CN110604017A - 一种促进小麦nh4+同化并提高籽粒产量的方法及化学制剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法及化学制剂。本发明针对由于基施和/或追施尿素或NH4 +‑N肥施用过量，小麦在不同时期出现NH4 +含量过高症状的现象，在不同的时期施用不同的化学制剂(小麦拔节前土壤地表撒施或犁沟施用的硝酸钾、硅酸钾和硅酸钙；拔节期喷施含硝酸钾、硅酸钾和JA母液的制剂；开花前喷施含硝酸钾、硅酸钾、硅酸钙和JA母液的制剂B制剂：灌浆初期喷施含硝酸钾、JA母液和IAA母液的制剂)促进小麦NH4 +同化，进而转化为蛋白质并促进小麦灌浆期营养器官转运、提高籽粒产量，并可以起到抗倒伏的效果，以克服NH4 +含量过高造成的一系列问题。
Description
技术领域
本发明属于调控谷类作物NH4 +同化技术领域，特别涉及一种促进小麦NH4 +转化为蛋白质并促进小麦灌浆期营养器官转运、提高籽粒产量的方法及化学制剂。
背景技术
小麦是世界上最重要的粮食作物。在我国，小麦的地位仅次于水稻。氮素是植物生长发育必需的营养元素之一，在植物生长发育过程中发挥着极其重要的作用，是蛋白质和核苷酸的主要成分，是叶绿素、维生素、生物碱及某些激素的重要组成部分；以上成分参与植物体内许多重要的物质代谢过程。植物根系吸收氮素主要以NH4 +和NO3 -为主，然而大多数植物会优先选择吸收NH4 +，即使NH4 +的浓度比NO3 -的浓度低，植物也会优先选择吸收NH4 +。因此，如果NH4 +同化速率低，会造成NH4 +在植物体中积累(Mengel和Kirkby,1987)。另外，目前小麦生产上最主要、使用最普遍的氮肥是尿素，尿素在土壤脲酶的作用下转化为NH4 +，由于尿素的过量施用、以及不合理的施肥方式，导致土壤及植物体内NH4 +大量积累。细胞中过量NH4 +积累会对植物造成生理伤害，往往呈现NH4 +中毒症状(Liao等，1994)。其具体症状包括种子萌发受到抑制，根系粗短，根冠比显著下降，植株整体生长受阻，严重时发生死亡(Britto和Krozucker,2002)。
目前在小麦生产上，存在氮肥越多越高产的传统错误观念，过量施氮已成为限制小麦生产的重要因素。如基施尿素或NH4 +-N肥施用过量，小麦苗期即呈现NH4 +中毒症状，包括叶片返青后黄叶多(冬季冻害所致)，根系短而相对较粗，在土壤中下扎浅，而地上部出现旺长，叶片、茎秆柔弱，不直挺，灌浆期容易出现倒伏的情况，造成严重的减产；中后期叶片墨绿色，并伴有失绿坏死斑点，开花后灌浆速率低，贪青晚熟，小麦秕粒多，千粒重下降，影响产量。kong等(2014,2017)研究发现，过量施用尿素或NH4 +-N肥，小麦叶片代谢紊乱、茎秆机械强度降低、倒伏率增加、抗氧化能力下降。因此，农业生产上，尿素施用过量，小麦生长中即使没有出现明显的NH4 +中毒症状，也会因NH4 +同化低，降低小麦籽粒产量并造成营养浪费与环境污染。
为解决上述问题，探索了适宜外源物质对小麦灌浆与籽粒产量的调控机制及其应用方法。本发明在研究植物缓解NH4 +毒害机理的基础上，探索促进小麦NH4 +-N同化及转运的施肥方法及化学制剂，为小麦生产栽培管理提供依据，对小麦高产高效、我国生态安全等具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法及化学制剂。本发明针对由于基施和/或追施尿素或NH4 +-N肥施用过量，小麦在不同时期出现NH4 +含量过高症状的现象，分别配制了土壤使用(小麦拔节前)及叶面喷施(拔节期喷施、开花前喷施和灌浆初期喷施)的化学制剂，在不同的时期施用不同的化学制剂，可以起到促进小麦NH4 +同化，进而转化为蛋白质并促进小麦灌浆期营养器官转运、提高籽粒产量，并可以起到抗倒伏的效果，克服了NH4 +含量过高造成的“小麦叶片代谢紊乱、茎秆机械强度降低、倒伏率增加、抗氧化能力下降”等问题。
本发明首先提供了一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的化学制剂，它包括：
A制剂(小麦拔节前土壤地表撒施或犁沟施用的制剂)：硝酸钾5～8kg/667m2，硅酸钾6～10kg/667m2，硅酸钙5～8kg/667m2；
B制剂(拔节期喷施的促进小麦NH4 +同化的叶面喷施制剂)：每1L由以下组分组成：硝酸钾25～50g、硅酸钾20～30g、JA母液0.1-0.2mL，其余为水；
C制剂(开花前喷施的提高小麦NH4 +同化与库强的叶面喷施制剂)：每1L由以下组分组成：硝酸钾25～50g、硅酸钾20～30g、硅酸钙5～8g、JA母液0.1-0.2mL，其余为水；
D制剂(灌浆初期喷施的提高小麦NH4 +同化、提高库强与含氮化合物转运的叶面喷施制剂)：每1L由以下组分组成：硝酸钾25～50g、JA母液0.1-0.2mL，IAA母液0.1-0.2mL，其余为水。
所述JA母液：将茉莉酸(JA)按1:1(mg:mL)溶解于二甲基亚砜中，低温保存；
所述IAA母液：将生长素(IAA)按0.175:1(mg:mL)溶解于二甲基亚砜中。
本发明还提供了一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法，其特征是，在小麦的生长过程中，如果发现小麦植株NH4 +含量过高(小麦植株出现NH4 +含量过高症状，进一步检测根系或叶片中NH4 +-N含量>28μg/g鲜重进行确认)，采用上述的化学制剂和以下措施促进小麦NH4 +同化，提高籽粒产量：
1)如果在小麦拔节前发现NH4 +含量过高(基施和/或追施尿素或NH4 +-N肥过量，根系粗短、因冬季冻害造成黄叶多，根系中NH4 +-N含量>28μg/g鲜重)
土壤地表撒施或犁沟施用A制剂，随后灌溉(根据土壤有灌溉需求)，使A制剂快速溶入土壤；然后开花前叶面喷施C制剂；灌浆初期叶面喷施D制剂；
此外，不再如传统小麦种植中土壤中追施尿素。
2)如果小麦在拔节期(起身后)发现植株NH4 +含量过高(叶片、茎秆柔弱，不直挺，叶片中NH4 +-N含量>28μg/g鲜重)
拔节期只叶面喷施一次B制剂，然后开花前叶面喷施C制剂；灌浆初期叶面喷施D制剂；
此外，不再如传统小麦种植土壤中追施尿素。
3)如果在开花前发现植株NH4 +含量过高症状(叶片墨绿色，并伴有失绿坏死斑点，叶片中NH4 +-N含量>28μg/g鲜重)
开花前叶面喷施C制剂；灌浆初期叶面喷施D制剂。
备注：1.开花前，一般指小麦开花前的10天内。2.一般不会在灌浆初期再出现NH4 +含量过高症状，因此不做说明。如有需要，采用D制剂喷施。
进一步的，叶面喷施的喷施方法为：选择无风或微风天气16:00点以后喷施，各时期喷施1-2次，间隔1-2天，每次喷施用量为20L/667m2。小麦冠层整体、均匀喷施。如喷施后3小时内降雨，次日重新喷施。
本发明技术方案具有坚实的生物、化学基础及多重有益效果：
(1)硝酸钾中的NO3 -起着重要的信号转导作用，能调控多种NH4 +同化酶活性，加速NH4 +转化合成蛋白质；土壤中施用适量的NO3-_N，可降低根系吸收NH4 +的速率，缓解其毒性；
(2)硅是植物，特别是禾本科作物植株组成的重要营养元素，被国际土壤界列为继氮、磷、钾之后的第四大元素；除具有解除NH4 +毒害的作用外，还能增加作物茎杆的机械强度，因此拔节初期喷施能够提高小麦生育后期抗倒伏能力，有效降低小麦生育后期自然灾害带来的风险，大幅度提高了小麦生产安全；
(3)上述成分中的K+是植物所需的大量营养元素，在小麦生长发育中起着关键作用；硅酸钙中的Ca2+是花粉管伸长的必需元素，因此，于开花前喷施能够促进小麦授粉率与小穗粒数，提高库强；
(4)茉莉酸与IAA在植物中具有重要的信号转导作用，能调控植物细胞C、N代谢，促进NH4 +的同化效率。因此，灌浆初期与其他成分同时喷施，会提高NH4 +的同化效率，增加籽粒茉莉酸与IAA含量，提高库强，促进含氮化合物向籽粒中转运。
(5)本发明制剂配制比较简单，方法易行可靠，可与病虫害防治同时进行。
由于农民的传统大量施氮观念或者没有对土壤含氮量进行评估，因此往往造成过量施用问题，在小麦在不同时期出现NH4 +含量过高症状，针对上述问题，本发明制定了一套***的补救措施：分别配制了土壤使用(小麦拔节前)及叶面喷施(拔节期喷施、开花前喷施和灌浆初期喷施)的化学制剂，在不同的时期施用不同的化学制剂，可以起到促进小麦NH4 +同化，进而转化为蛋白质并促进小麦灌浆期营养器官转运、提高籽粒产量，并可以起到抗倒伏的效果，克服了NH4 +含量过高造成的“小麦叶片代谢紊乱、茎秆机械强度降低、倒伏率增加、抗氧化能力下降”等问题。
具体实施方式
实施例1
问题：高氮地块，同时由于尿素基施过量(基施纯N为17.4kg/667m2)，小麦起身期发现黄叶较多，根系下扎浅，根系NH4 +-N含量30.22μg/g鲜重。
解决的措施：
1、土壤使用
土壤犁沟施用：硝酸钾6kg/667m2，硅酸钾8kg/667m2，硅酸钙6kg/667m2；随即灌溉。
2、叶面喷施
2.2制剂配制
2.2.1母液配制：
JA母液：将茉莉酸(JA)按1:1(mg:mL)溶解于二甲基亚砜中，低温保存；
IAA母液：将生长素(IAA)按0.175:1(mg:mL)溶解于二甲基亚砜中，低温保存。
2.2.2开花前喷施
提高小麦NH4 +同化与库强的叶面喷施制剂(1L)由以下组分组成：硝酸钾40g、硅酸钾20g、硅酸钙5g、2.2.1中配制好的JA母液0.15mL。
开花前喷施：选择无风或微风天气，16:00点以后喷施，喷施2次，间隔1天；制剂随喷随配，喷施量：每次20L/667m2，小麦冠层整体、均匀喷施。
2.2.3灌浆初期喷施
提高小麦NH4 +同化与库强的叶面喷施制剂(1L)由以下组分组成：硝酸钾50g、2.2.1中配制好的JA母液0.15mL，IAA母液0.1mL。
灌浆初期喷施：选择无风或微风天气，16:00点以后喷施，喷施1次；制剂随喷随配，喷施量：每次20L/667m2，小麦冠层整体、均匀喷施。
3、采集生长指标与产量指标
6月7日收获，晒场晾晒3天，测产。利用本方法处理，穗数/667m2、穗粒数、千粒重、产量比对照(传统管理方式)分别增加3.6％、4.6％、4.5％、13.2％。说明本制剂处理后，有效缓解了小麦NH4 +毒害。
传统管理方式：小麦播种前基施N(尿素形式)、P、K复合肥及尿素，其中纯N为17.4kg/667m2，小麦起身期继续追施尿素，折合纯N 9.2kg/667m2。未采用本发明处理。
表1施肥与制剂喷施对小麦籽粒产量及其构成的影响
实施例2
问题：高肥地块，小麦前期尿素施用过量(小麦播种前基施纯N为16.0kg/667m2；小麦起身期追施尿素，折合纯N 11.5kg/667m2)，开花前出现植株NH4 +含量过高症状，NH4 +-N含量31.54μg/g鲜重。
解决的措施：喷施按下述方式喷施制剂。
1、母液配制
JA母液：将茉莉酸按1:1(mg:mL)溶解于二甲基亚砜中，低温保存；
IAA母液：将生长素(IAA)按0.175:1(mg:mL)溶解于二甲基亚砜中。
2、开花前喷施
促进小麦NH4 +同化、提高库强的叶面喷施制剂(1L)由以下组分组成：硝酸钾25g、硅酸钾25g、硅酸钙6g、2.2.1中配制好的JA母液0.2mL。
开花前喷施：制剂随喷随配，喷施量：每次20L/667m2，选择无风或微风天气，16:00点以后喷施，喷施2次，间隔1-2天。冠层整体、均匀喷施。
3、灌浆初期喷施
叶面喷施制剂(1L)由以下组分组成：硝酸钾35g、2.2.1中配制好的JA母液0.15mL，IAA母液0.2mL。
灌浆初期喷施：制剂随喷随配，喷施量：每次20L/667m2，选择无风或微风天气，16:00点以后喷施，喷施2次，间隔1-2天。冠层整体、均匀喷施。
4、采集生长指标与产量指标
于6月5日收获，晒场晾晒3天，测产、考种。因灌浆中后期出现降雨及强风，传统管理出现高比例倒伏，利用本发明使用方法有效促进缓解小麦植株高NH4 +的负面作用，小麦产量比农户传统管理方式提高18.3％。
传统管理方式：小麦播种前基施N(尿素形式)、P、K复合肥及尿素，其中纯N为16.0kg/667m2；小麦起身期追施尿素，折合纯N 11.5kg/667m2。未采用本发明叶面喷施处理。
表2制剂喷施对小麦产量及其构成的影响
Claims (8)
1.一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的化学制剂，它包括：
A制剂：小麦拔节前土壤地表撒施或犁沟施用的制剂：硝酸钾5～8kg/667m2，硅酸钾6～10kg/667m2，硅酸钙5～8kg/667m2；
B制剂：拔节期喷施的促进小麦NH4 +同化的叶面喷施制剂：每1L由以下组分组成：硝酸钾25～50g、硅酸钾20～30g、JA母液0.1-0.2mL；
C制剂：开花前喷施的提高小麦NH4 +同化与库强的叶面喷施制剂：每1L由以下组分组成：硝酸钾25～50g、硅酸钾20～30g、硅酸钙5～8g、JA母液0.1-0.2mL；
D制剂：灌浆初期喷施的提高小麦NH4 +同化、提高库强与含氮化合物转运的叶面喷施制剂)：每1L由以下组分组成：硝酸钾25～50g、JA母液0.1-0.2mL、IAA母液0.1-0.2mL；
所述JA母液：茉莉酸的二甲基亚砜溶液；
所述IAA母液：生长素的二甲基亚砜溶液。
2.如权利要求1所述的一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的化学制剂，其特征是，所述JA母液：将茉莉酸按1mg/mL溶解于二甲基亚砜中。
3.如权利要求1所述的一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的化学制剂，其特征是，所述IAA母液：将生长素按0.175mg/mL溶解于二甲基亚砜中。
4.一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法，其特征是，在小麦的生长过程中，如果发现小麦植株NH4 +含量过高，采用权利要求1-3中任意一项所示的化学制剂，采用以下措施促进小麦NH4 +同化，提高籽粒产量：
1)如果在小麦拔节前发现NH4 +含量过高
土壤地表撒施或犁沟施用A制剂，随后灌溉，使A制剂快速溶入土壤；然后开花前叶面喷施C制剂；灌浆初期叶面喷施D制剂；
2)如果在小麦拔节期发现植株NH4 +含量过高
拔节期只叶面喷施一次B制剂，然后开花前叶面喷施C制剂；灌浆初期叶面喷施D制剂；
3)如果在开花前发现植株NH4 +含量过高
开花前叶面喷施C制剂；灌浆初期叶面喷施D制剂。
5.如权利要求4所述的一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法，其特征是，小麦植株NH4 +含量过高为：根系或叶片中NH4 +-N含量>28μg/g鲜重。
6.如权利要求4所述的一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法，其特征是，在小麦的生长过程中，如果发现小麦植株NH4 +含量过高，小麦种植中土壤中不再追施尿素。
7.如权利要求4所述的一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法，其特征是，如果在灌浆初期发现NH4 +含量过高，采用D制剂喷施。
8.如权利要求4所述的一种促进小麦NH4 +同化并提高籽粒产量的方法，其特征是，B制剂、C制剂和D制剂的每次喷施用量为20L/667m2，小麦冠层整体、均匀喷施，C制剂和D制剂喷施次数为1-2次，间隔1-2天。
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