CN115399107A

CN115399107A - 葡萄糖在棉花种植中的应用及引发剂

Info

Publication number: CN115399107A
Application number: CN202210916830.3A
Authority: CN
Inventors: 张钊; 邱深; 杨国正
Original assignee: Huazhong Agricultural University
Current assignee: Huazhong Agricultural University
Priority date: 2022-06-10
Filing date: 2022-08-01
Publication date: 2022-11-29
Anticipated expiration: 2042-08-01
Also published as: CN115399107B

Abstract

本发明公开了一种葡萄糖在棉花种植中的应用及引发剂。葡萄糖是一种多羟基醛，是植物的能量来源和代谢中间产物。是植物生长发育的基础物质，参与调节生长发育一系列的生理活动。本发明通过简单的葡萄糖种子引发，可以提高棉花幼苗叶面积，增加相对叶绿素含量(SPAD)，促进棉花生物质积累和壮苗。提高茎粗和苗高；增加气孔数，促进根系发展，从而增强棉花幼苗的竞争和生长能力。同时引发还有提高种子发芽出苗的作用。叶面积的增加有利于快速占领空间，一定程度上防止杂草生长，增加生物质积累满足后期生长需要，提高发芽出苗可缓解一播全苗难的问题。

Description

葡萄糖在棉花种植中的应用及引发剂

技术领域

本发明涉及棉花壮苗技术领域，具体涉及一种葡萄糖在棉花种植中的应用及引发剂。

背景技术

棉花(Gossypium hirsutum L.)是世界上广泛种植的主要经济和纤维作物。在棉花生产中，晚播短季棉省去育苗和移栽工作，减轻了田间管理，并且可以一年种两季作物，经济效益高。但这种模式有难以解决的技术难题，随着播期的推迟，气候条件不稳定，影响棉花幼苗生长，尤其叶面积增长。在棉花生产中，棉花苗期叶面积小，不能快速占领空地，使棉苗附近杂草容易生长争夺养分，影响棉花生长发育。为此，提高棉花苗期快速生长增加叶面积可以改善这种问题。此外苗期生物质积累少不能满足后期生殖器官发展的需要，而且棉花直播模式中一播全苗难问题依旧存在，严重时会导致缺苗断垄。所以如何提高棉花幼苗叶面积，提高生物质积累快速占领土地空间，防止杂草生长；如何一播全苗是急需解决的技术难题。适宜试剂浸种处理一种有效的途径。

目前技术常常采用温水浸种或药剂拌种的方式提高发芽率和壮苗，但温水浸种效果的不能满足晚播模式的需求，药剂拌种缺点是拌种成分复杂，农民不好掌握，拌种成分和浓度调配错误会出现反效果，成本较高。拌种后不适合再进行浸种或催芽。

目前，棉花生产种植过程中还存在以下问题：

1)苗期叶面积小，不能快速占领空地，杂草丛生。

2)出苗慢，不能在适宜的出苗时间快速出苗，一播全苗难。

3)现有技术如温水浸种效果小，药剂拌种药剂复杂，农民不能掌握，购买成品药剂成本高。

4)促进幼苗生长，提高叶面积和干物质积累效果较弱。

5)没有适合农民直接可以自己配置的简单浸种药剂和使用方法。

研究表明，适宜试剂浸种可以调控棉花生长、提高植物出苗率、增加叶面积和增加生物质积累，提高苗的成活率，促进个体的生长发育，增强抗逆性，提高产量，因此是一项在棉花农业生产中应用前景很好的技术。但是还没有真正适合棉花，尤其是棉花晚播种植的浸种方法和物质。所以需要一种适合棉花种植的浸种试剂和技术。

目前尚未有葡萄糖浸种促进出苗速度和出苗率，提高叶面积和生物质积累的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种葡萄糖在棉花种植中的应用及引发剂。本发明的提高出苗速度(发芽势)和出苗率；浸种溶液简单有效，使用方法简单有效，适合农民直接使用；通过浸种提高棉花叶面积扩展，尽可能占领空间；要通过浸种解决苗期生长慢的问题，提高棉花苗生物质积累速度。

为实现上述目的，本发明所设计一种葡萄糖在棉花种植中的应用。

葡萄糖是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。糖是植物生长的能量和碳骨架来源。作为植物生长发育的基础物质，糖参与调节生长发育中一系列的生理活动。

本发明还提供了一种葡萄糖在棉花种植过程中增叶壮苗和提高出苗率的应用。

本发明还提供了一种提高增叶壮苗、棉花出苗率、出苗速度、叶面积和光合促进生物质积累的种子引发剂，所述种子引发剂包括葡萄糖。

进一步地，所述种子引发剂中，葡萄糖含量为0.4-3.2g/L。

再进一步地，所述葡萄糖含量为3.2g/L。

本发明还提供了一种提高晚播增叶壮苗、棉花出苗率、出苗速度、叶面积和光合促进生物质积累的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)前处理

棉花种子均匀摊晒，然后用次氯酸钠溶液浸泡，冲洗，晾干；

2)浸种

将上述步骤处理的种子置于浓度为0.4-3.2g/L的葡萄糖溶液浸泡，冲洗多次，晾干；

3)播种

将上述处理的种子播于土壤中。

进一步地，所述步骤1)中，次氯酸钠溶液为0.8-1.0％；浸泡消毒温度为24-26℃，浸泡消毒时间为8-9min；500ml次氯酸钠溶液中浸泡100g种子。

再进一步地，所述次氯酸钠溶液为0.9％。

再进一步地，所述步骤2)中，葡萄糖溶液的22-28℃，浸种时间为4-6h；每500ml葡萄糖溶液中浸泡100g种子。

再进一步地，所述步骤2)中，葡萄糖溶液浓度为3.2g/L。

本发明的有益效果：

本发明通过简单的葡萄糖浸种处理，可以显著提高晚播棉花品种幼苗叶面积(最高18.8％)，提高发芽势(最高23.9％)和出苗率(最高7.9％)，增加相对叶绿素含量(SPAD，最高增加4.7％)，增加光合作用促进棉花生物质积累(最高15.0％)和壮苗。提高茎粗 (最高8.8％)和苗高(最高20.9％)；增加气孔数，有利于促进光合作用和蒸腾作用，提高生物质积累；促进根系发展，从而增强棉花苗期的竞争和生长能力，叶面积的增加有利于快速占领空间，一定程度上防止杂草生长，发芽势和发芽率的提高可以解决一播全苗难的问题，从而有利于棉花的生产。

附图说明

图1为实施例2的播种后第25天棉花形态图；

图2为实施例2的播种后第25天棉花形态图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。

实施例1不同浓度的葡萄糖浸种对棉花叶面积、生物质积累、发芽和形态的影响

1.试验材料与方法

1.1试验材料

华棉3097，由华中农业大学选育并提供。试验地点为华中农业大学第三综合楼光培室。

葡萄糖试剂制备：

葡萄糖母液：精确称量葡萄糖(AR,上海沪试)3.2g放入烧杯，加50ml纯水，玻璃棒搅拌溶解，然后将溶液倒入100毫升容量瓶中，沿烧杯璧缓缓加入5ml纯水(此过程边加水边缓缓旋转烧杯) 冲洗烧杯，冲洗液倒入到容量瓶中(重复三次冲洗)，加纯水溶解定容至100ml，即32mg/ml浓度的葡萄糖母液，玻璃瓶4℃密封保存：

G4：取1.25ml葡萄糖母液，稀释至100ml，0.4g/L；

G8：取2.5ml葡萄糖母液，稀释至100ml，0.8g/L；

G16：取5ml葡萄糖母液，稀释至100ml，1.6g/L；

G32：取10ml葡萄糖母液，稀释至100ml，3.2g/L。

1.2方法

(1)前处理

棉花种子连续晒种处理4-5天，天气晴朗时，上午9点到下午 3点将棉花种子均匀平铺到木板和席子上摊晒，种子平铺2-3厘米厚，晒种时要多翻动来保重均匀晒种，直到种子抓起来揉搓是有沙沙的响声，使含水量降到同一水平，保证整齐度。不能在水泥地上晒种，容易晒伤种子。取晒种后种子，每100g用500ml 0.9％的次氯酸钠溶液(24-26℃)浸泡8-9min消毒，用蒸馏水冲洗三遍，吸干多于水分，平铺在报纸上置于24-27℃的室内30min，挥发掉表面水分(平铺2-3厘米厚)。

(2)浸种

50ml各处理溶液(24-26℃)浸泡100粒种子，浸种6h，浸种后拿出种子，用清水冲洗三遍，稍微搅拌使所有棉花种子都能浸入溶液中，用报纸或A4纸盖住容器口，放于24-27℃室内30min，晾干表面多余水分。

(3)播种

用蛭石种植，营养钵(8cm*8cm*7cm)内倒入蛭石，蛭石深 5cm，每钵3-4粒种子，用蛭石覆满，加1.5L清水，薄膜覆盖，播种后第三天将薄膜揭开将表面喷少量清水。播种4天后移栽。每盆 16个营养钵，种植60粒。4天后，往育苗盆里灌满水，营养钵微微漂浮，此时将棉花轻轻取出不会伤到棉花根系，取长势均匀的棉苗移栽入半量Hoagland营养液(营养液配方稍微有所调整但基本相同：四水硝酸钙472.5mg/L，硝酸钾303.5mg/L，磷酸二氢铵57.5mg/L，七水硫酸镁246.5mg/L，七水硫酸亚铁3.475ug/L，乙二胺四乙酸二钠4.66ug/L，碘化钾0.83mg/L，硼酸3.1mg/L，硫酸锰11.2mg/L，硫酸锌4.3mg/L，钼酸钠0.13mg/L(原0.125mg/L)，硫酸铜0.013mg/L(原0.0125mg/L)，氯化钴0.013mg/L(原0.0125 mg/L))培养。用定植棉定植，用定植棉包住根茎交界处，轻轻塞到棉花定植板的种植孔洞中，每个定植板定植6株棉苗，先在种植盆里倒入3L半量Hoagland营养液，后将定植6株的棉花定植板放在种植盆上。盆长20cm，宽20cm，深8cm。2株作为1个重复，每处理6个重复。在光照培养室培养，温度25.5-27.9℃，湿度59.4％，每天12h光照。播种后第25天取样。

2.统计计算

20粒种子视为一个重复，共三个重复。以种子出土为出苗标准，第三天统计发芽数，计算发芽势：

发芽势(％)＝(第3天累计发芽数/播种量)×100％。播种后第25天用SPAD仪测定第四片叶SPAD，每片叶测定5次取平均值。播种后第25天测量顶部生长点到开始生根的位置的长度，为苗高。测量子叶下扁平方向的厚度，为茎粗。使用彩色平台式扫描仪MRA-3200A3L扫描棉花幼苗全部叶，通过FIJI软件计算叶面积。

将棉苗分为根、茎、叶三部分，放入烘箱105℃杀青30min， 75℃烘干，称干重并计算比叶重：

比叶重(mg/cm²)＝叶干重(mg/株)/叶面积(cm²/株)。

3.结果与分析

G32处理显著提高了发芽势、棉花生物质积累、叶面积和苗高。提高了棉花茎粗。具有明显的提高发芽势、促进生长和壮苗的作用。

表1浸种对棉花幼苗各指标的影响

注：小写字母a、b、c、d等代表具有显著差异，P≤0.05

G4、G8、G16和G32叶面积增加7.1％-15.4％，SPAD最高提高6.4％，葡萄糖浸种引发各处理均增加了棉花幼苗生物质积累、茎粗 (5.9％-8.8％)和苗高(6.3％-18.9％)。G32处理增加最明显。G4、 G8、G16和G32总生物质积累分别增加7.5％、8.1％、5.0％和13.1％，苗高提高6.3％-18.8％。适宜试剂浸种可提高发芽势，最高提高18％。结果发现G32增加叶面积的能力最高，并能显著增加生物质积累，改善形态。即3.2g/L浓度的葡萄糖效果最好。

实施例2葡萄糖溶液浸种对叶面积、发芽势、生物质积累、形态、叶气孔数量、叶表皮细胞和叶绿素相对含量(光合)的影响

1.试验材料与方法

1.1试验材料

G32制备参照实例1的方法

1.2方法(对G32和对照(CK)进行进一步试验)

(1)前处理

棉棉花种子连续晒种处理4-5天，天气晴朗时，上午9点到下午3点将棉花种子均匀平铺到木板和席子上摊晒，种子平铺2-3厘米厚，晒种时要多翻动来保重均匀晒种，直到种子抓起来揉搓是有沙沙的响声，使含水量降到同一水平，保证整齐度。不能在水泥地上晒种，容易晒伤种子。取晒种后种子，每100g用500ml 0.9％的次氯酸钠溶液(24-28℃)浸泡8-9min消毒，用蒸馏水冲洗三遍，吸干多于水分，平铺在报纸上置于24-28℃的室内30min，挥发掉表面水分(平铺2-3厘米厚)。

(2)浸种

50ml各处理溶液浸泡100粒种子，24-28℃浸种6h，浸种后拿出种子，用清水冲洗三遍，稍微搅拌使所有棉花种子都能浸入溶液中，用报纸或A4纸盖住容器口，放于24-28℃室内30min，晾干表面多余水分。

(3)播种

用蛭石种植，营养钵(8cm*8cm*7cm)内倒入蛭石，蛭石深5cm，每钵3-4粒种子，用蛭石覆满，加1.5L清水，薄膜覆盖，播种后第三天将薄膜揭开将表面喷少量清水。播种4天后移栽。每盆 16个营养钵，种植60粒。4天后，往育苗盆里灌满水，营养钵微微漂浮，此时将棉花轻轻取出不会伤到棉花根系，取长势均匀的棉苗移栽入半量Hoagland营养液(营养液配方稍微有所调整但基本相同：四水硝酸钙472.5mg/L，硝酸钾303.5mg/L，磷酸二氢铵 57.5mg/L，七水硫酸镁246.5mg/L，七水硫酸亚铁3.475ug/L，乙二胺四乙酸二钠4.66ug/L，碘化钾0.83mg/L，硼酸3.1mg/L，硫酸锰11.2mg/L，硫酸锌4.3mg/L，钼酸钠0.13mg/L(原0.125mg/L)，硫酸铜0.013mg/L(原0.0125mg/L)，氯化钴0.013mg/L(原0.0125 mg/L))培养。

用定植棉定植，用定植棉包住根茎交界处，轻轻塞到棉花定植板的种植孔洞中，每个定植板定植6株棉苗，先在种植盆里倒入3L 半量Hoagland营养液，后将定植6株的棉花定植板放在种植盆上。盆长20cm，宽20cm，深8cm。2株作为1个重复，每处理6个重复。在光照培养室培养，温度25.5-27.8℃，湿度60.1％，每天12h 光照。播种后第25天取样。每处理种植12株，选取长势均匀的9 株，每处理3株，视为三个重复。6株用于测定叶面积及干重，3 株用于测定显微结构。

2.统计计算：

发芽势(％)＝(第3天累计发芽数/播种量)×100％。

播种后第25天用SPAD仪测定第四片叶SPAD，每片叶测定5 次取平均值。播种后第25天测量顶部生长点到开始生根的位置的长度，为苗高。测量子叶下扁平方向的厚度，为茎粗。使用彩色平台式扫描仪MRA-3200A3L扫描棉花幼苗全部叶，通过FIJI软件计算叶面积。将棉苗分为根、茎、叶三部分，放入烘箱105℃杀青 30min，75℃烘干，称干重并计算比叶重：

比叶重(mg/cm²)＝叶干重(mg/株)/叶面积(cm²/株)。

采用印迹法制作第四片叶上下表皮玻片，取样位置如图所示，每处理取三片叶，制作三个玻片，每个玻片取三个视野，倒置荧光显微镜观察拍照，ImageJ软件分析上下表皮细胞数和气孔数，计算上下表皮细胞相对细胞密度、相对气孔密度和表皮细胞面积：

相对细胞密度(个/mm²)＝视野内细胞数/视野面积(mm²)

相对气孔密度(个/mm²)＝视野内气孔数/视野面积(mm²)

表皮细胞面积(um²)＝1000000/相对细胞密度(个/mm²)

3.结果与分析

表2浸种对棉花幼苗各指标的影响

表3浸种对棉花幼苗各指标的影响

通过3.2g/L葡萄糖浸种，叶面积增加15.0％，发芽势提高5.1％，相对叶绿素含量(SPAD)增加1.3％。增加了棉花生物质积累，改善形态。总生物质积累增加9.8％，茎粗增加8.0％，苗高提高20.9％。减小了上表皮细胞面积，增加了相对细胞面积，下表皮反之。G32浸种处理提高了发芽势、出苗率，增加了生物质积累、叶面积，提高了茎粗和苗高。具有明显的提高发芽势、促进生长和壮苗的作用。

实施例3

1.试验材料与方法

1.1试验材料

华棉3097，由华中农业大学选育并提供。是湖北常用晚播品种，试验地点为华中农业大学第三综合楼光培室。

G32制备按照实例1的方法制备

1.2方法(对G32和对照(CK)进行试验)

(1)前处理

棉花种子连续晒种处理4-5天，天气晴朗时，上午9点到下午3点将棉花种子均匀平铺到木板和席子上摊晒，种子平铺2-3厘米厚，晒种时要多翻动来保重均匀晒种，直到种子抓起来揉搓是有沙沙的响声，使含水量降到同一水平，保证整齐度。不能在水泥地上晒种，容易晒伤种子。取晒种后种子，每100g用500ml 0.9％的次氯酸钠溶液(22-24℃)浸泡8-10min消毒，用蒸馏水冲洗三遍，吸干多于水分，平铺在报纸上置于22-25℃的室内30min，挥发掉表面水分(平铺2-3厘米厚)。

(2)浸种

50ml各处理溶液(22-24℃)浸泡100粒种子，浸种6h，浸种后拿出种子，用清水冲洗三遍，稍微搅拌使所有棉花种子都能浸入溶液中，用报纸或A4纸盖住容器口，放于22-25℃室内30min，晾干表面多余水分。

(3)播种

用蛭石种植，营养钵(8cm*8cm*7cm)内倒入蛭石，蛭石深 5cm，每钵3-4粒种子，用蛭石覆满，加1.5L清水，薄膜覆盖，播种后第三天将薄膜揭开将表面喷少量清水。播种4天后移栽。每盆 16个营养钵，种植60粒。4天后，往育苗盆里灌满水，营养钵微微漂浮，此时将棉花轻轻取出不会伤到棉花根系，取长势均匀的棉苗移栽入半量Hoagland营养液(营养液配方稍微有所调整但基本相同：四水硝酸钙472.5mg/L，硝酸钾303.5mg/L，磷酸二氢铵57.5mg/L，七水硫酸镁246.5mg/L，七水硫酸亚铁3.475ug/L，乙二胺四乙酸二钠4.66ug/L，碘化钾0.83mg/L，硼酸3.1mg/L，硫酸锰11.2mg/L，硫酸锌4.3mg/L，钼酸钠0.13mg/L(原0.125mg/L)，硫酸铜0.013mg/L(原0.0125mg/L)，氯化钴0.013mg/L(原0.0125 mg/L))培养。

用定植棉定植，用定植棉包住根茎交界处，轻轻塞到棉花定植板的种植孔洞中，每个定植板定植6株棉苗，先在种植盆里倒入3L 半量Hoagland营养液，后将定植6株的棉花定植板放在种植盆上。盆长20cm，宽20cm，深8cm。2株作为1个重复，每处理6个重复。在光照培养室培养，温度24.2-26.2℃，湿度55.5％，每天12h 光照。播种后第25天取样。每处理种植12株，选取长势均匀的9 株，每处理3株，视为三个重复。6株用于测定叶面积及干重，3 株用于测定显微结构。

2.统计计算：

20粒种子视为一个重复，共三个重复。以种子出土为出苗标准，第三天统计发芽数，计算发芽势和出苗率：

发芽势(％)＝(第3天累计发芽数/播种量)×100％，出苗率 (％)＝(第7天累计出苗数/播种量)×100％。

播种后第25天用SPAD仪测定第四片叶SPAD，每片叶测定5 次取平均值。播种后第25天测量顶部生长点到开始生根的位置的长度，为苗高。测量子叶下扁平方向的厚度，为茎粗。使用彩色平台式扫描仪MRA-3200A3L扫描棉花幼苗全部叶，通过FIJI软件计算叶面积。使用彩色平台式扫描仪MRA-3200A3L分别扫描棉花根系，通过LA-S软件分析根长度、根表面积、根体积、平均直径和根尖数。将棉苗分为根、茎、叶三部分，放入烘箱105℃杀青 30min，75℃烘干，称干重并计算比叶重：

比叶重(mg/cm²)＝叶干重(mg/株)/叶面积(cm²/株)。

相对细胞密度(个/mm²)＝视野内细胞数/视野面积(mm²)

相对气孔密度(个/mm²)＝视野内气孔数/视野面积(mm²)

表皮细胞面积(um²)＝1000000/相对细胞密度(个/mm²)

3.结果与分析

表4浸种对棉花幼苗各指标的影响

表5浸种对棉花幼苗各指标的影响

G32比对照叶面积提高17.9％，发芽势提高23.9％，出苗率提高7.9％，SPAD提高2.5％。提高了根茎叶的生物质积累，总生物积累增加15.0％，提高茎粗(2.6％)和苗高(5.6％)。减小了上表皮细胞面积，增加了相对细胞面积，下表皮反之。G32促进了根系发展，增加了根长、根表面积和根体积。结果表明：2g/L磷酸二氢钾浸种处理可以达到提高叶面积，提高发芽速度，增加生物质积累，促进根系发展培育壮苗，提高光合作用的效果。

其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims

1.一种葡萄糖在棉花种植中的应用。

2.一种葡萄糖在棉花种植过程中增叶壮苗和提高发芽出苗的应用。

3.一种提高增叶壮苗和提高发芽出苗的种子引发剂，所述种子引发剂包括葡萄糖。

4.根据权利要求3所述的种子引发剂，其特征在于：所述种子引发剂中，葡萄糖含量为0.4-3.2g/L。

5.根据权利要求4所述的种子引发剂，其特征在于：所述葡萄糖含量为3.2g/L。

6.一种提高增叶壮苗、棉花出苗率、出苗速度、叶面积和光合促进生物质积累的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)前处理

2)浸种

3)播种

将上述处理的种子播于土壤中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，次氯酸钠溶液为0.8-1.0％；浸泡消毒温度为24-26℃，浸泡消毒时间为8-9min；500ml次氯酸钠溶液中浸泡100g种子。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述次氯酸钠溶液为0.9％。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，葡萄糖溶液的22-28℃，浸种时间为4-6h；每500ml葡萄糖溶液中浸泡100g种子。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述步骤2)中，葡萄糖溶液浓度为3.2g/L。