CN113439501A - 一种提高牧草种子活力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：(1)对种子进行预处理，得到预处理种子；(2)将预处理种子放入离子注入机中，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应和/或无热效应，控制低能氮的注入总剂量为(3000‑8000)×2.6×1013ions/cm2，能量为20‑30keV，氮离子束流大小为10‑15mA；本发明中通过利用低能氮离子注入技术，并控制有热或者无热效应能够进一步提高种子的质量及产量。
Description
技术领域
本发明涉及牧草种植技术领域，更具体的说是涉及一种提高牧草种子活力的方法。
背景技术
采用理化方法处理植物种子，提高种子活力，进而达到丰产作用的技术有很多。传统的化学物质处理种子的方法有植物生长调节剂处理，微量元素肥料处理和化学药剂处理(种子世界，2009.5，种子处理的方法及应用，李国忠等)，该方法已经在灭菌、防病、提高种子活力及丰产能力等方面得到广泛应用，但化学处理方法容易造成土壤环境的破坏。
随着现代科学技术的发展，应用物理方法处理农作物种子而使其高产、优质的技术已被越来越多地应用于农业生产中，国内外许多研究表明：在一定条件下，采用各种物理手段对种子作播前处理可提高种子活力、促进种子萌发、提高农作物的产量和质量(作物杂志，2008.6，种子物理处理技术研究进展，王敏等)。其处理的技术核心主要是利用电场、磁场、磁化水、声波、激光、等离子体等。
目前，在中国已获得专利的技术有：静电场处理种子方法，专利号：87105063.3；直流电场综合处理种子的方法，专利号：00135603.8；等离子体处理作物种子的方法，专利号：02116968.3。已有研究成果的技术有：利用磁化水浸种小麦，发芽势与发芽率有明显提高；使幼苗叶绿素含量增加，保水力增强，因而有利于形成壮苗，提高小麦产量(西北农业学报，1997，6(4)，磁化水浸种对小麦生理代谢及增产效应的研究，赵国林等)；磁场处理玉米、大白菜、豆角、番茄、大豆种子可以提高其产量(种子，1985(2)，磁场对玉米苗期生长和经济性状的影响，何铭章；物理通报，1992(12)磁技术在农作物种子上的应用，高明英等)。超声波处理小麦种子，可提高发芽率和出苗率，增产8-10％，棉花经超声波处理后，可提前3天吐絮，并提高了结桃率(浙江农业学报，1998.10(2)，物理因素处理对农作物种子的生物学效应，房正浓等)。
离子束注入生物效应可分为以下几个阶段.(1)物理阶段：入射离子同靶原子发生碰撞，导致原子激发、电离，能量损失，同时慢化的原初人射离子也以高斯分布形式沉积下来。(2)化学阶段：随着入射离子能量的传递、原子的解离及入射离子的沉积，与靶分子所交换的能量就会急剧地释放出来，由此形成一个电离密度相对高的电离峰(即Bragg峰)。在这种情况下如果Bragg峰正好停留在生物体的遗传物质上，则会引起DNA的断裂、重排，导致染色体的结构变异(即染色体的缺失、倒位、重复和易位)(3)生物阶段：分子损伤不能通过细胞的代谢功能得到修复，表现出下列生物学效应：细胞死亡、细胞突变以及后代的遗传变异[7]。和上述几种技术相比，离子束注入技术具有诸多优点，如:可以在电场、磁场的作用下被加速或减速以获得不同能量；可对其进行精确控制，从而可获得平行束，也可被聚焦成微细束；粒子束在固体内的直进性好等。与传统辐射相比较，它们的物质相互作用不同，第一，传统辐射与离子注入都有能量效应，但两者的沉积方式却有所不同，离子注入存在峰值(Bragg峰)，峰的位置由离子能量控制。在峰的前面，靶物质损伤较小，后面不受损伤。即注入离子对生物体的损伤是局部的，主要引起靶原子的移位和重排，并伴有级联碰撞的发生。传统辐射在生物体的能量沉积是以电子阻止本领为主，主要引起靶分子和原子的电离和激发。有计算表明一个30keV的入射离子可以引起几百个原子移位。相比之下，低能离子在其射程内对生物组织的损伤更严重，诱变效果更明显(卞坡等，1999卞坡，谷运红，霍裕平，秦广雍，赵维娟，苏明杰，1999，离子束的生物效应及应用，河南农业大学学报，33(2)：178—182)；第二，离子有静止质量，慢化后可能与周围的生物分子起化学反应，形成新的分子或基团；第三，离子束有刻蚀作用。刻蚀主要是溅射引起的，而溅射属于冷加工过程，因此不会伤及邻近的组织或细胞器，而传统的辐照对细胞的加工属于损伤性的热加工作用，对未被照射的邻近组织或细胞有比较大的损伤，所以，荷能离子束对细胞的加工效应明显地优于传统辐射对细胞的加工效应；第四，离子带电荷，与生物表面电荷交换，使生物体电性发生变化，等等。
牧草是指供饲养的牲畜食用的草或其他草本植物，牧草再生力强，一年可收割多次，富含各种微量元素和维生素，因此成为饲养家畜的首选，牧草品种的优劣直接影响到畜牧业经济效益的高低，需加以重视；牧草的质量受多方面因素的影响，牧草种子的质量、种植环境以及种植方法等因素是其中的重要方面；其中，种草种子的质量由于携带牧草的遗传基因，其对牧草的质量具有至关重要的作用；因此，如何提供一种提高牧草种子活力的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种提高牧草种子活力的方法，从而提高牧草的产量。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)对种子进行预处理，得到预处理种子；
(2)将预处理种子放入离子注入机中，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应和/或无热效应，控制低能氮的注入总剂量为(3000-8000)×2.6×1013ions/cm2，能量为20-30keV，氮离子束流大小为10-15mA。
本发明的有益效果：本发明中通过利用低能氮离子注入技术，并控制有热或者无热效应能够进一步提高种子的质量及产量。
当机器中有热效应时温度达到80℃是由于机器自发热造成的，得到的种子是发黑的；无热效应时，得到的种子维持原来的色度。
优选地，步骤(1)中，所述预处理的具体操作为：首先对种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，自然环境下干燥，得到预处理种子。
优选地，步骤(2)中，所述间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为(400-600)×2.6×1013ions/cm2，每次注入间隔时间为20-40s，注入时的真空度控制在1.0×10-2-3.0×10- 2Pa。
优选地，所述进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应时，控制低能氮的注入剂量为(3000-5000)×2.6×1013ions/cm2。
采用上述技术方案的有益效果：在上述条件下，注入后一周内播种，牧草产量提高10％-130％，粗蛋白含量提高5％-20％左右，粗脂肪含量提高5％-20％。
优选地，所述进行低能氮离子束的注入同时伴随无热效应时，控制低能氮的注入剂量为(5000-8000)×2.6×1013ions/cm2。
采用上述技术方案的有益效果：在上述条件下，注入后一周内播种，鹅观草产量提高10％-150％，粗蛋白含量提高5％-20％左右，粗脂肪含量提高5％-25％。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种提高牧草种子活力的方法，具有生理损伤小、突变谱广、突变频率高，有一定的重复性和方向性的优点；而且，可获得质量优异的牧草种子，有利于提高后续种植的牧草的质量以及产量，取得了较好的经济效益。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1
提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)首先对同德无芒披碱草种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，干燥，得到干种子；
(2)将干种子种胚向上以皿心为圆心螺旋外转方式用双面胶粘于平皿上，将粘好干种子的平皿放入离子注入机的靶室中进行低能氮离子束注入，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随无热效应，控制低能氮的注入剂量为5000×2.6×1013ions/cm2，能量为25keV，氮离子束流大小为12mA；其中，间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为400×2.6×1013ions/cm2，每次注入间隔时间为30s，注入时的真空度为2.5×10-2Pa。
实施例2
提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)首先对晋北偏穗鹅观草种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，干燥，得到干种子；
(2)将干种子种胚向上以皿心为圆心螺旋外转方式用双面胶粘于平皿上，将粘好干种子的平皿放入离子注入机的靶室中进行低能氮离子束注入，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随无热效应，控制低能氮的注入剂量为7000×2.6×1013ions/cm2，能量为30keV，氮离子束流大小为12mA；其中，间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为600×2.6×1013ions/cm2，每次注入间隔时间为30s，注入时的真空度为2.0×10-2Pa。
实施例3
提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)首先对吉生4号羊草种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，干燥，得到干种子；
(2)将干种子种胚向上以皿心为圆心螺旋外转方式用双面胶粘于平皿上，将粘好干种子的平皿放入离子注入机的靶室中进行低能氮离子束注入，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随无热效应，控制低能氮的注入剂量为8000×2.6×1013ions/cm2，能量为20-30keV，氮离子束流大小为15mA；其中，间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为600×2.6×1013ions/cm2，每次注入间隔时间为30s，注入时的真空度为2.0×10-2Pa。
实施例4
提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)首先对草原3号杂花苜蓿种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除混杂于种子中质量较轻的杂质，最后对种子进行过筛，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，干燥，得到干种子；
(2)将干种子种胚向上以皿心为圆心螺旋外转方式用双面胶粘于平皿上，将粘好干种子的平皿放入离子注入机的靶室中进行低能氮离子束注入，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应，控制低能氮的注入剂量为4000×2.6×1013ions/cm2，能量为25keV，氮离子束流大小为12mA；其中，间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为600，每次注入间隔时间为20s，注入时的真空度为1.6×10-2Pa。
实施例5
提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)首先对忻州偏穗鹅观草种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除混杂于种子中质量较轻的杂质，最后对种子进行过筛，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，干燥，得到干种子；
(2)将干种子种胚向上以皿心为圆心螺旋外转方式用双面胶粘于平皿上，将粘好干种子的平皿放入离子注入机的靶室中进行低能氮离子束注入，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应，控制低能氮的注入剂量为3000×2.6×1013ions/cm2，能量为25keV，氮离子束流大小为10-15mA；其中，间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为600，每次注入间隔时间为20s，注入时的真空度为1.6×10-2Pa。
实施例6
提高牧草种子活力的方法，包括以下步骤：
(1)首先对吉生4号羊草种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除混杂于种子中质量较轻的杂质，最后对种子进行过筛，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，干燥，得到干种子；
(2)将种子种胚向上以皿心为圆心螺旋外转方式用双面胶粘于平皿上，将粘好牧草干种子的平皿放入离子注入机的靶室中进行低能氮离子束注入，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随无热效应，控制低能氮的注入剂量为8000×2.6×1013ions/cm2，能量为20-30keV，氮离子束流大小为10-15mA；其中，间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为400-600，每次注入间隔时间为20-40s，注入时的真空度为1.0×10-2-3.0×10- 2Pa。
关于本发明实施例和对照组(未采用低能氮离子束注入技术)发芽指数的实验结果如下表1-6中：
表1低能氮离子束注入(无热效应)对同德无芒披碱草发芽指数的影响
| 处理剂量 | 对照(0) | 5000×2.6×10<sup>13</sup>ions/cm<sup>2</sup> | 增加比例 |
| 发芽指数 | 14.2 | 15.68 | 10.42％ |
表2低能氮离子束注入(无热效应)对偏穗鹅观草发芽指数的影响
表3低能氮离子束注入(无热效应)对吉生4号羊草发芽指数的影响
| 处理剂量 | 对照(0) | 8000×2.6×10<sup>13</sup>ions/cm<sup>2</sup> | 增加比例 |
| 发芽指数 | 9.78 | 11.28 | 15.34％ |
表4低能氮离子束注入(有热效应)对草原3号杂花苜蓿发芽指数的影响
| 处理剂量 | 对照(0) | 4000×2.6×10<sup>13</sup>ions/cm<sup>2</sup> | 增加比例 |
| 发芽指数 | 16.47 | 17.52 | 6.38％ |
表5低能氮离子束注入(有热效应)对忻州偏穗鹅观草发芽指数的影响
| 处理剂量 | 对照(0) | 3000×2.6×10<sup>13</sup>ions/cm<sup>2</sup> | 增加比例 |
| 发芽指数 | 15.88 | 17.42 | 9.70％ |
表6低能氮离子束注入(有热效应)对多叶鹅观草发芽指数的影响
| 处理剂量 | 对照(0) | 3000×2.6×10<sup>13</sup>ions/cm<sup>2</sup> | 增加比例 |
| 发芽指数 | 15.55 | 18.31 | 17.75％ |
由上述表格1-6中可以得出，和对照组相比，采用低能氮离子束注入技术之后发芽指数得到了显著的提高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种提高牧草种子活力的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对种子进行预处理，得到预处理种子；
(2)将预处理种子放入离子注入机中，并采用间歇式脉冲注入方式进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应和/或无热效应，控制低能氮的注入总剂量为(3000-8000)×2.6×1013ions/cm2，能量为20-30keV，氮离子束流大小为10-15mA。
2.根据权利要求1所述的一种提高牧草种子活力的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理的具体操作为：首先对种子进行过筛，然后对种子进行分选，去除有杂质的种子，选取颗粒饱满，无病虫害的牧草种子，自然干燥，得到预处理种子。
3.根据权利要求1所述的一种提高牧草种子活力的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述间歇式脉冲注入方式的脉冲剂量为(400-600)×2.6×1013ions/cm2，每次注入间隔时间为20-40s，注入时的真空度控制在1.0×10-2-3.0×10-2Pa。
4.根据权利要求1所述的一种提高牧草种子活力的方法，其特征在于，所述进行低能氮离子束的注入同时伴随有热效应时，控制低能氮的注入剂量为(3000-5000)×2.6×1013ions/cm2。
5.根据权利要求1所述的一种提高牧草种子活力的方法，其特征在于，所述进行低能氮离子束的注入同时伴随无热效应时，控制低能氮的注入剂量为(5000-8000)×2.6×1013ions/cm2。
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