CN113880630B - 一种适用于提高春播区玉米种子抗低温能力的拌种肥增效剂及其应用 - Google Patents
一种适用于提高春播区玉米种子抗低温能力的拌种肥增效剂及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明首先提供了一种用于提高春播区玉米种子抗低温能力的拌种肥增效剂，由腐植酸、氨基酸和钙因子混合后经螯合获得，其中，腐植酸、氨基酸和钙因子的质量比为100‑160:3‑5:1。本发明还提供了该拌种增效剂在制备作物拌种肥中的应用。本发明提供的拌种肥增效剂可以与常规的拌种肥料协调配合，进一步调节种子生活细胞能量的变动，使得种子呼吸代谢加快，形成较多ATP，从而使得种子萌发速率加快，达到低温提前出苗的目的，降低低温粉籽率。
Description
技术领域
本发明涉及作物种植技术领域，具体涉及肥料技术领域，尤其涉及一种适用于提高春播区种子抗低温能力的拌种肥增效剂及其应用。
背景技术
玉米是我国乃至世界重要的粮食作物，也是食品加工业的重要原料，对保障国家的粮食安全起着至关重要的作用；北方早熟春玉米播区是我国多个玉米种植带之一，该地区有多种限制玉米生长的不利条件，早春低温便是多种重要限制因子之一，低温冷害在东北地区时常发生，一般每隔3-5年就又一次严重的低温冷害，减产可达15％以上，玉米质量也大受影响，因此玉米低温冷害已成为该地区粮食安全的主要问题。尤其近几年气候异常导致我国农业的脆弱性更加明显，引起农业生产环境的恶化，对粮食安全产生极大的影响。
玉米萌发期正是我国北部尤其是高纬度地区气温较低的时节“倒春寒”时有发生，低温逆境妨碍种子正常完成萌芽所需的生理生化反应，延迟发芽，甚至导致烂种造成田间缺苗断垄，一般大田缺苗在6％左右，严重的达10％以上；在平均10℃的低温情况下，种子的发芽势比对照(平均15℃)降低9.4％；发芽率比对照(平均15℃)降低6.7％。
种子活力即“种子活力是决定种子或种子批在发芽和出苗期间的活性水平和行为的那些种子特性的综合表现。”高活力的种子出苗迅速、整齐、出苗率高，对恶劣的环境的适应能力强；低活力种子，出苗缓慢、不整齐，出苗率低，对不良环境的适应能力差。
发明内容
本发明的目的是针对春播区于低温条件下播种玉米种子的逆境条件，提供一种适用于春播区低温逆境能够提高玉米种子活力的拌种增效技术。
本发明首先提供了一种用于提高春播区玉米种子抗低温能力的拌种肥增效剂，由腐植酸、氨基酸和钙因子混合后经螯合获得，其中，腐植酸、氨基酸和钙因子的质量比为100-160∶3-5∶1。
所述螯合是通过包括下述步骤的方法实现的：先将氨基酸、腐植酸依次溶入水中，然后以稀酸调节pH值至6-6.5，再保温于50-60℃，搅拌中加入钙因子。
在根据本发明的一个实施方案中，所述腐植酸选自腐植酸钠、矿源腐植酸钾、生化黄腐酸钾或硝基腐植酸中的一种，更优选为矿源黄腐酸钾或生化黄腐酸钾。
在根据本发明的一个实施方案中，所述氨基酸选自L-脯氨酸、谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、γ一氨基丁酸或γ一聚谷氨酸中的一种或多种，优选为L-脯氨酸、谷氨酸。
在根据本发明的一个实施方案中，所述钙因子选自海藻酸钙、EDTA螯合钙、天门冬氨酸钙的一种或多种；优选为海藻酸钙、EDTA螯合钙的一种。
在根据本发明的一个实施方案中，腐植酸、氨基酸和钙因子的质量比为160∶3∶1。
本发明还提供了上述的拌种肥增效剂在制备作用拌种肥中的应用。
本发明进一步提供了一种提升作物种子在低温逆境中的出苗率的方法，包括：
1)在以配方肥原料对作物种子实施拌种肥后，加入上述的拌种肥增效剂再次拌种肥；优选地，所述作物种子为玉米种子；
2)在拌种肥后实施作物种植。
在根据本发明一个实施方案中，所述配方肥原料包含：N含量10-12g/L，P2O5含量48-52g/L；拌种肥增效剂包括：腐殖酸含量为80-160g/L，氨基酸为3-50g/L，钙含量为0.8-10g/L。
在根据本发明一个实施方案的所述配方肥原料中，
所述N来自于选自尿素硝铵溶液、硝酸铵、硝酸铵、硝酸铵磷、液氨、氨水、氮溶液、聚磷酸铵一种或者多种。
所述P2O5来自于选自磷酸、聚磷酸铵、硝酸铵磷、磷酸铵或磷酸二氢钾中的一种或者多种。
在根据本发明一个实施方案中，所述配方肥原料包含：
EDTA-Cu 24-27g/L，EDTA-Mn2-5g/L.；拌种肥增效剂包括：腐殖酸含量为80-160g/L，氨基酸为3-50g/L，钙含量为0.8-10g/L。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1)本发明添加了活性物质腐植酸，腐植酸分子中的羟基、酚羟基等官能团，有良好的离子代换性，而且是一种具有胶体化学性质的高分子聚合物，可以达到保肥、促吸收、甚至“保暖”的作用，从而使得种子抗逆境能力的提升；
2)本发明添加了活性氨基酸，氨基酸是植物生长素和生长物质的前体物质，并与细胞脂渗透等生理机制相关，调节种子及作物自身的生理机能，防止种子遭受高温、低温、霜冻、淹水等胁迫的影响；
3)本发明添加的钙因子对种子体内的新陈代谢有重要作用，钙能够增加细胞膜的稳定性，保持细胞的完整性，避免膜结构受损解体，细胞分隔消失，低分子溶质从细胞中泄漏，从而保护种子的发芽能力；
4)本发明通过室内模拟田间低温烂种逆境环境，通过大批量室内生测试验，得出腐植酸、氨基酸、钙因子的复配增效最适浓度为腐植酸：氨基酸：Ca＝100-160:3-5:1，显著提升对应种子活力促进其田间出苗率；
5)本发明进行腐植酸：氨基酸：Ca＝100-160:3-5:1螯合，可以调节种子生活细胞能量的变动，使得种子呼吸代谢加快，形成较多ATP，从而使得种子萌发速率加快，达到低温提前出苗的目的，降低低温粉籽率；
6)本发明生产成本低，生产过程中不需要蒸发、干燥和造粒等加工工序，投入低，并且能够提高肥料的绿色效应，减少对环境的污染；
7)本发明实现精准高效施肥，拌种后营养元素全部被种子吸收，贮存于种子内部，调节种子生理代谢，促进种子活力的提升；同时在种子外部形成保护层减缓低温对种子的机械损伤。
附图说明
图1为基于本发明提供的拌种增效剂的实施例4的大田试验统计出苗率的结果柱形图；
图2为基于本发明提供的拌种增效剂的实施例5的大田试验统计出苗率的结果柱形图；
图3为基于本发明提供的拌种增效剂的实施例6的大田试验统计出苗率的结果柱形图；
图4为基于本发明提供的拌种增效剂的实施例7的大田试验统计出苗率的结果柱形图；
图5为基于本发明提供的拌种增效剂的实施例8的拌种质量统计结果图，其中，横坐标为重复次数，纵坐标为相同时间内下落种子质量(g)；
图6为基于本发明提供的拌种增效剂的实施例9的拌种质量统计结果图，其中，横坐标为重复次数，纵坐标为相同时间内下落种子质量(g)。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1拌种肥增效剂的制备方法
分别称取质量比为100-160∶3-5∶1的脯氨酸、黄腐酸和海藻酸钙。
先将定量的脯氨酸、黄腐酸依次溶入水中，然后以稀酸调节PH在6-6.5之间，再置于恒温水浴锅中，控制温度50-60℃，搅拌(根据样品量调节转速)加入海藻酸钙，反应2h冷却即为成品。
实施例2拌种肥增效剂的配比优化试验
1)试验地点：山东省临沂市中化农业临沂研发中心
2)供试品种：铁研58、天农9、先玉1560、优迪919、宏硕899、并单16、中地9988、泽玉8911
3)试验时间：2020年11月7日--2021年1月22日
4)试验设计：室内试验筛选增效配方，以初期筛选出的脯氨酸、黄腐酸、钙因子原料不同比例进行效果验证：
以钙因子为基准，分别设置以脯氨酸、黄腐酸的不同质量比例验证其作用效果：
出苗率试验结果如下表：
| Ca:脯氨酸 | / | 1：1 | 1：2 | 1：3 | 1：4 | 1：5 | 1：6 |
| 铁研58 | 67.5 | 54.2 | 60.4 | 73.5 | 83.5 | 82.8 | 65.5 |
| 天农9 | 59.7 | 48.6 | 52.5 | 69.6 | 78.6 | 80.7 | 53.5 |
| 先玉1560 | 55.5 | 42.8 | 50.4 | 68.5 | 64.5 | 67.5 | 45.5 |
| 优迪919 | 68.4 | 52.5 | 64.2 | 80.6 | 82.5 | 81.4 | 60.2 |
| 宏硕899 | 32.5 | 28.7 | 30.5 | 45 | 49.7 | 50.8 | 29.5 |
| 并单16 | 30.8 | 29.5 | 30.6 | 42.7 | 40.2 | 47.5 | 28 |
| 中地9988 | 29.7 | 26.2 | 27.5 | 39.5 | 40.5 | 42.2 | 25.7 |
| 泽玉8911 | 65.4 | 55.7 | 62.5 | 80.4 | 82.7 | 83.5 | 59.8 |
| Ca:黄腐酸 | / | 1：80 | 1：100 | 1：120 | 1：140 | 1：160 | 1：180 |
| 铁研58 | 67.5 | 42.5 | 82.4 | 79.5 | 80.5 | 81.5 | 63.2 |
| 天农9 | 59.7 | 32.5 | 62.5 | 77.4 | 73.5 | 69.5 | 47.7 |
| 先玉1560 | 55.5 | 45 | 68.7 | 68.5 | 74.5 | 67.5 | 50.2 |
| 优迪919 | 68.4 | 52.8 | 78.4 | 80.2 | 79.6 | 88.4 | 62.3 |
| 宏硕899 | 32.5 | 28.5 | 45.5 | 50.6 | 59.3 | 49.8 | 28.4 |
| 并单16 | 30.8 | 30 | 46.9 | 49.5 | 48.5 | 50.2 | 27.5 |
| 中地9988 | 29.7 | 25.2 | 42 | 44.5 | 43.8 | 49.2 | 23 |
| 泽玉8911 | 65.4 | 57.5 | 78.4 | 80 | 80.5 | 79.4 | 60 |
根据二元复配结果，进行钙因子、脯氨酸、黄腐酸最优比例效果验证，出苗率结果如下：
| Ca:脯氨酸：黄腐酸 | / | 1：2：80 | 1：3：100 | 1：5：160 | 1：4：180 |
| 铁研58 | 62.5 | 52.5 | 97 | 92.5 | 57 |
| 天农9 | 57.2 | 39 | 85.5 | 87.5 | 51.5 |
| 先玉1560 | 52.5 | 45 | 90.5 | 88.5 | 50.5 |
| 优迪919 | 68.7 | 58 | 82.5 | 82 | 49.5 |
| 宏硕899 | 34.5 | 32.5 | 79.5 | 85 | 28 |
| 并单16 | 32 | 28.5 | 82.5 | 85.5 | 30 |
| 中地9988 | 35.8 | 32 | 78.5 | 80.5 | 32 |
| 泽玉8911 | 63.7 | 58.5 | 92 | 94.5 | 64 |
经上述对比和验证，最终确定优化后的配方比例为：以质量比计，腐植酸∶氨基酸∶钙因子＝100-160∶3-5∶1。
实施例3拌种增效验证实验
一种适用于春播区低温逆境提高种子活力的拌种增效技术，包括增效成分腐植酸、氨基酸、钙因子，分别选用原料矿源黄腐酸钾、脯氨酸、海藻酸钙，配方各组份的质量比为：矿源黄腐酸钾∶脯氨酸∶海藻酸钙＝100∶3∶1。
1)试验地点：山东省临沂市中化农业临沂研发中心
2)供试品种：铁研58、天农9、先玉1560、优迪919、宏硕899、并单16、中地9988、泽玉8911、大丰30(抗低温能力强品种)、德美亚3号(抗低温能力强品种)
3)试验时间：2021年2月7日--2021年4月22日
4)试验设计：
在室内模拟低温粉籽条件：持续培养周期29天，土壤相对含水量75％，温度条件如下表：
| 变温1 | 变温2 | 变温3 | 变温4 | |
| 最高白天温度 | 13℃ | 6℃ | 11℃ | 20℃ |
| 夜间最低温度 | 7℃ | 3℃ | 7℃ | 20℃ |
| 天数 | 7天 | 4天 | 11天 | 7天 |
在此环境条件下，分别加入以下处理的增效剂配方验证其效果：
试验设置9个处理，分别为：
处理1：空白对照CK，不进行拌种；
处理2：YD-1单质矿源黄腐酸钾拌种；
处理3：YD-2单质脯氨酸进行拌种；
处理4：YD-3单质海藻酸钙进行拌种；
处理5：YD-4以矿源黄腐酸钾、脯氨酸、海藻酸钙100∶3∶1为原料，按实施例1的制备方法制备增效剂，并进行拌种；
处理6：YD-5矿源黄腐酸钾与脯氨酸按比例进行复配拌种；
处理7：YD-6矿源黄腐酸钾与海藻酸钙按比例进行螯合(加入矿源黄腐酸钾用稀酸调节PH在6-6.5之间，再置于恒温水浴锅中，控制温度50-60℃，搅拌(根据样品量调节转速)加入海藻酸钙)后拌种；
处理8：CK1大丰30
处理9：CK2德美亚3号
各处理的出苗率见下表
实施例4大田试验
按照实施例1的制备方法，以质量比计，矿源黄腐酸钾∶脯氨酸∶海藻酸钙＝100∶3∶1制备得到本实施例中使用的拌种肥增效剂，用于下述低温逆境提高种子活力的拌种配方的大田试验。
1、试验地点：黑龙江省金沙市
2、供试品种：宏硕899、铁研58
3、试验时间：2021年5月2日--2021年5月22日
4、试验设计：
试验设置3个处理，分别为：
处理1：空白对照CK，不进行拌种；
处理2：采用普通拌种肥CK1，10ml普通拌种肥稀释到30ml，对应拌种1.5Kg；
处理3：采用拌种肥增效剂拌种DS，10ml DS稀释到30ml，对应拌种1.5Kg。
每处理面积1亩。
试验方法：低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种后进行机械播种，记录亩播种量、穴居、行距、地块长宽等基本信息，苗期测定出苗率；每个处理分别随机选取4行10米行进行出苗数的统计，三次重复，并计算其占地面积，从而计算出苗率。
试验结果如图1所示，试验表明：采用拌种肥增效剂的处理DS能够显著提升品种铁研58、宏硕899的出苗率，较不拌种处理CK、普通拌种肥处理CK1分别提升铁研58的田间出苗率为8.11％、4.71％；较不拌种处理CK、普通拌种肥处理CK1分别提升宏硕899的田间出苗率为9.12％、4.03％，具有较显著的应用优势。
实施例5大田试验
以质量比计，生化黄腐酸钾∶脯氨酸∶EDTA螯合钙＝160∶5∶1制备得到拌种肥增效剂，用于下述的低温逆境提高种子活力拌种配方的大田试验。
1、试验地点：黑龙江省双城市
2、供试品种：天农9
3、试验时间：2021年5月10日--2021年6月3日
4、试验设计：
试验设置3个处理，分别为：
处理1：空白对照CK，不进行拌种；
处理2：采用普通拌种肥CK1，10ml普通拌种肥稀释到30ml，对应拌种1.5Kg；
处理3：低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种DS，10ml DS稀释到30ml，对应拌种1.5Kg。
每处理面积1亩。
试验方法：
低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种后进行机械播种，记录亩播种量、穴居、行距、地块长宽等基本信息，苗期测定出苗率；每个处理分别随机选取4行10米行进行出苗数的统计，三次重复，并计算其占地面积，从而计算出苗率。
试验结果如图2所示。试验表明，采用拌种肥增效剂的处理DS能够显著提升品种天农9的出苗率，较不拌种处理CK、普通拌种肥处理CK1分别提升天农9的田间出苗率为12％、7％；经本发明的增效剂拌种后具有较显著的应用优势。
实施例6大田试验
以质量比计，矿源黄腐酸钾∶脯氨酸∶天门冬氨酸钙＝100∶3∶1制备得到拌种肥增效剂，用于下述低温逆境提高种子活力拌种配方的大田试验。
1、试验地点：辽宁省开原市
2、供试品种：中地9988
3、试验时间：2021年5月15日--2021年6月8日
4、试验设计：
试验设置3个处理，分别为：
处理1：空白对照CK，不进行拌种；
处理2：采用普通拌种肥CK1，10ml普通拌种肥稀释到30ml，对应拌种1.5Kg；
处理3：低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种DS，10ml DS稀释到30ml，对应拌种1.5Kg。
每处理面积1亩。
试验方法：低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种后进行机械播种，记录亩播种量、穴居、行距、地块长宽等基本信息，苗期测定出苗率；每个处理分别随机选取4行10米行进行出苗数的统计，三次重复，并计算其占地面积，从而计算出苗率。
试验结果如图3所示，试验表明：采用拌种肥增效剂的处理DS能够显著提升品种中地9988的出苗率，较不拌种处理CK、普通拌种肥处理CK1分别提升中地9988的田间出苗率为3.7％、6.5％；具有较显著的应用优势。
实施例7大田试验
以质量比计，矿源黄腐酸钾∶谷氨酸∶海藻酸钙＝160∶5∶1制备得到拌种肥增效剂，用于下述低温逆境提高种子活力的拌种增效配方的大田试验。
5、试验地点：辽宁省义县
6、供试品种：宏硕899
7、试验时间：2021年5月15日--2021年6月7日
8、试验设计：
试验设置3个处理，分别为：
处理1：空白对照CK，不进行拌种；
处理2：采用普通拌种肥CK1，10ml普通拌种肥稀释到30ml，对应拌种1.5Kg；
处理3：低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种DS，10ml DS稀释到30ml，对应拌种1.5Kg。
每处理面积1亩。
试验方法：低温逆境提高种子活力的拌种增效配方拌种后进行机械播种，记录亩播种量、穴居、行距、地块长宽等基本信息，苗期测定出苗率；每个处理分别随机选取4行10米行进行出苗数的统计，三次重复，并计算其占地面积，从而计算出苗率。
试验结果如图4所示，试验表明：采用拌种肥增效剂的处理DS能够显著提升品种宏硕899的出苗率，较不拌种处理CK1、普通拌种肥处理CK分别提升宏硕899的田间出苗率为7.5％、3.7％，添加增效剂的拌种肥处理具有较显著的应用优势。
实施例8增效配方肥的效果实验
一种适用于春播区低温逆境提高种子活力的拌种增效技术拌种质量检测，将增效剂加入配方肥中制得增效配方肥，其包含以下重量份数的组分：磷酸(85％)17kg/1000L、聚磷酸铵100kg/1000L、EDTA-Ca 1.2kg/1000L、L-脯氨酸8kg/1000L、矿源黄腐酸钾180kg/1000L。
试验地点：山东省临沂市中化农业临沂研发中心
1、供试品种：
2、试验时间：2021年7月4日--2021年9月15日
试验设计：在室内模拟低温粉籽条件：持续培养周期29天，土壤相对含水量75％，温度条件如下表：
| 变温1 | 变温2 | 变温3 | 变温4 | |
| 最高白天温度 | 13℃ | 6℃ | 11℃ | 20℃ |
| 夜间最低温度 | 7℃ | 3℃ | 7℃ | 20℃ |
| 天数 | 7天 | 4天 | 11天 | 7天 |
试验设置3个处理，分别为：
处理1：空白对照CK，不进行拌种；
处理2：采用普通拌种肥CK1(按照10ml普通拌种肥稀释到30ml，拌种1.5kg折算)，采用种子包衣机进行拌种；
处理3：采用本实施例的增效配方肥(按照10ml增效配方肥稀释到30ml，拌种1.5kg折算)，采用种子包衣机进行拌种DS。
试验结果如下：出苗率(％)
| 处理 | 铁研58 | 天农9 | 先玉1560 | 优迪919 | 宏硕899 | 并单16 | 中地9988 | 泽玉8911 |
| CK | 72.5c | 78b | 66c | 70.5c | 72.5c | 72.5b | 70c | 71.5b |
| CK1 | 78.5b | 75b | 74.5b | 77b | 78.5b | 72b | 81.5b | 70b |
| DS | 93.5a | 83a | 85.5a | 86.5a | 92.5a | 83.5a | 92.5a | 87.5a |
如图5及上表所示，上述适用于春播区低温逆境提高种子活力的拌种增效技术。拌种质量：拌种处理后与不进行拌种处理差异不显著，不影响机械播种质量。
实施例9拌种增效技术拌种质量检测
添加本发明提供的增效剂后，拌种肥包含以下重量份数的组分：
上述适用于春播区低温逆境提高种子活力的拌种增效技术拌种质量如图6所示，拌种处理后与不进行拌种处理差异不显著，不影响机械播种质量。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于提高春播区玉米种子抗低温能力的拌种肥增效剂，其特征在于，由腐植酸、氨基酸和钙因子混合后经螯合获得，
所述腐植酸为矿源黄腐酸钾或生化黄腐酸钾；
所述氨基酸选自脯氨酸、谷氨酸中的一种；
所述钙因子选自海藻酸钙、EDTA螯合钙、天门冬氨酸钙的一种,
其中，腐植酸、氨基酸和钙因子的质量比为100-160 :3-5 :1；
所述螯合是通过包括下述步骤的方法实现的：
先将氨基酸、腐植酸依次溶入水中，然后以稀酸调节pH值至 6-6.5，再保温于50-60℃，搅拌中加入钙因子。
2.如权利要求1所述的拌种肥增效剂，其特征在于，所述钙因子为海藻酸钙或EDTA螯合钙的一种。
3.如权利要求1所述的拌种肥增效剂，其特征在于，腐植酸、氨基酸和钙因子的质量比为160 :3 :1。
4.如权利要求1-3中任一项所述的拌种肥增效剂在制备作物拌种肥中的应用。
5.一种提升作物种子在低温逆境中的出苗率的方法，其特征在于，包括：
1）在配方肥原料中加入如权利要求1-3中任一项所述的拌种肥增效剂得到增效配方肥，用所述增效配方肥对出厂已进行包衣处理的种子进行拌种；
2）在拌种后实施作物种植。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述配方肥原料包含：N含量10-12g/L，P2O5含量48-52g/L；拌种肥增效剂包括：腐殖酸含量为80-160g/L，氨基酸为3-50g/L，钙含量为0.8-10g/L。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，
所述N选自尿素硝铵溶液、硝酸铵、硝酸铵磷、液氨、氨水、聚磷酸铵一种或者多种；
所述P2O5选自磷酸、聚磷酸铵、硝酸铵磷、磷酸铵或磷酸二氢钾中的一种或者多种。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述配方肥原料包含：
EDTA-Cu： 24-27g/L，EDTA-Mn ：2-5g/L、谷氨酸钠：80-95g/L；拌种肥增效剂包括：腐殖酸：80-160g/L，氨基酸：3-50g/L，钙含量：0.8-10g/L。
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