CN115486464B

CN115486464B - 一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂及使用方法

Info

Publication number: CN115486464B
Application number: CN202211192086.3A
Authority: CN
Inventors: 邵瑞鑫; 张俊杰; 孙宜飞; 苗丰; 王泳超; 郭家萌; 王浩; 杨青华
Original assignee: Henan Agricultural University
Current assignee: Henan Agricultural University
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2023-03-28
Anticipated expiration: 2042-09-28
Also published as: CN115486464A

Abstract

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂及使用方法。所述复配调节剂由2.5%～12.5%的NEM菌剂和150μM～500μΜ的L‑精氨酸组成。该复配调节剂的使用方法，是在播种前，使用L‑精氨酸溶液和NEM菌剂溶液组成的复配调节剂对玉米种子进行拌种，然后摊开晾干，播种玉米。本发明的复配调节剂可以提高沙化潮土上作物的长势，缓解干旱对植株的伤害，如提高了作物的地上部的鲜重和干重、提高作物的株高，以及作物的水分利用效率。具体的，本发明的复配调节剂拌种可使玉米地上部鲜重升高57.75%、地上部干重升高100%，使玉米水分利用效率提高286.24%，使玉米株高提高14.58%。

Description

一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂及使用方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，具体涉及一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂及使用方法。

背景技术

在我国粮食主产区黄淮海平原，分布着203.01万hm^-2的沙化潮土，遍及京、冀、豫、鲁、晋等省市，其中河南省分布着约81.53万hm^-2。再加上灌概不合理和风力侵蚀，土壤黏粒和粉砂粒组分随水下移或流失等原因，耕层土壤沙化严重。这类土壤属于典型的中低产田类型，水分特性为：持水量低，有效水少；渗透性强，释水量大；供水力小，耐旱性差。形成以上不良性状的根源在于土壤本身，即质地粗松，粗孔隙较多，毛管引力微弱，因而持水、供水、保水均较困难。存在的突出问题是有机质缺乏，自然肥力不高，土壤漏水漏肥，灌溉指标和施肥水平都有较高的标准，严重影响小麦/玉米高产高效。

因此，面对日益增长的对耕地质量提高和粮食产量增加的要求，利用土壤改良剂培肥土壤、改善土壤质量，提高粮食单位面积的产量是保障粮食安全和农业可持续发展的必要途径。

发明内容

本发明为了提高作物在沙化潮土上的长势，提出了一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂及使用方法。该复配调节剂可以缓解沙化潮土对植株的伤害并提高作物的水分利用效率。

本发明的一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂，由2.5％～12.5％的NEM菌剂和 150μM～500μΜ的L-精氨酸组成。

作为优选方案，上述的提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂，由6.25％的NEM菌剂和 350μΜ的L-精氨酸组成。

本发明的一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂的使用方法，在播种前，使用L-精氨酸溶液和NEM菌剂溶液组成的复配调节剂对玉米种子进行拌种，然后摊开晾干，播种玉米。

具体拌种时，用350μM的L-精氨酸和6.25％NEM菌剂组成的复配调节剂对玉米种子进行拌种。如：将0.006g的L-精氨酸和1.25ml NEM菌剂溶于100ml水，制得350μM L-Arg 与6.25％NEM组成的复配菌剂，拌种100g玉米种子。

本发明的有益效果为：

本发明的复配调节剂可以提高沙化潮土上作物的长势，缓解干旱对植株的伤害，如提高了作物的地上部的鲜重和干重、提高作物的株高，以及作物的水分利用效率。具体的，本发明的复配调节剂拌种可使玉米地上部鲜重升高57.75％、地上部干重升高100％，使玉米水分利用效率提高286.24％，使玉米株高提高14.58％。

附图说明

图1为NEM菌剂浓度筛选时玉米种子发芽情况。图中：CK：正常水分处理；DS：干旱处理；DS+2.5％：2.5％NEM菌剂拌种+干旱处理；DS+6.25％：6.25％NEM菌剂拌种+ 干旱处理；DS+12.5％：12.5％NEM菌剂拌种+干旱处理。

图2为L-精氨酸浓度筛选时玉米种子发芽情况。图中：CK：正常水分处理；DS：干旱处理；DS+150μM：150μM L-精氨酸拌种+干旱处理；DS+350μM：350μM L-精氨酸拌种 +干旱处理；DS+500μM：500μM L-精氨酸拌种+干旱处理。

图3为NEM菌剂和L-精氨酸浓度筛选时玉米种子发芽情况。图中：CK：正常水分处理；DS：干旱处理；DS+150μM+2.5％：150μM L-精氨酸+2.5％NEM菌剂拌种+干旱处理； DS+150μM+6.25％：150μM L-精氨酸+6.25％NEM菌剂拌种+干旱处理；DS+350μM+6.25％： 350μML-精氨酸+6.25％NEM菌剂拌种+干旱处理；DS+500μM+6.25％：500μM L-精氨酸 +6.25％NEM菌剂拌种+干旱处理；DS+500μM+12.5％：500μM L-精氨酸+12.5％NEM菌剂拌种+干旱处理。

图4为NEM菌剂和L-精氨酸对控水条件下玉米植株形态的影响。图中：CK：正常水分处理；DS：控水处理；DS+NEM：6.25％NEM菌剂拌种+控水处理；DS+L-Arg：350μM L-精氨酸拌种+控水处理；DS+NEM+L-Arg：6.25％NEM菌剂和350μM L-精氨酸复合拌种 +控水处理。

图5为NEM菌剂和L-精氨酸对控水条件下玉米作物水分利用率和株高的影响。图中： CK：正常水分处理；DS：控水处理；DS+NEM：6.25％NEM菌剂拌种+控水处理；DS+L-Arg：350μM L-精氨酸拌种+控水处理；DS+NEM+L-Arg：6.25％NEM菌剂和350μM L-精氨酸复合拌种+控水处理。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，以便于对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。

实施例1

本实施例所用材料和试剂：先玉335(先锋种业有限公司)、NEM菌剂(河南省微生态生物工程技术研究中心与河南省龙腾高科实业有限公司联合研制)、L-精氨酸(L-Arg)CAS：74-79-3。

申请人在对干旱(DS)、正常水分(CK)条件下玉米花粉进行代谢组学分析后，发现8种代谢物在干旱条件下表达量显著上升，详见表1。其中，正常水分(CK)条件是土壤田间持水量的80±5％；干旱(DS)处理是土壤田间持水量的40±5％。

表1对照和干旱处理下玉米花粉代谢物含量差异

结果表明：干旱条件下，伊马替尼、胞嘧啶核苷、D-木糖、D-哌啶酸、L-精氨酸、D-核糖、微晶纤维素、1,8-辛二硫醇的含量相较于对照(CK)分别升高5.64％、8.11％、6.86％、3.87％、27.82％、17.36％、5.98％、9.99％。

为了进一步验证这些调节物质是否能提高玉米抗旱性，在室内水培试验条件下，用 20％PEG6000(400g PEG6000溶于2L全霍格兰氏液)模拟干旱胁迫，采用不同浓度的调节物质进行玉米根际外源施入，通过测定生物量筛选缓解干旱胁迫的调节物质。不同代谢物质对干旱条件下玉米植株地上部生物量的影响如表2所示。

表2不同代谢物质对干旱条件下玉米植株地上部生物量(g)的影响

结果显示：与干旱(PEG条件下)相比，纤维素仅在20μM(PEG+20μM纤维素)时生物量增加2.86％；胞嘧啶核苷为50μM(PEG+50μM胞嘧啶核苷)时其生物量增加6.25％； 200μM的D-木糖(PEG+200μM D-木糖)使地上部生物量增加7.84％；200μM、20mM和 200mM的D-哌啶酸使生物量分别增加16.67％、8.33％、8.33％；D-核糖(200μM除外)、 1,8-辛二硫醇、伊马替尼不能增加植株地上部生物量；50μM、150μM、500μM的L-精氨酸使地上部生物量分别增加5.33％、64.00％、18.67％。以上推测，L-精氨酸可以提高玉米的抗旱性。

预试验：通过对玉米种子进行NEM菌剂(2.5％～12.5％，具体是将2.5ml～12.5ml的菌剂溶于水100ml蒸馏水)和/或L-精氨酸(150μM～500μΜ)拌种，在一次性培养皿(直径10cm)内铺双层滤纸，用5mL蒸馏水浸湿滤纸，然后在滤纸上整齐摆放100g玉米种子并避光，除CK处理的培养皿中每天向种子喷水80mL，其余处理喷水20mL，根据3天发芽率筛选出350μM L-Arg与6.25％的NEM菌剂可显著提高玉米种子发芽率，详见表3和图1～ 3。

表3不同浓度NEM菌剂和L-精氨酸对干旱条件下玉米种子发芽率的影响

盆栽试验：选用沙化潮土进行盆栽试验，播种前，先对玉米种子进行拌种，拌种共设置3个处理：350μM L-Arg、6.25％NEM菌剂、350μM L-Arg与6.25％NEM菌剂复配。拌种方法：用0.006g的L-精氨酸溶于100ml蒸馏水制得350μM L-Arg，拌种100g玉米种子；用1.25mlNEM菌剂溶于100ml蒸馏水制得6.25％NEM菌剂，拌种100g玉米种子；将0.006 g的L-精氨酸和1.25ml NEM菌剂溶于100ml水，制得350μM L-Arg与6.25％NEM组成的复配菌剂，拌种100g玉米种子。

拌种后摊开晾干，播种至盆子(大小)中2cm深度，待玉米2叶期开始控制水分，分别于控水后3天、7天后(3天后土壤含水量保持在40±5％，7天后土壤含水量保持在20 ±5％)测量植株地上部鲜重、地上部干重、水分利用率和株高。沙化潮土中种植的玉米，在玉米2叶期开始控水3天，玉米开始出现干旱现象。

结果显示：如表4所示，与对照相比，控水处理3天地上部鲜重和干重分别降低了17.44％和33.33％，控水处理7天地上部鲜重和干重分别降低了67.09％和40.00％。表4中，对照 CK表示沙化潮土土壤含水量保持在80±5％，DS表示沙化潮土中待玉米2叶期开始控水处理。

控水3天时，与未添加任何外源物质的DS处理相比，6.25％NEM菌剂、350μM L-Arg和6.25％NEM菌剂+350μM L-Arg复合拌种使地上部鲜重分别升高25.35％、36.62％、57.75％，地上部干重分别升高37.50％、87.50％、100％。

控水7天时，与未添加任何外源物质的DS处理相比，6.25％NEM菌剂、350μM L-Arg和6.25％NEM菌剂+350μM L-Arg复合拌种使地上部鲜重分别升高7.79％、15.58％、24.68％，地上部干重分别升高8.33％、16.67％、41.67％。

表4NEM菌剂和L-精氨酸对玉米植株地上部生物量的影响

NEM菌剂和L-精氨酸对沙化潮土控水条件下(控水7天后)种植的玉米植株形态的影响如图4所示，结果显示：沙化潮土控水条件下种植玉米会使植株生长缓慢，控水7天后叶片萎蔫、变黄，进行光合作用的绿叶面积减少。

NEM菌剂和L-精氨酸对沙化潮土控水条件下种植的玉米作物水分利用率和株高的影响如图5所示，结果显示：控水7天时，与CK相比，未添加任何外源物质的DS处理下玉米的水分利用效率降低了76.15％；与未添加任何外源物质的DS处理相比，6.25％NEM菌剂、350μM L-Arg和6.25％NEM菌剂+350μM L-Arg复合拌种使作物水分利用效率提高 147.21％、160.28％、286.24％。

与CK相比，DS处理使植株的株高降低了9.96％；与DS处理相比，6.25％NEM菌剂、350μM L-Arg和6.25％NEM菌剂+350μM L-Arg复合拌种使作物株高提高3.23％、12.70％、14.58％。

总的来说，本发明的复配调节剂可以提高沙化潮土上作物的长势，缓解由于沙化潮土导致的干旱对植株的伤害，如提高了作物的地上部的鲜重和干重、提高作物的株高，以及作物的水分利用效率。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims

1.一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂，其特征在于，由2.5%～12.5%的NEM菌剂和150μM～500μM的L-精氨酸组成。

2.根据权利要求1所述的一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂，其特征在于，由6.25%的NEM菌剂和350μM的L-精氨酸组成。

3.一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂的使用方法，其特征在于，在播种前，使用L-精氨酸溶液和NEM菌剂溶液组成的复配调节剂对玉米种子进行拌种，然后摊开晾干，播种玉米；所述拌种为：用350μM的L-精氨酸和6.25% NEM菌剂组成的复配调节剂对玉米种子进行拌种。

4.根据权利要求3所述的一种提高沙化潮土玉米长势的复配调节剂的使用方法，其特征在于，将0.006 g的L-精氨酸和1.25ml NEM菌剂溶于100ml水，制得350μM L-Arg与6.25%NEM组成的复配菌剂，拌种100g玉米种子。

5.L-精氨酸在提高玉米抗旱性中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述L-精氨酸通过提高干旱条件下玉米植株地上部生物量来提高玉米的抗旱性。