CN101011063A - 玉米抗倒伏增产调节剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种玉米抗倒伏增产调节剂，含有植物生长调节剂、多聚氨基酸、有机酸、微量元素。其制备方法为用溶剂溶解有机酸，用有机酸溶液按次序溶解植物生长调节剂、微量元素和多聚氨基酸盐；溶剂定容。该玉米抗倒伏增产调节剂可在稀释后用于玉米叶面喷施，可以优化玉米的形态指标和产量构成指标，提高玉米的抗逆性，最终实现抗倒增产的目的。

Description

玉米抗倒伏增产调节剂及其制备方法和应用

【技术领域】

本发明属于农药领域，涉及一种玉米抗倒伏增产调节剂及其制备方法和应用。

【背景技术】

玉米是重要的粮食作物，是畜牧业发展的支柱，在工业加工中的地位越来越突出。据统计我国2001年饲用玉米消费量占玉米消费总量的比例由1992年的65％上升到72％。根据《畜牧业“十五”计划和2015年远景目标规划》的指标测算，到2007年我国饲用玉米消费量将达到10500万吨以上，比2001年增加2200多万吨(增加26.5％)，产业发展对玉米的需求量逐年增加，高产稳产是玉米产业发展的主攻方向。

在玉米生产中，提高施肥水平、增加种植密度，在单位面积上收获较多的籽粒是实现玉米高产稳产的必经之路。在高密度、高施肥水平条件下，倒伏不可避免的成为制约玉米进一步提高产量和品质的限制因素(孙世贤、戴俊英、顾慰连。中国农业科学，1989，22(3)：28～33)。我国北方玉米主产区，在玉米生长发育关键时期，尤其是拔节后灌浆期间，由于风雨的袭击极易发生倒伏。倒伏导致玉米叶片重叠挤压，光合作用滞缓，根系断裂、茎秆输导组织损伤，在生理上引起“源”端光合产物合成量下降，并阻隔了“源”端光合产物向籽粒的输送；倒伏玉米秸秆交错盘压，导致玉米不能正常授粉，引起籽粒败育，生理“库”发育不足，库容小，表现为玉米秃尖长、籽粒少、穗小、粒瘪、产量低；同时给玉米施肥、治虫、收获带来困难；并且，倒伏造成的机械伤口为病虫害的入侵打开了通道。从而导致行玉米疾病流、大幅度减产(陈国平，夏玉米的栽培，1994，114-121；李义均，1984(4)：11-16；D.L.beck，L.L.darrah and M.S.Zuber.Crop science，1987，27(3)：356-358.D.L.Thompson.Crop Science，1963，12(3)：323-325.，NORBERG O S.Agronomy Journal，1988，80(5)：768～772.CARTER PR.Crop and Soils，1985，37(6)：8～11)。每年因为倒伏造成的减产程度，轻者减产5％～10％，重者减产30％～40％，更有甚者绝收。并且，大量研究表明，玉米果穗长度、穗粒数、穗粒重等产量构成指标与密度呈负相关关系，即增加密度将不可避免的造成果穗发育受限制。因此，在增加种植密度的情况下，防止玉米倒伏、保证果穗正常发育，实现高产稳产是玉米栽培管理的重要课题(孙世贤、戴俊英、顾慰连。沈阳农业大学学报，1989，20(4)：413～416；Pinter L.Acta AgronomicaHungarica，1993，42(3/4)：337～348；Thomison P R.Journal of ProductionAgriculture，1995，8(3)：394～400)。

国内外在玉米生产中，应用植物生长调节剂可以有效地防止倒伏、提高玉米的抗逆性、提高产量。目前，生产中应用的植物生长调节剂种类繁多，其中乙烯利、玉米健壮素、矮壮素等主要用来降低株高、防止倒伏，但同时带来的副作用是限制果穗发育、降低产量；三十烷醇、芸苔素内脂等可以改善光合性能，但不能有效地防止倒伏。因此，本研究针对玉米生产中实现高产稳产的限制因子，即高密度与易倒伏、高密度与穗粒重下降以及通用调节剂抗倒伏与限制果穗发育之间的矛盾，从降低穗位、坚秆抗倒、促进穗发育的角度出发，研制了环境友好型玉米抗倒增产调节剂

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种配方科学、制备方便的玉米抗倒增产调节剂产品，用以诱导玉米建立庞大的根系，增加玉米茎秆坚韧度，矮化玉米穗下部节间长度，降低株高，提高玉米高密度高水肥条件下抗倒伏的能力；同时，改善玉米叶片光合性能和穗部发育状况，促进玉米获得高产稳产。该玉米抗倒伏增产调节剂可应用于玉米叶面喷施。

【技术方案】

本发明所述玉米抗倒伏增产调节剂引入了矮化玉米穗下节间长度、提高茎秆坚韧性、促进建成庞大根系、增加玉米抗倒伏能力的植物生长调节剂，同时引入改善玉米籽粒品质的多聚氨基酸盐和有机酸，并辅之以调节光合产物与养分运移平衡的钾素与微量元素。

所述玉米抗倒伏增产调节剂含有如下重量百分比的组分：多聚氨基酸盐3％～6％，植物生长调节剂35％～40％，有机酸0.60％～1.20％，微量元素3％～5％，其余为溶剂。

其中，多聚氨基酸盐从络合、活化矿质元素的角度，优选聚天冬氨酸钾(Polyaspartic acid potassium，PASPk)或聚谷氨酸(polyglutamicacid，PGA)，结合应用方式和实用效果，更优选为聚天冬氨酸钾。

聚天冬氨酸是由单一氨基酸聚合而成的特异蛋白，分子中具有肽键及羧酸基，对离子有极强的螯合能力，是可生物降解的水溶性聚合物。玉米抗倒伏增产调节剂中使用聚天冬氨酸钾溶液(重量百分含量为48.50％)，制备步骤如下：制备步骤如下：首先下称取21.10g氢氧化钾溶于40ml水中，然后，将27.40g聚天冬氨酸溶于氢氧化钾溶液中，用水定容至100ml即可得到48.50％聚天冬氨酸钾溶液。

本发明所述聚天冬氨酸为市场上常见的一种新型绿色水处理剂主成分，如山东淄博市力精细化工有限公司的聚天冬氨酸(粉剂)产品，含聚天冬氨酸99.0％以上，灰分、盐分、氨含量≤1.0％。聚天冬氨酸(Polyaspartic acid，PASP)：分子式C₄H₆NO₃(C₄H₅NO₃)C₄H₆NO₄，分子量1000-5000，纯品为浅褐色结晶，难溶于水、丙酮、乙酸乙酯。在玉米生长发育过程中，聚天冬氨酸通过激活磷酸二酯酶和调节钙代谢改善细胞的生理功能，通过诱导调控第二信使***(钙调素)(董晓伟等，海洋科学，2004，28(4)：62～65)，改善玉米生长发育过程中内源激素的平衡状态，提高玉米体细胞的免疫力，改善玉米籽粒灌浆期叶片的光合性能，延长叶片的光合寿命，提高籽粒成熟度；同时促进根系对氮素的吸收利用，促进蛋白的合成，提高玉米籽粒的品质。

有机酸占0.60％～1.20％。从提高矿质元素活化度的角度出发，优选乳酸(Lactic acid)、苹果酸(Malic acid)、醋酸(Acetic acid)或柠檬酸(Citric acid)，结合应用方式和实用效果，更优选为柠檬酸。

本发明中所述柠檬酸为一水柠檬酸，一水柠檬酸(Citric acid)：分子式C₆H₈O₇·H₂O，分子量210.14，含结晶水8.58％，熔点70-75℃，密度1.542。20℃下，100g水中可溶解无水物147g，在干燥空气中易风化。纯品一水柠檬酸晶体为斜方棱晶，易溶于水，是一种较强的有机酸，加热可以分解成多种产物，与酸、碱、甘油等发生反应。在玉米生长发育过程中，柠檬酸参与三羧酸循环，调节能量代谢和物质代谢过程，提高玉米体细胞的代谢活力，提高玉米的品质。

植物生长调节剂占35％～40％，从矮化玉米穗下节间长度、提高茎秆坚韧度、诱导玉米建成庞大根系、增加玉米抗倒伏能力、优化调节玉米形态指标与产量构成指标的角度出发，选择了矮壮素(chlormequat，CCC)、甲哌鎓(mepiquat-chloride，Pix)、烯效唑(uniconazole，PP333)、丁酰肼(daminozide，B9)、氯化胆碱(cholinechloride，CC)、乙烯利(Ethephon，Eth)，优选矮壮素和乙烯利，结合应用方式和实用效果，乙烯利和矮壮素以配方比例作为叶面喷施剂成分最优，其中两者重量比为1∶2～3。

其中，乙烯利(Ethephon，Eth)：分子式C7H8ClN，分子量149.7，纯品为白色结晶，易溶于水，难溶于丙酮、乙酸乙酯。乙烯利抑制细胞伸长，矮化株高，降低穗位，促进玉米气生根发育，抗倒伏。

矮壮素(chlormequat，CCC)：化学名称2-氯乙基三甲基铵，分子式C₅H₁₃CIN，分子量122.6，210℃以上分解，蒸气压0.010mPa。浅黄色晶体，易溶于水。能缩短植株的节间和叶柄，使植物矮化坚实；可以提高植株的抗虫、抗病和抗倒伏能力。

微量元素占3％～5％。从提高玉米叶绿素含量、提高玉米光合速率的角度，优选CuSO₄、ZnSO₄、MnSO₄和MgSO₄，结合微量元素与本调节剂其他组分的协同作用效果和实际应用效果，更优选为硫酸铜。

硫酸铜俗称胆矾、铜矾或蓝矾，相对密度为2.284。胆矾在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化，加热至45℃时失去三分子结晶水，110℃时失去四分子结晶水，150℃时失去全部结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾。

本发明中所述硫酸铜为五水硫酸铜，五水硫酸铜(Cupric sulfate)：分子式CuSO₄·5H₂O，分子量249.68。兰亮色结晶或结晶性粉末，易溶于水，不溶于无水乙醇。在玉米生长发育过程中，硫酸铜参与叶绿素的合成，参与三羧酸循环过程中辅酶的合成，调节能量代谢和物质代谢过程，提高玉米体细胞的代谢活力；同时增加乙烯利的作用效果。

本发明所述的玉米抗倒伏增产调节剂中还可含有常规的活性剂和展着剂，重量百分比占2.0～2.5％；优选为吐温类，包括吐温20、吐温40、吐温60、吐温80和吐温85。

余量为溶剂，依据本调节剂各组分的溶解性，从农业生产绿色环保的要求出发，结合本调节剂的稳定性和实用性，溶剂优选为水。

在上述配方中，聚天冬氨酸钾盐可以激活磷酸二酯酶和调节钙代谢，改善细胞的生理功能(董晓伟等，海洋科学，2004，28(4)：62～65)，促进穗器官发育，改善籽粒品质；柠檬酸参与三羧酸循环，调节能量代谢，提高玉米体细胞的代谢活力，促进穗器官发育，提高雌穗小花受精率，减少秃尖；乙烯利(T.D.Langan，1987)可以降低玉米株高和穗位高度，促进茎秆的径向生长，促进气生根发育，抗倒伏；矮壮素可以增加细胞质的浓度，促进细胞染色体的复制，抑制赤霉素的合成，缩短玉米茎秆的节间和叶柄，使茎秆矮化坚实，同时提高玉米植株抗逆和抗倒伏的能力。

在具体实施中，四种组分具有显著的协同作用。选择聚天冬氨酸钾、柠檬酸、乙烯利和矮壮素为主要组分，分别设置0、1、2三个浓度梯度(浓度梯度见表1)，进行排列组合，共进行9个处理和1个清水喷施对照，以吉单209为测试品种，大喇叭口期叶面喷施，三次重复，成熟期收获，测产。如表2所示，结果表明三种组分具有显著的协同作用，株高降低了33.4％，穗位降低了30.84％，产量增加了16.60％，经济系数提高了4.35％。

表1：聚天冬氨酸(PASP，简称P)、柠檬酸(CA)、乙烯利(ETH，简称E)和矮壮素(CCC，简称C)浓度梯度表(浓度：ppm)

代码	聚天冬氨酸	柠檬酸	乙烯利	矮壮素
					0	0	0	0	0
1	100	20	350	450
					2	200	40	700	900

表2：聚天冬氨酸(PASP)、柠檬酸(CA)、乙烯利(ETH)和矮壮素(CCC)协同作用实验

处理	CK	P1	P2	CA1	CA2	E1	E2	C1	C2	P2CA1E1C2
											株高(cm)	203.4	210.7	210.0	203.1	203.5	195.5	187.4	201.6	201.8	170.0
比对照降低(％)	/	-3.59	-3.24	0.15	-0.05	3.88	7.87	0.88	0.79	33.4
											穗位高(cm)	93.4	97.4	97.6	93.7	94.2	76.6	75.1	87.0	87.5	64.6
比对照降低(％)	/	-4.28	-4.50	-0.32	-0.86	17.99	19.59	6.85	6.32	30.84
											经济系数	66.7	66.7	66.4	66.5	66.7	68.2	68.7	67.2	67.3	69.6

比对照增加(％)	/	0.00	-0.45	-0.3	0.00	2.25	3.00	0.75	0.90	4.35
											产量(kg.hm-2)	731.3	747.4	758.7	730.1	723.0	796.3	798.2	768.2	759.8	852.7
比对照增加(％)	/	2.20	3.75	-0.16	-1.13	8.89	9.15	5.05	3.90	16.60

注：(其中CK代表喷施清水对照，P代表聚天冬氨酸、CA代表柠檬酸、E代表乙烯利，C代表矮壮素)

所述调节剂的配置方法是：用配方比例的水溶解柠檬酸，然后依次加入配比量的乙烯利、矮壮素、微量元素和多聚氨基酸盐；之后用水定容。

该调节剂可以在玉米三叶期、拔节期、灌浆期施用，施用时兑水稀释成300～700倍液，然后喷施于叶面。

[有益效果]

本发明所述的调节剂是一种具有增强抗倒伏能力和提高产量双重功能的产品，它具有无毒、无副作用、成本低、使用方便等特点。又由于该产品的配方新颖独特，一次使用可以起到多种功效，相比现有的调节玉米形态指标和产量指标的植物生长调节剂而言，具有投资少、作用范围广、可以全面提高玉米抗倒伏性能和提高产量的优势，因而本发明对我国玉米生产具有积极的推动作用。据本发明申请人在河北省邢台市和衡水市、河南省、山西省、山东省、吉林省的多点示范试验观察，施用该产品后，在2003年、2004年、2005年雨季所有参试玉米田均未发生倒伏，对照田均发生不同程度的倒伏，倒伏类型包括根倒和茎折，倒伏率介于42％～100％；产量平均提高30％以上。

①使用后根系庞大，气生根增加一到二层，次生根数量多、根长，根系活力强，增加玉米根系对土壤的固着力和吸收养分的能力，壮苗、抗旱、抗逆性强。

②缩短秸秆基部节间长度，增粗茎秆，茎壁增厚、矮化株高、改善株型，降低穗位30cm，使玉米重心下移，茎秆木质化程度高，根系庞大，抗倒伏。

③消除大小弱三类苗，弱小苗促壮苗，大苗矮化，促使玉米长势整齐一致，叶片宽厚浓绿，功能期延长，增强光合作用，增加千粒重，促进早熟。

④促穗壮籽，减少秃尖，改善玉米品质，提高产量，增产30％以上。

在下文中采用未限定性实施例加以列举说明。

【具体实施方式】

本发明所述植物生长调节剂选用聚天冬氨酸(山东淄博市力帮精细化工有限公司，登记证号：Q/ZLB-002-2005)、柠檬酸(上海嘉辰化工有限公司，CA登记号：77-92-9)、矮壮素(重庆双丰农药有限公司，农药登记证号：PD86123-9)、乙烯利(江苏连云港立本农药化工有限公司，农药登记证号：LS20060228)和硫酸铜(江西铜业集团(贵溪)新材料有限公司，登记证号：PD88105-19)，吐温20作为活性剂和展着剂。

实施例1

首先，用500ml水溶解柠檬酸6g，而后，先后加入乙烯利116.67g、矮壮素233.33g和30g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与61.86ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。

实施例2

首先，用500ml水溶解柠檬酸6g，而后，先后加入乙烯利100g、矮壮素250g和30g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与61.86mL聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。

实施例3

首先，用500ml水溶解柠檬酸6g，而后，先后加入乙烯利87.5g、矮壮素262.5g和30g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与61.86ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温40，用水定容至1000ml。

实施例4

首先，用500ml水溶解柠檬酸9g，而后，先后加入乙烯利125g、矮壮素250g和40g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与92.78ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温40，用水定容至1000ml。

实施例5

首先，用500ml水溶解柠檬酸9g，而后，先后加入乙烯利107.14g、矮壮素267.86g和40g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与92.78ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温60，用水定容至1000ml。

实施例6

首先，用500ml水溶解柠檬酸9g，而后，先后加入乙烯利93.75g、矮壮素281.25g和40g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与92.78ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温60，用水定容至1000ml。

实施例7

首先，用500ml水溶解柠檬酸12g，而后，先后加入乙烯利133.33g、矮壮素266.67g和50g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与123.71ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温80，用水定容至1000ml。

实施例8

首先，用500ml水溶解柠檬酸12g，而后，先后加入乙烯利114.29g、矮壮素285.71g和50g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与123.71ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温80，用水定容至1000ml。

实施例9

首先，用500ml水溶解柠檬酸12g，而后，先后加入乙烯利100g、矮壮素300g和50g硫酸铜，溶解完全后，将上述溶液与123.71ml聚天冬氨酸盐溶液(48.50％)混合，加入20ml吐温85，用水定容至1000ml。

实施例10

首先，用500ml水溶解乳酸10g，而后，先后加入乙烯利107.14g、矮壮素267.86g和45g硫酸锌，溶解完全后，将上述溶液加入30g聚谷氨酸钾，搅拌溶解，加入20ml吐温85，用水定容至1000ml。

实施例11

首先，用500ml水溶解苹果酸11g，而后，先后加入乙烯利107.14g、矮壮素267.86g和50g硫酸锰，溶解完全后，将上述溶液加入45g聚谷氨酸钾，搅拌溶解，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。

实施例12

首先，用500ml水溶解乳酸7g，而后，先后加入乙烯利107.14g、矮壮素267.86g和47g硫酸镁，溶解完全后，将上述溶液加入60g聚谷氨酸钾，搅拌溶解，加入20ml吐温20，用水定容至1000ml。

实施例13

叶面喷施调节剂

叶面喷施调节剂可以在玉米三叶期、拔节期、灌浆期施用，施用时将实施例1、2、3、4、5、6的调节剂兑水稀释成500倍液，实施例7、8、9、10、11、12兑水稀释成700倍液，然后喷施于叶面。

Claims (9)

1、玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于，该调节剂含有如下重量百分比的组分：多聚氨基酸盐3％～6％，植物生长调节剂35％～40％，有机酸0.60％～1.20％，微量元素3％～5％，其余为溶剂。

2、如权利要求1所述的玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于所述的多聚氨基酸盐为聚天冬氨酸钾或聚谷氨酸钾，所述的有机酸为柠檬酸、乳酸或苹果酸，所述的微量元素为CuSO₄、ZnSO₄、MnSO₄或MgSO₄，所述的溶剂为水。

3、如权利要求2所述的玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于所述的多聚氨基酸盐为聚天冬氨酸钾，所述的有机酸为柠檬酸，所述的微量元素为CuSO₄。

4、如权利要求1～3任一所述的玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于所述的植物生长调节剂是乙烯利、矮壮素、甲哌鎓、丁酰肼、氯化胆碱中的一种或多种。

5、如权利要求4所述的玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于所述的植物生长调节剂是乙烯利和矮壮素，两者重量比为1∶2～3。

6、如权利要求1～3任一所述的玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于还可含有活性剂和展着剂，重量百分比为2.0～2.5％。

7、如权利要求6所述的玉米抗倒伏增产调节剂，其特征在于活性剂和展着剂为吐温类。

8、一种制备权利要求1～7任一所述的玉米抗倒伏增产调节剂的方法，包括以下步骤：用溶剂溶解有机酸，用有机酸溶液按次序溶解植物生长调节剂、微量元素和多聚氨基酸盐，溶剂定容。

9、如权利要求1～7任一所述的玉米抗倒伏增产调节剂用于制备喷施于玉米叶面上的农药中的应用。