A01N59/08
1、植物抗盐抗旱剂,具有提高植物综合抗盐抗旱能力的功能,其 特征在于,包含下列四类物质:
(1)赤霉素指赤霉酸类化合物,包括GA 3、GA 7、GA 4等,及 其盐类,如钾盐、钠盐等;本发明选用其中一种或几种;
(2)水杨酸衍生物指水杨酸的盐类,如水杨酸钠、水杨酸钾、 水杨酸钙,及水杨酸酯类化合物,如水杨酸甲酯、水杨酸乙酯、水杨酸 丙酯等;本发明选用其中一种或几种;
(3)氨基低聚糖(O-羧甲基壳聚糖);
(4)钙盐指钙的可溶性盐类,如氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、 丙酸钙、丁酸钙、戊酸钙、柠檬酸钙、延胡索酸钙、苹果酸钙、葡萄糖 酸钙等钙盐;也包括一些难溶性钙盐的络合物形式;本发明选用其中一 种或几种。
2、根据权利要求1所述的植物抗盐抗旱剂,四类物质的配比可以 下述配方中的任意一种:
配方1:以水为溶剂,其中包含:GA 3浓度为10ppm,水杨 酸20ppm,O-羧甲基壳聚糖0.5%,CaCl 2浓度为10mM;
配方2:以水为溶剂,其中包含:GA 3浓度为10ppm,水杨 酸10ppm,O-羧甲基壳聚糖1%,CaCl 2浓度为10mM;
配方3:以水为溶剂,其中包含:GA 3浓度为10ppm,水杨 酸5ppm,O-羧甲基壳聚糖0.5%,CaCl 2浓度为10mM;
配方4:以水为溶液,其中包含:GA 3浓度为10ppm,水杨 酸5ppm,O-羧甲基壳聚糖0.1%,CaCl 2浓度为10mM。
3、根据权利要求1或2所述的植物抗盐抗旱剂,可以在保证其有 效浓度的前提下与下述物质的一种或几种复配使用: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。
4、根据权利要求2所述的植物抗盐抗旱剂的4种配方,其中配方 2效果对非盐生植物效果最佳,
5、根据权利要求2所述的植物抗盐抗旱剂的配方2的比例关系, 浓度提高1倍时,对盐生植物效果最佳。
6、本发明的应用范围包括在盐渍化低产田上的多数粮食作物与经 济作物、蔬菜作物,也包括在高度盐渍化环境如海滨滩涂、盐沼中的盐 生植物。
7、本发明的使用方法为水溶液浸种、苗期叶面喷施,也包括可湿 性粉剂拌种与苗期喷洒。
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
表3植物抗盐抗旱剂对小麦、玉米和棉花产量的效应
[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
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
[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
本文发布于:2024-09-24 14:31:12,感谢您对本站的认可!
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