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一種設施栽培馬鈴薯(蔬菜)防凍方法及其應用.pdf

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一種 設施 栽培 馬鈴薯 蔬菜 防凍 方法 及其 應用
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摘要
申請專利號:

CN201610213681.9

申請日:

20160408

公開號:

CN105850427A

公開日:

20160817

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G1/00,A01G13/00 主分類號: A01G1/00,A01G13/00
申請人: 湖南農業大學
發明人: 秦玉芝,熊興耀,劉明月,胡新喜,何長征,宋勇,潘飛,丁旭,謝潔
地址: 410128 湖南省長沙市芙蓉區農大路1號
優先權: CN201610213681A
專利代理機構: 北京知本村知識產權代理事務所 代理人: 劉江良
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610213681.9

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種設施栽培馬鈴薯(蔬菜)防凍方法及其應用,其步驟包括:①組織水份調配:凍害或倒春寒頻發前10~15天逐步控制土壤與植株水份。具體做法:控水排濕,寒凍來臨時基質/土壤相對含水量控制為30~40%;②組織冰點調配:凍前7~8天,每3天噴施一次調節型防凍劑A:0.1~0.6%Sucrose+0.2%CaCl2+0.1%KH2PO4,用于程序化增加細胞滲透調節物質濃度,降低作物組織冰點;③細胞抗寒信號激活:凍前1~2天施用誘導型防凍劑B:1~5?mmol/L?H2O2),啟動細胞內抗寒相關信號途徑的級聯反應,動員作物自身抗寒應急反應。該方法操作簡單,防凍效果好,成本低。

權利要求書

1.一種設施栽培蔬菜防凍方法,其步驟包括:①凍前組織水份調配:通過控制土壤水份調配組織水份,降低植物組織中自由水含量和自由水/束縛水比值;②凍前組織冰點調配:采用調節型防凍劑程序化增加細胞滲透調節物質濃度;③凍前細胞抗寒信號激活:采用誘導型防凍劑啟動細胞內抗寒相關信號途徑的級聯反應,動員作物自身抗寒應急反應。2.如權利要求1所述的方法,其特征在于:①凍害或倒春寒頻發前10~15天逐步控水排濕,將寒凍來臨時基質/土壤相對含水量控制為30~40%;②凍害或倒春寒頻發前前7~8天,每3天噴施一次調節型防凍劑A:0.1~0.6%Sucrose+0.1~0.3%CaCl+0.05~0.2%KHPO;③凍害或倒春寒頻發前1~2天施用誘導型防凍劑B:1~5mmol/LHO。3.如權利要求2所述的方法,其特征在于:防凍劑A為0.1~0.6%Sucrose+0.2%CaCl+0.1%KHPO。4.如權利要求2所述的方法,其特征在于:防凍劑B為3mmol/LHO。5.如權利要求1至4任一項所述的方法,其特征在于:所述蔬菜為馬玲薯。

說明書

技術領域

本發明屬于農作物栽培防凍技術領域,涉及一種分步驟調節植物組織水分狀況和滲透環境,提前啟動細胞應急響應,提高蔬菜,尤其是馬鈴薯的耐凍能力的方法。

背景技術

我國南方水稻產區有3億多畝的冬閑田,在冬閑田種植馬鈴薯是提高我國糧食安全水平的新的有效措施。近年來,我國冬作馬鈴薯的種植面積達到3000萬畝以上。但是,馬鈴薯喜溫怕寒,冬作馬鈴薯幼苗生長期多處于低溫陰雨天氣,且霜凍頻發。受寒凍影響常導致冬作馬鈴薯生長期延遲和產量不穩定,從而制約了冬作馬鈴薯產業的發展。所以,低溫脅迫是伴隨中國冬作馬鈴薯迅速發展,不同于其他馬鈴薯主產區所面臨的全新科學問題。研究馬鈴薯的抗寒性、研究不同栽培方式下冬作馬鈴薯防寒(凍)技術,對冬作馬鈴薯高效栽培技術體系的建立具有重要意義。

植物遭受低溫環境脅迫時體內會發生一系列復雜的生理生化變化,比如組織被動失水,細胞主動形成滲透調節物質脯氨酸[1]和可溶性碳水化合物含量增加[2],細胞膜的組成物質和功能首發生改變等等[3]。研究表明,植物組織的水分含量及組成影響著低溫下細胞內冰晶的形成,進而改變質膜與細胞壁的結合狀態,使細胞對冰凍產生適應性反應。自由水/束縛水比值的降低可以避免細胞間隙結冰現象的發生,葉片相對含水量可以較好地反映作物的抗逆性,相對含水量較高的葉片有較高的滲透調節功能和較強的抗逆性,相對含水量與其抗逆性成正相關關系[4-5]。對咖啡幼苗的研究表明, 低溫下適度的水勢下降使植物受傷害的程度減小[6]。經抗寒鍛煉的大麥的含水量(WC)和滲透勢(OP)的降低與半致死溫度存在明顯的相關關系。作物組織相對含水量與細胞質膜的穩定性、抗寒性的關系早已被許多學者所肯定[7-9]。采用設施栽培進行冬作區冬、春季馬鈴薯種植防寒避雨效果顯著、收獲簡單,商品薯率高,耐儲運,上市早,經濟效益顯著。目前設施栽培生產中的防凍措施多進行多層覆蓋的物理方法和施用防凍劑的化學方法進行。防凍劑主要有三類,一類是施用高摩爾濃度的滲透性調節劑,通過降低細胞冰點達到防凍目的,但生產上采用添加眾多營養元素進行一次性使用,植物吸收性差,還經常造成葉片毒害。另一類利用生長激素調節植物的生長規律,增強抗凍能力,而該類措施雖然穩定性好但效果慢,多次使用會影響植物生長發育,造成產量損失。還有一類是施用蒸騰抑制劑,通過減少蒸騰增強植物抗寒能力,這類比較適合土凍后多放晴天氣的北方林木的防凍。上述常規化學防凍劑都沒有考慮作物本身的組織水分狀況,尤其是冬季低溫多雨天氣居多的華南地區常規防凍技術措施下作物抗寒凍能力提高有限。設施栽培生產中多層覆蓋的物理方法雖然有效,但一方面因為成本高,另一方面由于光溫調節需要覆蓋物(膜)揭蓋頻繁,費工費時。

參考文獻

[1]Arbaoui M, Balko C, Link W.Study of fababean (ViciafabaL.) winter-hardiness and developmen to fscreening methods[J] .Field Crops Research,2008, 106:60-67.

[2]Priscila M S, Escobar R, Sofía VA. Resistance to freezing in threeEucalyptus globulus Labillsub species[J] .Electronic Journal ofBiotechnology, 2006, 9(3):310-314.

[3]簡令成, 王紅. 逆境植物細胞生物學[M].北京: 科學出版社, 2009: 133.

[4]Ristic Z, Ashworth E N.Changes in leaf ultra structureandcarbohydrates in Arabidopsis thaliana L.(Heyn) cv.Columbia during rapid coldacclimation[J] .Protoplasma, 1993, 172:111-123.

[5]Walker D J, Romero P, deHoyos A.Seasonal changes in cold to lerance,aterrelations and accumulation of cations and compatible solutes in Atriplexhalimus L.[J] .Environmental and Experimental Botany, 2008, 64:217-224.

[6]Caramori L P C, Caramori P H, Manetti FJ.Effect of leaf waterpotentialon cold tolerance of CoffeaarabicaL.[J] .Brazilian Archives ofBiology and Technology, 2002, 45:439-443.

[7]王曉楠, 付連雙, 李卓夫,等. 不同抗寒性冬小麥葉鞘質膜的穩定性表現[J]. 麥類作物學報.2013,33(2):477-482.

[8]趙海亮, 趙文東, 高東升. 冰凍低溫處理下桃芽水分存在狀態和膜透性與休眠解除的關系[J]. 北方園藝, 2008, (4):1-4.

[9]葉長秋. 植物體內水分含量與植物抗寒能力相關性的研究.內蒙古農業科技,2010, (2):60-61。

發明內容

針對上述問題,本發明通過調配作物組織水份狀況,結合成份簡單、吸收好的防凍劑配套使用,來提升設施栽培生產中作物的抗凍能力,不僅可以簡化覆蓋保溫措施,改善設施光照條件,還能確保防凍效果,實施高效輕簡栽培。

本發明技術方案通過如下原理實現:

① 通過馬鈴薯(蔬菜)組織水份調配技術,控制馬鈴薯(蔬菜)組織內水分,降低自由水/束縛水比值,避免(減弱)細胞間隙結冰的發生;

② 通過施用成份簡單、吸收好的自主研發的防凍劑進行程序化提升細胞滲透調節物質濃度,以降低低溫下馬鈴薯(蔬菜)植株組織冰點;

③ 通過施用成份簡單、吸收好的自主研發的誘導型防凍劑啟動細胞內抗寒相關信號途徑的級聯反應,可常溫下動員馬鈴薯(蔬菜)作物組織自身抗寒應急反應。

為了解決上述技術問題,本發明所采用的技術方案是:一種設施栽培蔬菜防凍方法,其步驟包括:

① 凍前組織水份調配:通過控制土壤水份調配組織水份,降低植物組織中自由水含量和自由水/束縛水比值;

② 凍前組織冰點調配:采用調節型防凍劑程序化增加細胞滲透調節物質濃度;

③ 凍前細胞抗寒信號激活:采用誘導型防凍劑啟動細胞內抗寒相關信號途徑的級聯反應,動員作物自身抗寒應急反應。

所述的方法,進一步地,其步驟具體包括:

① 凍害或倒春寒頻發前10~15天逐步控水排濕,將寒凍來臨時基質/土壤相對含水量控制為30~40 %;

② 凍害或倒春寒頻發前前7~8天,每3天噴施一次調節型防凍劑A:0.1~0.6 %Sucrose + 0.1~0.3 % CaCl2 +0.05~0.2 % KH2PO4;

③ 凍害或倒春寒頻發前1~2天施用誘導型防凍劑B:1~5 mmol/L H2O2。

所述的方法,其中:防凍劑A為0.1~0.6 % Sucrose + 0.2 % CaCl2 +0.1 %KH2PO4;防凍劑B為3 mmol/L H2O2。

所述的方法,優選地,所述蔬菜為馬玲薯。

本發明具有以下有益效果:

成本低、用工少、更可靠。可有效的進行長江中下游冬春季(-4~0℃)保護地或無冰雪露地馬鈴薯(蔬菜)的防凍。-4℃低溫下有效防凍時間為連續6小時。-4~0℃波動低溫下有效防凍時間為連續1周。

附圖說明

圖1不同處理凍后植株表型。

具體實施方式:

下面結合具體實施例對本發明作進一步地解釋,但具體實施例并不對本發明做任何限定。

1. 供試材料:費烏瑞它馬鈴薯,基質盆栽,基質采用商用蔬菜栽培土。

2. 試驗處理:11月25號播種,栽培盆置于塑料大棚內,按常規冬春季蔬菜大棚栽培管理方式進行管理。翌年1月15號100%出苗,凍前8天(1月22號)開始進行防凍處理見表1(每盆栽兩株,每處理6盆栽,重復3次)。

防凍劑A:不同濃度 Sucrose + 0.2 % CaCl2 +0.1 % KH2PO4 噴劑

防凍劑B:不同濃度 H2O2 噴劑

表1 Sucrose使用濃度試驗方案

表2 H2O2使用濃度試驗方案

處理 0.4 %Sucrose + 0.2 % CaCl2 +0.1 % KH2PO4 H2O2使用濃度 Ⅰ √ √ √ 1 mmol/L Ⅱ √ √ √ 2 mmol/L Ⅲ √ √ √ 3 mmol/L Ⅳ √ √ √ 4 mmol/L Ⅴ √ √ √ 5 mmol/L

表3綜合試驗處理方案

處理 水份管理 防凍劑A 防凍劑B -4℃處理 Ⅰ 不澆水(土壤相對水量逐步達到30~40%左右) √ √ √ Ⅱ 不澆水 ×(噴水) ×(噴水) √ Ⅲ 不澆水 × × √ Ⅳ 土壤和植株濕透(土壤相對水量維持在100%) √ √ √ Ⅴ 土壤和植株濕透 × × √ Ⅵ 見干正常澆水(土壤相對水量70~80%) × × √

3. 項目分析:

凍前相對含水量、可溶性糖和游離氨基酸含量分析

含水量:采用飽和稱重法測定各處理的相對含水量。相對含水量(RWC,%) = (鮮質量-干質量)/(飽和質量-干質量)×100。

可溶性糖:采用蒽酮比色法。

游離氨基酸:采用茚三酮比色法。

凍害評估:

寒凍處理:運用人工霜凍箱,-4℃連續處理6小時,取出室溫恢復1小時后進行凍害評估,照相。

凍害分級標準:其標準為:0 級,無明顯冷害癥狀;1 級,葉緣略失水,其他無明顯冷害癥狀;2 級,葉緣失水嚴重,心葉無明顯冷害癥狀;3 級,葉緣嚴重失水,心葉略失水;4級,葉片萎蔫,心葉嚴重失水, 很難恢復生長;5 級,全部葉片、莖萎蔫,幼苗在常溫下不能恢復生長。最后用DPS多元統計分析軟件進行霜凍評價。

4. 實驗結果

表4不同Sucrose使用濃度處理凍害評級

處理 單株凍害率(%) 整體凍害評級 Ⅰ 20~30% 2 Ⅱ 20~30% 2 Ⅲ 20~30% 2 Ⅳ 30~40% 3 Ⅴ 50~60% 4

表5不同H2O2使用濃度處理凍害評級

處理 單株凍害率(%) 整體凍害評級 Ⅰ ≤20% 1 Ⅱ ≤20% 1 Ⅲ ≤20% 1 Ⅳ 20~30% 2 Ⅴ 20~30% 2

表6不同綜合實驗處理葉片含水量、可溶性糖和脯氨酸量分析

處理 相對含水量(%) 可溶性糖(μmol/L) 游離氨基酸(mg/100g FW) Ⅰ 65.23c 103.9a 75.34a Ⅱ 66.18c 82.91b 69.19b Ⅲ 61.29c 83.63b 70.61ab Ⅳ 97.81a 65.12c 60.14c Ⅴ 96.97a 45.37e 54.30d Ⅵ 86.64b 53.27d 56.91d

注: 同列大小寫字母分別代表0.05 水平差異顯著

表7 不同綜合實驗處理凍害評級

處理 單株凍害率(%) 整體凍害評級 Ⅰ ≤20% 1 Ⅱ 20~30% 2 Ⅲ 20~30% 2 Ⅳ 50~80% 4 Ⅴ 100% 5 Ⅵ 80~100 % 5

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