CN103922840A - 一种复方植物防冻剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种复方植物防冻剂及其制备方法，针对现有植物防冻剂功能单一、保护期较短的问题。其组分包括成膜剂8～12％，糖类4～6％，防冻试剂10～16％，抗冻元素0.8～1.6％，微肥4～6％，维生素0.2～0.4％，生长调节剂0～2％，表面活性剂1.2～2％，磁化水60％。该复方植物防冻剂以磁化水代替普通水，提高防冻剂的活性。一方面，可在植物表面形成一层保护膜，起到抗寒防冻、减少蒸腾失水的作用；另一方面，能够提高植物细胞内糖分含量，增加细胞质膜ATP酶的活性，避免细胞内结冰和细胞冰冻脱水，从而有效降低冻害对植物的影响。

Description

一种复方植物防冻剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及农作物防冻技术领域，具体涉及一种复方植物防冻剂及其制备方法。

背景技术

近年来随着全球变暖和春季“倒春寒”次数的增多，植物的春季冻害日益严重。“倒春寒”发生时，可使正处于返青或拔节生长阶段的冬小麦遭受不同程度的冻害，已经播种尚未出土的棉花、水稻等农作物出现烂种，已经出土的幼苗大量被冻死。我国农作物种类繁多，生长特性各不相同。返青季节，许多苗木组织幼嫩，尚未完全木质化，一旦遇冰冻雪霜天气，极易发生冻害，轻者使苗梢干枯，重者导致整株死亡。据调查，全球每年因低温寒害造成许多农作物的损失高达数千亿美元，早春霜冻危害已经成为制约我国农业发展的“瓶颈”因子。

低温对植物的影响不仅表现的外部形态上，对细胞的生理生化也有较大的影响。大量研究结果揭示和证实，低温对细胞膜体系的损伤是造成植物寒害的根本机制，其主要原因是由于冰冻引起的细胞脱水而导致细胞膜双层向六角形相的转变以及膜的破裂。冻害主要表现在以下几个方面：1)细胞膜遭到破坏，膜内大量溶质外渗。2)细胞原生质流动减慢或停止。3)水分代谢失调，吸水能力和蒸腾速率都明显下降。4)光合速率减弱，叶绿体分解加速，叶绿素含量下降，加之酶活性受到影响，因而光合速率明显降低。5)呼吸速率大起大落。6)有机物分解大于合成。

植物防冻剂又叫植物抗冻液，多用于农作物上和园林植物上。防冻剂能显著提高农作物及各种果树、苗木的抗病抗低温、倒春寒的抗冻能力，有效地防止早晚霜袭击，避免或减轻受冻害，对被冻伤的植物可迅速起到恢复树势、恢复作物正常的生长修复作用。现在植物防冻剂多是针对园林植物，品牌多，没有统一标准。一般成分都是激素和相关提高植物含糖量、氨基酸含量的成分，功能性较为单一。

采用复方防冻剂是未来预防植物冻害的必然趋势。复方植物防冻剂是利用不同防冻剂的防冻原理，进行复方配制，从而使植物在物理上、生理上、生理生化方面均能产生一定的抗寒能力，从而达到抗寒、耐寒的目的。具体说来，复方防冻的原理及优势有：在物理方面，诱导气孔关闭并形成生理保护膜，有效降低冻害对农作物、苗木的影响；在生理方面，保持细胞膜稳态，大幅度提高植物抗寒、防冻害等抗逆性；多元化作用，不但能使农作物预防冻害，还能有效缓解冻害，使得防冻效果更加优越。

发明内容

本发明的目的是提供一种复方植物防冻剂及其制备方法，解决现有植物防冻剂功能单一、保护期较短的问题。一方面，在冬季诱导气孔关闭并植物叶面、枝干表面形成保护膜，起到抗寒防冻、减少蒸腾失水的作用，有效降低冻害对农作物、苗木的影响；另一方面，防止细胞膜遭到破坏，维持细胞膜系统的稳定性，增加细胞质膜ATP酶的活性，起到提高植物耐寒性的作用。此外，还能在早春期间调节植物生长，提高农作物幼苗的成活率，促使受冻植物恢复生长。该复方植物防冻剂可用于棉花、水稻、烟草、葡萄等多种农作物春季预防冻害，应用价值大，经济和社会效益十分显著。

本发明的实现方法如下：

为实现上述的目的，本发明所述的一种复方植物防冻剂，其组分及其质量比例为：成膜剂8～12％，糖类4～6％，防冻试剂10～16％，抗冻元素0.8～1.6％，微肥4～6％，维生素0.2～0.4％，生长调节剂0～2％，表面活性剂1.2～2％，磁化水60％。该复合配方能够提高细胞膜系统的稳定性，提高细胞质膜ATP酶的活性，抑制和破坏冰冻蛋白成冰活性，起到提高植物抗寒性的作用。

所述的成膜剂采用海藻多糖和聚乳酸(-[-O-CH(CH₃)-CO-]-n)以一定的比例接枝共聚制备。海藻多糖和聚乳酸均是具有良好的生物相容性和降解性的合成高分子(BSP／PLLA)，二者混合反应后可形成具有两亲性的接枝共聚物。植物喷施植物防冻剂后，在叶面形成一层可降解的保护膜。保护膜一方面可以抑制蒸腾作用，提高保水能力，另一方面，可以避免热量流失、阻止结冰，从而避免霜冻等低温对植物细胞造成直接损伤。所形成的保护膜具有透气性和防水性，并有较强的粘着性和长效性。本发明中成膜剂的质量比例约为8～12％，其中海藻多糖和聚乳酸的质量为1∶1.5～2。

所述的糖类为蔗糖或葡萄糖中一种或两种，施用后能迅速提高植物细胞内糖份的含量，以提高细胞的渗透浓度，降低水势，增加保水能力；同时增加细胞热量，避免细胞内结冰和细胞冰冻脱水，从而提高植物抗低温、防冻能力。本发明中糖类的质量比例约为4～6％。

所述的防冻试剂为季戊四醇(C(CH2OH)4)、甘露糖醇(C6H1406)和二乙二醇(DEG)中一种或多种。由于防冻试剂冰点较低，可以有效降低水分冰点，使农作物细胞在较低温度下仍能保持过冷状态，避免细胞内结冰和细胞冰冻脱水，从而提高作物对低温冻害等不利环境的适应与抵抗能力。其中季戊四醇和甘露糖醇需要溶于二乙二醇中使用，季戊四醇浓度为59％，冰点为-50℃。本发明中防冻液的质量比例约为10～16％。

所述的抗冻元素为硝酸钙，喷施后能显著增加植物体内游离Ca²⁺的含量。Ca²⁺作为细胞内第二信使，在接受低温信号后，通过调节过氧化物酶(POD)、核苷酸酶、ATP酶等的活性，增加质膜氧化还原系统的冷稳定性，降低由冷胁迫引发的细胞内电解质外渗程度，达到防冻效果。本发明中抗冻元素的质量比例约为0.8～1.6％。

所述的微肥为高活性的生化黄腐酸物质，是以植物渣体为原料，经生物发酵制取的高活性生化黄腐酸钾。该微肥全溶于水，并含有硫、钙、镁、锌、铁、钼、硼等中微量元素，还含有多种氨基酸、核酸及促生长因子等，可维持细胞主动吸收运输和被动转移渗透作用的平衡，提高细胞膜系统的稳定性，增加细胞质膜ATP酶的活性，起到提高植物抗寒性的作用。

所述的维生素为水杨酸、胆碱和肌醇中的一种或几种。其中水杨酸主要参与细胞体内的新陈代谢活动；胆碱(C₅H₁₅NO₂)在细胞膜结构和脂蛋白构成上是重要的；肌醇(C₆H₁₂O₆)是一种“生物活素”，同样参与体内的新陈代谢活动。

所述的生长调节剂为马来酰肼、比久、腐殖酸三者的混合物。其中的马来酰肼作为生长抑制剂，可以延缓早春植物萌芽。腐植酸具有缩小叶面孔隙作用。比久可以抑制新的枝条徒长，有抗寒作用，但保护时间较短，效果欠佳，需要与以上两种生长调节剂混合使用。

所述的表面活性剂为聚乙二醇辛基苯基醚，化学式为(OP-10C₈H₁₇(C₆H₄)O(C₂H₄O)₁₀H)，由于植物叶面带有均匀光滑的蜡质层，防冻液在叶面上易形成小水珠，粘附不牢，无法润湿。表面活性剂主要作用是提高喷洒液的润湿性和渗透性，使防冻液能很好地润湿植物叶面。

所述的磁化水是一种通过磁化器产生的被磁场磁化了的水。当水进入磁场后，磁场的作用使得水分子之间的电性吸引力发生变化，从而使得原来的缔合水分子分成单个水分子或较小的缔合水分子。水分子之间的吸引力减小，键长增长，键角变大，从而提高了水的活性。

本发明所采用的磁化水制备装置为潍坊博思特磁电设备有限公司生产的高能磁化器，采用稀土钕铁硼高强力磁铁装配，最高可以提供1000-1200mT的磁场。

所述的成膜剂海藻多糖和聚乳酸加入到水中后，受到磁场的作用其结晶聚状态发生改变而影响其结构，从而使成膜剂的粘度减小，比表面积增大，表面张力变小，可以加快成膜剂的溶解速度，促进其在水中均匀分散，以便在植物表面形成均匀的薄膜。

所述的糖类和微肥在磁化水中的溶剂量和溶解速度增大，使防冻剂中可溶解较多的有机物质，该特性有利于给植物提供养料，可促进壮苗的形成和分蘖的增多，提高其抗寒、抗病和抗倒伏的能力。

本发明中的磁化水需要在800～1000mT的磁化器中处理2～4小时，经磁化处理之后，使水中较大的缔合水分子集团变成较小的缔合水分子集团，水分的活性提高，渗透压增大，促进细胞膜上的矿物离子传输，有利于促进生物新陈代谢。

本发明专利中～种复方植物防冻剂的配制方法：

1)取一定质量的水置于磁化器中处理2～4小时形成磁化水，然后按照质量比例将海藻多糖和聚乳酸以1∶1.5～2的比例溶于20～40℃的900mL磁化水中，依次加入糖类和微肥，在磁化器中搅拌反应60分钟，使混合物成混合均匀液体。

2)将一定比例的防冻试剂加入到100mL40～60℃的磁化水中，然后加入抗冻元素并搅拌10分钟，至完全溶解。

3)待防冻试剂充分溶解于水中后，逐步降温至30℃左右，加入到磁化器中，然后依次加入量取好的表面活性剂、生长调节剂和维生素，继续搅拌30分钟，使混合物成清晰均匀液体。

本发明专利中一种复方植物防冻剂的使用方法：将本品稀释500-600倍后喷施，每次间隔7-10天，可用于晚秋植物休眠前、霜冻或寒潮来临前3-7天、早春植物发芽前后以及突遇低温冻害后。

本发明可用于棉花、水稻、烟草、葡萄等多种农作物春秋季预防冻害，应用价值大，经济和社会效益十分显著。需要特别指出的是，在本发明中磁化水是该复合配方中一个不可缺少的技术环节和组分。因为传统的植物防冻液均是采用单一的化学法制备，各组分的功能难以得到最大程度的发挥，而本发明中的复方植物防冻液采用物理化学法制备，通过磁化水的作用，使成膜剂结晶聚状态发生改变，粘度减小、比表面积增大，使糖类和微肥在水中的溶解量和溶解速度提高，并大大激发了其他组分的活性，有利于促进生物的新陈代谢，提高植物的抗寒能力，从而形成了一个新型的复合植物防冻液工艺技术配方。

具体实施方式

一种复方植物防冻剂及其制备方法，解决现有植物防冻剂功能单一、保护期较短的问题。该复方植物防冻剂可在叶面形成一层保护膜，并能够迅速提高植物体内糖份含量，维持细胞膜稳态，提高植物酶的活性，避免细胞内结冰和细胞冰冻脱水，从而避免温对植物细胞造成直接损伤，达到防冻促生长的目的。

实施例1

下列组分按重量分数比配制：成膜剂(海藻多糖和聚乳酸以1∶1.5)8％、蔗糖4％、防冻试剂14％(季戊四醇和二乙二醇以1∶5混合而成)、硝酸钙0.8％、微肥6％，维生素(水杨酸、胆碱和肌醇以1∶1∶1混合而成)0.4％，表面活性剂1.2％，磁化水60％。

首先取一定质量的水置于磁场强度为1000mT的磁化器中处理4小时形成磁化水，然后将海藻多糖和聚乳酸以1∶1.5的比例溶于20～30℃的900mL磁化水中，依次加入糖类和微肥，在磁化器中反应60分钟，形成混合均匀的液体；然后将配置好防冻试剂溶于100mL40～60℃的磁化水中，再加入抗冻元素并搅拌10分钟，至完全溶解并加入到磁化器中；最后依次加入量取好的表面活性剂和维生素，继续搅拌30分钟，使混合物成清晰均匀液体，即本发明的种复方植物防冻剂。

实施例2

该防冻剂由以下重量百分比计的：成膜剂(海藻多糖和聚乳酸以1∶1.5)8％、葡萄糖6％、防冻试剂16％(甘露糖醇和二乙二醇以1∶5混合而成)、硝酸钙1.2％、微肥5％，水杨酸、胆碱(以1∶1混合而成)0.3％，生长调节剂(马来酰肼)1％，表面活性剂1.2％，磁化水60％。

首先取一定质量的水置于磁场强度为1000mT的磁化器中处理4小时形成磁化水，然后将海藻多糖和聚乳酸以1∶2的比例溶于20～30℃的900mL磁化水中，然后依次加入糖类和微肥，在磁化器中搅拌60分钟，形成混合均匀液体；然后边搅拌边加入配置好的防冻试剂和抗冻元素，并搅拌10分钟至完全溶解；最后依次加入量取好的表面活性剂、生长调节剂和维生素，继续搅拌30分钟，使混合物成清晰均匀液体。降至室温，即本发明的种复方植物防冻剂。

实施例3

该防冻剂由以下重量百分比计的：成膜剂(海藻多糖和聚乳酸以1∶2)8％、葡萄糖2％、蔗糖3％、防冻试剂16％(季戊四醇、甘露糖醇和二乙二醇以1∶1∶10混合而成)、硝酸钙1.6％、微肥4％，维生素(胆碱)0.2％，生长调节剂(马来酰肼、比久、腐殖酸以2∶1∶1混合而成)2％，表面活性剂2％，磁化水60％。

首先取一定质量的水置于磁场强度为1000mT的磁化器中处理4小时形成磁化水，然后将海藻多糖和聚乳酸以1∶2的比例溶于20～30℃的900mL磁化水中，然后依次加入糖类和微肥，在磁化器中搅拌60分钟，形成混合均匀液体；然后边搅拌边加入配置好的防冻试剂和抗冻元素，并搅拌10分钟至完全溶解；最后依次加入量取好的表面活性剂、生长调节剂和维生素，继续搅拌30分钟，使混合物成清晰均匀液体。降至室温，即本发明的种复方植物防冻剂。

本发明组份合理，无毒害、易生产、不污染环境，在同等气候条件下，本发明在青岛胶州的大白菜、小麦、葡萄上试用，试验效果如下：

试验例1

2013年11月，在青岛胶州地区，根据天气预报在冷空气来临前一周，对大白菜施用本发明实施例1中的产品，将本品稀释500倍后喷施于叶面，每3天喷一次，连续喷施2次，喷施防冻剂的大白菜冻害率约为8％，而没喷施的冻害率高达45％。

试验例2

在小麦入冬前喷施本发明实施例2中的产品，将本品稀释600倍后喷施于植株表面，每亩喷施200克本发明中的防冻剂。喷施防冻剂的小麦的倒春寒冻害率仅有0.5％，而没喷施的小麦倒春寒冻害率高达6％，对小麦越冬及预防倒春寒具有明显效果。

试验例3

分别在葡萄入冬前和春季萌芽期喷施本发明实施例3中的产品。将本品稀释500倍后喷施于叶面及藤蔓，每7天喷一次，连续喷施3次，可以促进小麦根系下扎、调节植株体内所需要的水分和养分；在2月中下旬至3月初葡萄萌芽期喷洒本发明产品，可以调节葡萄的休眠期，防止其过早萌芽而遭遇倒春寒。试验结果表明，喷洒本发明产品后葡萄冻害率仅为4.5％，而没喷施的冻害率高达28％。

采用磁化水来改善防冻剂的活性，增加水分的溶解度、电离度、流动性及氧含量，所制备的防冻剂能改善植物吸收水分和矿物离子等养分的能力，提高抗寒能力。本专利将物理防冻方法、化学防冻方法和对植物休眠期进行调节的方法相结合，加强植物抗冻能力，达到防冻促生长的目的，符合植物防冻剂技术的发展趋势。

综上所述，磁化水技术用来加快化学反应速度的方法在工业上和医学上已得到广泛的应用，本发明创新性地将磁化水技术应用于植物防冻剂技术领域，使本发明形成了一种新型的工艺技术配方，经过多年在农作物上的应用效果表明，本工艺技术配方使植物防冻液的制作和内涵质量有了明显的提高。

Claims (3)

1.一种复方植物防冻剂及其制备方法，其特征在于配方组分包括成膜剂8～12％，糖类4～6％，防冻试剂10～16％，抗冻元素0.8～1.6％，微肥4～6％，维生素0.2～0.4％，生长调节剂0～2％，表面活性剂1.2～2％，磁化水60％。

2.根据权利要求1所述的一种复方植物防冻剂，其特征在于所述的成膜剂采用有海藻多糖和聚乳酸以1∶1.5～2的比例接枝共聚制备。

3.根据权利要求1所述的一种复方植物防冻剂，其特征在于配方组分中所用的水为磁化水，该磁化水在磁场强度为800～1000mT的磁化器中处理2～4小时。