植物抗盐抗旱剂及其使用方法

植物抗盐抗旱剂及其使用方法

本发明涉及提高植物综合抗盐抗旱能力的化学组合物的配方、应用 范围及使用方法。

盐渍化土壤的开发利用是我国乃至全世界农业发展的需要，在滨海 盐渍化滩涂地带，以海水为灌溉用水发展海水农业将是这些地区农业发 展的必由之路。由于全球性的淡水资源不足，越来越多的土地正受到干 旱与盐渍化的威胁。当农业灌溉用水不得不采用含盐的水或缺乏适当地 排水系统时，水体中的盐分便积累在土壤中，从而形成盐渍化土壤。由 于人口膨胀、城市化、工业化的发展和对淡水需求的不断增长，现代农 业灌溉用水总量短缺将不可避免，对某些淡水资源匮乏的地区，特别是 尚未开发的滨海盐渍化荒地与滩涂，发展海水农业将是迫不得已的选 择。

多数植物(包括大多数的农作物)生活在这种高盐度的土壤环境中 会受到旱害与盐害，从而生长与最终产量都受到抑制。即使多数盐生植 物，如专性盐生植物碱蓬与滨藜等，在土壤含盐量超过2％的土壤中， 也表现出严重的盐害，导致生物产量的大幅度降低。植物旱害与盐害常 耦联发生，植物的耐盐机理与耐旱机理也有相通的方面。植物盐害本身 就包括了渗透胁迫，而在干旱条件下，土壤溶液中的盐分浓度也常常上 升到足以引起植物盐害的水平。

国际上与国内对植物盐害旱害机理的研究有很多，而且到了一些 分别对提高植物耐盐、耐旱能力地化学调控物质，如赤霉素、水杨酸、 钙盐等。然而，对于不同调控物质之间的协同作用的研究未见报道，也 未有提高植物综合耐盐耐旱能力的产品与技术。而且，现有的抗盐剂技 术与产品只用于提高非盐生植物的耐盐能力，对于进一步提高耐盐的盐 生植物的耐盐能力，在高度盐渍化土壤上或海水灌溉条件下进行植物栽 培的研究，也未见报道。

第一种植物抗盐剂于1995年在山东师范大学问世，由赵可夫教授 发明，它的实际效果是一般农作物在土壤含盐量0．5％以下的情况下，可 以较对照提高产量15～23％，该项成果没有申请专利。第二个产品是1997 年日本COSMO油脂有限公司COSMO研究所研制的一种产品——5- ALA(5-aminolevulinic acid，即5-氨基乙酰丙酸)，此产品已获得美国专利 (1995年11月申请，专利号5661111)，此种产品应用范围广泛，在多 种农作物中都有效，在土壤含盐量为1％的情况下，300ppm的5-ALA 处理后，植物基本不表现盐害，在土壤含盐量1．5％的情况下，植物只表 现轻微盐害。除这两种产品外，没有检索到其它类型的抗盐剂。

抗旱剂的种类，国内外都已有不少。在国外早期常用的有蒸腾抑制 剂、植物保水剂等，国内也有一些类似产品。这两类产品由于价格高、 效果不明显，还有一定的副作用，目前已被淘汰。现在国内使用较广的 “旱地龙”，它对提高植物抗旱能力有一定作用，一般在中等干旱条件 下，作物产量可提高10～15％，价格还是偏高，每亩地使用“旱地龙” 成本约15元左右，有时效果还不够稳定。

几类现有的植物抗盐剂与抗旱剂的使用效果与实用性的比较见表 1。

表1几种抗盐剂、抗旱剂的实用效果比较

本发明的目的是依据植物盐害与旱害机理研究的最新进展，关键在 于针对盐害与旱害在发生上的耦联性与机理上的相关性，研制了植物抗 盐抗旱剂，并确定了不同组分的最佳配比和配套的使用方法。本发明旨 在提高植物综合抗盐与抗旱能力，以缓解植物的盐害与旱害，以期能够 在轻度到中度盐渍化干旱环境中进行常规农作物的栽培。

植物盐害和旱害的形成机理，是细胞膜系统完整性的破坏，造成大 量离子进入细胞，使细胞离子均衡机制受到破坏，同时由于环境的低水 势，对植物形成严重的渗透胁迫，使植物细胞吸水困难，代谢活动受到 抑制。本发明根据这一原理，从大量与植物质膜透性调节与渗透调节有 关的物质中选择研制了植物抗盐抗旱剂，植物抗盐抗旱剂主要包含了四 类对植物无毒无害，对植物细胞质膜完整性具有保护作用，同时又能够 维持细胞的渗透调节能力的物质。这些物质是：(1)赤霉素(GA₃或其 它赤霉酸及其盐类)；(2)水杨酸(水杨酸及其盐或酯类)；(3)氨基低 聚糖(O-羧甲基壳聚糖)；(4)钙盐(CaCl₂或其它钙盐)。钙盐和氨基低 聚糖对质膜完整性有明显地保护作用，同时钙盐具有促进植物多种生理 功能的作用；赤霉素和水杨酸对离子害及细胞抗盐性有显著的协同促进 作用。这四类物质的作用，不是简单的叠加，在适当的浓度配比条件下， 不同物质之间有显著的相互促进作用。除了这四类物质及其衍生物外， 植物抗盐抗旱剂还可以在其有效浓度前提下与其它物质复配使用。这些 复配使用的物质包括植物生长调节剂、多糖、氨基酸、有机酸、醇类、 维生素、矿质元素及表面活性剂。

通过对上述四类物质配比的反复实验，最终确定了四种不同的有效 组合的配方。

配方1：以水为溶剂，其中包含：GA₃浓度为10ppm，水杨酸20ppm， O-羧甲基壳聚糖0．5％，CaCl₂浓度为10mM；

配方2：以水为溶剂，其中包含：GA₃浓度为10ppm，水杨酸10ppm， O-羧甲基壳聚糖1％，CaCl₂浓度为10mM；

配方3：以水为溶剂，其中包含：GA₃浓度为10ppm，水杨酸5ppm， O-羧甲基壳聚糖0．5％，CaCl₂浓度为10mM；

配方4：以水为溶液，其中包含：GA₃浓度为10ppm，水杨酸5ppm， O-羧甲基壳聚糖0．1％，CaCl₂浓度为10mM。

其中，配方2对非盐生植物效果最佳；按与配方2同样的配比关系 但浓度提高1倍时，对盐生植物效果最好。

以上配方中的浓度为最终使用浓度，植物抗盐抗旱剂可以浓缩液或 固态形式为贮存形式。

植物抗盐抗旱剂可用于在轻中度盐渍化土地上栽培大部分粮食作 物、经济作物、蔬菜作物，如小麦、玉米、棉花、油菜、番茄等；也可 用于在高度盐渍化土壤(含盐量13％～2．5％)上栽培盐生植物，如碱蓬 和滨藜等。

植物抗盐抗旱剂对植物的施用方法包括水溶液浸种、苗期叶面喷 施，也包括可湿性粉剂拌种与苗期喷洒。浸种时，植物抗盐抗旱剂每亩 地试剂用量为CaCl₂ 10g、GA₃ 50mg、水杨酸50mg、O-羧甲基壳聚糖2g， 溶于2000ml水中，然后将一亩地用量的种子浸泡在2000ml溶液中10 小时，每隔30分钟搅拌一次，完成后晾干种皮，即可播种。叶面喷施 时所用浓度与浸种浓度相同。

采用本发明可以提高植物对盐、旱逆境的耐受能力。通过对植物施 用本发明所提出的植物抗盐抗旱剂，可有效地维持植物在盐渍、干旱环 境条件下的正常代谢。本发明可用于多种植物，提高植物在盐渍化环境 条件下的产量。本发明能使一般农作物在轻度到中度盐渍化与半干旱的 低产田(土壤含盐量不超过0．6％，土壤含水量在一般植物萎蔫系数以下) 上正常生长，并获得高于对照20～30％的产量；或使典型的盐生植物在 高度盐渍化条件(土壤含盐量2～3％的盐荒地与滩涂)下正常生长，并 获得高于对照30％以上的生物产量。本发明的另一重要应用效果是在高 度盐渍化的荒地与滩涂地区，在一般盐生植物也不能正常生长的地带， 通过进一步提高盐生植物的耐盐及耐旱能力，进行盐生植物的规模化栽 培。也就是说，与现有的产品与技术相比，植物抗盐抗旱剂不仅能提高 非盐生植物的综合耐盐耐旱能力，而且对提高盐生植物在高度盐渍化、 干旱环境下的抗盐抗旱能力有明显的效果。

本发明的具体实施例和实施效果，详述如下：

下列实例可由本研究领域的一般专业人员按照说明实施，并得到具 体数值可能不同、但数量变化趋势与本说明一致的结果。

下列实例中，各种植物生理指标的测定时期为小麦7叶期、玉米6 叶期、棉花10叶期、碱蓬(Suaeda salsa)与滨藜(Atriplex centralasiatica) 为2个月的幼苗，产量的测定按各植物的正常采收期进行。

[实施实例1]

本实例说明了植物抗盐抗旱剂对盐胁迫下几种植物在盆栽条件下细 胞质膜透性与渗透调节能力的影响。

小麦(品种424142)、玉米(品种鲁单052)和棉花(品种鲁棉14) 种子分别在4种上述配方的溶液浸种(对照以蒸馏水浸种)10小时后， 播在直径20cm高20cm的塑料桶中，以洗净的河沙为基质，含有100mM NaCl的1／2 Hoagland溶液为培养液。测定不同组合对植物幼苗细胞质膜 透性(电导法)和细胞保水能力(测定在高渗溶液中细胞体积的变化)。 结果见表2。表2的结果表明组合2对植物的保护作用最有效。

[实施实例2]

本实例说明了植物抗盐抗旱剂对几种农作物在盐渍土壤上中度干旱 条件下细胞质膜透性与渗透调节能力及最终经济产量的影响。

植物抗盐抗旱剂按配方2配比，在播种前浸种10小时，对照以自来 水浸种10小时，然后按常规方法播种。玉米试验在山东省东营市河口 区新户乡进行，棉花试验在山东省陵县进行，小麦试验在周村农业试验 站进行。所选土壤含盐量为0．5～0．7％，土壤水分为中度干旱。生理指标测 定在苗期进行，产量测定在植物正常采收期进行。测定结果列于表3。

表2不同抗盐抗旱剂配方对不同作物细胞生理特性的效应

植 物 配 方 质膜相对透性 （%） 叶片含水量 （%） 渗透调节能力 （MPa） 小麦 1 2 3 4 CK 4.8 2.2 5.2 5.5 15.6 83.8 87.0 84.2 85.0 80.5 1.50 1.85 1.60 1.58 0.40 玊米 1 2 3 4 CK 4.6 3.0 6.4 7.0 18.8 84.1 88.0 85.0 85.6 80.1 1.52 1.88 1.58 1.60 0.32 棉花 1 2 3 4 CK 4.0 2.0 4.2 5.0 16.5 82.0 86.6 83.3 83.6 81.5 1.60 1.90 1.58 1.70 0.48 (CK：为对照，下同)

表3植物抗盐抗旱剂对小麦、玉米和棉花产量的效应

植 物 配 方 质膜相对透性 （%） 叶片含水量 （%） 渗透调节 能力 （MPa） 产量 （Kg/亩） 小麦 2 CK 4.2 22.5 86.5 79.6 1.80 0.45 210 175 玊米 2 CK 4.8 23.8 85.5 78.4 1.73 0.34 250 200 棉花 2 CK 5.3 20.6 85.6 80.2 1.86 0.41 31.5 25

[实施实例3】

本实例说明了在高盐渍化条件下，植物抗盐抗旱剂对盆栽盐生植物 碱蓬与滨藜生长与产量的影响。

碱蓬与滨藜种子分别在配方2的2倍浓缩液(即等量的化学物质只 溶解在1000ml蒸馏水中)中浸种(对照以蒸馏水浸种)24小时后，播 在直径40cm 高50cm的塑料桶中，以洗净的河沙为基质，滨藜以含有 300mM NaCl的1／2 Hoagland溶液为培养液，碱蓬以含有500mM NaCl的1／2 Hoagland溶液为培养液。测定不同组合对植物幼苗细胞质膜透性 和渗透调节能力，在生长期结束后测定种子产量，结果见表4(滨藜) 和表5(碱蓬)。

表4盐胁迫下(300mmol／L NaCl)植物抗盐抗旱剂对滨藜质膜透性、渗调能力 及种子产量的效应

处理 质膜相对透性 （%） 渗调能力 （MPa） 种子产量 （g/平方米） 产量提高% 植物抗盐抗旱剂 CK 21.5 37.6 1.80 0.25 65.3 54.0 20.8% - (以上数据为3个重复处理的平均值)

表5 盐胁迫下(500mmol／L NaCl)植物抗盐抗旱剂对碱蓬质膜透性、渗调能力 及种子产量的效应

处理 质膜相对透性 （%） 渗调能力 （MPa） 种子产量 （g/平方米） 产量提高% 植物抗盐抗旱剂 CK 20 35.2 2.20 0.30 77.8 55.9 39.3% - (以上数据为3个重复处理的平均值)

[实施实例4]

本实例说明了在高盐渍化条件下，植物抗盐抗旱剂对大田栽培盐生 植物碱蓬与滨藜生长与产量的影响。

碱蓬与滨藜种子分别在配方2的2倍浓缩液(即等量的化学物质只 溶解在1000ml蒸馏水中)中浸种(对照以蒸馏水浸种)24小时后，按 常规方法播种。10天后测定出苗率，现花期测定田间净光合速率，种子 正常成熟后采收计算产量。每种植物设处理与对照各5个小区重复，每 小区面积6平方米，种植滨藜的土壤含盐量为1．0～1．3％，种植碱蓬的小区 土壤含盐量为1．5～1．8％。测定结果见表5，表中每个数据都是5个重复的 平均值。

表5植物抗盐抗旱剂对大田栽培滨藜与碱蓬生长与种子产量的影响