CN105230621B - 一种小麦高光效抗逆境增产调节剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种小麦高光效抗逆境增产调节剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种小麦高光效抗逆境增产调节剂及其制备方法和应用。该调节剂含有如下的组分：5‑氨基乙酰丙酸5‑20g/L，萘乙酸盐7‑10g/L，展着剂5‑10g/L，水余量。所述展着剂选自吐温20、吐温60中的一种或多种。本发明调节剂能够显著增强小麦抵御低温冷害、高温和弱光胁迫的能力，增加小麦的有效穗数、穗粒数和千粒重，使小麦产量提高10％以上。同时该产品具有成本低、使用方便、田间残留少等特点，易于推广应用，对我国小麦生产具有积极的推动作用。

Description

一种小麦高光效抗逆境增产调节剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及植物生长调节剂，特别涉及一种小麦高光效抗逆境增产调节剂及其制备方法和应用。
背景技术
小麦是我国主要粮食作物之一，是我国重要的商品粮和战略储备粮，也是北方人民的主要口粮，主要分布在黄淮海平原、长江中下游平原和西北内陆地区，常年种植面积3.64亿亩，总产1.15亿吨，占我国粮食种植面积的22.08％，居世界第一位。长期以来，我国主要麦作区自然灾害频繁，如：稻麦轮作区的低温冷害、阴雨连绵、涝渍、弱光等胁迫，影响着小麦的成穗与灌浆；黄淮海麦区苗期的低温冷害、冻害，拔节-孕穗期的倒春寒和灌浆期的高温、干旱和干热风，分别影响着小麦的分蘖、受精和籽粒灌浆过程；西北麦区的干旱和低温冷凉直接影响着小麦的器官发育与生长进程；尤其是新疆麦区的果树与小麦间作模式(核桃-小麦、枣树-小麦、杏树-小麦等)导致新疆南疆500万亩果-麦间作田中，受果树树冠遮荫影响，小麦旗叶光合速率降低，小麦冠层群体的光合生产能力降低，导致光合物质积累量降低，小麦产量大幅度下降。因此，常年自然灾害和种植模式导致小麦产量损失达10％～40％以上，常年受灾面积达小麦种植面积的30％以上，严重影响到小麦的优质、高产和稳产，给农民造成了巨大的经济损失。因此，研究新型的栽培技术措施，增强小麦抵御逆境胁迫的能力，提高小麦的光合效率，对保障小麦优质、高产、稳产具有极其重要的意义。
已有研究表明，在低温冷害、多雨涝渍、干热风等逆境胁迫下，采取合理的栽培生理措施可以在一定范围内缓解温度与水分胁迫对小麦的影响。其中，栽培技术措施包括：选择抗性品种、精量播种、合理灌溉、氮肥后移等，在一定程度上可以减少低温冷害、多雨涝渍带来的危害；但是，对于遇到高温干旱和干热风胁迫，以及阴雨连绵和光照不足的危害则收效不大。目前，生产中多以叶面喷施磷酸二氢钾、黄腐酸等叶面肥和矮壮素、多效唑等植物生长调节剂，以提高小麦的抗逆性和抗倒伏能力，这些措施在一定程度上增加了小麦的抗逆能力，但是，由于多效唑(PP333，氯丁唑)半衰期长，长期使用导致田间残留量过大，不仅严重影响了后茬作物的出苗，而且，小麦中多效唑的残留量超标，不符合食品加工的标准，导致加工质量降低。其次，叶面喷施矮壮素可以控制小麦器官发育，推迟生长发育期，导致小麦贪青晚熟，严重减产。磷酸二氢钾和黄腐酸的作用效果不稳定。因此，为解决小麦生产中存在的上述问题，针对小麦的生育特点，研制新植物生长调节剂，从改善小麦叶绿素合成的角度，提高光合效率；从提高细胞膜稳定性的角度，提高小麦抗逆性；同步调节营养生长和生殖生长，调控产量形成，对保障小麦优质、高产、稳产具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种小麦抗逆境高光效增产调节剂、其制备方法及其应用。
本发明提供一种小麦抗逆境高光效增产调节剂，该调节剂含有如下的组分：5-氨基乙酰丙酸10～20g/L，萘乙酸盐7～10g/L，展着剂5～10g/L，水余量。
其中，所述5-氨基乙酰丙酸(5-aminolevulinic acid，简称δ-ALA)分子式为C5H903N，分子量131.2，熔点149-151℃。δ-ALA是四氢吡咯的前缀化合物，是生物体合成叶绿素必不可少的物质，是新型光活化调节剂，参与植物生长发育的调节过程。已有研究表明：δ-ALA可以促进作物在暗光下合成叶绿素，调节叶绿素的合成；提高叶绿素和捕光系统Ⅱ的稳定性；促进光合作用，促进气孔扩大，提高气体交换率；抑制暗呼吸，提高光合效率。叶面喷施δ-ALA，经由叶片、嫩表皮进入植物体内，随营养流输导到生长旺盛的部位(幼嫩器官、花或果实等生长点)，促进植物细胞分裂和组织分化，促进根系的尖端发育、促进根系生长；也可增强植物的抗旱、抗寒、抗病、抗盐碱的能力；其主要功能为增强小麦的光合强度，提高小麦抵御抗低温冷害、高温胁迫和干旱胁迫的能力，促进根系和茎秆发育，促进开花和穗发育，提高结实率；促进小麦建立庞大根系和强壮植株体，增强茎秆抗倒力学强度，延长叶片寿命和功能期，提高抗倒伏能力；提高光合产物在籽粒中的积累强度，提高千粒重。并且，δ-ALA对小麦植株中P素的吸收与分配存在显著影响，即δ-ALA处理能显著提高小麦植株各器官对磷素的吸收，并能明显促进磷素向穗部的运输分配，提高小麦籽粒中氨基酸的含量。
所述萘乙酸盐为萘乙酸钠盐或萘乙酸钾盐。
其中，所述萘乙酸钠盐为α-萘乙酸钠(Sodium naphthalene-1-acetate)。α-萘乙酸钠的分子式为C12H9O2Na，分子量为208.19，熔点为120℃，沸点373.2℃，纯品为白色颗粒、粉末或结晶性粉末；无臭或微带臭气，味微甜带咸。极易溶于水(53.0g/100ml,25℃)，微溶于乙醇(1.4g/100ml)，水溶液的pH值为8。α-萘乙酸钠为生长素类植物调节剂，经由叶片、嫩表皮进入植物体内，随营养流输导到生长旺盛的部位(生长点、幼嫩器官、花或果实)。α-萘乙酸钠具有促进细胞分裂和组织分化、促进根系的尖端发育、诱导开花、防止落花落果、形成无核果实、促进早熟、增产等作用，同时α-萘乙酸钠也可增强植物的抗旱、抗寒、抗病、抗盐碱、抗干热风的能力。其主要功能为提高小麦抵御抗低温冷害、高温胁迫和干旱胁迫的能力，促进小麦根系、茎秆等器官纤维分化，促进根系和茎秆发育，促进开花和穗发育，提高结实率；促进小麦建立庞大根系和强壮植株体，增强茎秆抗倒力学强度，延长叶片寿命和功能期，提高抗倒伏能力；提高光合产物在籽粒中的积累强度，提高千粒重。
其中，萘乙酸盐与5-氨基乙酰丙酸的重量比为1：(1～3)。
所述展着剂选用曲拉通(triton)或吐温(tween)类，优选为吐温类，更优选为吐温20或吐温60中的一种或多种。展着剂可促进药液在植株叶片表面浸润，促进药液吸收，有效提高药液的作用效果。
本发明还提供制备上述小麦抗逆境高光效增产调节剂的方法，包括以下步骤：将5-氨基乙酰丙酸与萘乙酸钠盐分别溶于水中，将两种溶液混合后加入活性剂和展着剂，用水定容即得。
本发明进一步提供上述小麦抗逆境高光效增产调节剂在小麦种植中的应用。
本发明的小麦抗逆境高光效增产调节剂施用时兑水稀释成500～700倍液进行叶面喷施。
本发明的小麦抗逆境高光效增产调节剂可以在小麦苗期、拔节期和灌浆期中的一个或多个时期进行，每个时期喷施一次。
本发明小麦抗逆境高光效增产调节剂稀释溶液的叶面喷施量为10-20kg/亩，优选为15kg/亩。
在一种具体的实施方式中，叶面喷施方法为：取30mL调节剂，兑水15kg，于小麦苗期喷施一次，喷施量为15kg/亩。
在另一种具体的实施方式中，叶面喷施方法为：取30mL调节剂，兑水15kg，于小麦苗期，拔节期各喷施一次，喷施量为15kg/亩。
在另一种具体的实施方式中，叶面喷施方法为：取30mL调节剂，兑水15kg，于小麦苗期，拔节期，灌浆期各喷施一次，喷施量为15kg/亩。
本发明具有以下有益效果：本发明小麦抗逆境高光效增产调节剂主要含有5-氨基乙酰丙酸和萘乙酸盐，这两种物质共同作用，使该产品具有增强小麦抗逆性、提高光合效率和增加产量的三重功能，并且这两种物质具有显著的协同增效作用。因此，本发明调节剂能够显著增强小麦的光合强度，提高小麦抵御低温冷害、高温胁迫和弱光胁迫的能力，促进茎秆发育，显著提高小麦的抗倒伏能力，增加干物质积累量，增加小麦的有效穗数、穗粒数和千粒重，使小麦产量提高10％以上。同时该产品具有成本低、使用方便、田间残留少等特点，易于推广应用，对我国小麦生产，尤其对新疆南疆果-麦间作区小麦高产稳产具有积极的推动作用。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所述5-氨基乙酰丙酸、萘乙酸钠盐、展着剂均市购获得。
实施例1
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸1g，萘乙酸钠盐0.7g，吐温201ml(1g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将1.0g 5-氨基乙酰丙酸溶于10ml水中，完全溶解后得溶液I；然后将0.7g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入1ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml。
实施例2
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸1g，萘乙酸钠盐0.85g，吐温20 3ml(3g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将1.0g 5-氨基乙酰丙酸溶于10ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取0.85g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入3ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml。
实施例3
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸1g，萘乙酸钠盐1g，吐温20 5ml(5g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将1.0g 5-氨基乙酰丙酸溶于10ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取1.0g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入5ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml。
实施例4
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸1.5g，萘乙酸钠盐0.7g，吐温20 1ml(1g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将1.5g 5-氨基乙酰丙酸溶于15ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取0.7g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入1ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml。
实施例5
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸1.5g，萘乙酸钠盐0.85g，吐温20 3ml(5g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将1.5g 5-氨基乙酰丙酸溶于15ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取0.85g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入3ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml
实施例6
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸1.5g，萘乙酸钠盐1g，吐温20 5ml(5g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将1.5g 5-氨基乙酰丙酸溶于15ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取1.0g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入5ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml
实施例7
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸2g，萘乙酸钠盐0.7g，吐温20 1ml(1g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将2.0g 5-氨基乙酰丙酸溶于21ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取0.7g萘乙酸钠盐加入到10ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入1ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml。
实施例8
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸2g，萘乙酸钠盐0.85g，吐温20 3ml(3g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将2.0g 5-氨基乙酰丙酸溶于21ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取0.85g萘乙酸钠盐加入到15ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入3ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml。
实施例9
一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸2g，萘乙酸钠盐1g，吐温20 5ml(5g)，水100ml。
上述小麦高光效抗逆境增产调节剂的制备方法为：将2.0g 5-氨基乙酰丙酸溶于21ml水中，完全溶解后得溶液I；然后取1.0g萘乙酸钠盐加入到15ml水中，完全溶解后得溶液II；将溶液I和溶液II混合，加入5ml吐温20，摇匀，最后用水定容至100ml
为了进一步验证本发明所述小麦高光效抗逆境增产调节剂的应用效果，本发明同时进行了一系列验证试验，篇幅所限，此处仅例举最具说服力的个别实验例。
实验例一 协同作用实验
实验例1 5-氨基乙酰丙酸和萘乙酸钠盐对小麦产量和产量构成因素的影响
选择5-氨基乙酰丙酸和萘乙酸钠盐，分别设置0、1、2、3四个浓度梯度(浓度梯度见表1)，进行排列组合，共计16个处理，以矮抗58为测试品种，进行大田实验，于小麦苗期、拔节期、灌浆初期喷施于叶面，每处理三次重复。成熟期收获，测定5-氨基乙酰丙胺和萘乙酸钠盐对小麦产量和产量构成因素的影响(结果见表2)。
表1 5-氨基乙酰丙酸和萘乙酸钠盐的浓度梯度
表2 5-氨基乙酰丙酸(A)和萘乙酸钠盐(N)对小麦产量和产量构成因素的影响
注：小写英文字母不同者为差异显著(SSR0.05)，大写英文字母不同者为差异极显著(SSR0.01)。
如表2所示，实验结果表明，按照不同浓度配比共同施用这两种组分，15个组合均能够不同程度的增加小麦产量，但是，统计分析，A2N2、A2N3、A3N1、A3N2和A3N3显著提高了小麦产量，使小麦亩产量增加5.90％～9.53％，平均亩穗数比对照增加1.45％～1.79％，平均穗粒数比对照增加0.83％～4.39％，千粒重比对照增加5.37％～7.22％。而两种组分单独施用时小麦亩产量、平均亩穗数、穗粒数和千粒重均比对照有一定程度增加，但是，增加幅度低于两者共同使用时的增加幅度，可见这两种组分共同施用具有显著的协同增效作用。
实验例2 5-氨基乙酰丙酸和萘乙酸钠盐对小麦不同器官干物质积累量的影响
选择5-氨基乙酰丙酸和萘乙酸钠盐，分别设置0、1、2、3四个浓度梯度(浓度梯度见表1)，进行排列组合，共计16个处理，以矮抗58为测试品种，进行大田实验，于小麦苗期、拔节期和灌浆初期喷施于叶面，每处理三次重复。成熟期测定叶片、茎鞘、茎秆、穗(颖壳、穗轴)、籽粒干物质积累量，结果如表3所示。
表3 5-氨基乙酰丙酸(A)和萘乙酸钠盐(N)对小麦不同器官干物质积累量的影响
注：小写英文字母不同者为差异显著(SSR0.05)，大写英文字母不同者为差异极显著(SSR0.01)。
如表3所示，实验结果表明，按照不同浓度配比共同施用这两种组分，15个处理组合均能提高小麦叶片、茎秆+茎鞘、颖壳+穗轴和籽粒等不同器官的干物质积累量，其中，叶片干物重比对照增加2.5％～32.5％，茎秆+茎鞘干物重比对照增加4.31％～14.66％，颖壳+穗轴干物重比对照增加20％～76％，籽粒干物重比对照增加2.92％～34.31％。然而，各项指标综合分析发现，两种组分单独处理小麦各器官干物重均比同时处理显著降低，可见这两种组分共同施用具有显著的协同增效作用。
实验例二 抗逆性，净光合速率以及增产实验
实验例3本发明小麦抗逆境高光效增产调节剂对小麦抗逆性的影响
以矮抗58为测试品种，取实施例1、4、7的调节剂兑水稀释成700倍液，实施例2、5、8兑水稀释成600倍液，实施例3、6、9兑水稀释成500倍液，于小麦幼苗期叶面喷施6小时后(喷施量15kg/亩)，放入4℃低温培养室处理4天，而后，取样测定超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量，每处理3次重复。设常温(25℃)处理为对照，结果如表4所示。
表4小麦抗逆境高光效增产调节剂对小麦抗逆性的影响
实验结果表明共同施用这两种组分能够显著提高小麦秧苗的抗冷性，使小麦幼苗中超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性分别提高了21.56％～90.36％和13.77％～45.77％，丙二醛含量降低了23.86％～32.74％，其效果显著优于对照。
实验例4本发明小麦抗逆境高光效增产调节剂对小麦净光合速率的影响
以矮抗58为测试品种，取实施例1、4、7的调节剂兑水稀释成700倍液，实施例2、5、8兑水稀释成600倍液，实施例3、6、9兑水稀释成500倍液，于小麦苗期、拔节期(返青后10天)和灌浆期(扬花后15天)叶面喷施(喷施量15kg/亩)，分别于抽穗期、扬花后10天和扬花后20天测定旗叶净光合速率，每次测定样本量为6片旗叶，结果如表5所示。
表5小麦抗逆境高光效增产调节剂对小麦剑叶净光合速率(Pn)的影响CO2Umol/(m2.s)
表中数据为平均值。
实验结果表明共同施用这两种组分能够显著提高小麦旗叶的净光合速率，使小麦抽穗期、扬花后10天和扬花后20天旗叶的净光合速率分别比对照提高了4.65％～16.35％、6.26％～19.94％和3.49％～22.09％。
实验例5本发明小麦抗逆境高光效增产调节剂对小麦抗冷性、抗倒伏性及增产效果的影响
于2013年和2014年河北省、湖北省和新疆自治区(核桃-小麦间作田)进行多点示范试验，取实施例9抗低温增产调节剂稀释500倍，于小麦苗期、拔节期(返青后10天)和灌浆期(扬花期后15天)进行叶面喷施(喷施量15kg/亩)，对照不喷施。实验结果如表6所示，施用该小麦抗逆境高光效增产调节剂的所有参试小麦旗叶叶绿素SPAD值比对照提高3.2％～13.32％，旗叶净光合速率比对照增加10.61％～16.94％，产量提高10.21％～17.75％。
表6小麦抗逆境高光效增产调节剂对小麦增产效果的影响
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (12)

1.一种小麦高光效抗逆境增产调节剂，其特征在于，所述调节剂包括如下组分：5-氨基乙酰丙酸10-20g/L，萘乙酸盐7-10g/L，展着剂5-10g/L，水余量。
2.根据权利要求1所述的小麦高光效抗逆境增产调节剂，其特征在于：所述调节剂中萘乙酸盐与5-氨基乙酰丙酸的重量比为1：(1-3)。
3.根据权利要求1所述的小麦高光效抗逆境增产调节剂，其特征在于：所述萘乙酸盐为萘乙酸钠盐或萘乙酸钾盐。
4.根据权利要求1所述的小麦高光效抗逆境增产调节剂，其特征在于：所述展着剂为曲拉通类或吐温类。
5.根据权利要求4所述的小麦高光效抗逆境增产调节剂，其特征在于：所述展着剂为吐温类。
6.根据权利要求5所述的小麦高光效抗逆境增产调节剂，其特征在于：所述展着剂为吐温20或吐温60中的一种或两种。
7.制备权利要求1-6任一所述小麦高光效抗逆境增产调节剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：将5-氨基乙酰丙酸溶于水中，将萘乙酸盐溶于水中，将两种溶液混合后加入展着剂，用水定容即得。
8.权利要求1-6任一所述的小麦高光效抗逆境增产调节剂在小麦种植中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，将所述小麦抗逆境高光效增产调节剂稀释成500～700倍稀释液进行叶面喷施。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述叶面喷施的时间为小麦秧苗期、拔节期和灌浆期中的一个或多个时期进行，每个时期喷施一次。
11.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述小麦抗逆境高光效增产调节剂稀释溶液的叶面喷施量为10-20kg/亩。
12.根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述小麦抗逆境高光效增产调节剂稀释溶液的叶面喷施量为15kg/亩。
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