一種抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑的制備及其應(yīng)用

紀(jì)發(fā)達(dá)

(山東龍港硅業(yè)科技有限公司,山東 濰坊 261300)

土壤鹽堿化是當(dāng)今世界面臨的一個(gè)重大問題,它對(duì)農(nóng)作物的生長、產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生了巨大影響,極大地限制了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1,2]。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織的統(tǒng)計(jì),世界上有近10億公頃的鹽堿地。由于降水稀少、灌溉不當(dāng)和化肥過度使用,現(xiàn)有耕地中的次生鹽堿地面積也在不斷擴(kuò)大。充分利用鹽堿地的有效措施是改良鹽堿地、培育耐鹽品種、提高抗鹽堿性[3]。鹽堿地改良包括物理改良、水利工程改良、化學(xué)改良和生物改良。然而,多種綜合處理技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn):物理方法成本高,可持續(xù)性差;化學(xué)方法對(duì)土壤有二次污染,也有一定的局限性;生物法修復(fù)時(shí)間長。由于鹽堿地處理難度大、成本高,我國治理產(chǎn)業(yè)化程度不高,所帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益也不明顯。

在農(nóng)作物生長過程中,除了病原體、害蟲、雜草及鼠類等有害生物威脅之外,農(nóng)作物還面臨著干旱、高溫、低溫、土壤鹽堿化等日益嚴(yán)重的非生物因素的威脅[4]。高溫和凍害常常導(dǎo)致小麥、水稻、玉米和其他作物嚴(yán)重減產(chǎn)。例如,小麥灌漿期高溫引起的干熱風(fēng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量減少20%。所以,抗逆調(diào)節(jié)劑的研制與應(yīng)用引起人們的高度重視,抗逆主要是指增加營養(yǎng)元素的吸收、促進(jìn)幼苗的生長、莖桿增實(shí)、增加干物質(zhì)總量、促進(jìn)主根系的生長,提高抗寒性、抗旱性、抗病蟲、抗鹽堿能力。

在現(xiàn)有技術(shù)中,抗逆手段主要包括選擇抗逆品種、定期灌溉、葉面施肥等,但是當(dāng)遇到嚴(yán)重的干旱脅迫或低溫脅迫(包括霧霾天氣導(dǎo)致的陽光照射強(qiáng)度不夠等其他不利自然因素)時(shí),上述人工手段不僅浪費(fèi)大量水資源,而且效果有限。盡管使用了多效唑等植物生長調(diào)節(jié)劑,但大量化學(xué)試劑的使用導(dǎo)致了田地和作物中的殘留,這不僅污染了環(huán)境,而且降低了農(nóng)作物產(chǎn)品的質(zhì)量。

根據(jù)農(nóng)作物的生長特性和環(huán)境,通過不斷地改良和完善,研制出一種高效的抗逆復(fù)合調(diào)節(jié)劑,提高了農(nóng)作物在惡劣環(huán)境地區(qū)的存活率和生長能力,增強(qiáng)了農(nóng)作物的抗旱、抗寒、耐熱、耐鹽堿等抗逆性,可以有效地減少或避免非生物因素的不利影響,有效實(shí)施對(duì)鹽堿地的生態(tài)恢復(fù)與重建,對(duì)提升作物抗脅迫能力、提高農(nóng)作物產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量,及對(duì)各受脅迫地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定和環(huán)境恢復(fù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑的制備

一種抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑包括浸種劑及用于葉面噴施或根部灌注的耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑。

(1)浸種劑。由以下組分制成:w(甜菜堿)1%～3%,w(殼聚糖)1%～3%,w(黃腐酸鉀)0.5%～2%,w(蘇氨酸)0.5%～1%,w(復(fù)硝酚鈉)0.5%～1%,w(土微菌屬)0.5%～1%,余量為去離子水。將浸種劑原液用去離子水稀釋至1∶20,即得到浸種液。

將稀釋后的浸種液與篩選后的籽粒飽滿的、大小相近、品質(zhì)優(yōu)良的種子,按質(zhì)量比1.5∶1,進(jìn)行浸種10 h,浸種結(jié)束后對(duì)種子瀝水,晾干備用。

(2)耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)由以下組分制成:w(硅酸鉀)6%～10%、w(腐殖酸)1%～3%,w(液體硅酸鈉)1%～3%,w(檸檬酸)0.5%～2%,w(5-氨基乙酰丙酸)0.5%～1%,w(改性膨潤土)0.2%～0.5%,w(多效唑)0.2%～0.5%,w(木質(zhì)素磺酸鈉)0.1%～0.3%,余量為去離子水。

2 抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

2.1 在黃瓜幼苗期的田間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

(1)將耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑按以下組分制成:w(硅酸鉀)6%、w(腐殖酸)2%,w(液體硅酸鈉)3%,w(檸檬酸)1%,w(5-氨基乙酰丙酸)1%,w(改性膨潤土)0.3%,w(多效唑)0.3%,w(木質(zhì)素磺酸鈉)0.1%,余量為去離子水。

(2)將稀釋至1∶20的浸種液和上述耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑復(fù)配使用,與市場購買的生物藥肥一抗逆劑,按每畝5 kg的施用量,稀釋至1∶600,同時(shí)在500 m2的鹽堿地進(jìn)行黃瓜幼苗期的田間試驗(yàn),間隔7～10 d,連續(xù)施用2～3次,其澆水、施肥等措施相同,試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 抗逆調(diào)節(jié)劑在黃瓜幼苗期的田間試驗(yàn)

通過表1的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,施用自研制的抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑與生物藥肥一抗逆劑相比,黃瓜幼苗期的發(fā)芽勢明顯提高16.4%,株高提升32.3%,莖粗增加49.5%,鮮重提高58.1%。試驗(yàn)期間春季氣候反常,在溫度低、光照差、鹽堿較重的情況下,使用浸種液,使幼苗發(fā)芽勢達(dá)到92.62%,可見抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑對(duì)提高黃瓜幼苗的抗逆性效果顯著。

2.2 在玉米成長期的田間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

(1)將耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成:硅酸鉀10%,腐殖酸1.5%,液體硅酸鈉1.5%,檸檬酸1.5%,5-氨基乙酰丙酸0.5%,改性膨潤土0.2%,多效唑0.2%,木質(zhì)素磺酸鈉0.2%,余量為去離子水。

(2)將稀釋至20倍的浸種液和上述耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑復(fù)配使用,與市場購買的生物藥肥一抗逆劑,按每畝8 kg的施用量,稀釋1 000倍,均勻噴淋(澆灌)于根部,分別在玉米出苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、吐絲期進(jìn)行鹽堿地田間試驗(yàn),試驗(yàn)田3畝,其澆水、施肥等措施相同,試驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

表2 抗逆調(diào)節(jié)劑在玉米成長期的時(shí)間統(tǒng)計(jì)

表3 抗逆調(diào)節(jié)劑在玉米成長期的田間試驗(yàn)

從表2可以看出,施用自研制的抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑可使玉米的出苗期、拔節(jié)期、吐絲期提前3 d,整個(gè)玉米成長期縮短5 d。

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,與生物藥肥一抗逆劑相比,玉米出苗率提高16.9%,株高提高11 cm,莖粗增加0.17 cm,穗粒數(shù)提高9.0%,增產(chǎn)率相對(duì)提高50.8%,實(shí)現(xiàn)莖稈實(shí)、韌性強(qiáng)、穗大粒多,且具有防禿尖、促早熟、提高結(jié)實(shí)率、增加千粒重的功能,抗倒伏能力及增產(chǎn)率都有明顯提升[5]。

2.3 在花生成長期的田間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

(1)將耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成:硅酸鉀8%,腐殖酸1%,液體硅酸鈉2%,檸檬酸1.5%,5-氨基乙酰丙酸1%,改性膨潤土0.5%,多效唑0.5%,木質(zhì)素磺酸鈉0.3%,余量為去離子水。

(2)將稀釋至20倍的浸種液和上述耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑復(fù)配使用,與市場購買的生物藥肥一抗逆劑,按每畝3 kg的施用量,稀釋500倍,分別在花生苗期、花針期、結(jié)莢期各噴施1次,在開發(fā)區(qū)鹽堿地進(jìn)行田間試驗(yàn),試驗(yàn)田2畝,其澆水、施肥等措施相同,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 抗逆調(diào)節(jié)劑在花生成長期的田間試驗(yàn)

從表4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,施用自研制的抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑與生物藥肥一抗逆劑后,有明顯的促成長和增產(chǎn)作用,主莖高提高42.8%,總果數(shù)增加46.6%,增產(chǎn)率更是高達(dá)35.2%,提高了花生成長期間的抗逆性,使其在逆境中茁壯健康生長和發(fā)育。

2.4 在山楂樹生長期的田間應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

(1)將耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)制成:硅酸鉀7%,腐殖酸2%,液體硅酸鈉3%,檸檬酸1%,5-氨基乙酰丙酸2%,改性膨潤土0.4%,多效唑0.3%,木質(zhì)素磺酸鈉0.2%,余量為去離子水。

(2)將稀釋至20倍的浸種液和上述耐鹽堿抗逆調(diào)節(jié)劑復(fù)配使用,與市場購買的生物藥肥一抗逆劑,按每畝6 kg的施用量,稀釋300倍后,分別施用于每棵山楂樹四周的坑中,坑與主樹干的距離為0.8 m,試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 抗逆調(diào)節(jié)劑在山楂樹生長期的田間試驗(yàn)

從表5的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,施用自研制的抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑與生物藥肥一抗逆劑相比,樹高增量提高22.3%,胸徑增量提高41.0%,主根長增加11.6 cm,病害發(fā)生率降低至5.22%。說明施用自研制的抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑可促進(jìn)山楂樹生長,提高伉倒伏能力,提高果實(shí)的均勻性,并且減少病害發(fā)生率的發(fā)生。

綜上所述,抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑主要包含硅酸鉀、甜菜堿、腐殖酸、殼聚糖、液體硅酸鈉、黃腐酸鉀、5-氨基乙酰丙酸、蘇氨酸、復(fù)硝酚鈉、土微菌屬、多效唑等組分。其中,硅酸鉀可以提高作物組織的機(jī)械強(qiáng)度,增強(qiáng)植物的抗倒伏能力,提高莖葉表面的硅化程度,抵抗生物壓力和非生物壓力及病蟲害的侵染;硅具有改善植物形態(tài)、平衡養(yǎng)分吸收、調(diào)節(jié)激素代謝、改良土壤性狀等多種作用機(jī)制[6]。甜菜堿不僅能維持細(xì)胞滲透壓,還可以保護(hù)生物大分子的結(jié)構(gòu)和完整性,進(jìn)而保護(hù)不同逆境條件下植物的細(xì)胞和生物大分子。殼聚糖具有一定的吸濕保濕性能,同時(shí)自身還有抗菌殺蟲的作用,其短鏈降解產(chǎn)物具有調(diào)節(jié)植物生長的功能。5-氨基乙酰丙酸可調(diào)節(jié)葉綠素的合成,促進(jìn)光合作用,提高光合效率,還可增強(qiáng)植物的抗旱、抗寒、抗病、抗鹽堿的能力[7]。再配合營養(yǎng)液、耐鹽堿菌劑、輔助抗逆組分等,施用于作物后,不僅能促進(jìn)發(fā)芽、生長、生根、結(jié)果,還可以提高作物的抗逆性及預(yù)防病害率的發(fā)生,抗逆、增產(chǎn)效果顯著。

3 結(jié)語

抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑的研制與應(yīng)用為提高作物育種效率,延長抗逆型新品種使用壽命,達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的目的提供新的選擇,解決了作物在極端脅迫環(huán)境中,自身抗逆調(diào)節(jié)能力無法滿足環(huán)境變化要求的問題。本文研制的抗逆型復(fù)合調(diào)節(jié)劑具有調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育、抑制病害率及促進(jìn)衰老等作用,在植物遇不良生長環(huán)境(逆境)時(shí),可使植物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生一系列反應(yīng),激活植物體內(nèi)抗逆免疫系統(tǒng),誘導(dǎo)植物產(chǎn)生植保素,調(diào)節(jié)體內(nèi)水分平衡,并可增加營養(yǎng)元素的吸收、促進(jìn)幼苗的生長、增加干物質(zhì)總量,增強(qiáng)作物的抗寒、抗旱、抗病、耐鹽堿能力。有著適用范圍廣、安全性高、效果顯著等特點(diǎn),緩解干旱和其他自然脅迫條件下植株的受損程度,從而實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)、抗逆、提質(zhì)及肥料的減量施用,在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)上有著廣闊的應(yīng)用前景。