CN1170338A - 渗透调节剂 - Google Patents

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Abstract

描述了一种应用渗透调节剂(osmolyte regulator)的方法,其中该渗透调节剂减轻或消除在植株中产生的胁迫的影响。该渗透调节剂优选为三甲铵乙内酯,并且是以0.1—10.0kg/ha的剂量施加给正生长着的植物的。典型地,该渗透调节剂是在开始开花时或此后不久施加的。施加该渗透调节剂,通过减少胁迫的有害影响增加植物的产量,从而增加植物的经济价值。

Description

渗透调节剂
本发明一般性地涉及农业,特别涉及促进和控制作物生长的方法。本发明更特别地涉及在植物生长中控制植株的胁迫及其相关情况的方法,特别是在生长早期,更特别的是在该植物为棉花的情况下。本发明更特别地涉及利用一种渗透调节剂,特别是三甲铵乙内酯,以控制生长着的棉花中的胁迫,从而通过增加每一植株所产棉花的量或者减少获得适于收获的成熟棉花作物所需的时间,以增加棉花的产量。本发明发现了施用三甲铵乙内酯作为渗透调节剂来控制正在生长的棉花植株中的胁迫的方法的特殊应用。
虽然本发明描述特别参考了将三甲铵乙内酯作为渗透调节剂的一个例子,施用于棉花植株的叶子以控制植株中的胁迫,但是已说明了本发明的范围不受所述的实施方案的限制,而本发明范围更大,它包括了对其他渗透调节剂的应用、施用调节剂的其他方法、以及将该化合物用作渗透调节剂以外的其他用途和将渗透调节剂用于其他植物。
棉花是具有很大经济价值的作物。在生长过程中,棉花常常受到一种或其他形式的胁迫。这些植株以花芽[称作“方形芽”(Squares)]、花和棉铃的脱落而表现出正受到胁迫。因此,植株中的胁迫由于易观察和证实而很容易被监控。植株受胁迫时,花芽最易脱落,棉铃最不易脱落。因此花芽、花和棉铃的脱落是棉花植株正在遭受的胁迫的量的指标。胁迫并随后脱落的主要原因,包括水太多或太少、营份不足、光强低或温度低等。例如,在多云的天气里棉花植株易脱落花芽,而炎热(只要不是太热)则促进棉花的生长和发育。
在生长期内,,虽然采用先进的设备来监控供给植物体内的湿度和水的含量以及,测量施给生长植株的营料的量,但是棉花作物(尤其是灌溉的棉花作物)常受到胁迫。
生长的棉花植株中胁迫的发生阻碍或减少了植株所产棉花的量,这样就减少了植株的经济价值。显然,单个植株所产棉花越多,作物的价值越高。因此,产量的增加或植株所产棉花的量的增加是有利的。作物所产棉花的量的增加可以是每一植株的产量或所产棉花的量的增加,也可以是棉花植株产生可收获的棉花所需时间的减少。通过保留较高比例的花芽,作物可以比保留较低比例花芽的作物提早达到预定的产量,因而可以早一些收获。结果是,与发育较晚的作物相比,较早的作物可以在较干燥和更适宜的条件下早一些“完成”和收获,发育较晚的作物则较难收获。早一些收获棉花植株提高了所产棉花的皮棉质量以及轧棉的产量,因此提高了作物的价格和收益。
此外,由于作物以不同速率成熟到结出棉花是取决于环境条件,因此任何时间都可能有多种棉铃。通常由于各个棉铃的成熟速度不同,需要不止一次地采摘棉花。因此,如果能够减小棉铃产出棉花的时间范围,在第一次棉花采摘中收获的棉花的比例会比晚发育的有各生长期棉铃的作物上收获的比例要大。如果所有的棉花可以在一个时间或一次收获中采摘,作物的经济价值会大大增加。所以,有必要控制棉花的生长速度以获得较高的每株棉花产量,或者以更快地并且全部作物一致达到指定产额或获得成熟的棉铃,来增加产量。
可以在灌溉条件下种植棉花。不过,随着灌水费用的增加,种植棉花所得的收益会减少。如果不使用灌溉体系,而是将棉花种植在“旱”地(即没有大范围地利用灌溉),将需要对供给植株的水量和湿度进行更有效的控制,以防止或减少由于水太少或太多而在植株内发生或引起的胁迫。
棉花在开花期和结铃期对胁迫是最为敏感的,应该控制生长的棉花植株中的胁迫的关键时期是第一次开花后的2-6周。
所以,随着利用“旱地”种植棉花的增加,有必要能够控制由于水分太多或太少或者养料不足而导致的棉花植株的胁迫的程度。根据本发明,利用渗透调节剂着手控制生长的棉花植株中的胁迫,以此来增加植物的产量,尤其是由于下列原因产生的胁迫:(i)利用的水分太少或太多、(ii)遭受低温、以及更特别地(iii)在生长的关键时期处于引起胁迫的环境。
因而,本发明的目的是提供一种向植物,尤其是棉花植株,施加渗透调节剂的方法,以控制正在生长的植株中诱导的或发生的胁迫,以克服或至少减少正生长的棉花的一个或多个缺点,尤其是增加植物的产量。
根据本发明的一个方面,提供了一种控制生长的植株体内的胁迫的方法,它包括向植物施有效剂量的渗透调节剂,使在植株体内诱导的或发生的胁迫能够被控制到令人满意的水平。从而促进植株的生长以达到更大的产量,或者使植株成熟得更快,或者二者兼得,因而增加植物的经济价值。
具体说来,要施加本发明的渗透调节剂的植物是棉花。更具体地是,可以是任何品种的棉花。典型的棉花品种是Siokra L-22、Siokra L-23、CS-50(与“ofra”叶的变种相反,它是具高产的宽叶变种)等。不过,要说明的是,不仅仅是棉花,任何植物品种都可以用本发明的方法来处理。
具体说来,渗透调节剂是一种有机溶质,一种可混溶的溶质、一种氨基酸、一种三甲铵内酯、一种糖、一种多元醇、或与上述物质有关的化合物等。更为具体的是,渗透调节剂是一种铵基化合物,如N-甲基取代的氨基酸、脯氨酸、胆碱或三甲铵内酯,如三甲铵乙内酯(甜菜碱)以及其它三甲铵内酯物质,包括三甲铵内酯的磺基类似物。其它三甲铵内酯包括三甲基脯氨酸内酯、三甲基β-丙氨酸内酯、三甲基色氨酸内酯、三甲基组氨酸内酯、2-巯基三甲基组氨酸内酯等。更为具体的是,该渗透剂是含氮的可溶性溶质,如水苏碱、胡芦巴碱、高水苏碱(pipecolate betaine)。
要说明的是,特别优选的渗透调节剂是三甲铵内酯,尤其是甘氨酸衍生物。三甲铵内酯是完全N-甲基化了的氨基酸。三甲铵乙内酯有3个甲基连接到甘氨酸分子的氮原子上,并常被称作是甜菜碱,甘氨酰甜菜碱或三甲基甘氨酸,它具有以下结构式:
CH3-N+(CH3)(CH3)CH2COO-
其他渗透剂或渗透调节剂包括甘氨酸、亚甲基甘氨酸、二甲基甘氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸、三甲基氨基-γ-丁酸等。
具体说来,该渗透调节剂是单独或者与一种或几种其他物质组合施用。具体地说,其他物质包括添加剂,如润湿剂、其他的辅助剂、脱叶剂、生长调节剂、杀虫剂和养份等。可将其他物质单独或与渗透调节剂一同加入。更具体地说,该渗透调节剂和其他物质对植物有协同的有利作用。
具体说来,在缓慢干燥的条件下,优选将该调节剂连同润湿剂[如PLUS50(由Ciba-Geigy获得]施用;或者与润湿剂、矿物油和/或植物油结合起来施用,特别是在快速干燥的条件下。虽然有很多种类的矿物油或植物油可以应用,矿物油的特例包括DC-TRON(AMPOL Australia Ltd的注册商标)(它是一种沸点范围窄的矿物油),而植物油的特例包括菜籽油,如SYNETROL。
具体说来,施于生长的棉花植株的该渗透调节剂(特别是三甲铵乙内酯)的剂量是使保留棉花的果形或棉铃的时间延长,因而增加棉花植株的产量。
具体地说,棉花植株中诱导的或发生的胁迫包括环境胁迫,如与温度、水、盐度、光、营养胁迫等。通常,诱导的胁迫是由水太少或太多、温度太低、盐的浓度太高、光强太低、氮浓度太低等引起的。
具体地说,施给棉花植株的三甲基铵乙内酯的剂量是大约0.1-30.0kg/ha,优选为0.5-7.0kg/ha,一般剂量是大约0.5、1.5、2.5、3.5kg/ha,优选剂量是大约2.0-4.0kg/ha,更优选为大约2.5-3.5kg/ha。更为具体的是,该调节剂是从外部或从外界施给植物,如施到植物的叶上。
具体地说,渗透调节剂是在作物生长早期进行施用的。更为具体的是,三甲铵乙内酯是在栽种后77-98天内施给棉花植株的。要说明的是,从栽种直至收获,包括在植株开花之前、中、或后的任何时候,都可以向植株施加渗透调节剂。具体地说,投药的时间是从开花初期,如在植株的每4m长的植株上有1朵花,直至5-7天以后花开得旺盛的一段时间。更为具体的是,施用时间在开花的初期或此后不久,例如在大约2%的植株开花时。
具体地说,使用三甲铵乙内酯使棉花植株发育的果形的数目在栽种后大约113天时增加了大约35%。
具体地说,使用三甲铵乙内酯促使了株高的大大增加。与未处理过的棉花相比,特别是在以大约或接近最适剂量,如以大约3.5kg/ha的剂量使用时,大约增加了85-110mm。
更具体地说,棉株中引起的胁迫是由本发明的渗透调节剂来控制的,是由于水太少或太多、或者温度太低而引起的。
具体说来,是通过喷雾把渗透调节剂施加给植株,更具体的是以喷雾水溶液来投药的。更为具体的是,水溶液浓度约为每200L水中有3kg三甲铵乙内酯。更为具体的是,在水中含有本发明的调节剂的溶液是以大约50-200L/ha,更具体地为大约50-100L/ha的剂量来施药的。
具体地说,在施用渗透调节剂时,植株的果形发育得越成熟,植株对施加渗透调节剂的反应越大,越能控制植株中引起的胁迫。
具体说来,本发明的渗透调节剂特别适用于控制由低温引起的胁迫作用。不过,要说明的是,可加入渗透调节剂来控制植株生长环境中任何以引起胁迫为特征的作用。
现在,参考到以下实施例,以举例来对本发明进行描述,目的在于说明本发明,而不是对其进行限定。
                          实施例1
本实施例的目的是,对在氮不受限制且实质上没有害虫的条件下、对受中等程度的湿度胁迫的棉花,测定叶面施加三甲铵乙内酯对保留花芽和棉铃的效果。
                       实验设计
在一块有20行宽且行长为300米的棉田的第3和第7行,布置本实施例中所进行的实验。棉花为Siokra L-22的变种,植株密度为每米有8-9株,且行与行相距1米。行的走向为30°和210°。对第3行进行减少灌水制度处理,对第7行进行正常灌水制度处理,第1行到第5行的行间区是在减少灌水制度的条件下,这块棉田中其他行间区是在正常灌水制度的条件下。因此,第1行和第5行得到的水和水汽的量减少,而第6、20行得到的水和水汽的量正常。
减少灌水制度下的7种处理,在表1中(标题是“施用的物质和时间”)被标上A1……D的号码,它们是作为修正随机全组实验而设计的。每一组中,每一剂量的试验化合物有2次施加时间,将它们置于相邻的两个试验区内。第一次施加三甲铵乙内酯的时间是栽种后77天时,标号为表1的A1、B1、C1,而第2次施加的时间是栽种后98天时,标号为表1的A2、B2和C2
试验区的大小为行是7.5米,在4组中的每一组中每一处理有一个重复。用于决定哪些植物组成一组的标准是株高以及该组中植株的密度。因此,每组占据连续52.5米的行长,行中的植株高度相同。每组之间有10-20米长的行,其中含有高度不同的植株,这些植株是不宜用于本发明的试验的。正常灌水制度的试验区设于每组中央试验区的对面。
                    表1  施加的物质和时间
    编号 三甲铵乙内酯的剂量kg/ha*1    施加的时间栽种后的天数   灌水制度
    A1       1.0       77      减少
    A2       1.0       98      减少
    B1       3.0       77      减少
    B2       3.0       98      减少
    C1       5.0       77      减少
    C2       5.0       98      减少
    D        0       n/a      减少
    E        0       n/a      正常
*1 以2m/L的浓度把润湿剂“Plus 50”加入到所有的喷雾液中。没有其他物质与实验的喷雾一起使用。
                              表2
                         施加实验处理:
            施加的编号:          1          2
            施加的处理:     A1,B1,C1     A2,B2,C2
                  时间:     1915 to 1940     2140 to 2205
                  日期:
            栽种的天数:          77           98
              喷管设计:                    TX4
            喷管制造高:               Spraying Systems Co
     喷管中的压力(KPa):                        255
        微滴大小VMD(mm)                        125
       喷管排放量(ml/秒)                        4.1
          喷头喷幅(cm):                        25
        地面速度(m/秒):               0.79(9.5秒/75米试验区)
          喷雾体积(l/ha)                        205
                 水质:     干净、新鲜的可饮用水(ex Ord河)pH 6.9
              温度(℃):         23         24
                DT(℃):          6          5
            相对湿度(%)         58         65
            风速(m/秒):        无风     0.4 to 0.7
                  风向:        n/a     235 to 250
              施药方向:                    210°
              喷雾漂移:       可见 低,在相邻试验区可忽略
              叶的情况:                    干燥
            作物生长期:    0.4%的植物开花     57%的植物开花
              作物状况:     健康,无病毒
                            喷雾
通过喷雾植物叶片,施加水溶液形式的三甲铵乙内酯。所用的喷雾设备是装有直的喷杆的气压喷雾器,喷杆在25cm间隙中有4个喷嘴。喷雾参数见表2。
                           灌水制度
有2个不同的灌水制度,即减少灌水制度和正常灌水制度,在栽种后80天对各组植株开始灌溉。到此时为止,已在栽种的2、17、29、43、59和70天时对所有组的棉花植株进行灌溉。处于正常灌水制度的条件下的作物再分别于栽种后80、89、97、105和112天时进行灌溉,而处于减少的灌水制度的条件下的作物仅在栽种后89和105时天进行灌溉。
在未用三甲铵乙内酯处理的植株上进行2种灌水制度,以表1中处理E表示正常灌水制度,以表1中处理D表示减少灌水制度。正常灌水制度的频率取决于以前的生长季中种植于同一地区的棉花对水的需求。预计在这一制度即表1中的处理E下植株会结出最多数目的果形。但实际上这些植株结实最少,以下参考表3对此进行详细解释。这表明处于处理E下的植株比处于减少灌水制度下的植株受到的胁迫更大。胁迫增加是由于施加给植株的水增加而引起的,而施加给植株的水的增加是由于降雨量多和正常灌溉共同造成的。正常灌水制度的灌溉越频繁,植株更易受如下所述的夜间温度造成的冷胁迫,此外还会使植株处于短期积水的状态。
在土壤和环境温度低于12℃时,棉花会停止生长,而且低于11℃的温度会损害植物,在试验进行的38天里,有6个晚上环境温度降至12℃或更低。所记录的最低温度分别为栽种后81天和82天时的8.5℃和8.7℃,恰好在正常灌水制度灌溉植株之后不久,而处于减少灌水制度下的植株是干燥的。在正常灌水制度下的植株中,过量水分和低温的协同作用引起了胁迫。计算结果,相对于用减少灌水制度处理的植株,由于湿度过量导致植株低温,使处于正常灌水制度下的植株的生长被延迟了4-5天。这一计算没有考虑由于以后的凉的天气里相对低的蒸发会发生植株积水。
处于正常灌水制度下的作物,在栽种后89天时确实在灌溉后积水2-3天。计划把这次灌溉与对所有试验区施氮肥结合,以确保存在的氮肥的量不会限制植株的生长。延迟施氮肥会使与减少灌水制度有关的植株的那部分试验受到影响。遗憾的是,正常灌水试验区的土壤仍然是湿润的。因此,在灌溉接受正常灌水制度的植株后,在减少灌水试验区的土壤已达到田间持水量后至少2天,植株都是饱和的。这种积水,加上早些时候的冷胁迫,会使正常灌溉的植株的生长比减少灌水的植株的生长至少延迟一周。因此,将本实验中接受处理E的植株的结果和接受三甲铵乙内酯处理的那些植株的结果进行比较是不太有效的。只有将用三甲铵乙内酯处理的植株和接受处理D的植株相比较才是严格有效的。
                 最适的施加剂量和时间
现在参考表3来讨论A1-E的每一处理的结果,其中表3的题目是“栽种113天后,各处理对果形数目的影响”。
                                    表3
                   栽种后113天时,各处理对果形数目的影响
编号  三甲铵乙内酯的剂量kg/ha  灌水方案     栽种后113-114天时每一植株的平均数       棉铃+新棉铃的%
        棉铃        新棉铃           白花          花芽        棉铃+新棉铃    棉铃+新棉铃+白花 棉铃+新棉铃+白花+花芽
   #A1A2B1B2C1C20E 11335500 减少减少减少减少减少减少减少正常   *13.6bc4.2cd5.3d4.2cd3.5bc2.9ab4.1cd2.0a ABBCCBCABABC* * 6.0d4.7bc6.5d5.8cd4.0b4.5b4.3b2.5a CABCBCAAA* * 1.3abc0.9ab1.9c1.5bc1.1ab1.0ab1.1ab0.8a ABABABAAA* * 27.4b25.2ab31.9c31.9c27.6ab25.7ab23.9ab22.6a AABBABAA* * 9.99.212.210.37.77.78.6* * BABCBCAAAB* * 11.510.514.612.29.19.010.1* * BABCBAAAB* * 39.636.347.144.537.135.534.5* * BCABCBAAAB* * 25252623212225* * AAAAAAA* *
    F显著量(2-way ANOVA) <0.001  0.004 <0.001 <0.001  0.015   0.025 <0.001 <0.001     * * <0.001   * * <0.001   * * <0.001   * *   0.174
*1字母表示统计分级(p=0.05)Fisher保护最小显著差实验。小写字母应用于所有处理,而大写字母用于A-D处理。所有平均数由平方根再变形而来。#Al、B1、C1是在77天时施加的,A2、B2和C2是在98天时施加的。喷雾体积200L/ha。所有喷雾液含有2ml/L剂量的Plus 50润湿剂。
从表2容易看出,曾以3kg/ha的剂量用三甲铵乙内酯处理(即处理B1和B2)的棉花植株上的果形比任何其他植株上的果形要多得多,其中果形是指棉铃、新棉铃、白花、花芽以及它们的总和。从将表3中所列出的所有处理进行比较看来,这一点是显而易见的。汇集所有时间的数据,比较有关果形发育的数据时,很显然,涉及添加三甲铵乙内酯的各处理对果形发育的数量和时间都有促进作用。特别是,与未处理的对照即处理D相比,1kg/ha的三甲铵乙内酯看来增加了果形的数目。因此从表3中的数据看来,很显然,3kg/ha是三甲铵乙内酯施加到植物的最适剂量。三甲铵乙内酯的高于3kg/ha的剂量,如处理C1和C2的5kg/ha似乎表明,过量三甲铵乙内酯可能会对棉花的生长有不利影响。
关于施加三甲铵乙内酯的时间,表3的结果表明施加三甲铵乙内酯时棉花植株的果形发育得越成熟,植株对施加三甲铵乙内酯的效应越大,但是,为促进正在生长的棉花植株的结果和果形发育,可以早一些喷洒而不选择晚一些以增加果形数目。
此外,表3的结果表明,要达到指定效应,较幼的植株比较老的植株所需剂量要大。因此,本发明的一个可取的特点是,在植物生长早期(如开花前)向植物施加渗透调节剂来促进植物的果形的发育。
从对这些植株(由这些植株得到表3的结果)的观察来看,显然,几乎所有的植株在生长期的几乎所有时刻都处在胁迫之下,并且那些用三甲铵乙内酯处理(如处理A1-C2)的植株比处理D和E的植株生长得好得多。所以,显然,在控制由于水分或湿度太大以及温度太低而引起的胁迫中,施加三甲铵乙内酯是有益的。而且,在处理E中棉花植株产生的胁迫通常是由低温引起的。而且,接受减少灌水制度的植株既遭受到低温也遭受到低湿度的胁迫。表3的结果清楚地表明,施加三甲铵乙内酯一定程度上抵消了温度太低的影响。
由表3可得出的结论清楚地表明,由于所强加的低湿度和凉的环境条件,棉花作物受到了胁迫。在这些条件下,在进行实验的38天中的6天里,最低温度低于12℃的生长阈限。
棉花对三甲铵乙内酯的反应,随着施加到植株的剂量以及施加三甲铵乙内酯时作物的生长期不同而有变化。剂量增加时,植株上保留的果形数目增加到最大值,然后减少。已发现,三甲铵乙内酯确实有一个在栽种后77天时以大约3kg/ha施加给棉花的最适剂量。在这一剂量下栽种后113天果形数目增加了大约35%。
                         实施例2
棉铃的保留、产量和质量是选择最适施加剂量、施加时间和辅助剂的标准,这些是适于三甲铵乙内酯的商品推荐的。
在本实施例中,准备和使用与实施例1试验区相似的试验区,以相似的方式处理和施加三甲铵内酯。
                       施加时间
三甲铵乙内酯对棉花果实的保留显著地(P=0.05)与施加时间和施加剂量有关。在增加棉铃数目中,施加时间是更重要的因素。对比未处理的棉花,在花芽前或第一次萌发时施加,并不显著地(P=0.05)增加棉铃的数目。最适施加时间是开始开花时,此时2%的植株正在开花,对比未处理的棉花,棉铃数目的增加高达22.7%。与最适时相比,在开花早期的最迟时施加,由同样处理所保留的棉铃数目略减少。这些较晚(处理)的数据更加易变,所达到的显著性仅在P=0.15的水平(表4)。
在最适的开花早期施加(T3)时,与未处理的棉花相比,显著(P=0.05)增加棉铃的数目所需三甲铵乙内酯的最适剂量似乎是在2.5kg/ha-3.5kg/ha的范围内。较低的剂量不能显著(P=0.05)增加棉铃的数目(表4)。
                           表4
喷洒三甲铵乙内酯对灌溉了的棉花cv.CS-50 Dalbv中棉铃保留的效果
三甲铵乙内酯的剂量Kg/Ha     4次施加中,萌发后145天时每米的棉铃数目
 T1/产生花芽之前  T2/第一次花芽   T3/开花前  T4/开花期早期
    0.0     135.6a     135.6a     135.6a     135.6a
    0.5     135.0a     138.0a     145.1ab     na
    1.5     137.9a     143.0a     150.0ab     147.7a
    2.5     138.2a     143.2a     155.9bc     152.2a
    3.5     na     na     166.5c     153.0a
    7.0     na     na     na     160.4a
   P.F(处理)     0.9     0.9     0.006     0.15
  最小显著差(P=0.05)     -     -     15.2     -
据认为,在145DAE(植株萌发后的天数)时,通过作用于导致花芽和幼嫩棉铃脱落的代谢与环境的多元胁迫,三甲铵乙内酯似乎对保留早期棉铃有所改善。老于10天的棉铃常常并不脱落。在每4m植株有一朵花、或者在开始开花时,即在50%作物有一朵花的大约7天之前时,进行开花前的施药。
                      棉铃成熟和株高
在开花的很早时期的最适时间施加时,三甲铵乙内酯的效果取决于145DAE时的开放棉铃的数目和百分数。虽然最适剂量范围时(三甲铵乙内酯)使每米另有4-8个棉铃开放(表5),但三甲铵乙内酯并不显著(P=0.05)促进成熟。三甲铵乙内酯的剂量与145DAE时的株高非常显著地(P<0.01)正相关,与未经处理的棉花相比,最适剂量范围的三甲铵乙内酯促使高度显著(P=0.05)增长了85-100mm(表5)。未经处理的大约1.0m高的棉花不被看作是高的作物。
在145DAE时,由于在最适施加时间(表4)使用三甲铵乙内酯而导致的对棉铃保留增加不受植株高度影响。在表5中变化的、但无显著(P=0.05)不同的植株种群和棉铃数目之间没有相关性。每株的棉铃数目与三甲铵乙内酯的剂量显著地(P=0.05)正相关,但未发现剂量之间有差别(表5)。而且发现在植株种群和高度之间没有相关性(γ=0.009),证实所发现的高度的增加不受株间竞争的影响,因而高度是归因于三甲铵乙内酯。
                           表5
    三甲铵乙内酯在开始开花时(T3)对灌溉了的棉花
              cv.CS-50的棉铃成熟的影响
三甲铵乙内酯的剂量Kg/Ha
                     145 DAE时的棉铃
 不开放的/m    开放的百分数 不能收获的数目/米   不能收获的百分数     数目/植株     株高米    植株/米
   0.5   19.7a     13.6a    6.5a     4.5a     15.0a     1.087a    10.0a
   1.5   20.5a     13.9a    7.0a     4.6a     16.9a     1.1ab    9.0a
   2.5   19.0a     12.1a    6.4a     4.1a     21.0a     1.1ab    8.4a
   3.5   23.4a     14.4a    6.4a     4.0 a     18.6a     1.115ab    9.2a
   0.0   15.2a     11.2a    6.1a     4.6a     16.1a     1.015c    8.6a
  P,F(处理)   0.38     0.75    0.9a     0.86     0.18a     0.000    0.53
 最小显著差(P=0.05)    -     -    -     -     -     0.02    -
为测定最适施加时间,也为测定其他施加时间,收集了表2中与棉铃成熟相关的数据,并对它们进行类似分析。所发现的一些显著差别是有意义的。
增加成熟连同促进保留(棉铃)(表4)仅在开花期开始后才发生。棉铃数目表明,在开始开花时施用时,2.5-3.5kg/ha的剂量范围是最适的。这也得到这种结果的支持,即在开花早期的较迟时刻施加仅能很有限地促进成熟。这些与成熟有关的结果连同对保留棉铃的促进,表明在大约开花期很早的一段时期内施加三甲铵乙内酯可能是有效的。
                    施加的辅助剂和条件
在那些用于评价施加时间和产量的实验区旁边测定辅助剂和施加条件对三甲铵乙内酯的影响。施加时间比那次实验晚两天,是在50%植株开一朵花之前大约5天时进行。
不考虑到辅助剂和施加的体积或施加的条件,处理过的(植株的)棉铃数目比未处理过的(植株的)棉铃数目多18%(P=0.009),平均数为136.6:115.5(表6)。把润湿剂、矿物油或植物油或这些辅助剂的混合物和三甲铵乙内酯一起施加,所有这样处理的棉花都比未经处理的棉花保留的棉铃数目要多。但是,在本次实验中,13种处理中的任意两组之间都未发现有显著差别。与未经处理的棉花相比,产量的增长在11-23%之间变化(表6)。本次处理1的实验中棉铃增加大约23%,和邻近的同样的2.5kg/ha+润湿剂200L/ha处理的实验中棉铃数目增加28%是相当的。
                        表6
施用体积、喷洒物的干燥时间、润湿剂和油的类型对三甲铵乙内酯
        保留灌溉的棉花cv.CS-50中棉铃的效果
以2.5Kg/Ha剂量的三甲铵乙内酯施加处理        146 DAE
 喷洒体积L/Ha  喷洒物的干燥时间  润湿剂Plus 502m/L   DC-TRON矿物油2L/Ha   S/TROL植物油2L/Ha  棉铃/米  比未处理的增加的百分数
    1     200     慢    加入     -     -   142.0   22.9
    2     50     快    加入     -     -   137.0   18.6
    3     100     快    加入     -     -   138.0   19.4
    4     200     快    加入     -     -   127.8   10.6
    5     50     快     -    加入     -   139.0   20.3
    6     100     快     -    加入     -   131.4   13.7
    7     200     快     -    加入     -   130.7   13.2
    8     50     快     -     -    加入   134.5   16.4
    9     100     快     -     -    加入   136.6   18.2
    10     200     快     -     -    加入   134.0   16.0
    11     50     快    加入    加入     -   142.4   23.2
    12     50     快    加入     -    加入   140.1   21.2
    13     0     0     0     -     -   115.5     0
 P,F(处理)    0.45     -     -     -     -   0.328
最小显著差P=0.05     -     -     -     -     -     -
未测出在不同的处理方式之间有显著差别(P=0.98)。趋势是润湿剂和矿物油的效用似乎随着施用体积的增加而降低。在很快干燥的条件下,植物油似乎更适合于大量体积。不考虑辅助剂,平均的效果表明,在效用随着施加的体积增加而略有减少时,50L/公顷的体积是可接受的。在任何两种施加体积之间未测出有任何显著差别(P=0.53)。在50L/ha的施加体积量时,通过在快速干燥的条件下加入润湿剂,矿物油和植物油的效能分别提高了2.9%和4.8%。相反,在和矿物油混用时润湿剂的效能增加了4.6%,而在与植物油混用时效能增加了2.6%。
                          产量
在收获时,棉铃的数目与145DAE时的棉铃数目显著相关(r=0.34,p<0.05),并且与三甲铵乙内酯的剂量高度显著相关(r=0.54,p<0.01)(表7)。表明在145DAE时2.5-3.5kg/ha的剂量范围是保留棉铃的最适剂量。虽然对剂量的反应不同,但是在187DAE时,这一结果为145-187DAE期间棉铃相对损失量所支持。与未处理的棉花落铃为16%相比较,在42天中最适剂量范围的(处理的棉花)落铃为4-6.7%。(表7)
棉铃数目的增加导致了棉籽和皮棉的显著增加(P=0.05)与剂量高度相关(r=0.43,p<0.01)。在所指的最适剂量范围内,棉籽的产量(棉籽加皮棉)的增加达到了22.9%-37.6%(表7)。
                                表7
    三甲铵乙内酯对灌溉的cv CS-50的保留棉铃和产量的效果
 三甲铵乙内酯的剂量Kg/Ha                                              萌发后的天数(DAE)
                   产物成份:187DAE时                每米的棉铃
    籽     皮棉     籽+皮棉 比未处理的棉花增加的百分数    145DAE时落叶前    187DAE收获时    145-187DAE时脱铃的百分数
   0.0   240.7a   166.2a     406.9a    0.0   135.6a   112.5a     16.3
   0.5   270.0a   189.6ab     459.6a    12.2   145.1ab   135.4b     6.0
   1.5   264.7a   184.9ab     449.7a    10.5   150.0ab   129.2ab     12.6
   2.5   292.9ab   207.4bc     500.2ab    22.9   155.9bc   144.6bc     6.7
   3.5   324.6b   235.5c     560.1b    37.6   186.5c   158.6c     4.0
  P,F(处理)   0.044   0.021     0.032      -   0.006   0.006      -
  最小显著差P=0.05   54.15   40.27     94.17      -   15.2   22.68      -
将开花早期施加7.0kg/ha的三甲铵乙内酯的效果与开花前较早的最适时期施加较低剂量的效果进行比较。3.5kg/ha的较早施加比7.0kg/ha的较晚施加所生产的籽棉量要高得多(P=0.05)(表8)。
                      表8
    三甲铵乙内酯对灌溉了的棉花cv CS-50的产量的效果
三甲铵乙内酯的剂量Kg/Ha                         产量:g/m           比未处理增加的百分比
    籽    皮棉   籽+皮棉     籽    皮棉   籽+皮棉1
   0.0   240.7a   166.2a   406.9a    0.0    0.0     0.0
   0.5   270.0a   189.6ab   459.6ab    12.2    14.1     13.0
   1.5   264.7a   184.9ab   449.7ab    10.0    11.2     10.5
   2.5   292.9a   207.4ab   500.2bc    21.7    24.8     22.9
   3.5   324.6a   235.5c   560.1c    34.8    41.7     37.8
   7.0   264.9a   188.9ab   453.8ab    10.0    13.8     11.5
  P,F(处理)     0.06     0.025     0.04
最小显著差P=0.05     38.88     92.36
                         落叶
三甲铵乙内酯不论以什么辅助剂或在何时进行施用实验都不对落叶产生有害的影响。用100mg/ha DROPP+2L/ha的DC-TRON喷施进行第一次落叶后10天,在测试当天的随后试验中,对保留的叶的测定表明:三甲铵乙内酯处理所保留的叶子相反比未处理过的要少(表9)。保留下来的叶的数目很明显(r=0.5,p<0.01)与log[三甲铵乙内酯(剂量+1)]呈负相关。
结满早铃的作物常常比那些晚铃结得更多的作物落叶要充分。对最初的落叶的反应被认为是由于在收获时所出现的对铃的保留时间的增加。(表7)
在以120mg DROPP+2L/haDC-TRON进行第二次脱叶的当天和5天后,包括了未处理的所有试验区都成功地完全落叶,此时的条件是温暖的并且对于使用DROPP是理想的。
                        表9
    三甲铵乙内酯对灌溉了的棉花cv CS-50的落叶的效果
  三甲铵乙内酯的剂量Kg/Ha    10DAD(1)*时叶/米     5DAD(2)*叶/米
        0.0     38.5a       *<1
        0.5     12.2b       <1
        1.5     10.2b       <1
        2.5     8.9b       <1
        3.5     10.2b       <1
        7.0     16.0b       <1
      P,F(处理)     0.000       1.0
      最小显著差P=0.05     9.3        *
*10DAD=第一次落叶后10天时*测定的当天*5DAD=第二次落叶后5天时
                          结果施加的时间和剂量
结果是明显的,三甲铵乙内酯对棉铃保留显著效应于施加的时间和剂量(P=0.05)。考虑对保留棉铃、棉铃成熟和产量的作用,施加三甲铵乙内酯的最适时间是在从开花开始(即每3.4m有1朵花)至5-7天后的一段时间。最适剂量是的的在2.5-3.5kg/ha(2.5和3.5kg/ha也包括在内)的范围内。这一范围使棉铃数目增加了21.7%-34.8%,使籽棉产量分别增加22.9%-37.6%。棉铃成熟和株高
三甲铵乙内酯的最适使用并不明显(P=0.05)促进早铃的成熟或产生不能收获的棉铃。最适剂量范围促使棉花株高显著(P=0.05)增加85-100mm。辅助剂
润湿剂似乎是推荐与三甲铵乙内酯一同使用的最经济有效的辅助剂。与润湿剂一起使用优选应在缓慢干燥的条件下。50L/ha的使用体积似乎是完全可接受的,并且作为推荐进行棉花地面喷施时比100L/ha更为实际。在快速干燥的条件下,应该使用植物油或矿物油加润湿剂。应该向植物吸收该物质的部位(假定是叶子)喷雾。在这次试验中测出没有显著差别,主要是因为棉铃数目变化过多,这说明需要有一个棉铃数目大得多的样本。
对20L/ha或少于20L/ha的体积应进行空中喷药研究,优选以水溶液、油保护的最低容量进行。产量
得到了明显结果。三甲铵乙内酯明显(P=0.05)使棉铃保留增加,结果在2.5-3.5kg/ha的最适剂量时分别使产量明显(P=0.05)增加了22.9-37.6%。
虽然每米的棉铃数目以及棉籽和皮棉的产量明显增加,但棉铃的重量仅略有增加,其增加不明显(P=0.05)。
在低压(low micron)的季节的本次实验中,未对底部、中部和上部棉铃的分布进行研究。现在看来很显然,由于后来的低压,三甲铵乙内酯可能引起不成熟的棉铃产生,并且这一季节里产生高压(high micron)稍低部位的棉铃的可能性可能已被掩盖,所以需要进行这种研究。相反,在高压的环境中,即使有位置和季节变化,三甲铵乙内酯也可能降低压力。在价格高的情况下,对比的补偿折扣是无意义的,并且产量的增加可能足以弥补这些补偿。在棉花价格下降时,类似的补偿有更大的重要性。不过,滥用促进季节晚期棉铃保留的PIX对种植者和轧棉者还是事关重大的。
在植株密度很高的情况下,可能会在一定范围内使用三甲铵乙内酯以只促进早期的、高质量的棉铃,在这些情况下额外的株间竞争可能会限制晚期棉铃的产量。落叶
三甲铵乙内酯对DROPP的落叶不产生有害影响。显著(P=0.05)延长棉铃的保留可能通过促使植株体系更大的需求而有助于第一次落叶。毫无疑问,水和营养供应对这一方面有影响。在第二次落叶后、各条件适于使用DROPP时,处理过的和未处理的试验区同样都落叶充分。使用三甲铵乙内酯而出现的株高增加并不影响落叶。
本发明的优点包括能够控制由一些因素在生长的棉花中引起的胁迫的不利影响,这些因素如水和湿度太低、水和湿度太高、盐度太高、温度太低等等。由于发现被疾病或害虫损害的植物数目减少,认为根据本发明所处理的棉花对疾病有更大抗性并且对疾病感染或害虫侵扰有更大抗性。
根据本发明,将三甲铵乙内酯用作渗透调节剂的其他优点包括:(i)增加棉花植株的产量,(ii)对质量无不利影响,(iii)实验工作的结果证实,由于在开始后棉铃的发育不会由于使用三甲铵乙内酯而受到不利作用,可以从所具有的棉铃数目增加来推测实际获得的产量,(iv)株高增加,(v)由于第一次落叶喷药促进了所需的落叶,提高了收获的质量。
通过解释,已对所述设计进行进一步说明,在不偏离本发明的精神和范围下可以进行诸多修改,包括文中公开的各个新颖的特征以及特征的新颖组合。
本领域的熟练技术人员会认识到,文中所述的本发明对除那些特定描述之外是容许变更和修改的。要明了的是,本发明包括所有那些属于该精神和范围的变更和修改的。

Claims (27)

1.一种控制生长的植物中的胁迫的方法,它包括对该植物施用有效剂量的渗透调节剂,特征在于在该植物中诱导的或发生的胁迫可以被控制到一个令人满意的水平,以促进植物的生长来达到更高的产量,或者使植物成熟得更快,或者二者兼得,从而增加植物的经济价值。
2.如权利要求1的方法,其特征在于该渗透调节剂是一种有机溶质、一种可混用的溶质、一种氨基酸、一种三甲铵内酯、一种糖、一种多元醇或有关的化合物。
3.如任意前述的权利要求的方法,其特征在于该渗透调节剂是一种铵基化合物,如N-甲基取代的氨基酸、脯氨酸、胆碱或三甲铵内酯或者三甲铵内酯的硫溶的类似物。
4.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该三甲铵内酯包括三甲基脯氨酸内酯、三甲基β-丙氨酸内酯、三甲基色氨酸内酯、三甲基组氨酸内酯、2-巯基三甲基组氨酸内酯、三甲基乙内酯、oxyneurin等。
5.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该渗透调节剂是一种可混溶的含氮的溶质,如水苏碱、胡芦巴碱、同型水苏碱、pipecolate betaine等。
6.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该渗透调节剂包括甘氨酸、亚甲基甘氨酸、二甲基甘氨酸、谷氨酸、γ-氨基丁酸、三甲基氨基-γ-丁酸等。
7.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该渗透调节剂是单独施用、或者与一种或一种以上其他物质结合起来施用的。
8.如任意前述权利要求的方法,其特征在于其他的物质包括添加剂,如润湿剂、辅助剂、脱叶剂、生长调节剂、杀虫剂和养份等。
9.如任意前述权利要求的方法,其特征在于可将其他物质分开加入或与该渗透调节剂结合加入,并且优选该渗透调节剂和其他物质对植物有协同的有利作用。
10.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该润湿剂是PLUS 50,并且可将该润湿剂和该渗透调节剂一起使用,或者可以将该渗透调节剂和润湿剂、矿物油和/或植物油结合起来使用。
11.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该矿物油是DC-TRON并且该植物油是SYNETROL。
12.如任意前述权利要求的方法,其特征在于施加渗透调节剂消除环境胁迫的影响,这些环境胁迫涉及温度、水、盐度、光照、营养等有关胁迫,包括有水太少或太多、温度太低、盐浓度太高、光强太低、或氮浓度太低。
13.如任意前述权利要求的方法,其特征在于把该渗透调节剂施加给植物的,剂量是大约0.1-30.0kg/ha,典形为0.1-10.0或20.0kg/ha,优选0.5-7.0kg/ha,更优选2.0-4.0kg/ha,最优选在2.5与3.5kg/ha之间。
14.如任意前述权利要求的方法,其特征在于把该渗透调节剂从外部或从外界施加给植物,如通过喷雾施加给叶子。
15.如任意前述权利要求的方法,其特征在于在作物生长早期对作物施用该渗透调节剂。
16.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该植物是棉花,如棉花的SiokraL-22、SiokraL-23、CS-50品种。
17.如任意前述权利要求的方法,其特征在于在从栽种直至收获的任何时候,包括在植株开花之前、中或后对植物施用渗透调节剂。
18.如任意前述权利要求的方法,其特征在于在栽种后77或98天对植株施用渗透调节剂,该植株典型为棉花植株。
19.如任意前述权利要求的方法,其特征在于在从植物开始开花直至大约5-7天后的一段时间内对植物施用渗透调节剂,此时植物开花显著。
20.如任意前述权利要求的方法,其特征在于对植株施用该渗透调节剂增加了植株的高度。
21.如任意前述权利要求的方法,其特征在于通过喷雾,典型为通过喷雾水溶液,将该渗透调节剂施用于植株。
22.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该水溶液浓度大约为3.0kg/200L(水)的渗透调节剂。
23.如任意前述权利要求的方法,其特征在于水中含有渗透调节剂的该水溶液是以约50-200L/ha,更典型地是以大约50L/ha-100L/ha的剂量施用的。
24.如任意前述权利要求的方法,其特征在于可以一次施用或在一段时间内分2次或多次将渗透调节剂施用于正生长的植株。
25.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该渗透调节剂是三甲铵乙内酯,它是在2.0kg/ha-4.0kg/ha的剂量范围内、在从开始开花直至开始开花后7天的一段时间内施用于棉花的。
26.如任意前述权利要求的方法,其特征在于该渗透调节剂是以几次施加的,第一次施加是在植物生长早期,另一次施加是在开始开花时。
27.一种把渗透调节剂施加给植物的方法,该方法基本如前所述,参考了任一前述实施例。
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