CN105924287A - 一种抗旱种衣剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗旱种衣剂及其应用，该种衣剂以水为溶剂，含有质量百分比为1～5％的聚丙烯酸钠，0.001～0.005％的稀土，0.01～0.05％的硅肥和0.0005～0.002％的水杨酸。本发明抗旱种衣剂以聚丙烯酸钠为成膜剂，稀土和硅肥为营养剂，水杨酸为抗旱有效成分，显著提高了种子的抗旱性和种子活力，且起到缓释作用，延长肥效及抗旱有效成分的作用时间。

Description

一种抗旱种衣剂及其应用
技术领域
本发明涉及种子加工技术领域，尤其涉及一种抗旱种衣剂及其应用。
背景技术
在我国，干旱、半干旱的土地面积几乎占据了全国总耕地面积的一半，玉米在种植过程中需水量较大，对水分胁迫敏感。在水分匮乏的环境里，玉米的代谢作用受到抑制，并最终影响产量。目前，除了遗传改良的方法，种子包衣技术也是提高玉米抗旱能力的一种有效途径。
在农业生产中大量使用的玉米种衣剂一般只具有防病治虫的功能，其主要成分为化学农药类物质，这些农药的使用常常带来环境污染、对有益生物产生不利影响，而且有害生物极易产生抗药性等。
此外，针对非生物逆境的特异种衣剂目前研究的并不多。我国地域辽阔，玉米种植地区气候和生态条件差别很大，寒冷、干旱、盐碱等自然环境恶劣地区占有相当比例，针对这些地区特点，开发专用特异型的玉米种衣剂成为生产中的迫切需要。
高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，其吸水能力强，能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，并具有较高的保水能力，可反复释水、吸水，无毒、无害、无污染。庄文化等(2008)在土壤中施加高吸水性树脂聚丙烯酸钠，发现可有效促进小麦生长，增加小麦叶绿素含量，提高小麦产量(土壤中施用聚丙烯酸钠保水剂对冬小麦生长及产量的影响.农业工程学报，2008，24(50)：37-41)。
高吸水树脂本身又是一种性能优良的种衣剂，不需要添加其它任何助剂就具有很好的成膜性、粘着性和分散性，王志玉等(2004)用淀粉接枝乙烯基单体型高吸水树脂对大豆种子进行包衣处理，使大豆提前出苗，出苗率提高；同时，促进了大豆早期的营养生长，由此提高了其生殖生长期的净光合速率，提高了水分利用效率(高吸水树脂包衣对大豆光合作用及水分利用效率的影响.干旱地区农业研究，2004，22(3)：105-108)。
申请公布号为CN102440246A的发明专利申请文献公开一种双重抗旱型种衣剂，该种衣剂由水杨酸和聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸组成。
申请公布号为CN1246283A的发明专利申请文献公开一种抗旱型复合种衣剂，该复合种衣剂各组分的重量百分比为：高分子超强吸水剂6.0～8.8、黄腐酸1.5～2.2、克百威15.0～25.0、乙酰甲胺磷17.0～22.0、多菌灵11.0～18.0、福美双13.5～17.0、粉锈宁16.0～18.0、硫酸锌13.0～22.5、硫酸锰1.5～12、钼酸铵2.2～4.2、硼砂1.5～3.4、磷酸二氢钾13.0～18.0、羟乙基纤维素A、甲基纤维素B、羧甲基纤维素C：4.0～8.0、萘乙酸钾1.2～2.2、色素2.1～3.1。
上述文献中也使用了高分子超强吸水剂，但是其组分含有许多非生物可降解成分，不利于环保；且对于促进种子抗旱能力还有待提高。
发明内容
本发明提供了一种抗旱种衣剂及其应用，该抗旱种衣剂可有效提高种子的抗旱性，成分环保且制备方法简单方便。
一种抗旱种衣剂，其特征在于，以水为溶剂，含有质量百分比为1～5％的聚丙烯酸钠，0.001～0.005％的稀土，0.01～0.05％的硅肥和0.0005～0.002％的水杨酸。
上述抗旱种衣剂中，聚丙烯酸钠是一种高吸水树脂，具有很好的吸水性和保水性，它能够迅速吸收和保持比自身质量高出几百倍甚至上千倍的水分；具有反复吸水功能，吸水膨胀为水凝胶，可以缓慢释放水分供作物吸收利用；具有生物可降解性，对环境友好；既可用于保水剂，也可作为成膜剂。
作为优选，所述聚丙烯酸钠的质量百分比为2～3％；更优选，质量百分比为2％。
作为优选，所述稀土的质量百分比为0.003～0.004％；更优选，质量百分比为0.003％。
作为优选，所述硅肥的质量百分比为0.03～0.04％；更优选，质量百分比为0.03％。
水杨酸(Salicylic acid,SA)为抗旱有效成分；在生物或非生物逆境条件下，植物体内会大量积累水杨酸，而水杨酸属于植物的信号分子，可诱导植物对逆境胁迫产生抗性。作为优选，所述水杨酸的质量百分比为0.0005～0.001％；更优选，质量百分比为0.0005％。
作为优选，所述稀土水溶液为La(NO3)3。
作为优选，所述硅肥水溶液为K2SiO3。
具体地，所述抗旱种衣剂的制备过程为：先将水杨酸、稀土和硅肥溶于水中制得混合水溶液，再向混合水溶液中添加加入聚丙烯酸钠，得到所述抗旱种衣剂。
本发明还提供了所述的抗旱种衣剂在种子包衣过程中的应用，所述抗旱种衣剂与种子的质量比为50～70:1。
具体地，所述种子为玉米、大豆或小麦。更优选，所述种子为玉米。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明抗旱种衣剂以聚丙烯酸钠为成膜剂，稀土和硅肥为营养剂，水杨酸为抗旱有效成分，显著提高了种子的抗旱性和种子活力，且起到缓释作用，延长肥效及抗旱有效成分的作用时间。
(2)本发明抗旱种衣剂材料用量少，成本低廉，环保，生产工艺简单。
附图说明
图1为实施例1中不同处理对干旱胁迫下普通玉米生长的影响。
图2为实施例1中不同处理对干旱胁迫下普通玉米幼苗中CAT活性的影响。
图3为实施例1中不同处理对干旱胁迫下普通玉米幼苗中MDA含量的影响。
图4为实施例2中不同处理对干旱胁迫下甜玉米叶绿素含量的影响。
图5为实施例2中不同处理对干旱胁迫下甜玉米CAT活性的影响。
图6为实施例3中不同处理对干旱胁迫下普通玉米生长的影响。
图7为实施例3中不同处理对干旱胁迫下普通玉米幼苗中CAT活性的影响。
图8为实施例3中不同处理对干旱胁迫下普通玉米幼苗中MDA含量的影响。
图9为实施例4中不同处理对干旱胁迫下普通玉米生长的影响。
图10为实施例4中不同处理对干旱胁迫下普通玉米幼苗中CAT活性的影响。
图11为实施例4中不同处理对干旱胁迫下普通玉米幼苗中MDA含量的影响。
具体实施方式
以下实施例中，普通玉米“农大108”和甜玉米“香甜1号”种子购自浙江勿忘农种业股份有限公司，聚丙烯酸钠、稀土(La(NO3)3)、硅肥(K2SiO3)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
实施例1
1、供试材料：普通玉米“农大108”种子
2、供试种衣剂原料：聚丙烯酸钠，稀土(La(NO3)3)，硅肥(K2SiO3)和水杨酸。
3、试验方法
抗旱种衣剂的制备方法：取稀土、硅肥、水杨酸溶解于水中，制得混合水溶液；再向混合水溶液中添加聚丙烯酸钠，获得抗旱种衣剂；
其中，该抗旱种衣剂中含有质量百分比为2％的聚丙烯酸钠，0.003％的稀土，0.03％的硅肥和0.0005％的水杨酸。
将上述抗旱种衣剂进行玉米种子的手工包衣，抗旱种衣剂与种子的质量比为60:1，将包衣后的玉米种子在自然状态下晾干。
4、检测指标的测定方法
干旱胁迫下种子发芽和幼苗指标：发芽条件设置为25℃光照12h；采用砂床发芽，以砂饱和含水量的30％模拟干旱胁迫；设置三个处理，分别是CK1：无干旱无包膜，CK2：干旱无包膜，T：干旱种衣剂包衣；每个处理50粒种子，3次重复；每天统计发芽数，计算平均发芽时间(MGT)和发芽指数(GI)。
其中，MGT＝∑(Gt×Dt)/∑Gt；
发芽指数：GI＝∑(Gt/Dt)(其中Gt为在不同天数的发芽数，Dt为发芽天数，∑Gt为发芽数总和)；
第4天统计发芽势，第7天统计发芽率。
发芽7天后每个重复随机取10株幼苗，测量幼苗长度和干重，测定幼苗丙二醛(MDA)含量及过氧化氢酶(CAT)活性。
数据采用SAS(V9.1)软件进行方差分析，多重比较采用LSD法(α＝0.05)。
5、试验结果
试验结果表1、2和图1～3所示。
表1.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对玉米种子发芽的影响
注：CK1：无干旱无包膜；CK2：干旱无包膜；T：干旱种衣剂包衣；同一列中小写字母表示不同处理在α＝0.05的差异显著水平(LSD)(下同)。
表2.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对玉米幼苗素质的影响
干旱胁迫(砂饱和含水量的30％)显著降低了普通玉米的活力指数(表1)、根长、苗高及苗干重(表2)，而抗旱种衣剂处理则提高了干旱胁迫下玉米种子发芽及幼苗生长(图1)。
从图2可以看出，干旱胁迫显著降低了玉米CAT活性(图2)，显著增加了MDA含量(图3)，而抗旱种衣剂处理则显著增加了干旱胁迫下普通玉米幼苗中CAT活性，并显著降低了叶片中MDA含量。说明抗旱种衣剂可有效缓解干旱胁迫对玉米造成的伤害。
实施例2
1、供试材料：甜玉米“香甜1号”种子
2、供试种衣剂原料：聚丙烯酸钠，稀土(La(NO3)3)，硅肥(K2SiO3)和水杨酸。
3、试验方法
抗旱种衣剂的制备方法：取稀土、硅肥、水杨酸溶解于水中，制得混合水溶液；再向混合水溶液中添加聚丙烯酸钠，获得抗旱种衣剂；
其中，该抗旱种衣剂中含有质量百分比为3％的聚丙烯酸钠，0.003％的稀土，0.03％的硅肥和0.001％的水杨酸。
将上述抗旱种衣剂进行玉米种子的手工包衣，抗旱种衣剂与种子的质量比为60:1，将包衣后的玉米种子在自然状态下晾干。
4、检测指标的测定方法
干旱胁迫下种子发芽和幼苗指标：发芽条件设置为25℃光照12h；采用砂床发芽，以砂饱和含水量的30％模拟干旱胁迫；设置三个处理，分别是CK1：无干旱无包膜，CK2：干旱无包膜，T：干旱种衣剂包衣；每个处理50粒种子，3次重复；每天统计发芽数，计算平均发芽时间(MGT)和发芽指数(GI)。
其中，MGT＝∑(Gt×Dt)/∑Gt；
发芽指数：GI＝∑(Gt/Dt)(其中Gt为在不同天数的发芽数，Dt为发芽天数，∑Gt为发芽数总和)；
第4天统计发芽势，第7天统计发芽率。
发芽7天后取样测定玉米幼苗叶绿素含量及过氧化氢酶(CAT)活性。
数据采用SAS(V9.1)软件进行方差分析，多重比较采用LSD法(α＝0.05)。
5、试验结果
试验结果表3和图4、5所示。
表3.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对甜玉米种子发芽的影响
注：CK1：无干旱无包膜；CK2：干旱无包膜；T：干旱种衣剂包衣；同一列中小写字母表示不同处理在α＝0.05的差异显著水平(LSD)。
干旱胁迫显著降低了甜玉米的发芽势、发芽指数和活力指数，显著增加了平均发芽时间(表3)，而抗旱种衣剂包衣大幅度提高了干旱胁迫下甜玉米的发芽势、发芽指数和活力指数，减少了平均发芽时间。从图4、5可以看出，干旱胁迫显著降低了甜玉米的叶绿素含量，而抗旱种衣剂包衣显著提高了干旱胁迫下甜玉米的CAT活性和叶绿素含量。表明抗旱种衣剂可有效缓解干旱胁迫对甜玉米造成的伤害。
实施例3
1、供试材料：普通玉米“农大108”种子
2、供试种衣剂原料：聚丙烯酸钠，稀土(La(NO3)3)，硅肥(K2SiO3)和水杨酸。
3、试验方法
抗旱种衣剂1的制备方法：取硅肥、水杨酸溶解于水中，制得混合水溶液；再向混合水溶液中添加聚丙烯酸钠，获得抗旱种衣剂1(无稀土)；
其中，该抗旱种衣剂中含有质量百分比为2％的聚丙烯酸钠，0.03％的硅肥和0.0005％的水杨酸。
抗旱种衣剂2的制备方法：取稀土、硅肥、水杨酸溶解于水中，制得混合水溶液；再向混合水溶液中添加聚丙烯酸钠，获得抗旱种衣剂2；
其中，该抗旱种衣剂中含有质量百分比为2％的聚丙烯酸钠，0.003％的稀土，0.03％的硅肥和0.0005％的水杨酸。
将上述抗旱种衣剂进行玉米种子的手工包衣，抗旱种衣剂与种子的质量比为60:1，将包衣后的玉米种子在自然状态下晾干。
4、检测指标的测定方法
干旱胁迫下种子发芽和幼苗指标：发芽条件设置为25℃光照12h；采用砂床发芽，以砂饱和含水量的30％模拟干旱胁迫。设置四个处理，分别是CK1：无干旱无包膜，CK2：干旱无包膜，T1：干旱种衣剂包衣(无稀土)；T2：干旱种衣剂包衣(有稀土)。每个处理50粒种子，3次重复；每天统计发芽数，计算平均发芽时间(MGT)和发芽指数(GI)。
其中，MGT＝∑(Gt×Dt)/∑Gt；
发芽指数：GI＝∑(Gt/Dt)(其中Gt为在不同天数的发芽数，Dt为发芽天数，∑Gt为发芽数总和)；
第4天统计发芽势，第7天统计发芽率。
发芽7天后每个重复随机取10株幼苗，测量幼苗长度和干重，测定幼苗丙二醛(MDA)含量及过氧化氢酶(CAT)活性。
数据采用SAS(V9.1)软件进行方差分析，多重比较采用LSD法(α＝0.05)。
5、试验结果
试验结果表4、5和图6～8所示。
表4.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对玉米种子发芽的影响
注：CK1：无干旱无包膜；CK2：干旱无包膜；T1：干旱种衣剂包衣(无稀土)；T2：干旱种衣剂包衣(有稀土)；同一列中小写字母表示不同处理在α＝0.05的差异显著水平(LSD)(下同)。
表5.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对玉米幼苗素质的影响
干旱胁迫(砂饱和含水量的30％)显著降低了玉米的发芽指数、活力指数(表4)、根长、苗高、根干重和苗干重(表5)，而两抗旱种衣剂处理均提高了干旱胁迫下玉米种子发芽及幼苗生长(图6)，其中抗旱种衣剂1(无稀土)促进效果低于抗旱种衣剂2(有稀土)。
从图7、8可以看出，干旱胁迫显著降低了玉米CAT活性(图7)，增加了MDA含量(图8)，而抗旱种衣剂处理则显著增加了干旱胁迫下玉米幼苗中CAT活性，其中抗旱种衣剂2处理的玉米幼苗中CAT活性显著高于抗旱种衣剂1(无稀土)处理，此外，抗旱种衣剂处理还降低了叶片中MDA含量，其中抗旱种衣剂2处理的叶片MDA含量低于抗旱种衣剂1(无稀土)处理。说明抗旱种衣剂可有效缓解干旱胁迫对玉米造成的伤害，且抗旱种衣剂缺少稀土时其抗旱效果有所降低。
实施例4
1、供试材料：普通玉米“农大108”种子
2、供试种衣剂原料：聚丙烯酸钠，稀土(La(NO3)3)，硅肥(K2SiO3)和水杨酸。
3、试验方法
抗旱种衣剂1的制备方法：取稀土、水杨酸溶解于水中，制得混合水溶液；再向混合水溶液中添加聚丙烯酸钠，获得抗旱种衣剂1(无硅肥)；
其中，该抗旱种衣剂中含有质量百分比为2％的聚丙烯酸钠，0.003％的稀土和0.0005％的水杨酸。
抗旱种衣剂2的制备方法：取稀土、硅肥、水杨酸溶解于水中，制得混合水溶液；再向混合水溶液中添加聚丙烯酸钠，获得抗旱种衣剂2；
其中，该抗旱种衣剂中含有质量百分比为2％的聚丙烯酸钠，0.003％的稀土，0.03％的硅肥和0.0005％的水杨酸。
将上述抗旱种衣剂进行玉米种子的手工包衣，抗旱种衣剂与种子的质量比为60:1，将包衣后的玉米种子在自然状态下晾干。
4、检测指标的测定方法
干旱胁迫下种子发芽和幼苗指标：发芽条件设置为25℃光照12h；采用砂床发芽，以砂饱和含水量的30％模拟干旱胁迫。设置四个处理，分别是CK1：无干旱无包膜，CK2：干旱无包膜，T1：干旱种衣剂包衣(无硅肥)；T2：干旱种衣剂包衣(有硅肥)。每个处理50粒种子，3次重复；每天统计发芽数，计算平均发芽时间(MGT)和发芽指数(GI)。
其中，MGT＝∑(Gt×Dt)/∑Gt；
发芽指数：GI＝∑(Gt/Dt)(其中Gt为在不同天数的发芽数，Dt为发芽天数，∑Gt为发芽数总和)；
第4天统计发芽势，第7天统计发芽率。
发芽7天后每个重复随机取10株幼苗，测量幼苗长度和干重，测定幼苗丙二醛(MDA)含量及过氧化氢酶(CAT)活性。
数据采用SAS(V9.1)软件进行方差分析，多重比较采用LSD法(α＝0.05)。
5、试验结果
试验结果表6、7和图9～11所示。
表6.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对玉米种子发芽的影响
注：CK1：无干旱无包膜；CK2：干旱无包膜；T1：干旱种衣剂包衣(无硅肥)；T2：干旱种衣剂包衣(有硅肥)；同一列中小写字母表示不同处理在α＝0.05的差异显著水平(LSD)(下同)。
表7.干旱胁迫下抗旱种衣剂包衣对玉米幼苗素质的影响
干旱胁迫(砂饱和含水量的30％)显著降低了玉米的发芽指数、活力指数(表6)、根长、苗高、根干重和苗干重(表2)，而抗旱种衣剂处理则提高了干旱胁迫下玉米种子发芽及幼苗生长(图9)，其中，其中抗旱种衣剂1(无硅肥)促进效果低于抗旱种衣剂2(有硅肥)。
从图10、11可以看出，干旱胁迫显著降低了玉米CAT活性(图10)，增加了MDA含量(图11)，而两抗旱种衣剂处理均显著增加了干旱胁迫下玉米幼苗中CAT活性，其中抗旱种衣剂2处理的玉米幼苗中CAT活性显著高于抗旱种衣剂1(无硅肥)处理，此外，抗旱种衣剂处理还降低了叶片中MDA含量，其中抗旱种衣剂2处理的叶片MDA含量低于抗旱种衣剂1(无硅肥)处理。说明抗旱种衣剂可有效缓解干旱胁迫对玉米造成的伤害，且抗旱种衣剂缺少硅肥时其抗旱效果有所降低。

Claims (10)

1.一种抗旱种衣剂，其特征在于，以水为溶剂，含有质量百分比为1～5％的聚丙烯酸钠，0.001～0.005％的稀土，0.01～0.05％的硅肥和0.0005～0.002％的水杨酸。
2.如权利要求1所述的抗旱种衣剂，其特征在于，所述聚丙烯酸钠的质量百分比为2～3％。
3.如权利要求1所述的抗旱种衣剂，其特征在于，所述稀土的质量百分比为0.003～0.004％。
4.如权利要求1所述的抗旱种衣剂，其特征在于，所述硅肥的质量百分比为0.03～0.04％。
5.如权利要求1所述的抗旱种衣剂，其特征在于，所述水杨酸的质量百分比为0.0005～0.001％。
6.如权利要求1所述的抗旱种衣剂，其特征在于，所述稀土为La(NO3)3。
7.如权利要求1所述的抗旱种衣剂，其特征在于，所述硅肥为K2SiO3。
8.如权利要求1～7任一所述的抗旱种衣剂在提高包衣种子抗旱性中的应用。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，包括：播种前，将所述抗旱种衣剂包裹于种子表面；所述抗旱种衣剂与种子的质量比为50～70:1。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述种子为玉米、大豆或小麦。
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