CN112400894B - 谷子抗倒伏增产调节剂的制备及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供谷子抗倒伏增产调节剂的制备及其应用。该调节剂含有如下的组分：乙烯利93.5‑125g/L，氯代氯化胆碱250‑280.5g/L，硫酸铜36g/L，聚天冬氨酸钾30‑60g/L，活性剂和展着剂20ml/L，余量为水。所述活性剂和展着剂选自吐温20、吐温60中的一种或多种。本发明提供的谷子抗倒伏增产调节剂能够显著增强谷子的抗倒伏能力，增加谷子的穗粒重和出谷率，使谷子产量提高15％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，对我国谷子生产具有积极的推动作用。

Description

谷子抗倒伏增产调节剂的制备及其应用
技术领域
本发明涉及农药领域，尤其涉及谷子抗倒伏增产调节剂的制备及其应用。
背景技术
谷子是传统的优势作物和抗旱耐瘠作物，具有抗旱节水的生理特点、广泛的生态适应性，研究表明：谷子自然营养均衡，蛋白质含量达11.2％-13.4％，脂肪含量4.5％，所含蛋白质和脂肪均高于大米、小麦粉；谷子含有人体必需的8种氨基酸，含量丰富且比例协调，其中，赖氨酸含量为0.22％-5.24％，蛋氨酸含量为0.4％，色氨酸含量为0.25％，亮氨酸含量为1.87％，苏氨酸、异亮氨酸及缬氨酸的含量均在0.42％-2.88％；维生素的含量亦较丰富，且粗纤维的含量最低，是产妇、幼儿及老人的滋补佳品。小米除作主食外，也是食品工业中良好的淀粉质原料，用于酿酒、酿醋、酿造酱油等，制米副产品谷壳、谷糠也是固态发酵醋的优质填充料。谷子既是粮食作物，还是重要的饲草用作物。据国外研究,谷草新鲜茎叶和干草粗蛋白含量为16％-17％，我国内蒙古农科院作物所测定的抽穗期谷草品种的粗蛋白含量达15.78％，远高于其他禾本科牧草，接近苜蓿干草蛋白质含量(18-20％)，因此谷草的饲料价值接近豆科牧草,但产量显著优于苜蓿，因此谷子完全可以作为一个饲草产业来发展。
在谷子生产中，提高施肥水平、增加种植密度，在单位面积上收获较多的籽粒是实现谷子高产稳产的必经之路。在高密度、高施肥水平条件下，倒伏不可避免的成为制约谷子进一步提高产量和品质的限制因素。我国北方谷子主产区，在谷子生长发育关键时期，尤其是拔节后灌浆期间，由于风雨的袭击极易发生倒伏。倒伏导致谷子叶片重叠挤压，光合作用滞缓，根系断裂、茎秆输导组织损伤，在生理上引起“源”端光合产物合成量下降，并阻隔了“源”端光合产物向籽粒的输送；倒伏谷子秸秆交错盘压，导致谷子不能正常授粉，引起籽粒败育，生理“库”发育不足，库容小，表现为谷子秃尖长、籽粒少、穗小、粒瘪、产量低；同时给谷子施肥、治虫、收获带来困难；并且，倒伏造成的机械伤口为病虫害的入侵打开了通道。从而导致行谷子疾病流、大幅度减产。每年因为倒伏造成的减产程度，轻者减产5％-10％，重者减产30％-40％，更有甚者绝收。并且，大量研究表明，谷子果穗长度、穗粒数、穗粒重等产量构成指标与密度呈负相关关系，空壳率和秕子率与密度呈正相关关系，即增加密度将不可避免的造成果穗发育受限制。因此，在增加种植密度的情况下，防止谷子倒伏、保证果穗正常发育，实现高产稳产是谷子栽培管理的重要课题。
国内外在谷子生产中，应用植物生长调节剂可以有效地防止倒伏、提高谷子的抗逆性、提高产量。目前，生产中应用的植物生长调节剂种类繁多，其中多效唑、烯效唑、氯代氯化胆碱等主要用来降低株高、防止倒伏，但同时带来的副作用是限制果穗发育、降低产量；三十烷醇、芸苔素内脂等可以改善光合性能，但不能有效地防止倒伏。因此，本研究针对谷子生产中实现高产稳产的限制因子，即高密度与易倒伏、高密度与穗粒重下降、高密度与秕谷率和空壳率上升，以及通用调节剂抗倒伏与限制果穗发育之间的矛盾，从促进根系发育、坚秆抗倒、促进穗发育的角度出发，研制环境友好型谷子抗倒增产调节剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种配方科学、制备方便的谷子抗倒增产调节剂产品，用以诱导谷子建立庞大的根系，增加谷子茎秆坚韧度，矮化谷子节间长度，降低株高，提高谷子高密度高水肥条件下抗倒伏的能力；同时，改善谷子叶片光合性能和穗部发育状况，促进谷子获得高产稳产。该调节剂可应用于谷子叶面喷施农药和种子包衣剂。
本发明第一方面提供一种谷子抗倒伏增产调节剂，含有植物生长调节剂、多聚氨基酸盐、微量元素、活性剂和展着剂和溶剂。
上述谷子抗倒伏增产调节剂中的生长调节剂包括乙烯利、氯代氯化胆碱；多聚氨基酸盐为聚天冬氨酸(钾)盐；微量元素为硫酸铜；活性剂和展着剂选自吐温20或吐温40或吐温60或吐温80或吐温85中的一种或多种；溶剂为水。具体地，聚天冬氨酸钾、乙烯利与氯代氯化胆碱的重量比为1：(1.36-2.70)：(3.57-7.00)。
更进一步，上述谷子抗倒伏增产调节剂，含有如下的组分：乙烯利95-135g/L，氯代氯化胆碱250-350g/L，硫酸铜36g/L，聚天冬氨酸钾50-70g/L，活性剂和展着剂20ml/L，389-549g/L水。
在制备上述谷子抗倒伏增产调节剂时，从矮化谷子穗下节间长度、提高茎秆坚韧度、诱导谷子建成庞大根系、增加谷子抗倒伏能力、优化调节谷子形态指标与产量构成指标的角度出发，选择了氯代氯化胆碱(chlormequat,CCC)、甲哌鎓(mepiquat-chloride，Pix)、烯效唑(uniconazole,PP333)、丁酰肼(daminozide,B9)、乙烯利(Ethephon,Eth)作为植物生长调节剂，优选氯代氯化胆碱和乙烯利，结合应用方式和实用效果，乙烯利作为叶面喷施剂成分最优，氯代氯化胆碱最作为种衣剂成分为最优。植物生长调节剂占34.5％-48.50％。
其中，乙烯利(Ethephon,Eth)：化学名称：2-氯乙基膦酸，分子式C7H8ClN，分子量149.7，纯品为白色结晶，易溶于水，难溶于丙酮、乙酸乙酯。乙烯利抑制细胞伸长，矮化株高，降低穗位，促进谷子节根发育，抗倒伏。
氯代氯化胆碱(chlormequat，CCC)：化学名称2-氯乙基三甲基铵，又名矮壮素，分子式C5H13CIN，分子量122.6，210℃以上分解，蒸气压0.010mPa。浅黄色晶体，易溶于水。能缩短植株的节间和叶柄，使植物矮化坚实；可以提高植株的抗虫、抗病和抗倒伏能力。
微量元素为硫酸铜，占3.60％。硫酸铜俗称胆矾、铜矾或蓝矾，相对密度为2.284。胆矾在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去三分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水，150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾。
硫酸铜具体为五水硫酸铜，五水硫酸铜(Cupric sulfate)：分子式CuSO4·5H2O，分子量249.68。兰亮色结晶或结晶性粉末,易溶于水,不溶于无水乙醇。在谷子生长发育过程中，硫酸铜参与叶绿素的合成，参与三羧酸循环过程中辅酶的合成，调节能量代谢和物质代谢过程，提高谷子体细胞的代谢活力；同时增加乙烯利的作用效果。
多聚氨基酸盐为聚天冬氨酸钾。聚天冬氨酸是由单一氨基酸聚合而成的特异蛋白，分子中具有肽键及羧酸基，对离子有极强的螯合能力，是可生物降解的水溶性聚合物。聚天冬氨酸钾为聚天冬氨酸以钾盐的方式存在。聚天冬氨酸钾(Polyaspartic potassium，PASPK)：分子式KC4H6NO3(C4H5NO3)C4H6NO4，分子量1000-5000，纯品为浅褐色结晶，易溶于水。在谷子生长发育过程中，聚天冬氨酸(钾)通过激活磷酸二酯酶和调节钙代谢改善细胞的生理功能，诱导调控第二信使系统(钙调素)，改善谷子生长发育过程中内源激素的平衡状态，提高谷子体细胞的免疫力，改善谷子籽粒灌浆期叶片的光合性能，延长叶片的光合寿命，降低秕谷率和空壳率；同时促进根系对氮素的吸收利用，促进蛋白的合成，减少秕谷率，提高谷子籽粒的品质。
本发明所述的调节剂中还可含有常规的活性剂和展着剂，浓度一般占调节剂总量的1.95～2.05％：选用曲拉通(Triton)和吐温(Tween)类，优选为吐温类，包括吐温20、吐温40、吐温60、吐温80和吐温85。余量为溶剂，本发明优选溶剂为水。
在上述配方中，聚天冬氨酸钾可以激活磷酸二酯酶和调节钙代谢，改善细胞的生理功能，促进穗器官发育，提高穗粒重，改善籽粒品质；参与三羧酸循环，调节能量代谢，提高谷子体细胞的代谢活力，促进穗器官发育，提高雌穗小花受精率，减少秕谷率和空壳率；乙烯利可以降低谷子株高，促进茎秆的径向生长，促进气生根发育，抗倒伏；氯代氯化胆碱可以增加细胞质的浓度，促进细胞染色体的复制，抑制赤霉素的合成，缩短谷子茎秆的节间和叶柄，使茎秆矮化坚实，同时提高谷子植株抗逆和抗倒伏的能力。
在具体实施中，三种组分具有显著的协同作用。选择聚天冬氨酸钾、乙烯利和氯代氯化胆碱为主要组分，分别设置0、1、2三个浓度梯度(浓度梯度见表1)，进行排列组合，共计26个处理1个对照，以张杂谷11为测试品种，拔节期和抽穗前5天叶面喷施，三次重复，成熟期收获，测产。如表2所示，结果表明三种组分具有显著的协同作用，株高降低了23.08％，单穗重增加9.55％，穗粒重增加11.73％，出谷率增加4.01％，产量增加了15.90％。
表1：聚天冬氨酸钾(PASPK)、乙烯利(ETH)和氯代氯化胆碱(CCC)浓度梯度
代码 P(浓度：ppm) E(浓度：ppm) C(浓度：ppm)
0 0 0 0
1 50 190 250
2 100 380 500
表2：聚天冬氨酸钾(PASPK)、乙烯利(ETH)和氯代氯化胆碱(CCC)协同作用实验
Figure BDA0002796819090000051
Figure BDA0002796819090000061
本发明第二方面提供制备上述谷子抗倒伏增产调节剂的方法，包括以下步骤：向水中加入聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；向水中先后加入乙烯利、氯代氯化胆碱，溶解完全后，形成溶液II；将溶液I与溶液II混合，加入活性剂和展着剂，用水定容。
本发明第三方面提供了上述谷子抗倒伏增产调节剂在谷子种植中的应用。将所述谷子抗倒伏增产调节剂稀释成500-700倍液进行一次或多次叶面喷施；叶面喷施的时间为谷子拔节期或抽穗期前5天。
本发明的有益效果是：
本发明所述的谷子抗倒伏增产调节剂，具有增强抗倒伏能力和提高产量的双重功能，且无毒、无副作用、成本低、使用方便。由于该增产调节剂的配方新颖独特，一次使用可以起到多种功效，相比现有的调节谷子形态指标和产量指标的植物生长调节剂而言，具有投资少、作用范围广、可以全面提高谷子抗倒伏性能和提高产量的优势，因而本发明对我国谷子生产具有积极的推动作用。
本发明申请人在河北省廊坊市、河南省新乡市、吉林省公主岭市的多点示范试验观察，施用该产品后，在2010年、2011年、2012年雨季对照田均发生不同程度的倒伏，倒伏类型包括根倒和茎折，倒伏率介于27％-64％；所有参试谷子试验田均未发生倒伏，产量平均提高15％以上。本发明所提供的谷子抗倒伏增产调节剂施用后有以下的优点：
(1)使用后根系庞大，节根增加一到二层，次生根数量多、根长，根系活力强，增加谷子根系对土壤的固着力和吸收养分的能力，壮苗、抗旱、抗逆性强。
(2)缩短秸秆基部节间长度，增粗茎秆，茎壁增厚、矮化株高、改善株型，降低株高30cm，茎秆木质化程度高，根系庞大，抗倒伏。
(3)消除大小弱三类苗，弱小苗促壮苗，大苗矮化，促使谷子长势整齐一致，叶片宽厚浓绿，功能期延长，增强光合作用，增加千粒重，促进早熟。
(4)促穗壮籽，减少秕谷率和空壳率，提高穗粒重，改善谷子品质，提高产量，增产15％以上。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所述植物生长调节剂选用聚天冬氨酸钾(山东淄博市力帮精细化工有限公司，登记证号：Q/ZLB-002-2005)、氯代氯化胆碱(重庆双丰农药有限公司，农药登记证号：PD86123-9)、乙烯利(江苏连云港立本农药化工有限公司，农药登记证号：LS20060228)和硫酸铜(江西铜业集团(贵溪)新材料有限公司，登记证号：PD88105—19)，吐温20作为活性剂和展着剂。
实施例1
首先，向100ml水中加入50g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利95g、氯代氯化胆碱250g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例2
首先，向100ml水中加入50g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利95g、氯代氯化胆碱350g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例3
首先，向100ml水中加入50g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利135g、氯代氯化胆碱250g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例4
首先，向100ml水中加入50g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利135g、氯代氯化胆碱350g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例5
首先，向100ml水中加入70g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利95g、氯代氯化胆碱250g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例6
首先，向100ml水中加入70g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利95g、氯代氯化胆碱350g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例7
首先，向100ml水中加入70g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利135g、氯代氯化胆碱250g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例8
首先，向100ml水中加入70g聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入36g硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；之后，向500ml水中先后加入乙烯利135g、氯代氯化胆碱350g，溶解完全后，形成溶液II。之后，将溶液I与溶液II混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。
实施例9
叶面喷施调节剂可以在谷子拔节期、抽穗期前5天施用，施用时将实施例1、2、3、4的调节剂兑水稀释成500倍液，实施例5、6、7、8兑水稀释成700倍液，然后喷施于叶面。
以张杂谷11为测试品种，拔节期和抽穗前5天叶面喷施，三次重复，成熟期收获，测产。各实施例中谷子生长状况见表3。
表3施用不同配方调节剂的谷子生长状况
Figure BDA0002796819090000101
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.谷子抗倒伏增产调节剂在谷子种植中的应用，其特征在于，所述谷子抗倒伏增产调节剂为乙烯利95-135 g/L，氯代氯化胆碱250-350 g/L，硫酸铜36 g/L，聚天冬氨酸钾50-70g/L和活性剂和展着剂共20ml/L，使用水定容至1000ml；将所述谷子抗倒伏增产调节剂稀释成500-700倍液，在谷子拔节期或抽穗期前5天进行一次或多次叶面喷施。
2.谷子抗倒伏增产调节剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向水中加入聚天冬氨酸钾，完全溶解后，加入硫酸铜，形成深蓝色络合溶液I；向水中先后加入乙烯利、氯代氯化胆碱，溶解完全后，形成溶液II；将溶液I与溶液II混合，加入活性剂和展着剂，用水定容；
所述谷子抗倒伏增产调节剂为乙烯利95-135 g/L，氯代氯化胆碱250-350 g/L，硫酸铜36 g/L，聚天冬氨酸钾50-70 g/L和活性剂和展着剂共20ml/L。
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