小麦抵御低温危害能力，极大地维持小麦植株正常生长发育代谢水平与平衡，稳定光合作用与穗分化，提高小麦产量和品质。

Description

小麦抗低温调节剂及其制备方法

技术领域

本发明属于植物生长调节剂研制与应用领域，具体涉及一种小麦抗低温调节剂及其制备方法。

背景技术

小麦是世界性的重要粮食作物，全世界约有35%的人口以小麦作为主要食粮。我国是世界上小麦生产大国，常年播种面积、产量分别占粮食总量的25%和22%左右，是仅次于水稻的第二大粮食作物。小麦生育期长，秋季播种，经冬历春，夏季收获，生育期跨越2年含春夏秋冬四季，在小麦的生长初期及返青拔节等关键生育期都会经历寒流、倒春寒等低温胁迫，几乎所有冬小麦种植区都有冷害和冻害发生，低温冻害已成为小麦生产上最大的自然灾害之一，这大大影响了小麦生产的品质和产量稳定，严重威胁了粮食安全。

按照低温冻害发生的时期和特点，可将小麦冻害划分为5种类型：⑴初冬温度骤降型。这种类型发生在小麦越冬初期，此时幼苗未经过抗寒性锻炼，抗冻能力较差，若突遇寒流，日平均气温骤降、最低气温低于-10℃以下的天气时，一些苗质弱、整地差、土壤空隙大及缺墒麦田的麦苗叶片迅速青枯，早播旺苗可冻伤幼穗生长锥，严重影响小麦的有效穗数。⑵越冬交替冻融型。多发生在12月下旬至1月底小麦正常进入越冬期后，虽有较强的抗寒能力，但一旦出现回暖天气，气温增高，土壤解冻，幼苗生长锥萌动，又开始缓慢生长，抗寒性减弱，暖期过后，若遇大幅度降温，就会发生较严重的冻害。⑶越冬期长寒型。小麦越冬期间(12月下旬～翌年2月中旬)，冬季持续低温并多次出现强寒流，从而导致小麦地上部严重枯萎甚至成片死苗。⑷早春温度骤降型。小麦返青至拔节期间(2下旬～3月中旬)，返青后的麦苗植株生长加快，抗性明显下降，此时若遇寒流侵袭，会导致小麦叶片坏死，小麦萌动的生长锥受到伤害，甚至整株冻死。⑸春末晚霜冻型小麦拔节至抽穗期间(3月旬～4月中旬)，植株生长旺盛，抗寒力很弱，此时遇突然降温，极易形成霜冻型冷害，影响穗分化、穗粒数和千粒重。

近年来，我国黄淮海和华北地区气候异常，据有关资料显示，安徽北部、江苏北部冻(冷)害最为严重，河南南部和山东次之，全国冬小麦发生冻害面积年均达400余万hm²，其中40多万hm²严重冻害，这己严重影响到我国粮食产量和粮食生产安全。气象专家预测表明，在全球气候变暖的同时，在未来二三十年，我国也将经历一个冬季气温偏低的“小冰河期”。众多研究表明，在我国主要冬小麦产区，在过去几年，冬季平均气温比往年偏低，冬季寒流到来早且急，造成气温骤降，春季升温迟且日照不足，低温持续时间延长15～30天以上，造成小麦受害面积大，冻害程度普遍增加，以致生育期延迟影响下季作物播种、品质及产量下降、高产难度加大等问题时有发生。因此，增强小麦抗低温冷冻害能力对保证小麦高产稳产、保障粮食安全具有重要的现实意义与应用价值。

目前，在小麦生产中防御低温冻害的途径主要包括：（1）筛选和创制抗（耐）低温冻害小麦资源，选育抗低温冻害品种；（2）采用合理的栽培技术措施，如播前结合深耕增施有机肥，以增温保墒，促进苗情转化升级，形成壮杆大穗，提高抗冻性；（3）叶面喷施磷酸氢二钾、尿素和植物生长抑制剂或延缓剂如多效唑、矮壮素、烯效唑等。上述技术措施均能在不同程度上缓解低温冻害对小麦的危害，但品种更新换代慢，栽培管理技术措施工程量大，操作费时费工，当寒潮来临时经常无法及时处理，效果不佳；而在拔节孕穗期喷施植物生长抑制剂或延缓剂，极易影响穗分化，造成的减产效果甚至大于低温冻害的影响，在实际生产中应用时必须慎重。

显然，结合小麦生长发育与低温冻害生理生化机理，创制简单易行、价廉易得、抗低温冻害效果显著的生化制剂，提高小麦抗低温冻害能力，对促进我国小麦生产与粮食安全具有重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种小麦抗低温调节剂及其制备方法，该调节剂安全无毒、取材方便、成本低廉、制备简单、药效显著，应用于小麦，可有效预防和缓解低温冻害对小麦的危害，克服现有抗低温冻害措施中存在的效果不稳定、费时费工、投资成本高的弊端。

本发明的技术解决方案是：该小麦抗低温调节剂包括氨基多糖、氯化胆碱、水杨酸或水杨酸钠、硅酸钾和表面活性剂，各组分含量分别为氨基多糖3～9g/L、氯化胆碱20～100g/L、水杨酸或水杨酸钠4～20g/L、硅酸钾80～400g/L、表面活性剂20～100g/L，以水为溶剂。

本发明中所述氨基多糖为分子量200～500KDa中的一种或其多种不同分子量混合物。

本发明中所述表面活性剂为吐温系列和十二烷基苯磺酸盐，优选吐温60、吐温80和十二烷基苯磺酸钾。

本发明制备上述小麦抗低温调节剂的方法是：首先，按组分浓度称取氨基多糖和硅酸钾，加入水中，搅拌溶解均匀；再按浓度要求加入水杨酸或水杨酸钠和氯化胆碱，搅拌溶解均匀；然后加入表面活性剂，搅拌均匀；最后加水定容，充分搅拌均匀，得小麦抗低温调节剂。

本发明的小麦抗低温调节剂的使用方法是：在小麦低温寒潮来临前1～2天或拔节孕穗期，亩用100mL小麦抗低温调节剂兑水15～30kg搅匀，叶面喷施。

氨基多糖，作为天然聚合物与甲壳素衍生物，在自然界广泛存在，是自然界贮量仅次于纤维素的第2大天然聚合物，更是人类取之不尽用之不竭的巨大再生资源宝库；氨基多糖作为生防制剂，在抗病诱导、杀菌杀虫、抵御逆境、种子包衣、果蔬保鲜、农药增效、土壤改良、地膜降解、促进生长、提高产量、改善品质等方面具有显著的功效；然而，氨基多糖成分复杂，分子量相差巨大，不同分子量的氨基多糖对作物调控作用的效果差异显著，且不同溶解过程与制备工艺极大地影响氨基多糖内在结构，进而影响药效，使制剂产品不稳定，难以制定产品质量标准，这正是氨基多糖研究多却实际生产应用少的原因所在；本发明中所述氨基多糖为分子量200～500KDa中的一种或其多种不同分子量混合物，作为抗逆激发子，可显著提高小麦抗逆性。

氯化胆碱，化学名称是 ２-羟乙基三甲基氯化铵，通过改善植物膜脂成分，促进类囊体膜的发育而提高光合作用，在植物生长、产量、产品质量、光合性能、膜透性、植物抗逆性等方面具有重要生理作用。

水杨酸或水杨酸钠，是植物体内普遍存在的一种简单的小分子酚类化合物，它在植物体内的生理作用广泛表现在植物生长、发育、成熟、衰老等生理过程的调控及抗盐、抗旱、抗低温、抗紫外线、抗重金属等抗逆反应的诱导过程中；水杨酸通过调节抗氧化酶活性、降低活性氧的积累、抑制电解质泄漏和提高光合作用效率来增强植物的耐寒性。

硅酸钾可提高小麦细胞膜的稳定性，调节膜透性，改变细胞膜的膜脂含量和脂肪酸配比，提高清除活性氧自由基的保护酶活性和非酶抗氧化物质的含量，降低膜脂不饱和脂肪酸的过氧化作用，并提高植物叶片的叶绿素含量和光合作用速率，提高植株体内碳水化合物、可溶性糖和可溶性蛋白含量，从而提高抗寒性。

本发明中所述表面活性剂为吐温系列和十二烷基苯磺酸盐，优选吐温60、吐温80和十二烷基苯磺酸钾，促进药液在植株叶片表面湿润渗透，提高药液吸收与展着，有效增加药剂的作用效果。

与现有技术相比，本发明具有如下特征和优点：（1）本发明依据配伍增效原则，选取了氨基多糖、水杨酸（或水杨酸钠）、氯化胆碱和硅酸钾等多种渗透调节物质与营养成分，辅以强力渗透表面活性剂制成小麦抗低温调节剂，该调节剂制备简单，使用方便，省时省工，成本低廉，应用后显著提高小麦抵御低温危害，提高产量和品质；（2）以水作为介质，具有显著的环境效益和社会效益，有益于操作人员的身体健康，提高安全性；（3）使用方便，操作简单，在小麦低温寒潮来临前1～2天或拔节孕穗期进行叶面喷施；（4）原料组分既是植物抗低温调控剂，又是植物营养成分，同时具有渗透防逆境与促生长功能，能有效增强小麦抵御低温危害能力，并极大地维持小麦植株正常生长发育代谢水平与平衡，稳定光合作用；（5）特定分子量氨基多糖的应用，避免以往因氨基多糖结构与分子量不同而造成药效不稳定且制剂产品无法统一的矛盾；（6）氨基多糖、水杨酸、氯化胆碱和硅酸钾多种化控成分配伍，克服以往单一成分药效不稳定的弊端，极大地提高药效稳定性。

具体实施方式

在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。

下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。

实施例1：称取分子量200KDa的氨基多糖3g和硅酸钾80g，加入700mL水，搅拌溶解均匀；再加入4g水杨酸和20g氯化胆碱，搅拌溶解均匀；然后加入20g十二烷基苯磺酸钾，搅拌均匀；最后加水定容至1000mL充分搅拌均匀，得调节剂。

实施例2：称取分子量350KDa的氨基多糖6g和硅酸钾240g，加入700mL水，搅拌溶解均匀；再加入12g水杨酸钠和60g氯化胆碱，搅拌溶解均匀；然后加入60g 吐温60，搅拌均匀；最后加水定容至1000mL充分搅拌均匀，得调节剂。

实施例3：

称取分子300KDa氨基多糖4g、分子量500KDa氨基多糖5g和硅酸钾400g，加入700mL水，搅拌溶解均匀；再加入20g水杨酸和100g氯化胆碱，搅拌溶解均匀；然后加入100g 吐温80，搅拌均匀；最后加水定容至1000mL充分搅拌均匀，得调节剂。

为进一步说明本发明对小麦抗低温的功效，试验如下：

盆栽试验：2011/2012年度在江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所现代农业科技园区进行药效试验，参试小麦品种为淮麦28（由江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所选育），种子精选后于2011年10月25日播于盆中，盆直径20cm，高25cm，每盆10株，装肥沃表土并施足基肥，埋于试验田中，管理参照大田生产，2012年3月24日开始拔节，2012年3月28日下午喷施本发明实施例1-3制剂200倍液，每盆喷施35mL药液，以喷施等量清水为对照，每处理6盆，2012年3月29日移入室内，于20:00移入-4℃冰柜中，并于第2天8: 00取出，置于室外，连续处理3天，低温处理完毕后取各处理3盆中第3叶片测定SOD活性（氮蓝四唑光化还原法）、POD活性（愈创木酚法）、MDA含量（硫代巴比妥酸法）、可溶性蛋白含量（考马斯亮蓝法）和可溶性糖含量（蒽酮法），试验结果如表1所示。另外，每处理3盆再次埋回大田，参考大田栽培正常管理，并以大田正常盆栽小麦为对照，试验期间2012年4月3-5日和2012年4月18-19日均遭遇中度寒潮灾害天气，最低温度-1℃，最高温度14.9℃，于2012年6月12日成熟期调查每盆籽粒产量和千粒重，试验结果如表2所示。

大田试验：2011/2012年度在江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所现代农业科技园区进行药效试验，参试小麦品种为淮麦28，2011年10月25日播种，2012年3月24日开始拔节，2012年4月1日下午喷施本发明实施例1-3制剂200倍液，每处理小区面积4×6 m²，3次重复，每处理小区喷施药量为1000mL，以喷施等量清水为对照，试验期间2012年4月3-5日和2012年4月18-19日均遭遇中度寒潮灾害天气，最低温度-1℃，最高温度14.9℃，正常大田管理，于2012年6月12日成熟期调查小区籽粒产量和千粒重，试验结果如表3所示。

表1  小麦抗低温调节剂对小麦生理活性的影响

备注：盆栽处理试验，同列数据后面不同小写字母表示0.05显著水平，下同。

表2小麦抗低温调节剂对小麦产量的影响（盆栽试验）

表3  小麦抗低温调节剂对小麦产量的影响（大田试验）

由表1和表2盆栽试验结果可见，经本发明抗低温调节剂处理的小麦抗低温冻害性显著增加，3种实施例制剂处理，SOD酶活性分别较对照增加128.18%、129.25%和126.28%；POD酶活性分别增加93.45%、88.20%和89.86%；MDA含量分别降低50.46%、48.74%和47.91%；可溶性蛋白含量分别比对照增加46.65%、36.77%和43.69%；可溶性糖含量分别增加93.69%、66.75%和69.42%，并增加穗粒数和千粒重，进而显著增加产量，增产幅度分别高达168.10%、157.12%和161.98%。同时，大田药效试验进一步证实本发明抗低温调节剂能显著增强小麦抗低温冻害能力，产量增加12.94%、10.00%和10.82%，三种实施例制剂平均增产11.25%，说明本发明调节剂能显著提高小麦抗低温能力，避免低温冷冻伤害，为其高产奠定基础，具有良好的应用价值。

本发明不限于这些公开的实施例，本发明将覆盖技术方案所描述的范围，以及权利要求范围的各种变型和等效变化，在不偏离本发明的技术解决方案的前提下，对本发明所作的本领域技术人员容易实现的任何修改或改进均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.小麦抗低温调节剂，其特征在于：它包括氨基多糖、氯化胆碱、水杨酸或水杨酸钠、硅酸钾和表面活性剂，各组分含量分别为氨基多糖3～9g/L、氯化胆碱20～100g/L、水杨酸或水杨酸钠4～20g/L、硅酸钾80～400g/L、表面活性剂20～100g/L，以水为溶剂。

2.根据权利要求1所述的小麦抗低温调节剂，其特征在于：所述氨基多糖为分子量200～500KDa中的一种或其多种不同分子量混合物。

3.根据权利要求1所述的小麦抗低温调节剂，其特征在于：所述表面活性剂为吐温系列和十二烷基苯磺酸盐。

4.根据权利要求3所述的小麦抗低温调节剂，其特征在于：所述表面活性剂为吐温60、吐温80和十二烷基苯磺酸钾。

5.根据权利要求1所述的小麦抗低温调节剂，其特征在于小麦抗低温调节剂的使用方法是：在小麦低温寒潮来临前1～2天或拔节孕穗期，亩用100mL小麦抗低温调节剂兑水15～30kg搅匀，叶面喷施。

6.权利要求1所述的小麦抗低温调节剂的制备方法，其特征在于：首先，按组分浓度称取氨基多糖和硅酸钾，加入水中，搅拌溶解均匀；再按浓度要求加入水杨酸或水杨酸钠和氯化胆碱，搅拌溶解均匀；然后加入表面活性剂，搅拌均匀；最后加水定容，充分搅拌均匀，得小麦抗低温调节剂。