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一種在缺鉀脅迫條件下大豆高產栽培的方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN200810239318.X

申請日:

2008.12.10

公開號:

CN101743825A

公開日:

2010.06.23

當前法律狀態:

駁回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的駁回IPC(主分類):A01G 1/00公開日:20100623|||實質審查的生效IPC(主分類):A01G 1/00申請日:20081210|||公開
IPC分類號: A01G1/00; C05D9/00 主分類號: A01G1/00
申請人: 中國科學院植物研究所
發明人: 張文浩; 韓興國; 苗保河
地址: 100093 北京市海淀區香山南辛村20號中科院植物所
優先權:
專利代理機構: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 代理人: 關暢;任鳳華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN200810239318.X

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2012.06.20|||2010.08.18|||2010.06.23

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的駁回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種在缺鉀脅迫條件下栽培大豆的方法。該方法是將硅肥在大豆播種前和/或在大豆生長期內施用,使大豆在缺鉀脅迫條件下正常生長。本發明通過在缺鉀脅迫條件下,在大豆開花初期施以硅鈣肥,在大豆的彭粒期施以Na2SiO3,結果表明,施以硅鈣肥和Na2SiO3的實驗組大豆,其倒伏級數為0.87級,明顯優于對照組的3.61級;實驗組大豆的染病毒病為0.65級,高于對照組的0.91級,實驗組比對照組大豆百粒重平均提高0.22克,實驗組大豆平均單產量達到212.71kg/畝,比對照組平均單產量提高12.62%。本發明的在缺鉀脅迫條件下栽培大豆的方法,不僅具有重要的應用價值和可操作性,而且具有先進的科學性。

權利要求書

1: 一種在缺鉀脅迫條件下栽培大豆的方法,是將硅肥在大豆播種前和/或在大豆生長期內施用,使大豆在缺鉀脅迫條件下正常生長。
2: 根據權利要求1所述的方法,其特征在于:所述硅肥為硅鈣肥和/或可溶性硅酸鹽。
3: 根據權利要求1所述的方法,其特征在于:所述硅肥的施用時期為大豆播種前和/或大豆出苗至鼓粒期,優選為大豆開花初期至鼓粒初期。
4: 根據權利要求1-3中任一所述的方法,其特征在于:所述硅肥為硅鈣肥和可溶性硅酸鹽,所述硅鈣肥的施用時期為大豆播種前和/或大豆出苗至鼓粒期,優選為大豆開花初期至鼓粒初期; 所述可溶性硅酸鹽的施用時期為大豆出苗至鼓粒期,優選為大豆開花初期至鼓粒初期。
5: 根據權利要求4所述的方法,其特征在于:所述硅肥為硅鈣肥和可溶性硅酸鹽,所述硅鈣肥的施用量為10.0-30.0kg/畝,所述可溶性硅酸鹽的施用量為15.0-50.0mol?SiO 3 2- /畝。
6: 根據權利要求5所述的方法,其特征在于:所述硅肥為硅鈣肥和可溶性硅酸鹽,所述硅鈣肥的施用量為15.0kg/畝,所述可溶性硅酸鹽的施用量為24.6molSiO 3 2- /畝。
7: 根據權利要求1-6中任一所述的方法,其特征在于:所述缺鉀脅迫條件是鉀離子濃度低于5.0mmol/L或土壤中速效鉀含量低于70.0mg/kg。

說明書


一種在缺鉀脅迫條件下大豆高產栽培的方法

    【技術領域】

    本發明涉及一種在缺鉀脅迫條件下栽培大豆的方法。

    背景技術

    大豆原產于我國,已有5000多年的歷史,是世界上最重要的油料和高蛋白作物,也是我國四大糧食作物之一,對保證國家糧食安全、改善人民生活和增加農民收入十分重要。幾千年來,中國在世界上一直主宰大豆的生產、加工和出口,但自1996年以來,我國由大豆的凈出口國變為凈進口國,從首次進口量只有110萬噸,到2007年進口量已猛增到3082萬噸,11年間大豆進口量增加了27.02倍,進口量占國產大豆產量的比率由1996年的8.31%飆升為2007年的205.46%,成為世界上大豆的第一進口大國和貿易國。同時,國內大豆加工企業中的外商和外資企業的大豆壓榨能力約占我國大豆總壓榨能力的80%左右,民族大豆產業已岌岌可危。

    我國大豆產業陷入困境的原因,除生產規模小、機械化水平低、生產條件差、栽培技術落后和品種更新慢等原因外,最根本的癥結在于單產水平低、品質較差、效益較低。2003年,世界大豆平均單產為2.15噸/公頃,我國為1.66噸/公頃,而主產國巴西、阿根廷和美國分別為2.45噸/公頃、2.43噸/公頃和2.28噸/公頃,分別是我國大豆單產的1.48倍、1.46倍和1.37倍;2004年,世界大豆平均單產2.31噸/公頃,我國為1.84噸/公頃,而巴西、阿根廷和美國分別為2.23噸/公頃、2.71噸/公頃和2.86噸/公頃,分別是我國大豆單產的1.21倍、1.47倍和1.55倍。同時,其品質也優于我國大豆,油份平均含量比我國高0.5-1.5%,蛋白質平均含量比我國高1.2-2.0%(韓天富.大豆優質高產栽培技術指南[M].北京:中國農業科技出版社,2005,1-45.陳應志等.世界大豆生產和科研的進展(續一)[J].大豆通報2005,1:26-30.)。

    大豆的產量是通過兩個生理過程形成的,一是地下根系的吸收作用,另一個是地上的光合作用。地上的根、莖、葉、花、果實等器官所需要的水分、養分是通過根系的吸收作用實現的,而地上植株光合作用的產物要通過維管束系統流向根系,促進根系的生長發育,根瘤的固氮物又通過維管束系統傳送給地上部分。因此,地上和地下部分相互促進、相互作用和相互影響,二者相輔相成。倒伏是由外界因素引發的植株莖稈從自然直立狀態到永久錯位的現象,其主要類型有莖倒和根倒。倒伏抑制了大豆地下根系的吸收作用和地上部分的光合作用,因此,是大豆產量和品質形成的主要限制因子之一,也是目前大豆生產上最棘手的問題之一。

    研究表明,倒伏對大豆植株生長發育以及大豆的產量和品質的影響與倒伏時期有關,倒伏發生越早所受影響越大,而且,不同時期、不同級別的倒伏對產量和品質的影響不同:初花期4級倒伏大豆產量損失最大,使大豆減產65%,脂肪和蛋白質含量分別降低2.6%和3.1%;其次為結莢期4級倒伏,大豆減產49%,脂肪和蛋白質含量分別降低2.2%和2.7%;再次是鼓粒期4級倒伏,大豆減產率達41%,脂肪和蛋白質含量分別降低1.9%和2.3%;結莢期3級倒伏,大豆減產率達40%,脂肪和蛋白質含量分別降低1.3%和1.7%。因此,倒伏對大豆產量和品質的影響非常顯著。

    硅元素被國際土壤界認為是繼氮、磷、鉀之后第四種植物營養元素,硅是地殼中最豐富的元素之一,其含量僅次于氧,是高等植物無機組成成分,是作物生長發育的“農藝必需元素”。眾多研究表明,硅在植物細胞壁的沉積,增加了植物莖壁的厚度,不僅可以增加植物組織的機械強度和抗倒伏能力,而且可以改善植物在脅迫和非脅迫環境下的生長狀況,促進氮、磷及微量元素等其它營養元素和水分的吸收,促進根系生長,增加根系活力,同時,提高植物抗氧化能力和保護酶活性以及脯氨酸等滲透保護性物質的含量,進而提高植物的抗病、抗蟲、抗鹽、抗旱以及抗金屬毒害等脅迫能力(邢雪榮等.植物的硅素營養研究綜述[J].植物學通報,1998,15(2):33-40.宮海軍等.植物硅營養的研究進展[J].西北植物學報,2004,(12):2385-2392.田福平等.硅對植物抗逆性作用的研究[J].中國土壤與肥料,2007,(3):10-14.)。

    大豆倒伏防治除選用抗倒品種外,其主要栽培措施有調整播期、合理密植、肥水運籌和生長調節劑應用等,盡管大豆是含硅量較少的植物,其含量一般小于0.5%,也有生產上施用硅肥使其增產顯著的報道(李清芳等.硅對大豆生長發育和生理功能的影響[J].應用生態學報,2004,15(1):73-76.林蔚剛等.硅鈣肥對大豆生長發育和產量的作用[J].作物雜志,2007,(2):37-39)。但這些技術在單項甚至多項綜合運用的條件下,其防治效果也不太顯著,特別在缺鉀脅迫的條件下,尚未見通過施用硅肥促進根系生長、調控大豆生長發育、防治倒伏、提高大豆產量和品質的報道。

    【發明內容】

    本發明的目的是提供一種在缺鉀脅迫條件下栽培大豆的方法。

    本發明所提供的在缺鉀脅迫條件下栽培大豆的方法,是將硅肥在大豆播種前作為底肥和/或在大豆生長期內作為追肥施用,使大豆在缺鉀脅迫條件下正常生長。

    上述方法中,所述硅肥為硅鈣肥和/或可溶性硅酸鹽。

    所述硅鈣肥為含硅酸鈣為主的礦物肥料,其來源如下:一是利用煉鋼鐵的副產品熔渣作為原料的熔渣硅肥;二是以泡花堿(水玻璃)為主的水溶性硅肥;三是由氮磷鉀復合肥添加硅肥經造粒而成地硅復合肥。

    所述硅肥的施用時期既可以是大豆播種前作為底肥,也可以在大豆出苗至鼓粒期各個時期作為追肥,一般在大豆開花初期至鼓粒初期施用較為適宜。

    上述方法中,所述硅肥為硅鈣肥和可溶性硅酸鹽,所述硅鈣肥的施用時期為大豆播種前和/或大豆出苗至鼓粒期,具體可為大豆開花初期至鼓粒初期開溝追施;

    所述可溶性硅酸鹽的施用時期為大豆出苗至鼓粒期,具體可為大豆開花初期至鼓粒初期葉面噴施。

    實際應用時,所述硅鈣肥的施用量為10.0-30.0kg/畝,具體可為15.0kg/畝;所述可溶性硅酸鹽可為Na2SiO3或K2SiO3,所述可溶性硅酸鹽的施用量為15.0-50.0mol?SiO32-/畝,具體可為24.6mol?SiO32-/畝。

    所述缺鉀脅迫條件是鉀離子濃度低于5.0mmol/L或土壤中速效鉀含量低于70.0mg/kg。

    本發明通過在鉀脅迫條件下,在大豆開花初期追施以硅鈣肥,在大豆的彭粒期噴施以Na2SiO3,結果表明,施以硅鈣肥和Na2SiO3的實驗組大豆,其倒伏級數為0.87級,明顯優于對照組的3.61級;實驗組大豆平均染病毒病為0.65級,優于對照組的0.91級,實驗組比對照組大豆百粒重平均提高0.22克,實驗組大豆平均單產量達到212.71kg/畝,比對照組大豆單產量提高12.62%。本發明的在鉀脅迫條件下栽培大豆的方法,不僅具有重要的應用價值和可操作性,而且具有先進的科學性。

    【具體實施方式】

    實施例1、盆栽實驗

    實驗選用的大豆品種為鐵豐35號和鐵豐31號,均來自遼寧省鐵嶺市農業科學院。將籽粒飽滿一致,用蒸餾水浸種3小時的大豆種子鐵豐35號和鐵豐31號分別播種在直徑15.0cm、深20.0cm、裝有4/5容積蛭石的塑料盆內,蛭石已被蒸餾水浸透,每盆播種10-20粒。待出苗3天后,每盆均勻留苗3株,每盆苗每隔3天澆100ml營養液,直至初花期。

    營養液采用1/2濃度的Hoagland完全營養液,營養液中鉀以KNO3的形式供給,正常供鉀條件下鉀離子濃度為5.0mmol/L,缺鉀脅迫條件下鉀離子濃度為1.0mmol/L,缺鉀脅迫時添加不同量的Na2SiO3進行補充恢復。

    實驗共設5個處理,分別為:-K組、CK組、Si1組、Si2組和Si3組。-K組供給含有K+終濃度為1.0mmol/L?KNO3的1/2濃度的Hoagland完全營養液;CK組供給含有K+終濃度為5.0mmol/L?KNO3的1/2濃度的Hoagland完全營養液;Si1組在供給含有K+終濃度為1.0mmol/L?KNO3的1/2濃度的Hoagland完全營養液里添加終濃度為0.1mmol/L?Na2SiO3溶液;Si2組在供給含有K+終濃度為1.0mmol/L?KNO3的1/2濃度的Hoagland完全營養液里添加終濃度為2.0mmol/L?Na2SiO3溶液;Si3組在供給含有K+終濃度為1.0mmol/L?KNO3的1/2濃度的Hoagland完全營養液里添加終濃度為5.0mmol/L?Na2SiO3溶液。每個處理種植3盆,實驗設3次重復。

    待大豆初花期,進行以下各項指標的測試:

    1、根系生理特性指標的測定

    測定主根長度、側根長度、側根密度、根系活躍吸收面積、根系活力、根干重和根冠比。結果表明,缺鉀脅迫(-K組)條件下,大豆根系的生長發育受到抑制,其主根長度、側根長度、側根密度、根系活躍吸收面積、根系活力、根干重和根冠比等根系生理指標比對照(CK組)分別降低13.11%、29.18%、50.82%、30.47%、39.28%、18.18%和25.00%;而增施不同濃度的Na2SiO3后,根系的各項生理特性指標都有不同幅度的增加,其中,以增施2.0mmol/L?Na2SiO3(Si2組)的效果最好,其主根長度、側根長度、側根密度、根系活躍吸收面積、根系活力、根干重和根冠比等根系生理指標比對照(CK組)分別提高9.28%、18.59%、21.31%、25.55%、22.94%、34.09%和10.71%,差異均達到極顯著水平。以上結果說明,硅對大豆根系生理特性在缺鉀脅迫條件下的恢復有很重要的作用。

    同時,-K組的根倒現象伏較重,平均為3.8級;而CK組為1.21級,增施Na2SiO3后,根的抗倒伏能力明顯增強,平均僅為0.67級。可見,硅能提高大豆的抗倒伏能力。

    2、光合生理特性指標的測定

    測定比葉重、葉面積指數、葉綠素含量、葉綠素a、b比值、氣孔導度、蒸騰速率、凈光合速率和水分利用率。結果表明,缺鉀脅迫(-K組),對大豆光合生理特性的影響非常明顯,其比葉重、葉面積指數、葉綠素含量、葉綠素a、b比值、氣孔導度、蒸騰速率、凈光合速率和水分利用率各項指標分別比對照(CK組)降低6.57%、6.45%、7.29%、5.69%、4.32%、3.96%、7.41%和3.99%;而增施不同濃度的Na2SiO3后,根系的各項生理特性指標都有不同幅度的增長,其中,以增施2.0mmol/LNa2SiO3(Si2組)的效果最好,其比葉重、葉面積指數、葉綠素含量、葉綠素a、b比值、氣孔導度、蒸騰速率、凈光合速率和水分利用率等光合生理特性指標比對照(CK組)分別提高10.68%、15.32%、17.31%、4.86%、5.69%、7.23%、10.71%和4.11%,除葉綠素a、b比值外,其它各項指標的差異均達到極顯著水平。說明硅對大豆光合生理特性在缺鉀脅迫條件下的恢復具有重要的作用。

    3、葉片碳、氮代謝主要指標的測定

    測定可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量和硝酸還原酶活性。結果表明,缺鉀脅迫(-K組)對大豆碳、氮代謝特性影響顯著,葉片中可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量和硝酸還原酶活性等指標均低于對照(CK組),分別降低7.77%、11.10%和9.65%;而增施不同濃度的Na2SiO3后,碳、氮代謝特性指標都有不同幅度的提高,其中,以施2.0mmol/L?Na2SiO3(Si2組)的效果最好,其可溶性糖含量、可溶性蛋白質含量和硝酸還原酶活性等特性指標比對照(CK組)分別提高11.63%、12.32%和10.31%,其差異均達到極顯著水平。說明硅對大豆葉片碳、氮代謝特性在缺鉀脅迫條件下的恢復具有重要的作用。

    4、膜質過氧化和活性氧代謝主要指標的測定

    測定SOD、POD、CAT、MDA、滲透勢、電導率和脯氨酸。結果表明,缺鉀脅迫(-K組)對大豆膜質過氧化和活性氧代謝主要指標的影響顯著,葉片的SOD、POD、CAT、MDA和脯氨酸等指標均低于對照(CK組),分別降低8.17%、11.33%、7.26%、5.21%和9.65%;而滲透勢和電導率卻分別高于對照(CK組)5.21%和8.35%;增施不同濃度的Na2SiO3后,其膜質過氧化和活性氧代謝主要指標都有不同幅度的好轉,其中,以施2.0mmol/L?Na2SiO3(Si2組)的效果最好,SOD、POD、CAT、MDA和脯氨酸等指標比對照(CK組)分別提高8.43%、10.92%、7.39%、6.22%和9.33%,而滲透勢和電導率分別低于對照(CK組)6.54%和8.94%,其差異均達到極顯著水平。說明硅對大豆葉片膜質過氧化和活性氧代謝特性在缺鉀脅迫條件下的恢復具有重要的作用。

    5、干物質積累和鉀分配利用率的測定

    測定干物質總量,干物質在根、莖和葉分配,鉀吸收差異和鉀利用率差異。結果表明,缺鉀脅迫(-K組)對干物質總量、干物質積累和分配、鉀吸收差異和鉀利用率差異等特性均有顯著影響,均低于對照(CK組),其中植株干物質總量比對照(CK組)降低12.6%,根中干物質重量降低34.96%、莖中干物質重量降低10.22%、葉中干物質重量降低12.36%;根、葉含鉀量分別比對照(CK組)降低9.24%和3.06%,而莖則增加12.26%,鉀效率比和鉀利用率分別比對照(CK組)提高97.37%和53.96%;增施不同濃度的Na2SiO3后,植株干物質總量比對照(CK組)提高13.66%,根中干物質重量比對照(CK組)提高4.16%、莖中干物質重量比對照(CK組)提高6.22%、葉中干物質重量比對照(CK組)提高9.31%;根、葉含鉀量分別比對照(CK組)提高2.24%、3.06%,而莖則降低5.30%;鉀效率比和鉀利用率分別比對照(CK組)降低5.23%和2.98%。表明硅對大豆干物質積累和鉀分配利用率在缺鉀脅迫條件下的恢復有重要的作用。

    實施例2、大田實驗

    2008年,在山東省菏澤市農業科學院試驗田,該試驗田的土壤為嚴重缺鉀類型,其速效鉀含量為47.9mg/kg,緩效鉀含量為1.67g/kg,以L69-6095和L73-67兩個大豆品種(來自山東省菏澤市農業科學院)為試驗材料,6月10日播種,在開花初期,將硅鈣肥(購自黑龍江省硅源肥業有限公司,其活性硅含量≥20%)以15.0kg/畝的施用量進行追施;在鼓粒期,將分析純Na2SiO3以3.0kg/畝的施用量進行噴施。同時以不追施硅鈣肥并且不噴施Na2SiO3的大豆作為對照,以栽培地的傳統栽培管理為基準,實驗組和對照組的水分及其它管理措施保持一致。實驗設三個重復。

    在大豆生長期間,對大豆的抗倒伏性、抗病性以及農藝性狀等各項指標進行調查,收獲大豆后考種計算產量。結果表明,追施和噴施硅肥的實驗組大豆,其倒伏級數為0.87級,明顯優于對照組的3.61級;實驗組大豆平均染病毒病為0.65級、對照組大豆平均染病毒病為0.91級,實驗組比對照組大豆百粒重平均提高0.22克,實驗組大豆平均單產量高達212.71kg/畝,比對照組平均單產量提高12.62%。

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一種 脅迫 條件下 大豆 高產 栽培 方法
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