CN1314084A - 作物抗旱剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种作物抗旱剂及其制备方法,是由赤霉素和水溶性无机钙盐以1∶100～1∶400的重量比构成。其0.1～1.2%的水溶液,可用于作物拌种、叶面喷施、树苗浸根的处理,能够提高出苗率、提早整齐出苗,增强幼苗抗旱性。本发明是基于钙与赤霉素对植物生理活性和抗旱性的互补叠加效应,来提高作物对水分亏缺的适应能力,具有组分简单、制备容易、使用方便的优点,在提高旱地农业粮食产量和西部林草植被快速建设中具有广阔的应用前景。

Description

作物抗旱剂及其制备方法

本发明属于作物抗旱剂及其制备方法，涉及植物生长调节剂技术领域。

干旱几乎每年都给旱地作物的播种出苗造成困难。抗旱保苗的种子处理技术是现代旱地农业不可缺少的重要措施，也是农业技术示范推广的重要手段，作物抗旱成苗技术的应用开发研究是提高缺水地区农业粮食生产不可缺少的关键技术之一，也为旱地农业的可持续发展提供坚实的科技支撑。在半干旱地区，作物和牧草的播种成苗是农业生产中存在的重要问题。我国黄土高原和华北平原，由于干旱频繁，几乎每年都给旱地播种出苗造成威胁。为解决这一难题，在采用常规传统耕作栽培技术的同时，还须寻求新的技术途径。把化学药物用于作物抗旱保苗增产不失为一条可行的路径。现有文献中虽然关于激素、微量元素和其他化学药物对种子萌发和幼苗生长影响的问题已有大量报导，但针对干旱逆境的研究资料则很少，也无大面积应用成功的实例。

在农业发达国家，种子药剂处理的普及程度很高，如美国3500万公顷玉米、500万公顷棉花全部经过商业性药剂处理，小麦、大麦50％以上经过拌种；加拿大、英国、德国、法国的小麦、大麦、玉米、大豆等作物种子经过商业性拌种的占70％以上；日本、俄罗斯、新西兰、加拿大和欧美许多国家还广泛应用了种子包衣和丸粒化技术。他们根据自己的国情和作物成苗的主要威胁，采用以病虫害防治为主的种子处理技术，而对抗旱成苗的种子处理进行专门研究和应用推广的并不多见。我国常用的种子处理技术也以病虫害防治为主，多采用农药和营养元素调配处理种子，主要适用于浸种、闷种和拌种，处理后需要及时播种。而针对作物抗旱机理提出的抗旱保苗种子处理技术为数很少(《种子处理原理与技术》徐本美等主编，1998，中国农业科技出版社，P54-79)。当前，国内外用于作物的化学抗旱制剂并不多见，在农业生产中应用的则更少，而且多属于抗蒸腾剂类。抗蒸腾剂基于气孔关闭、减少蒸腾的原理，但在降低作物蒸腾的同时也降低了光合作用(虽然降低的比例要少)，这就使得在减少水分消耗的同时，对植物生长造成不利影响。我国目前在旱区推广应用的黄腐酸(商品名”旱地龙”)反应效果较好(《旱地玉米播种成苗理论与技术》方继友主编，1997，中国农业科技出版社，p151-166)。

另外，为了防治赤霉病促进出苗，在我国南方也有将赤霉素单纯用于水稻种子拌种，但其目的不是为了抗旱保苗；而将无机钙盐单独用于用于浸种抗旱保苗的效果并不理想；更多的是将赤霉素或是钙盐与其它成分混合用于种子处理，作为种子包衣剂的成分之一，目的是为了防病，而不是抗旱保苗(《种子学》叶常丰等编著，1994，中国农业出版社，p339-347)。迄今为止，在国内外尚未见有以赤霉素和钙盐为主的混合拌种剂的使用报导。

本发明的发明人在已有的工作基础上，采用14种化学药剂处理种子，以探讨在干旱条件下促进成苗的作用。经过多次室内模拟干旱试验，筛选出6种有效药剂。6种药剂是：黄腐酸、赤霉素、琥珀酸、硼酸、氯化钙、硫酸锌。适宜浸种时间为12小时。由试验结果可以看出，这六种药剂虽对发芽率无显著作用，但多数都不同程度地促进了幼芽生长。就不同作物看，对糜子作用较显著，谷子次之，玉米、高粱不够稳定。就不同药剂看，氯化钙、赤霉素、硫酸锌及琥珀酸对糜子成苗有良好的作用。

本发明的目的是提供一种作物抗旱剂及其制备方法，使其能用于作物的种子拌种、叶面喷施、根系浸施及营养体育苗的处理，以提高作物的耐旱能力和水分利用效率，促进作物生产力的提高，同时具有组成简单、制备容易、使用方便的优点。

本发明所提供作物抗旱剂的组成是：赤霉素与水溶性无机钙盐，其重量比为1∶100～1∶400。使用效果比较好的比例范围为1∶150～1∶300。其最佳比例为1∶200。所述的水溶性无机钙盐可以选用氯化钙、硝酸钙、碘化钙、溴化钙的任一种。从经济成本和原料来源上考虑使用氯化钙最方便。为了保持赤霉素在贮存期间的生物活性，可以在赤霉素中添加活性保护剂，赤霉素与活性保护剂的重量比为1∶1～1∶3。所述的赤霉素活性保护剂可以选用1～5个糖苷构成的非还原性糖粉末或是尿素粉末，如蔗糖、果糖、麦芽糖、山梨醇糖等等。比较经济的选择应是蔗糖或尿素，赤霉素与蔗糖或尿素的重量比为1∶1～1∶2。

本发明所提供作物抗旱剂的制备方法为：将赤霉素粉末与活性保护剂粉末混合定量包装，另将定比例量的水溶性无机钙盐密封包装；再用一个包装将上述两个包装密封在一起，或者是将赤霉素包装置入无机钙盐的包装内密封。从而构成一个包装单位。在一个包装单位内，赤霉素与无机钙盐的重量比为1∶100～1∶400的范围内。在一个包装单位内抗旱剂组合物的总重量在4～12g范围内。由于赤霉素与无机钙盐的混合存放会影响赤霉素的活性，且二者都有很强的吸水性，所以必须分别包装。比较好的包装方式为，将赤霉素与活性保护剂混合物装入定量的胶囊内密封，再将该胶囊与定比例量的无机钙盐装入一密封袋内(如塑料袋)密封。在低温避光条件下，其保存期可达两年。

本发明所提供作物抗旱剂的使用方法为：先将赤霉素包装打开，用足够溶解量的酒精或是白酒完全溶解，再用水将该溶液和无机钙盐完全溶解，使抗旱剂的最终浓度(重量百分比)在0.1～1.2％。所配制的抗旱剂药液浓度是根据用途来确定的，如叶面喷施的浓度在0.1～0.5％，树苗浸根处理的浓度在0.3～0.6％，营养体育苗处理的浓度在0.4～0.8％，作物种子处理的浓度在0.5～1.2％。配制好的药液应在三周内使用完。作物种子的拌种处理方法为，将配制的药液按种子重量的8～12％与作物种子混合浸闷，期间翻搅数次，至种子将溶液完全吸收，即处理完成。

本发明需要法律保护的另一个内容是，用本发明抗旱剂处理后的种子。其制作是按照上述种子拌种处理方法完成后，晾干即可。其在一个月内播种不会影响药效。本发明抗旱剂能够拌种处理的作物种子包括有：小麦、玉米、高粱、谷子、糜子、棉花、豆子等，还包括有草籽和树木种子。

本发明制备的抗旱剂(亦称钙与赤霉素抗旱合剂，简称钙赤合剂)是利用了钙与赤霉素两者对植物生理过程的有利作用，应用后起到了互补和叠加效应，即在干旱和相对湿润条件下，都可以促进作物提早整齐出苗，从而显著提高了水分利用效率，并取得增产效果，特别适于在半干旱地区多变低水条件下的应用。钙赤合剂的作用机理可归纳如下：①钙赤合剂处理后，种子萌发过程中淀粉酶活性显著高于钙和赤霉素单独的处理；②水分胁迫延后了淀粉酶同功酶带的出现，钙赤合剂促使所有酶带提前出现；③水分胁迫下，钙赤合剂促使胚乳中可溶性糖含量增高，而赤霉素的单独作用比较弱，钙单独作用则使大多数糖类含量下降；④在种子萌发过程中，钙有助于前期胚中核糖核酸酶(RNase)活性的提高，萌发后，赤霉素处理活性较高，而钙赤合剂处理的则在整个萌发阶段都提高了RNase的活性，对蛋白质的代谢也有类似结果；⑤钙赤合剂处理较钙或者赤霉素单独处理的根系活力、种苗含水量、种苗耐旱力、叶片光合速率、水分利用效率均明显提高，改善了成苗过程中种苗的低水势状况造成的出苗不齐和弱苗现象。

由上述机理可以看出，本发明制备的钙赤合剂用于作物的抗旱处理，可以促进干旱逆境下的成苗和胚芽的迅速伸长，能够提高多种贮存物质的分解速率，使幼苗抗旱性明显改善，增强种苗的代谢强度，使植株生理活性和抗旱性得到结合。经钙赤合剂处理后的种子，胚芽伸长速率提高35-58％，使出苗期提前2-3天，出苗率提高10％以上，出苗临界水势下降0.2MPa，单叶、植株、群体水分利用效率分别提高9％、11％和15％，一般增产11-16％；具有作用范围和适用条件较宽的特点。同时本发明有组成简单、制备容易、使用方便的优点。本发明的实施对提高我国种子产业的现代化水平，减缓干旱对作物成苗的危害，保障旱地农业粮食安全生产具有重大意义。

以下用试验实例来说明本发明抗旱剂的生理效应和增产效果。

发明人以我国北方主要粮食作物小麦为材料，结合秋作物糜、谷，按一定的操作程序，分别用钙(Ca)、赤霉素(GA)、钙赤合剂(Ca+GA)及对照处理，进行拌种和浸种研究，试验结果如下。

(一)对小麦种子萌发和种苗耐旱力的影响：将种子置于0.3M的甘露醇溶液(相当于-0.73MPa的中度水分胁迫)中培养七天，测定试验结果见表1，表1为不同药剂处理种子对萌发的影响。从表1中可以看出，经赤霉素处理的种子，能提高表1

药剂处理	发芽率(％)	芽长(cm)	根长(cm)	鲜重(g/50株)	干重(g/50株)	幼苗含水量(％)
							对照	84	2.75	4.44	3.770	1.408	62.65
Ca	80	2.72	4.34	3.533	1.319	62.67
							GA	89	3.88	5.17	4.258	1.482	65.19
Ca+GA	91	4.36	5.97	4.456	1.486	67.06

发芽率，促进胚芽生长，增加种苗鲜重，而钙赤合剂处理种子的效果更为明显。但经Ca处理的效果不明显。从胚芽脱水试验结果看出，在脱水过程中，GA处理的植株经自然干燥后，失水量占总苗鲜重的52.05％，对照和Ca处理的分别为50.82％和50.57％，而钙赤合剂处理的为55.50％，表明其耐干燥力明显增强。

对培养子-1.0MPa渗透液中24小时种苗根系活力测定结果(见表2)表明，Ca+GA和Ca处理都有增大根系的活跃吸收面积、提高根系活力的作用，而经GA处理的则降低了这种作用。表2为不同药剂处理种子对小麦根系活力的影响。

                                                               表2

药剂处理	总吸收面积(m2)	活跃吸收面积(m2)	根系活力(％)
				清水对照	0.3328	0.1045	30.5
Ca	0.3740	0.1320	35.2
				GA	0.3190	0.0770	24.1
Ca+GA	0.3465	0.1045	38.1

(二)用不同土壤含水量进行土培试验：播种时土壤含水量为8.6％的条件下，播种后16天调查，对照全部不出苗，而经Ca和GA单独处理的出苗率均为8％，用钙赤合剂处理的出苗率为12％；在土壤含水量为10.5％的条件下，对照及GA处理的出苗率为68％，Ca和钙赤合剂处理的提高到76％；而在土壤含水量为12.2％条件下，播种后5天调查，对照出苗率为58％,Ca处理为64％,GA处理为86％，钙赤合剂处理为80％，钙赤合剂和GA处理的出苗率则明显高于对照和Ca处理。出苗率表现出的上述差别，说明在不同土壤水分条件下Ca与GA的作用是不相同的，结合对根系活力和失水率测定结果，可以认为，在一定水分胁迫条件下钙赤合剂处理起到了两者的互补作用。

(三)对种苗呼吸代谢的影响：种子经处理后，在模拟干旱条件下(0.3M甘露醇溶液培养)萌发，1～9天期间测定呼吸速率。经GA处理后增强了呼吸速率，Ca处理则降低了呼吸速率，而钙赤合剂处理的呼吸速率居于二者之间。淀粉酶活力测定结果表明，GA处理的一直高于对照，Ca处理的前期低于对照，后期上升较慢，略高于对照，钙赤合剂处理的一直高于对照，而且高于GA处理，同样说明了钙赤合剂起到了两者的互补效应。

(四)对生长和水分利用的影响：盆栽试验结果表明，中度干旱条件下Ca与钙赤合剂处理都比对照保持较高的生长速率，各叶片长度和株高虽较为接近，但都大于对照。生物量测定结果与生长有类似的趋势，且多数情况下以钙赤合剂处理的为优。在-2.0MPa严重水分胁迫条件下，钙赤合剂处理的胚芽24小时期间生长量显著大于对照。

分别在两地进行了春小麦叶片净光合速率的测定，在杨陵测定表明，Ca和钙赤合剂处理的叶片净光合速率稍高于对照，并具有较大的气孔阻力，这有利于植株保持水分。在固原试验结果进一步证实，经钙赤合剂和Ca处理后，在产量提高的同时，叶片净光合速率和光合/蒸腾比率均有所提高，特别是明显改善了光合速率和蒸腾速率日变化的进程。

以下结合具体的应用实例来说明本发明技术方案的实施。

1．把钙赤合剂用于糜子拌种实验。拌种量为10千克种子，氯化钙用量分别采用0g、5g、7.5g和10g，赤霉素用量分别为0mg、25mg和50mg，用水1升，按照前述的方法拌种后播种，试验在整个生育期保持10～20％土壤含水量(中度干旱)条件下进行，实验结果见表3。表3为Ca和GA不同配比浓度组合处理糜

                                         表3

氯化钙	发芽率％	发芽指数Gi*
			GA    GA    GA	GA    GA    GA
	0mg    25mg    50mg	0mg    25mg    50mg
			0g	68.7    90.2    91.3	35.4    44.5    47.3
5g	70.7    94.0    96.0	40.0    50.0    54.4
			7.5g	75.3    93.7    96.0	39.4    52.8    53.4
10g	78.5    91.5    98.5	39.5    51.6    52.3
			表中*∑i=Gt/Dt,Gt为在时间t日的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

子种子对萌发的影响。结果表明，用氯化钙0.5％-1.0％、赤霉素25ppm-50ppm的药液浓度拌种与清水对照相比，糜子发芽率可提高12-27.8％，发芽指数可提高10-15％，在中度干旱条件下，应用盆栽对春小麦和糜子的整个生育过程进行了水分利用的专门测定。结果表明，经钙赤合剂处理，一定程度上提高了水分利用效率，经钙赤合剂拌种的小麦和糜子分别比对照增产20％和21％，统计检验结果极显著。

2．小区试验分别在三个试验点进行，用含0.5％氯化钙和25ppm赤霉素的药液拌种，春小麦试验增产19.9％；用含1.0％氯化钙和50ppm赤霉素的药液拌种，冬小麦试验增产22.6％，均达极显著程度。分析增产原因可以看出，经钙赤合剂拌种提高出苗率12～14％，植株高度增加4～8cm，小穗数增加5～8％。另外，在防雨棚控制水分条件下进行的试验结果表明，冬小麦经1.0％Ca、50ppm GA和钙赤合剂(1.0％Ca、50ppm GA混合)分别处理后，产量分别为对照的98.4％,129.496和142.3％,GA和钙赤合剂处理增产效果十分显著。

3．大面积试验示范：彭阳县的试验示范采用含0.5％Ca和25ppm GA浓度的钙赤合剂药液处理，经拌种处理的全部增产；豌豆测产100亩，经拌种的平均亩产155.7千克，对照平均亩产128.5千克，增产21.1％；谷子测产150亩，经钙赤合剂拌种的平均亩产266.5千克，对照平均亩产233.0千克，增产14.4％。，经拌种的春小麦平均亩产100.2千克，对照平均亩产94.9千克，增产5.58％；上述示范中出苗平均提前2～3天。

4．典型户试验：①盂源乡民李世栋用含0.25％Ca和25ppm GA浓度的钙赤合剂药液，在冬小麦开花前期每亩喷施30千克，共喷施10亩，平均亩产177千克，喷水对照平均亩产121千克，增产46.3％；②农民赵效儒用含1.0％Ca和50ppm GA浓度的钙赤合剂药液，在谷子灌浆初期每亩喷施20千克，共喷施8亩，平均亩产260千克，喷水对照平均亩产198千克，增产31％；③河川乡王彦寿用含0.8％Ca和20ppmGA浓度的钙赤合剂药液拌种沙打旺草籽，18亩平均亩产生物量1106.7千克，比对照平均增产26.8％；④农民李忠义用含0.5％Ca和25 ppm GA浓度的钙赤合剂药液拌种玉米，12亩平均亩产283.8千克，较对照平均增产15.6％；⑤以含0.6％Ca和50ppm GA浓度的钙赤合剂药液用于马铃薯薯块的浸种处理，试验效果表明，与草木灰拌种处理及高锰酸钾浸种处理的相比较，成苗率分别提高10.5％和11.0％，且比对照提早出苗2-4天，增产21-29％。

5．钙赤合剂在抗旱造林方面的实施：①发明人曾以含0.8％Ca和50ppm GA浓度的钙赤合剂药液应用于山杏抗旱育苗的拌种试验。结果表明，与清水处理和永泰田保水剂拌种处理的相比，钙赤合剂处理的出苗率提高了14.6％和12.8％，半年后的平均抽条长度分别增长了16.4％和8.3％，说明经钙赤合剂拌种处理的树苗增强了抗旱能力。②将钙赤合剂用于紫穗槐树苗移栽过程中的浸根处理示范结果表明，用含0.4％Ca和30ppm GA浓度的钙赤合剂药液进行浸根处理后，幼树的成活率比泥浆浸根和6号生根粉的浸根处理的分别提高了24.6％和13.4％，并缩短了移栽过程中的缓苗时间，增强了树木幼苗的抗旱性。

6．用含1.0％碘化钙(或溴化钙)和50ppm浓度的钙赤合剂药液，按上述方法拌种玉米种子，晾干后玉米种子的胚乳外层呈现浅蓝色(或浅棕色)，用此作为处理后的商品种子，具有明显的颜色标记。一个月后用此种子进行播种出苗试验，结果显示，出苗率可提高14.5％左右，提早2-3天出苗，显著提高了成苗速率。

7．不同计量的活性保护剂对赤霉素活性的影响试验。将蔗糖、果糖、尿素粉末分别与赤霉素按照1∶1～1∶3的比例范围做10种组合，混合后避光低温条件下放置二年，将其溶解，分别测定生物活性，其结果与标准样品相比，仍能达到75-95％，而未添加保护剂的对照仅为46％，表明保护剂对赤霉素活性的保护具有显著作用。有关赤霉素活性保护剂的种类和使用剂量已有许多的研究和报导，而且本发明所用的活性保护剂和使用剂量均为已有技术，无需赘述。这里需要说明的是，由于本发明中赤霉素用量很少，在包装生产中(尤其是小单位包装)很难秤量和分装，而保护剂的加入可以加大混合物的体积重量，更有利于分装，所以保护剂的加入除活性保护作用外，还有分装填充物的作用。所以在实际生产中赤霉素与保护剂的配比，应以赤霉素的称量大小有关，称量越小保护剂用量越大。

Claims (10)

1．一种作物抗旱剂，其组成包括有水溶性无机钙盐，其特征在于，所述抗旱剂的组成为赤霉素和水溶性无机钙盐，其重量比为1∶100～1∶400。

2．根据权利要求1所述的抗旱剂，其特征在于，赤霉素与水溶性无机盐的重量比为1∶150～1∶300；所述的水溶性无机钙盐可以是氯化钙、硝酸钙、碘化钙、溴化钙的任意一种。

3．根据权利要求2所述的抗旱剂，其特征在于，赤霉素与水溶性无机钙盐的重量比为1∶200；所述的水溶性无机钙盐为氯化钙。

4．根据权利要求1-3所述的任一种抗旱剂，其特征在于，在赤霉素中加有赤霉素活性保护剂。

5．根据权利要求4所述的抗旱剂，其特征在于，所述的活性保护剂可以是蔗糖或是尿素的任一种粉剂，赤霉素与保护剂的重量比为1∶1～1∶3。

6．按照以上权利要求所述抗旱剂的制备方法，其特征在于，将赤霉素粉末与活性保护剂粉末混合定量包装，另将定比例量的水溶性无机钙盐密封包装；再用一个包装将上述二个包装密封在一起，或者是将赤霉素包装置入无机钙盐的包装内密封；其中赤霉素与无机钙盐的重量比为1∶100～1∶400。

7．根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在一个包装单位内抗旱剂组合物的总量在4～12g范围内；其赤霉素与水溶性无机钙盐的重量比为1∶150～1∶300。

8．根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将赤霉素与活性保护剂混合物装入定量的胶囊内密封，再将该胶囊与定比例量的无机钙盐装入一密封袋内密封。

9．按照以上权利要求所述抗旱剂的使用方法，其特征在于，先将赤霉素或是赤霉素与保护剂混合物用足够溶解量的酒精或是白酒溶解，再用水将该溶液和无机钙盐溶解，并使抗旱剂浓度的重量百分比在0.1～1.2％；此药液可以用于种子拌种、叶面喷施、树苗浸根、营养繁殖体育苗的处理。

10．根据权利要求9所述的抗旱剂使用方法，其特征在于，所配制抗旱剂药液浓度的重量百分比为0.5～1.1％，将药液按种子重量的8～12％与作物种子混合浸闷，期间翻搅数次，至种子将药液完全吸收，将种子晾干，即成为商品种子。