阅读说明：本技术 一种水稻芽期抗低温浸种剂、制备方法及其应用 (Low-temperature-resistant seed soaking agent for rice in germination stage, preparation method and application thereof ) 是由 张桂莲 张嘉伟 唐文帮 邹正 于 2020-03-23 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种水稻芽期抗低温浸种剂、制备方法及其应用,所述水稻芽期抗低温浸种剂由质量浓度为9～11mg/L的脱落酸溶液、质量浓度为5～7g/L的磷酸二氢钾溶液和质量浓度为29～31mg/L的烯效唑溶液混合而成,所述脱落酸溶液、磷酸二氢钾溶液和烯效唑溶液的体积比为2～4∶1～3∶0.5～1.5。本发明的水稻芽期抗低温浸种剂可有效提高低温下水稻幼苗成苗率和壮苗率,减轻低温对水稻幼苗的危害,达到提高水稻幼苗抗低温性的效果。(The invention provides a low-temperature resistant seed soaking agent for a rice bud stage, a preparation method and application thereof, wherein the low-temperature resistant seed soaking agent for the rice bud stage is formed by mixing an abscisic acid solution with the mass concentration of 9-11 mg/L, a potassium dihydrogen phosphate solution with the mass concentration of 5-7 g/L and an uniconazole solution with the mass concentration of 29-31 mg/L, and the volume ratio of the abscisic acid solution, the potassium dihydrogen phosphate solution and the uniconazole solution is 2-4: 1-3: 0.5-1.5.)

一种水稻芽期抗低温浸种剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种水稻芽期抗低温浸种剂、制备方法及其应用，属于农业生产技术领域。

背景技术

近年来，随着我国农村经济的发展、产业结构的调整，大量农村青壮年劳动人口进入城市，农村劳动力大幅度减少且严重老龄化，使得能够减少劳动力用量与减轻劳动强度的轻简化水稻栽培技术已成为现代稻作普遍关注的焦点和社会发展的迫切需求。直播作为一种轻简化栽培方式，凭借其省工省力、节本高效、适应机械化等优势越来越受到稻农青睐，早晚稻双直播面积逐年扩大，已成为南方双季稻区轻简化、规模化高效种植模式，对促进农业生产方式转型、确保国家粮食安全具有重要意义。水稻属于短日喜温作物，起源于热带、亚热带地区，与小麦、大豆等作物比较，水稻对温度要求较高，如温度过低，不利于水稻正常生长发育。低温冷害在水稻生长发育的各个时期都会发生，且会造成不同程度影响，使得水稻产量和品质下降，严重时甚至颗粒无收，这使我国的粮食安全面临着极其严峻的挑战。据统计，每年我国因低温冷害造成的稻谷损失近50亿～100亿kg。在我国南方双季稻稻区，早稻播种季节常遇低温阴雨天气，导致直播早稻出苗率低、出苗不整齐，甚至出现大面积的烂种烂芽，不仅严重影响早稻产量，还因生育期推迟而影响晚稻种植，造成晚稻产量下降。实际生产中成苗率低和出苗不整齐是制约直播早稻高产、稳产的主要限制因子，已成为限制南方双季稻区双直播大面积推广的瓶颈。因此，开展水稻芽期耐冷性研究，提高直播早稻出苗率，实现一播全苗，对于长江中下游早籼稻的安全生产具有重要意义。

关于减轻水稻芽期低温冷害研究，国内外在耐低温品种筛选、水分调控、地膜覆盖、种子引发等方面进行了研究。在水稻芽期耐低温品种的筛选上，筛选出来的耐低温品种往往存在明显的地域差异，甚至年度间也存在显著差异。在生产上，国内外还没有任何一个水稻品种可以广泛用于低温环境生产；水分调控是通过合理灌溉，降低水稻低温冷害，但对于直播早稻，前期秧田淹水灌溉不利于稻谷萌发出苗，因此通过灌水来保温是行不通的。采用地膜覆盖，有利于芽期的低温防御，但对于早稻直播大面积的覆盖膜不太现实，同时盖膜会严重影响水稻光合作用，严重损害水稻生长。种子引发可以提高水稻低温耐性，但使用不当存在药害和成本高问题，到目前为止实际生产中还没有一种普遍、有效、适用的方法实际运用于减轻水稻芽期低温冷害。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种水稻芽期抗低温浸种剂，以有效减轻水稻芽期低温冷害；本发明的目的之二在于提供一种水稻芽期抗低温浸种剂制备方法；本发明的目的之三在于提供水稻芽期抗低温浸种剂在减轻水稻芽期低温冷害中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种水稻芽期抗低温浸种剂，由质量浓度为9～11mg/L的脱落酸溶液、质量浓度为5～7g/L的磷酸二氢钾溶液和质量浓度为29～31mg/L的烯效唑溶液混合而成，所述脱落酸溶液、磷酸二氢钾溶液和烯效唑溶液的体积比为2～4∶1～3∶0.5～1.5。

进一步地，所述脱落酸溶液的浓度为10mg/L，磷酸二氢钾溶液的浓度为6g/L，烯效唑溶液的浓度为30mg/L，所述脱落酸溶液、磷酸二氢钾溶液和烯效唑溶液的体积比为2:1:0.5或3:2:1或4:3:1.5。。

基于同一发明构思，本发明还提供：一种水稻芽期抗低温浸种剂的制备方法，使用前，将质量浓度为9～11mg/L的脱落酸溶液、质量浓度为5～7g/L的磷酸二氢钾溶液、质量浓度为29～31mg/L的烯效唑溶液按2～4∶1～3∶0.5～1.5的体积比配置形成混合液，获得水稻芽期抗低温浸种剂。

优选地，对所述水稻芽期抗低温浸种剂采取现配现用，如此效果更好；调配前，将脱落酸溶液置于低温下保存，烯效唑溶液和磷酸二氢钾溶液避光保存。

进一步地，脱落酸溶液的浓度为10mg/L，磷酸二氢钾溶液的浓度为6g/L，烯效唑的浓度为30mg/L。

更优选地，所述脱落酸溶液、磷酸二氢钾溶液和烯效唑溶液的体积比为2:1:0.5或3:2:1或4:3:1.5，优选为3∶2∶1。

基于同一发明构思，本发明还提供：如上所述的水稻芽期抗低温浸种剂或如上所述的制备方法制得的水稻芽期抗低温浸种剂在减轻水稻芽期低温冷害中的应用。

进一步地，将水稻种子浸没于所述水稻芽期抗低温浸种剂中，室温(25℃)条件下浸种47-49h或30℃条件下浸种23-25h后，用水洗净，催芽，播种；优选地，所述水稻种子的质量与水稻芽期抗低温浸种剂的体积之比为1:2.5-3.5，进一步优选为1:3；优选地，所述水稻为直播早稻。可选地，用自来水冲洗干净。

进一步地，在室温(25℃)条件下浸种48h，或者，在30℃条件下浸种24h。

进一步地，将洗净后的水稻种子在32℃的条件下，催芽2-3d，使得芽长约5mm，根长约2.5mm。

可选地，对催芽获得的芽谷进行旱直播或湿直播，可选地，亩用种量为3-6kg，采用机械直播或者人工撒播、条播、穴播方式均可。

一般地，本发明所述的低温是指自然环境温度在6-10℃，时间持续范围3-12天的低温天气。

脱落酸是目前公认的比较好的抗寒剂，但由于价格昂贵，在实际大面积生产中不实用。本发明人经深入研究发现，脱落酸、KH₂PO₄和烯效唑以特定比例三元复配形成的浸种剂能显著提高直播早稻的抗低温调控效果。本发明通过实验证明，本发明的浸种剂对于水稻芽期的抗低温调控效果非常明显，表现了显著的协同诱导效应。具体地，烯效唑对农作物的一般作用是抑制细胞伸长、缩短节间，培育矮壮秧苗；磷酸二氢钾属于高效磷钾复合肥，可以为秧苗生长提供P元素、K元素，而且还可提高叶绿素含量增强光合作用及有效促进根系的生长发育。在传统的研究中，这二者对农作物的抗低温诱导效果不显著。而本发明人研究发现，KH₂PO₄对水稻芽期这一特殊对象表现出了意想不到的抗低温调控效果，并且，烯效唑、KH₂PO₄与脱落酸以本发明的比例进行复配，能显著提高浸种剂对水稻芽期的抗低温调控效果。试验结果表明，本发明的浸种剂调控的水稻芽期成苗率为87.99％，而脱落酸与烯效唑、脱落酸与KH₂PO₄二元复配调控的活苗率分别为50.66％、49.34％，差异显著。烯效唑和磷酸二氢钾与ABA具有协同抗寒调控作用，可显著提高幼芽的茎基宽、总根数、根干重、保护酶活性，降低了丙二醛含量和相对电导率，使细胞膜结构及功能维持相对稳定，因此抗寒协同调控效果显著优于脱落酸与烯效唑、脱落酸与KH₂PO₄二元复配剂调控效果。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的水稻芽期抗低温浸种剂，可显著提高水稻幼苗保护酶活性，降低丙二醛含量和相对电导率，使细胞膜结构及功能维持相对稳定；并且可促进根系生长，增加主根粗壮和总根数，提高幼苗根系活力，维持秧苗地上部水分的正常供应；另外还可提高幼苗茎基粗，使幼苗矮壮，从而提高低温下水稻幼苗成苗率，减轻低温对水稻幼苗的危害，达到提高水稻幼苗抗低温性的效果。

2、本发明通过实验证明，对于直播早稻品种，在直播前，用本发明的水稻芽期低温浸种剂进行浸种后催芽，可最大程度减轻芽期低温对水稻发芽出苗的危害；对于秧盘育秧或大田育秧的早稻品种，在催芽前用本发明的水稻芽期低温浸种剂进行浸种，可最大程度减轻芽期低温对水稻发芽出苗的危害。同时，在后期苗期遇低温条件下，也能减轻苗期低温对水稻幼苗的危害。

3、本发明的水稻芽期低温浸种剂采用常见原料复配而成，价格低廉，且操作简便。

附图说明

图1是室温下不同浸种方式对成苗率的影响；

注：浸种剂48h表示用浸种剂溶液直接浸种48h；水24h+浸种剂24h表示先用水浸种24h，然后用浸种剂溶液浸种24h；浸种剂24h+水24h表示先用浸种剂溶液浸种24h，然后用水浸种24h；水浸种48h表示用水直接浸种48h。

图2是室温下不同浸种时间对成苗率的影响。

图3是不同低温处理天数对成苗率的影响。

图4是低温处理前幼芽照片，由上往下看，第一排为对照组，第二排为浸种剂浸种组。

图5是低温处理第7天幼芽照片，由上往下看，第一排为浸种剂浸种组，第二排为对照组。

图6是低温处理7天后恢复5天的幼芽照片，由上往下看，第一排为浸种剂浸种组，第二排为对照组。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

1.水稻品种选择

在长江流域双季稻区，为了保证晚稻的正常抽穗成熟，应选择生育期短、高产、优质、抗逆性强早稻品种，如湘早籼45、湘早籼6号、中嘉早17、黄华占等，本试验所选用的品种为目前生产上大面积推广的湘早籼45号。

2.浸种剂用量和配方的选择

(1)单剂抗低温实验

挑选饱满健康的水稻种子分别用不同浓度的磷酸二氢钾、烯效唑、脱落酸溶液在30℃条件下浸种24h，以清水浸种作为对照，浸种后用蒸馏水将种子冲洗干净，在32℃恒温箱内催芽2～3d，待芽长约5mm，根长约2.5mm时，将其转移至5℃的光照培养箱低温处理7d。处理结束后，将培养箱温度调整为25℃，使水稻幼芽恢复正常生长7d后，调查成活苗数，并计算成苗率，重复4次。以成苗率作为芽期耐冷性的评价指标。成苗率(％)＝(成活苗数/出芽总粒数)×100％。结果如表1所示。

表1单剂抗低温实验结果

注：表中数据为4次重复的平均值。表中数据后面的小写字母a、b、c、d等是统计学上用来表示处理间差异是否显著，不同小写字母表示处理间差异达5％的显著水平，相同字母表示处理间差异没有达到5％的显著水平，这是自然科学研究中常用的表示方法。

从表1可知，脱落酸、磷酸二氢钾、烯效唑溶液均能使低温胁迫后幼芽的成苗率提升，而其中整体效果最好的是ABA溶液，各浓度处理都使湘早籼45号芽期受低温胁迫后的成苗率提升40％以上；其中以10mg/L的脱落酸溶液处理效果最佳，提升达60％。现选择10mg/LABA溶液、6g/L KH₂PO₄溶液、30mg/L烯效唑溶液进行下一步的混合调控剂筛选。

(2)混剂抗低温实验

挑选饱满健康的水稻种子，将10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液(分别用A、B、C代替以上溶液。)每2种、每3种按一定体积比例配制成不同的混合剂，在30℃条件下浸种24h，以清水浸种作为对照，浸种后用蒸馏水将种子冲洗干净，在32℃恒温箱内催芽2～3d，待芽长约5mm，根长约2.5mm时，将其转移至5℃的光照培养箱低温处理7d。处理结束后，将培养箱温度调整为25℃，使水稻幼芽恢复正常生长7d后，调查成活苗数，并计算成苗率，重复4次。以成苗率作为芽期耐冷性的评价指标。成苗率(％)＝(成活苗数/出芽总粒数)×100％。结果如表2所示。

表2混剂抗低温实验结果

注：表2中数据后面的小写字母a、b、c、d等是统计学上用来表示处理间差异是否显著，不同小写字母表示处理间差异达5％的显著水平，相同字母表示处理间差异没有达到5％的显著水平，这是自然科学研究中常用的表示方法。

从表2可以看出，与对照组相比，不同比例配比的混合溶液均能显著提高湘早籼45号在芽期遭遇低温胁迫后的成苗率，其中效果最好的混合溶剂为ABC混合液(10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1的体积比配置而成的混合液)，成苗率达87.99％，比单剂喷施和其它配比混合液提高成苗率的幅度大，效果好。

3.浸种剂浸种方式和浸种时间的选择实验

根据上述的结果，挑选饱满健康的水稻种子用浸种剂溶液(10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1体积比配置而成的混合液)进行浸种，以完全淹没种子为准，浸种方式设置为浸种剂溶液直接浸种48h、水浸种24h+浸种剂溶液浸种24h、浸种剂溶液浸种24h+水浸种24h、水浸种48h，浸种时间设置为12h、24h、36h、48h、60h、72h，以清水浸种作为对照，浸种后用蒸馏水将种子冲洗干净，在32℃恒温箱内催芽2～3d，待芽长约5mm，根长约2.5mm时，将其转移至5℃的光照培养箱低温处理7d。处理结束后，将培养箱温度调整为25℃，使水稻幼芽恢复正常生长7d后，调查成活苗数，并计算成苗率，重复4次。以成苗率作为芽期耐冷性的评价指标。成苗率(％)＝(成活苗数/出芽总粒数)×100％。结果见图1、图2。

从图1可以看出，不同浸种方式对芽期低温胁迫下的成苗率有影响，以浸种剂直接浸种48h的成苗率最高，其次为先用清水浸种24h后再浸种剂浸种24h的方式，水浸种48h的成苗率最低。从图2可以看出，用浸种剂对湘早籼45号种子在室温下进行不同时间浸种，经低温胁迫后成苗率存在差异，以浸种剂直接浸种48h的成苗率最高，效果最好。

4.低温处理时间的选择实验

根据上述的结果，挑选饱满健康的水稻种子用浸种剂溶液(10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1比例配置而成的混合液)进行直接浸种48h，以完全淹没种子为准，以清水浸种作为对照，浸种后用蒸馏水将种子冲洗干净，在32℃恒温箱内催芽2～3d，待芽长约5mm，根长约2.5mm时，将其转移至5℃的光照培养箱进行低温处理，低温处理时间设置为3d、5d、7d、10d，处理结束后，将培养箱温度调整为25℃，使水稻幼芽恢复正常生长7d后，调查成活苗数，并计算成苗率，重复4次。以成苗率作为芽期耐冷性的评价指标。成苗率(％)＝(成活苗数/出芽总粒数)×100％。结果从图3可以看出，随着低温胁迫天数增加，湘早籼45号成苗率逐渐下降，低温胁迫7天，浸种剂浸种的湘早籼45号成苗率为88％，而对照水浸种的成苗率为10.68％，低温胁迫10天，浸种剂浸种的湘早籼45号成苗率为80％，而对照水浸种的成苗率为0，差异均达极显著水平。

5.人工模拟低温和浸种剂处理实验

(1)不同配比浸种剂浸种对芽期低温胁迫下水稻成苗率的影响

挑选健康饱满的湘早籼45号种子，将含有10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按2:1:0.5、3:2:1、4:3:1.5的体积比配置而成的三种混合液浸种48h，以完全淹没种子为准，以清水浸种作为对照，浸种后用蒸馏水将种子冲洗干净，在32℃恒温箱内催芽2～3d，待芽长约5mm，根长约2.5mm时，将其转移至5℃的光照培养箱低温处理10d，处理结束后，将培养箱温度调整为25℃，使水稻幼芽恢复正常生长7d后，调查成苗数，并计算成苗率，重复4次。以成苗率作为芽期耐冷性的评价指标。成苗率(％)＝(成活苗数/出芽总粒数)×100％。结果如表3所示。

表3低温下不同配比浸种剂浸种对水稻幼芽成苗率的影响

试剂搭配	比例	成苗率(％)
			ABC	2:1:0.5	85.34a
ABC	3:2:1	87.99a
			ABC	4:3:1.5	86.89a
蒸馏水(CK)		10.53b

注：ABC分别代表10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液。

表3中数据后面的小写字母a、b是统计学上用来表示处理间差异是否显著，不同小写字母表示处理间差异达5％的显著水平，相同字母表示处理间差异没有达到5％的显著水平，这是自然科学研究中常用的表示方法。

从表3可以看出，3种配比的浸种剂与蒸馏水(CK)差异达5％的显著水平，3种配比的浸种剂间差异不显著。

(2)浸种剂浸种对芽期低温胁迫下水稻幼芽生理特性的影响

挑选健康饱满的湘早籼45号种子，将含有10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1比例配置而成的浸种剂溶液对在室温(25℃)条件下种子浸种48h，以完全淹没种子为准，以清水浸种作为对照，浸种后用蒸馏水将种子冲洗干净，在32℃恒温箱内催芽2～3d，待芽长约5mm，根长约2.5mm时，将其转移至5℃的光照培养箱低温处理7d，处理结束后，将培养箱温度调整为25℃，使水稻幼芽恢复正常生长7d，分别于低温处理前、低温处理第7d、处理结束后恢复5d取样进行丙二醛(MDA)含量、相对电导率、SOD活性、可溶性糖含量、淀粉酶活性测定，并于处理结束后恢复5d调查成苗率、茎基部宽度、芽鲜重、芽干重、根鲜重、根干重、总根数、最长根长，结果如图4-图6，表4，表5。

表4低温胁迫下浸种剂浸种对水稻幼芽生长的影响

表5低温胁迫下浸种剂浸种对水稻幼芽生理特性的影响

注：表4中数据后面的小写字母a、b是统计学上用来表示处理间差异是否显著，不同小写字母表示处理间差异达5％的显著水平，相同字母表示处理间差异没有达到5％的显著水平，这是自然科学研究中常用的表示方法。

从图4-图6可以看出，低温处理前，与对照相比，浸种剂浸种的幼芽根芽较短但较粗壮；低温处理第7天，与处理前相比没有明显变化；低温处理7天后恢复5天，与对照相比差异显著，浸种剂浸种的幼芽成苗率高，幼芽株高较高、茎较粗，总根数较多。

从表4可以看出，低温处理7天后恢复5天与对照相比，浸种剂浸种可提高幼芽株高、茎基宽、叶龄、芽鲜重、芽干重、根鲜重、根干重、总根数、最长根长、成苗率，特别是在株高、茎基宽、总根数、根鲜重、根干重、成苗率等指标上显著提高，茎基宽、总根数、根鲜重、根干重、成苗率分别比对照提升67％、117.41％、285.05％、161.64％、709.45％。

从表5可以看出，低温处理前，浸种剂浸种的幼芽MDA含量、相对电导率、SOD活性、可溶性糖含量、淀粉酶活性与对照相比没有明显变化；低温处理第7天，与对照相比，浸种剂浸种的幼芽MDA含量、相对电导率降低，分别比对照降低29.31％、15.28％；而SOD活性、可溶性糖含量、淀粉酶活性增加，分别比对照增加24.56％、53.71％、79.75％。低温处理7天后恢复5天，浸种剂浸种的幼芽MDA含量、相对电导率降比对照降低27.38％、16.76％；而SOD活性、可溶性糖含量、淀粉酶活性分别比对照增加17.23％、26,53％、50.56％。

可见，在芽期低温胁迫条件下，用含有10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1比例配置而成的浸种剂溶液浸种，有利于降低幼芽MDA含量和相对电导率，增加幼芽SOD活性、可溶性糖含量、淀粉酶活性，提高幼芽的成苗率，从而减轻芽期低温对水稻幼芽的危害。

在进行试验时，用含有10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1比例配置而成的浸种剂溶液浸种，如芽期没有遇低温天气，但苗期遇上低温，也能达到提高水稻苗期抗低温性的效果。同时对于秧盘育秧和大田育秧，用含有10mg/L的ABA溶液、6g/L的KH₂PO₄溶液、30mg/L的烯效唑溶液按3:2:1比例配置而成的浸种剂溶液对种子进行浸种，对于芽期和苗期遇低温天气也能提高水稻芽期和苗期抗低温性的效果。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。