CN107032847A - 一种苎麻水培促生萝卜根的营养液及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种苎麻水培萝卜根营养液及其使用方法，包括品种筛选、嫩梢扦插水培、营养液制备、营养液处理、环境条件控制五个环节，所述营养液通过苎麻对硝态氮与铵态氮吸收调节苎麻生长过程中根系环境pH，并通过硝态氮与铵态氮比例及温度控制调节苎麻地上部与地下部的生长相关性，有利于苎麻生长过程中萝卜根的形成与膨大，同时在苎麻水培过程中要求环境中湿度控制在70％‑90％。本发明提供的一种苎麻水培萝卜根营养液及其使用方法，使苎麻在水培70‑90天后便可产生0.25‑0.5kg重的萝卜根，其根直径为2‑3cm，水培产生萝卜根所需时间短且效果明显，整个过程操作简单，节省成本与劳动力。

Description

一种苎麻水培促生萝卜根的营养液及其使用方法

技术领域

本发明涉及农业育种领域，具体涉及一种苎麻水培促生萝卜根的营养液及营养液的制备和使用方法。

背景技术

苎麻是多年生宿根性草本植物，主要生长在我国长江流域及南方地区。成龄苎麻有发达的地下根茎系统，俗称麻蔸，由地下茎和根组成。萝卜根是苎麻根系的一种类型，属于贮藏根。因其外形膨大，形似萝卜，故称萝卜根。萝卜根中含有丰富的营养物质，冬季，苎麻蔸依赖萝卜根提供营养，维持根系生命活动，在土壤中越冬。苎麻的根系具有较高的药用价值，由萝卜根(也叫营养根，由不定根膨大形成)、支根和细根组成。萝卜根内储存着丰富的养分，供地上部植株生长发育。苎麻萝卜根多数是在土壤中产生，在一般营养液中较难产生萝卜根。目前关于使苎麻产生萝卜根的营养液未见相关报道。

氮是苎麻生长发育和形成器官必须的营养元素之一，苎麻吸收利用的氮主要有硝态氮与铵态氮两种形式，苎麻生长环境中氮浓度影响苎麻根系的生长发育，杨瑞芳等(2010)研究表明氮浓度在0、10mmol/L、15mmol/L、20mmol/L条件下，随着浓度的增加苎麻地下部和地上部的质量随之增加，施氮能极显著提高苎麻根系活力，氮浓度为15mmol/L时达到最大值。但在该研究中氮浓度梯度太大，无法确定苎麻根系活力最大时氮浓度值。

氮源形态影响植物根系的发育，在水稻中发现增NO3-营养条件下水稻品种的根系干重和积累量显著增加，并且促进植株体内生长素从地上部向根系的极性运输，在拟南芥中发现较高浓度的NO3-可作为信号分子，作用于硝酸盐转运蛋白NRT1.1，促进植株侧根中生长素的积累，从而促进侧根的生长与发育。同时饶学明等(2003)研究表明增加NH4+的比例有助于烟草光合能力的提高，促进地上部的生长与发育。范俊俊等(2016)在苜蓿中发现，硝态氮与铵态氮混合使用时紫花苜蓿根系生长最好，肥料报酬率高，但在水培条件下不同的氮源对于苎麻萝卜根的膨大有怎样的影响，目前还没有相关研究。

苎麻根系环境的pH值，影响其根系的生长发育。土壤pH<5或pH>8时将会对苎麻根系产生伤害。苎麻根系对硝态氮的吸收与利用，使根系环境pH升高，对铵态氮的吸收使pH降低，其降低幅度大于硝态氮介质的变化。赵爽(2007)研究表明第一年使用铵态氮肥使土壤pH降低0.73-1.11，使用硝态氮时土壤pH升高0.29-0.51，其中铵态氮使pH降低的幅度是硝态氮升高幅度的2倍左右。水培营养液如果单一使用硝态氮或铵态氮会改变营养液的pH,不利于苎麻根系的生长发育。在水培过程中，通常通过加入酸或碱来调节营养液的pH，但是苎麻的生长使营养液pH发生变化是一个动态过程，需要不断的检测溶液pH并作出相应的调整，既耗时又费力，而且加入酸或碱的量不宜准确把握，影响水培的效果，如果通过营养液自身的调节使其pH维持在5-8之间，可节省时间与劳动力，并提高水培效率。

苎麻萝卜根中含有大量淀粉，在苎麻作物的相关研究中，并没有发现一种营养液及其使用方法有利于苎麻根系积累淀粉，并有利于萝卜根的形成。

发明内容

本发明提供了一种苎麻水培促生萝卜根的营养液及其使用方法，其目的在于提供一种可通过水培使苎麻快速、有效的产生萝卜根的方法。

本发明所述的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液及其使用方法，其营养液中含大量元素化合物Ca(NO₃)₂·4H₂O、KNO₃、NH4H₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、FeNa·EDTA、CaCl₂·2H₂O浓度分别为236.15-295.15mg/L、682.49-758.33mg/L、126.53-230.06mg/L、500-600mg/L、37-45mg/L、588.08-735.10mg/L，微量元素化合物H₃BO₄、MnSO₄·H₂O、ZnSO₄·7H₂O、CuSO₄·5H₂O、H₂MoO₄的浓度分别为2.86mg/L、2.13mg/L、0.22mg/L、0.08mg/L、0.06mg/L，其中以硝酸盐与铵盐同时作为苎麻吸收的氮源，硝态氮与铵态氮物质的量比例为5-8:1，且总氮浓度为9-12mmol/L。

营养液制备，包括储存液制备与工作液制备两个步骤。

储存液制备：以制备1L储存液为例，其中大量元素分A液与B液，分别浓缩100倍，铁盐与微量元素分别浓缩1000倍，具体制备步骤如下：

A液：分别称取KNO₃、MgSO₄·7H₂O、NH4H₂PO₄固体质量68.249-75.833g、50-60g、12.653-23.006g，混合后用蒸馏水充分溶解，容量瓶定容至1L，并储存在1L试剂瓶中。

B液：分别称取Ca(NO₃)₂·4H₂O、CaCl₂·2H₂O固体质量23.615-29.515g、58.808-73.510g，混合后用蒸馏水充分溶解，容量瓶定容至1L，并储存在1L试剂瓶中。

铁盐：称取FeNa·EDTA固体质量为36g-45g，用蒸馏水充分溶解后，容量瓶定容至1L，并储存在1L棕色试剂瓶中。

微量元素：H₃BO₄、MnSO₄·H₂O、ZnSO₄·7H₂O、CuSO₄·5H₂O、H₂MoO₄分别称取2.86g、2.13g、0.22g、0.08g、0.06g于烧杯中，分别加入适量蒸馏水(加入量可溶解相应物质即可)，溶解后将各溶液混合，并用蒸馏水将烧杯洗涤干净，洗涤液需转移到混合液中，最后将混合液定容至1L，储存在1L试剂瓶中。

工作液制备：以配制10L工作营养液为例，配制工作液时先在水培仪中加入9780mL自来水，开启循环装置，如水泵。分别加入储存液A液、B液、铁盐、微量元素的体积为100ml、100ml、10ml、10ml，待一种储存液充分稀释后再加入另一种储存液。

另外：当进行大型工厂化水培时，可不制备储存液，直接根据所需营养液体积，计算出所需各元素化合物的质量，溶解于相应体积自来水中即可，为了操作方便，可根据营养液配方与所需体积，按比例将上述A液中各物质、B液中各物质、单一铁盐、微量元素各物质固体分装配制成4种化肥，即可直接投入生产使用。

本发明还包括营养液的使用方法，其步骤包括：

1、苎麻品种筛选：选取抗逆性强，分枝多、发兜能力强，株高较高、茎干较粗等生长势较好的苎麻品种，并对所选品种进行去顶，培养健壮分枝。

2、苎麻嫩梢扦插水培：去顶半个月后取苗，长度为12-15cm，并除去下部叶片，只保留顶部3-4片嫩叶，然后将扦插苗浸入适量浓度的多菌灵消毒30s，扦插到水培仪中，水培仪中加入等量的自来水让扦插苗生根，试验在温室中操作，水培环境中空气湿度控制在70％-90％。

3、营养液处理：苎麻扦插7-10天后，根据苎麻嫩梢扦插时水培仪中加入自来水的体积与储存液的浓缩倍数，按相应比例加入储存液充分稀释即可。

4、环境条件控制：温室内要光照充足，前期温度控制在20-28℃范围内，一个月后温度控制在18-25℃；每隔一周在水培仪中补充苎麻生长消耗的水分，2-3个月更换一次营养液。

本发明提供的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液及使用方法具有如下优点：

1、营养液中以硝酸盐与铵盐同时作为苎麻吸收的氮源，硝态氮与铵态氮物质的量比例为5-8:1，可通过硝态氮与铵态氮的比例调节苎麻地上部与地下部的生长相关性，促进苎麻萝卜根的生长。

2、营养液中总氮浓度在12mmol/L时，苎麻根系活力最大，促进苎麻水培形成萝卜根。

3、营养液中总氮浓度在9mmol/L时，苎麻根系表面积有最大值。

4、营养液通过硝铵比例调节苎麻生长过程中根系环境pH，使苎麻根系生长环境的pH保持在5-8范围之间，不需要人为的通过加入酸或碱维持营养液中pH的稳定。

5、营养液中各营养元素浓度较高，苎麻萝卜根产生前不需要更换营养液，也不需要补充营养，只需补充苎麻消耗的水分即可，操作简单，减少工作量。

6、在该营养液中生长的苎麻，70-90d后便可产生0.25-0.5kg重的萝卜根，其根直径为2-3cm，根长20-30cm，所需时间短，效果明显。

附图说明：

图1公开了一种苎麻水培促生萝卜根的营养液配方中大量元素营养液配方；

图2公开了一种苎麻水培促生萝卜根的营养液配方中微量元素营养液配方；

图3示出了Karen牌水培装置及水培苎麻植株；

图4示出了加入营养液70天后，川饲苎1号在营养液中生成的萝卜根；

图5示出了加入营养液70天后，川饲苎2号在营养液中生成的萝卜根。

具体实施方式：

本发明所提到的水培仪、配制营养液所需试剂、多菌灵等都可在市场购得，以下所述仅为本发明的较佳实施案例，对本发明并不构成限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。本发明提供的实施案例在湖南省长沙市望城区温室中完成，试验于2016年9月12日开始。

实施例1：

2016年9月12日选取抗逆性强、植株生长势好、发蔸能力强的川饲苎1号，将其去顶后，培养健壮分枝，2016年9月27日，从苎麻资源圃中取苗，将其长度削至12-15cm，并除去下部叶片，只保留顶部3-4片嫩叶，然后将扦插苗浸入适量浓度的多菌灵消毒30s，扦插到Karen牌无土栽培水培仪内，每个水培仪中加入10L自来水让扦插苗进行生根(图3)。

按上述说明书配制1L水培营养液储存液，其A液中KNO3、NH4H2PO4、MgSO4·7H2O浓度分别为68.76g/L、12.65g/L、50.00g/L；B液中Ca(NO3)2·4H2O、CaCl2·2H2O的浓度分别为23.62g/L、58.81g/L；铁盐储存液中FeNa·EDTA的浓度为37.00g/L；微量元素储存液中H3BO4、MnSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、H2MoO4的浓度分别为2.86g/L、2.13g/L、0.22g/L、0.08g/L、0.06g/L，配成工作液后，其中硝态氮与铵态氮物质的量比例为8:1，总氮浓度为9.9mmol/L。

注意：储存液的浓缩倍数与体积可根据实际需要作相应调整，当大量元素浓缩倍数大于100倍时，为了避免沉淀和结晶，需将各大量元素化合物分开溶解，改变储存液的体积时，根据比例称取相应物质的质量即可；对于溶解吸热与放热的盐，溶解后待其温度恢复至常温时才可定容。

苎麻扦插8天后(此时嫩梢已生根)，在水培仪中分别加入A液、B液、铁盐、微量元素储存液的体积为100ml、100ml、10ml、10ml，加入时待一种储存液充分稀释后再加入另一种储存液。

每隔一周后在水培仪中补充苎麻生长消耗的水分，大约1L，前一个月温室中温度为20-28℃，后期温度为18-25℃，70天后便可在水培仪中发现直径为2.0cm、重为0.25kg、长为20.8cm的萝卜根(图4)。

实施例2：

2016年9月13日选取抗逆性强、植株生长势好、发蔸能力强的川饲苎1号，将其去顶后，培养健壮分枝，2016年9月28日，从苎麻资源圃中取苗，将其长度削至12-15cm，并除去下部叶片，只保留顶部3-4片嫩叶，然后将扦插苗浸入适量浓度的多菌灵消毒30s，扦插到Karen牌无土栽培水培仪内，每个水培仪中加入10L自来水让扦插苗进行生根。

按上述说明书配制1L水培营养液储存液，其A液中KNO3、NH4H2PO4、MgSO4·7H2O浓度分别为68.25g/L、17.26g/L、55.00g/L；B液中Ca(NO3)2·4H2O、CaCl2·2H2O的浓度分别为26.57g/L、66.16g/L；铁盐储存液中FeNa·EDTA的浓度为41.00g/L；微量元素储存液中H3BO4、MnSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、H2MoO4的浓度分别为2.86g/L、2.13g/L、0.22g/L、0.08g/L、0.06g/L，配成工作液后，其中硝态氮与铵态氮物质的量比例为6.5:1，总氮浓度为11.25mmol/L。

苎麻扦插8天后(此时嫩梢已生根)，在水培仪中分别加入A液、B液、铁盐、微量元素储存液的体积为100ml、100ml、10ml、10ml，加入时待一种储存液充分稀释后再加入另一种储存液。

每隔一周后在水培仪中补充苎麻生长消耗的水分，大约1L，前一个月温室中温度为20-28℃，后期温度为18-25℃，70天后便可在水培仪中发现直径为2.3cm、重为0.3kg、长为21.2cm的萝卜根。

实施例3：

2016年9月14日于中国农业科学院麻类研究所苎麻资源圃中选取抗逆性强、植株生长势好、发蔸能力强的川饲苎2号，将其去顶后，培养健壮分枝，2016年9月29日，从苎麻资源圃中取苗，将其长度削至12-15cm，并除去下部叶片，只保留顶部3-4片嫩叶，然后将扦插苗浸入适量浓度的多菌灵消毒30s，扦插到Karen牌无土栽培水培仪内，每个水培仪中加入10L自来水让扦插苗进行生根。

按上述说明书配制1L水培营养液储存液，其A液中KNO3、NH4H2PO4、MgSO4·7H2O浓度分别为75.83g/L、23.01g/L、60.00g/L；B液中Ca(NO3)2·4H2O、CaCl2·2H2O的浓度分别为29.52g/L、73.51g/L；铁盐储存液中FeNa·EDTA的浓度为45.00g/L；微量元素储存液中H3BO4、MnSO4·H2O、ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H2O、H2MoO4的浓度分别为2.86g/L、2.13g/L、0.22g/L、0.08g/L、0.06g/L，配成工作液后，其中硝态氮与铵态氮物质的量比例为5:1，总氮浓度为12mmol/L。

苎麻扦插8天后(此时嫩梢已生根)，在水培仪中分别加入A液、B液、铁盐、微量元素储存液的体积为100ml、100ml、10ml、10ml，加入时待一种储存液充分稀释后再加入另一种储存液。

每隔一周后在水培仪中补充苎麻生长消耗的水分，大约1L，前一个月温室中温度为20-28℃，后期温度为18-25℃，70天后便可在水培仪中发现直径为2.5cm、重为0.4kg、长为26cm的萝卜根(图5)。

Claims (10)

1.一种苎麻水培促生萝卜根的营养液，由大量元素、微量元素与水组成，其特征在于所述营养液含大量元素由Ca(NO₃)₂·4H₂O、KNO₃、NH₄H₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、FeNa·EDTA、CaCl₂·2H₂O组成，微量元素由H₃BO₄、MnSO₄·H₂O、ZnSO₄·7H₂O、CuSO₄·5H₂O、H₂MoO₄组成，营养液中硝态氮与铵态氮物质的量比例为5-8:1，总氮浓度为9-12mmol/L。

2.根据权利要求1所述的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液，其特征在于所述营养液含大量元素中Ca(NO₃)₂·4H₂O、KNO₃、NH4H₂PO₄、MgSO₄·7H₂O、FeNa·EDTA、CaCl₂·2H₂O浓度分别为236.15-295.20mg/L、687.55-758.33mg/L、126.53-230.06mg/L、500-600mg/L、37-45mg/L、588.08-735.10mg/L，微量元素中H₃BO₄、MnSO₄·H₂O、ZnSO₄·7H₂O、CuSO₄·5H₂O、H₂MoO₄的浓度分别为2.86mg/L、2.13mg/L、0.22mg/L、0.08mg/L、0.06mg/L。

3.根据权利要求1所述的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液，其特征在于所述营养液通过调节硝态氮与铵态氮的比例来调节苎麻地上部与地下部的生长速率。

4.根据权利要求1所述的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液，其特征在于所述营养液通过调节硝态氮与铵态氮的比例来调节营养液自身pH，使苎麻根系生长环境的pH保持在5-8范围之间。

5.根据权利要求1所述的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液，其特征在于所述营养液总氮浓度为12mmol/L时可使苎麻根系活力达到最大值。

6.根据权利要求1所述的一种苎麻水培促生萝卜根的营养液，其特征在于总氮浓度在9mmol/L时可使苎麻根系表面积达到最大值。

7.一种制备权利要求1所述营养液的方法，包括储存液制备与工作液制备两个步骤，其制备步骤如下：

A.储存液制备，其中大量元素分A液与B液，分别浓缩100倍，铁盐与微量元素分别浓缩1000倍：大量元素分A液，分别称取KNO₃、MgSO₄·7H₂O、NH₄H₂PO₄固体质量68.755-75.833g、50-60g、12.653-23.006g，混合后用蒸馏水充分溶解定容至1L，并储存在1L试剂瓶中；大量元素B液，分别称取Ca(NO₃)₂·4H₂O、CaCl₂·2H₂O固体质量23.615-29.520g、58.808-73.510g，混合后用蒸馏水充分溶解定容至1L，并储存在1L试剂瓶中；微量元素，分别称取H₃BO₄、MnSO₄·H₂O、ZnSO₄·7H₂O、CuSO₄·5H₂O、H₂MoO₄固体质量为2.86g、2.13g、0.22g、0.08g、0.06g，并用蒸馏水溶解，将混合液定容至1L，储存在1L试剂瓶中；铁盐，称取FeNa·EDTA固体质量为36g-45g，用蒸馏水充分溶解后容至1L，并储存在1L棕色试剂瓶中；

B.工作液制备：根据苎麻嫩梢扦插时水培仪中加入自来水的体积与储存液的浓缩倍数，按相应比例分别加入各种储存液，待一种储存液充分稀释后再加入另一种储存液充分稀释即可。

8.根据权利要求7所述营养液的制备方法，其特征在于可不制备储存液，直接根据所需营养液体积，计算出所需各元素化合物的质量，溶解于相应体积自来水中即可。

9.根据权利要求7所述营养液的制备方法，其特征在于可不制备储存液，根据营养液配方与所需体积，按比例将A液中各物质、B液中各物质、单一铁盐、微量元素各物质固体分装配制成4种化肥，即可直接投入生产使用。

10.根据权利要求1所述营养液的使用方法，其步骤包括：

A.苎麻品种筛选：选取抗逆性强，分枝多、发兜能力强，株高较高、茎干较粗等生长势较好的苎麻品种，并对所选品种进行去顶，培养健壮分枝；

B.苎麻嫩梢扦插水培：去顶半个月后取苗，长度为12-15cm，并除去下部叶片，只保留顶部3-4片嫩叶，然后将扦插苗浸入适量浓度的多菌灵消毒30s，扦插到水培仪中，水培仪中加入等量的自来水让扦插苗生根，试验在温室中操作，水培环境中空气湿度控制在70％-90％；

C.营养液处理：苎麻扦插7-10天后，根据苎麻嫩梢扦插时水培仪中加入自来水的体积与储存液的浓缩倍数，按相应比例加入储存液充分稀释即可；

D.环境条件控制：温室内要光照充足，前30d温度控制在20-28℃范围内，30d后温度控制在18-25℃；每隔一周在水培仪中补充苎麻生长消耗的水分，2-3个月更换一次营养液。