CN113632701A - 硅藻在水稻种植中的应用和水稻硅藻共生的培育方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅藻在水稻种植中的应用和水稻硅藻共生的培育方法，涉及水稻种植技术领域。该硅藻在水稻种植中的应用，通过在水稻种植的过程中，向灌水的稻田中加入硅藻，共同培育。硅藻与水稻共同培育可以可有效产生水稻增产/增硅、其秸秆更为粗壮，抗倒伏性增大，减弱土壤退化、降低重金属污染风险、增加土壤肥力的良好作用。

Description

硅藻在水稻种植中的应用和水稻硅藻共生的培育方法
技术领域
本发明涉及水稻种植技术领域，具体而言，涉及一种硅藻在水稻种植中的应用和水稻硅藻共生的培育方法。
背景技术
水稻是重要的粮食作物之一，耕种与食用的历史都相当悠久。水稻是一年生水生草本，常规的水稻种植通常包括如下步骤：整地、育苗、插秧、除草除虫、施肥、灌排水和收成等，其中，水稻比较依赖灌排水，在插秧后，幼穗形成时，还有抽穗开花期加强水分灌溉，但是目前水稻的增产增硅效果并不明显。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅藻在水稻种植中的应用和水稻硅藻共生的培育方法。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供一种硅藻在水稻种植中的应用。
第二方面，本发明提供一种硅藻在制备用于水稻增产增粗或抗倒伏的添加剂中的应用。
第三方面，本发明提供一种水稻硅藻共生的培育方法，其包括在水稻种植的过程中，向灌水的稻田中加入硅藻，共同培育。
在可选的实施方式中，灌水的所述稻田中加入的硅藻的活细胞量不低于104个/L；
优选地，灌水的所述稻田中加入的硅藻的活细胞量为104-105个/L。
在可选的实施方式中，所述稻田的水位保持于2.5-5.5cm。
在可选的实施方式中，所述水稻种植的过程中水稻的生育周期包括幼苗期、返青期、分蘖期、长穗期和结实期，其中，所述分蘖期、所述长穗期和所述结实期需要灌水处理，所述硅藻于所述分蘖期、所述长穗期和所述结实期中的至少一个时期加入。
在可选的实施方式中，种植所述水稻的土壤为水稻土。
在可选的实施方式中，所述硅藻为淡水硅藻；
优选地，所述淡水硅藻包括梅尼小环藻和谷皮菱形藻中的至少一种。
在可选的实施方式中，所述水稻的种类选自连粳11号、湘早籼45号、龙粳39、龙粳43、龙粳31、中嘉早17、绥粳14、绥粳18、南粳9108、黄华占、美香占2号、19香、Y两优900、荃优822、晶两优华占、隆两优华占、晶两优534和隆两优534中的至少一种。
第四方面，本发明提供如前述实施方式任一项所述的水稻硅藻共生的培育方法在水稻种植中的应用。
本发明具有以下有益效果：
本申请提供的硅藻在水稻种植中的应用，通过将硅藻置于灌水的稻田中与水稻共同培育，可有效产生水稻增产/增硅、其秸秆更为粗壮，抗倒伏性增大。常规种植下水稻生长会降低土壤pH，导致土壤逐渐酸化，然而采用本申请的培育方法与硅藻共培育后，由于硅藻捕获了水体的中HCO3 -，从而可有效降低pH的降低。因此，硅藻与水稻共培育可使得土壤酸化减缓，共培养体系的pH相较于培育前不发生改变或增高。进一步地，硅藻通过光合作用形成了自身有机组分，并在死亡后释放至土壤，有效增加了土壤中有机质的含量。因此，采用本申请提供的水稻硅藻共生的培育方法可以减弱土壤退化、增加土壤肥力(有机质含量)的良好作用。其在水稻增产增收方面具有巨大潜力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为水稻单独培育体系(右图)和硅藻-水稻共培育体系(左图)所获水稻的对比图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供了一种硅藻在水稻种植中的应用，具体来说，是将硅藻应用于水稻种植的灌水时期，经研究发现，硅藻可以促进水稻产量增加，秸秆含硅量增多，抗倒伏性增强。
本发明提供了一种硅藻在制备用于水稻增产增粗或抗倒伏的添加剂中的应用。添加剂中还可以包括一些常规的缓冲剂、培养液等。
本发明提供了一种水稻硅藻共生的培育方法，其包括在水稻种植的过程中，向灌水的稻田中加入硅藻，共同培育。
硅藻是一类具有色素体的单细胞植物，常由几个或很多细胞个体连结成各式各样的群体。硅藻能够通过光合作用释放氧气，同时，硅藻死后，它们坚固多孔的外壳-细胞壁也不会分解，而会沉于水底，经过亿万年的积累和地质变迁成为硅藻土。硅藻土可被开采，在工业上用途很广。现有技术中通过采用硅藻土作为水稻的肥料或育秧基质的原料，直接使用硅藻的较少。
本申请中创新性的将硅藻投入灌水的稻田中进行养殖，形成水稻硅藻共生的体系，现有技术中研究了许多水稻与其他动植物共生的研究，例如：蛭稻共生、稻鳖共生、稻鸭共生、稻田虾稻共生以及稻鱼共生等等。但是完全未对水稻硅藻共生的体系进行研究，甚至在水稻养殖中直接使用硅藻的都很少。
本申请中，通过在灌水的稻田中加入的硅藻，并且保证硅藻的活细胞量不低于104个/L即可保证水稻和硅藻的正常生长，优选地，灌水的稻田中加入的硅藻的活细胞量为104-105个/L。稻田的水位保持于2.5-5.5cm。
通常来说，在进行硅藻的淡水养殖时，需要为硅藻的生长分裂提供充足的营养，而在水稻养殖时，想要水稻产量增加、秸秆含硅量增加，抗倒伏性增强，也需要提供充足的肥料等。然而经发明人研究发现，在灌水的稻田中直接投入硅藻即可，无需格外添加营养成分，硅藻的生长不仅不会影响水稻，同时还能够提高水稻的产量，使秸秆更为粗壮，且含硅量增加，抗倒伏性增强。但是需要说明的是，硅藻可以在接近中性的条件或酸性条件下培养，但是硅藻更适宜于接近中性的条件培养。水稻淹水的时候，可能存在pH较低的情况，当pH低于6.0时，硅藻的培养依然能够进行但是效果会降低，为此，本申请可以在pH较低的水体中加入碱性的pH调节剂(例如：草木灰)，调节了pH，若水体的pH在6.5附近时，则无需加入。在水稻上通常把种子萌发到水稻新的种子产生为水稻的一个生育周明，即生育明。生育期可分为幼苗期、返青期、分蘖期、长穗期(穗分化期)、结实期。
幼苗期：包括萌动、发芽、三叶期；
返青期：移裁后水稻从秧田到本田成活的缓冲期；
分蘖期：包括始期、盛期、末期(最高分蘖期)以及决定穗数关键时期的有效分蘖终止期；
长穗期(穗分化期)：包括穗分化各期、拔节期以及外观看到剑叶鞘膨鼓时的孕穗期；
结实期：包括抽穗开花期、乳熟期、蜡熟期、黄熟期和完熟期。
其中，分蘖期、长穗期和结实期需要灌水处理。硅藻于分蘖期、长穗期和结实期中的至少一个时期加入。在种植结束后，硅藻无需捞起，硅藻自然死亡并释放到土壤内，还可以增加土壤的有机质含量。
本申请中，种植水稻的土壤可以为各种适宜种植水稻的稻田土，尤其是颜色偏红的土壤更为适宜，稻田土在种植水稻的过程中，长期处于水淹的缺氧状态，土壤中的氧化铁被还原成易溶于水的氧化亚铁，从而有效促进硅藻的生长和分裂。优选地，种植水稻的土壤为水稻土。水稻土是指在长期淹水种稻条件下，受到人为活动和自然成土因素的双重作用，而产生水耕熟化和氧化与还原交替，以及物质的淋溶、淀积，形成特有剖面特征的土壤。这种土壤由于长期处于水淹的缺氧状态，土壤中的氧化铁被还原成易溶于水的氧化亚铁，并随水在土壤中移动，当土壤排水后或受稻根的影响(水稻有通气组织为根部提供氧气)，氧化亚铁又被氧化成氧化铁沉淀，形成锈斑、锈线，土壤下层较为粘重。本申请中采用水稻土对水稻进行种植，水稻土内含有丰富的铁离子，可以有效促进硅藻的生长和分裂。由于水稻生长可降低土壤pH，导致土壤逐渐酸化，然而与硅藻共培育后，硅藻在生长过程中可以捕获水体中的HCO3 -，从而有效降低pH的降低，使土壤酸化得到缓解。此外，硅藻在生长过程中，通过光合作用形成其自身的有机组分，在硅藻死后可以释放到土壤内，从而增加了土壤的有机质含量。进一步地，由于硅藻对Cd有良好的喜好性，共培育体系可有效降低游离态Cd的浓度，减少Cd进入水稻籽粒的风险。
本申请中的硅藻为淡水硅藻；优选地，淡水硅藻包括梅尼小环藻和谷皮菱形藻中的至少一种。本申请中的谷皮菱形藻属于底栖藻类，底栖藻类不容易随水流动损失，而且死亡后直接进入土体，减少了在水中的溶解损失，还有被其它生物的捕食，效果要佳。
上述水稻硅藻共生的培育方法适用范围广，可以适用于多种水稻，水稻的种类包括但不限于连粳11号、湘早籼45号、龙粳39、龙粳43、龙粳31、中嘉早17、绥粳14、绥粳18、南粳9108、黄华占、美香占2号、19香、Y两优900、荃优822、晶两优华占、隆两优华占、晶两优534和隆两优534中的至少一种。
此外，本申请还提供了一种水稻硅藻共生的培育体系，其包括灌水的稻田、种植于稻田内的水稻以及置于稻田内的硅藻，该培育体系可以广泛应用于水稻种植中，为水稻种植提供了一种新的思路。经发明人研究发现，通过将硅藻置于灌水的稻田中与水稻共同培育，可有效产生水稻增产/增硅、其秸秆更为粗壮，抗倒伏性增大。硅藻与水稻共培育可使得土壤酸化减缓，共培养体系的pH相较于培育前不发生改变或增高。进一步地，硅藻和水稻共同培育还可以增加土壤中有机质的含量，降低游离态Cd的浓度，减少Cd进入水稻籽粒的风险，其在水稻增产增收方面具有巨大潜力。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
将水稻种植于水稻田内，进行常规种植，并于灌水时加入活细胞量为104个/L的梅尼小环藻，保持稻田的水位高度为4.5-5.5cm，共同培育。
实施例2
将水稻种植于水稻田内，进行常规种植，并于灌水时加入活细胞量为105个/L的梅尼小环藻，保持稻田的水位高度为4.5-5.5cm，共同培育。
实施例3
将水稻种植于水稻田内，进行常规种植，并于灌水时加入活细胞量为105个/L的谷皮菱形藻，保持稻田的水位高度为4.5-5.5cm，共同培育。
实施例4
将水稻种植于水稻田内，进行常规种植，并于灌水时加入活细胞量为104个/L的谷皮菱形藻，保持稻田的水位高度为4.5-5.5cm，共同培育。
实施例5
将水稻种植于水稻田内，进行常规种植，并于灌水时加入活细胞量为104个/L的梅尼小环藻，保持稻田的水位高度为2.5-3.5cm，共同培育。
对比例1
将水稻种植于水稻田内，进行常规种植。
对上述实施例1-5以及对比例1获得的水稻和用于种植水稻的土壤进行检测与观察；种植前水稻田土壤的pH为4.74。
其中，产量的检测方法为：脱粒晒干称重法。
硅含量的检测方法为：XRF测试。
秸秆直径的检测方法为：游标卡尺测定。
抗弯强度的检测方法为：使用Instron3367型双立柱台式电子试验机测定。
有机质含量的检测方法为：重铬酸钾容量法。
Figure BDA0003270712510000071
从上表可以看出，硅藻-水稻土共培育体系，水稻的产量大大增加，秸秆中含硅量可增至原来的一倍以上，秸秆直径增加，抗弯强度增大，因此具有高的抗倒伏性。另外，硅藻在水稻田中生长后，会提高稻田土壤中有机质的含量，并抑制了水稻种植导致的土壤pH降低。
综上所述，本申请提供的硅藻在水稻种植中的应用，通过将硅藻置于灌水的稻田中与水稻共同培育，可有效产生水稻增产/增硅、其秸秆更为粗壮(请参阅图1)，抗倒伏性增大。常规种植下水稻生长会降低土壤pH，导致土壤逐渐酸化，然而采用本申请的培育方法与硅藻共培育后，由于硅藻捕获了水体的中HCO3 -，从而可有效降低pH的降低。因此，硅藻与水稻共培育可使得土壤酸化减缓，共培养体系的pH相较于培育前不发生改变或增高。进一步地，硅藻通过光合作用形成了自身有机组分，并在死亡后释放至土壤，有效增加了土壤中有机质的含量。因此，采用本申请提供的水稻硅藻共生的培育方法可以减弱土壤退化、降低重金属污染风险、增加土壤肥力(有机质含量)的良好作用。其在水稻增产增收方面具有巨大潜力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.硅藻在水稻种植中的应用。
2.硅藻在制备用于水稻增产增粗或抗倒伏的添加剂中的应用。
3.一种水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，其包括在水稻种植的过程中，向灌水的稻田中加入硅藻，共同培育。
4.根据权利要求3所述的水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，灌水的所述稻田中加入的硅藻的活细胞量不低于104个/L；
优选地，灌水的所述稻田中加入的硅藻的活细胞量为104-105个/L。
5.根据权利要求3所述的水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，所述稻田的水位保持于2.5-5.5cm。
6.根据权利要求3所述的水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，所述水稻种植的过程中水稻的生育周期包括幼苗期、返青期、分蘖期、长穗期和结实期，其中，所述分蘖期、所述长穗期和所述结实期需要灌水处理，所述硅藻于所述分蘖期、所述长穗期和所述结实期中的至少一个时期加入。
7.根据权利要求3所述的水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，种植所述水稻的土壤为水稻土。
8.根据权利要求3所述的水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，所述硅藻为淡水硅藻；
优选地，所述淡水硅藻包括梅尼小环藻和谷皮菱形藻中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的水稻硅藻共生的培育方法，其特征在于，所述水稻的种类选自连粳11号、湘早籼45号、龙粳39、龙粳43、龙粳31、中嘉早17、绥粳14、绥粳18、南粳9108、黄华占、美香占2号、19香、Y两优900、荃优822、晶两优华占、隆两优华占、晶两优534和隆两优534中的至少一种。
10.如权利要求3-9任一项所述的水稻硅藻共生的培育方法在水稻种植中的应用。
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