一种水稻抗寒剂及其应用

1.本发明属于作物栽培技术领域，涉及一种水稻抗寒剂，特别涉及一种以苜蓿和柳树皮提取液为抗寒成分的水稻抗寒剂。


背景技术：

2.长江中下游双季稻区是我国水稻主产区，对保障粮食安全生产具有重要意义。而该地区
ꢀ‑‑
春季“倒春寒”、“寒露风”等典型气象灾害往往使得双季稻严重受损。春季低温冷害主是在早稻播种或移栽时期持续时间超过3天日平均气温≤12℃的“倒春寒”天气，此时种子或秧苗的呼吸作用由于低温胁迫而增加，而秧苗根系发育不全，营养物质特别是水分的消耗多于吸收，造成由于缺失营养和水分引起的烂种、烂芽、缺苗和死苗。“寒露风”是指每年9
‑ꢀ
10月气温陡降形成连续3天或以上日平均气温≤20℃(常规稻)或≤22℃(杂交稻)的低温天气。此时正值晚稻抽穗扬花期，低温严重影响花粉的正常发育，出现传粉受精障碍等现象，导致空壳率增加，造成晚稻抽穗减缓、灌浆受阻而严重减产。如2014年9月中旬出现的寒露风天气使岳阳、常德等双季稻区的晚稻大面积出现空谷秕谷现象。2020年9月至10 月的持续低温天气不仅造成晚稻抽穗减缓，严重影响晚稻灌浆。这些寒露风低温灾害都使晚稻产量损失严重。
3.近年来，随着育种技术的发展，大多数6月25日—7月2日正常播种时间的晚稻品种在能在寒露风来临之前齐穗，降低了晚稻的生产风险。而且在当前全球气候变暖背景下，长江中下游地区双季稻低温冷害天气发生的频次有所减少，使得种植户对晚稻低温冷害天气的危害防御有麻痹和懈怠思想，但近期极端气候的出现，又往往使得低温冷害现象最终造成大面积的晚稻减产。如2020年的持续低温冷害使得长江中下游双季稻损失惨重。
4.目前，在农业生产上为应对水稻低温灾害，农户主要是使用以脱落酸、水杨酸为抗寒成分的抗寒剂，但其成本较高，在粮食生产效益低迷的大背景下农民使用的积极性不高。采用地膜覆盖也能能起到一定的防御效果，但操作复杂、难以大面积使用。因此，双季稻抗寒剂成分最好是一种不需要时另有其用途，需要制备为抗寒剂时即时可用的成分加以研发和筹备。低成本、多功能、简单实用的双季稻抗寒剂作为应对粮食生产自然灾害的战略储备技术，对南方双季稻减灾保产具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种具有抗寒效果明显且有效促进水稻综合生长素质植物提取液抗寒剂，适用于直播早稻拌种或者晚稻叶面喷施，以减轻低温冷害对早稻苗期和晚稻开花期生长的危害。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.一种水稻抗寒剂，包括苜蓿提取液和柳树皮提取液。
8.作为优选，所述水稻抗寒剂还包括吐温80和溶剂。
9.作为优选，所述水稻抗寒剂中，按重量份计，苜蓿提取液20
‑
25份，柳树皮提取液
20
‑ꢀ
25份，吐温80 1
‑
2份，余量为水。
10.苜蓿提取液与柳树皮提取液的该比例能较好发挥苜蓿和柳树皮提取液中有效成分的相互增效作用。
11.吐温80作为润滑和表面活性剂。
12.作为优选，所述苜蓿提取物的提取方法包括：将新鲜苜蓿茎叶冷藏一段时间后粉碎，加入溶剂浸提、过滤得到。
13.作为优选，所述苜蓿茎叶处于初花期的新鲜苜蓿茎叶。
14.处于初花期的新鲜苜蓿为苜蓿活性抗逆物质含量最高的时期。
15.作为优选，所述冷藏的温度为4
‑
10℃，冷藏时间为10
‑
15h。
16.进一步优选的，所述冷藏的温度为4
‑
8℃。
17.植物在逆境下会产生应激反应，将其至于4
‑
8℃冷藏可有效提高抗寒有效成分的含量。 4℃是植物活性物质保证生理活性的下限，8℃可营造低温胁迫环境促进苜蓿体内抗寒有效成分的产生。
18.作为优选，苜蓿茎叶用秸秆粉碎机粉碎为2
‑
3cm。
19.粉碎为2
‑
3cm便于苜蓿有效成分的提取。
20.作为优选，所加述的溶剂为水和乙醇
21.作为优选，溶剂中水的用量为苜蓿茎叶的重量的1.5
‑
2倍，所加乙醇浓度为75％，质量为所加水重量的10
‑
15％。
22.作为有机溶剂，适量的75％的乙醇促进苜蓿茎叶中有机成分溶出和混合均匀。
23.作为优选，所述浸提时间为5
‑
8h，浸提温度为25
‑
30℃。
24.该温度和时间下苜蓿中抗寒有效成分浸提效率较高。时间过短，温度过低，浸提效果差。
25.作为优选，所述过滤为用800
‑
1000目纱布过滤。
26.该尺寸能使苜蓿浸出液过滤后杂质较少，满足规模化生产中无人机喷施的要求。
27.作为优选，所述柳树皮提取物的提取方法包括以下步骤：将柳树皮粉碎后与溶剂混合后经浸提、过滤后得到。
28.作为优选，柳树皮粉碎至10
‑
20目。
29.粉碎至10
‑
20目有利于提高柳树皮中抗寒活性成分的浸提效率。
30.作为优选，所述溶剂为乙醇、水和丁二醇的混合物。
31.为有机溶剂混合液，可更好地溶解柳树皮中有效成分。
32.作为优选，溶剂中水的用量为柳树皮重量的3
‑
5倍；乙醇浓度为75％，用量为所加水重量的10％
‑
15％；丁二醇的用量为8
‑
10％
33.有机溶剂混合液中加入适量的乙醇和丁二醇，可更好地溶解柳树皮中抗寒有效成分。有实验证明，溶剂的成分和比例不对，其抗寒效果也会明显的差。
34.作为优选，柳树皮粉碎后与溶剂混合浸提5
‑
8h。
35.作为优选，过滤为用800
‑
1000目纱布过滤。
36.该尺寸能使柳树皮浸出液过滤后细密度满足规模化生产中无人机喷施要求，且该尺寸纱布市售易得。
37.作为优选，所述水稻抗寒剂可拌种使用、叶面喷施或二者兼用。
38.本发明还提供了所述水稻抗寒剂在制备双季稻抗寒试剂中的应用。
39.下面对本发明做进一步的解释：
40.苜蓿(拉丁学名；medicago sativa l.)是豆科苜蓿属多年生宿根性草本植物，是当今世界分布最广的栽培牧草，主要分布于我国西北、华北、东北和西南地区，具有抗寒抗旱、再生性强、营养价值高等优点，被称为“牧草之王”。苜蓿含有多种抗氧化成分，以及多种氨基酸、蛋白质和矿物元素等多种营养物质。
41.柳树(拉丁学名：salix babylonica l.)是无患子科柳树属，主产于北半球温带地区，寒带次之，热带和南半球极少。柳树皮是柳树的皮质部分，古代中国和西方国家，都有把柳树皮入药的记录。柳树皮含有天然的水杨苷，吸收后经酵素转化成水杨酸，常被用来治疗疼痛、发热和痛风。柳树皮中含有多种抗氧化成分，以及有机酸和矿物元素等多种营养物质。
42.但现有技术中并没有将这二者提取物作为抗寒剂使用。且经过本发明的实验验证，苜蓿茎叶和柳树皮提取物成分复杂，含有多种未知的小分子化合物，虽然本研究目前未确定其起到抗寒的主要成分，但已经通过多次试验证明苜蓿茎叶和柳树皮提取物混合后可相互促进抗寒作用，其组合对提高水稻生产的综合作用明显优于市售的抗寒产品。且其成本较低，实用性强，生态环保，具有良好的经济效益、社会效益和生态效益。
43.本发明使用的苜蓿叶为处于初花期的新鲜苜蓿茎(初花期苜蓿茎叶内含物较为丰富)、叶经低温冷藏后提取而成(低温逆境下可促进苜蓿茎叶中中抗寒成分的产生，提高浸出液抗寒有效成分含量)，苜蓿浸出液中还含有多种蛋白、糖类、矿物质及未知促生长因子等，具有抗氧化、抗真菌、促进生物生长等作用。一般来说，由于苜蓿茎叶的化感作用，苜蓿浸出液往往有一定抑制种子萌发的特性，而柳树皮提取物中有效成分与苜蓿浸出液混合后，进一步保护了植株膜系统的稳定性、提高光合系统效率和增加总叶绿素含量等，相互促进，提高了水稻的抗寒能力，对种子萌发的抑制作用也随之降低。
44.相较于水杨酸、脯氨酸等纯化学试剂制备的抗寒剂，本发明抗寒剂为植物提取物成分，其成分复杂功能多样，且对植株的综合生长能力更加有利。本发明抗寒剂所含有的抗寒成分来自于植物体内，能较好的进入水稻植株各个器官，提高细胞的渗透浓度，降低水稻体内水的冰点；同时还能提高水稻叶片的光合系统效率和叶绿素含量，因此，可同时适用于水稻种子拌种、苗期叶面喷施和晚稻穗期、灌浆期叶面喷施，提高早稻苗期和晚稻开花期抗寒性能，降低低温冷害天气对水稻的伤害。
45.与现有技术相比，本发明的创新性为：
46.1、成本较低，实用性强
47.本发明以苜蓿和柳树皮的提取物作为主要抗寒成分，成本比以脱落酸或水杨酸为抗寒成分的抗寒剂低。且同时适用于早稻拌种、苗期喷施及晚稻抽穗期和灌浆期喷施，对双季稻抗寒效率较高，操作相比于地膜覆盖等抗寒措施要简单实用。
48.2、多种成分，功能多效。本发明采用苜蓿浸出液和柳树皮浸出液等植物成分，含有其他小分子化合物，混合后能起到对水稻更为显著的强身健体作用
49.3、植物提取，简单实用。本发明主要以苜蓿和柳树皮的提取物作为抗寒成分，苜蓿是一种种植面积较大的多年生牧草，柳树也是一种常见的景观园林树木，二者在日常生活中均较为常见，也较容易获得，浸提制备工艺操作简单，成本低廉，种植户不需要为抗寒剂
特意投入太大人力物力财力，可满足抗寒剂作为一种战略储备技术的需求。
附图说明
50.图1为不同抗寒剂对早稻苗期受低温冷害影响后的效果；
51.图2为不同抗寒剂对晚稻开花期低温影响的缓解效果；
52.图3为大田喷施抗寒剂效果。
具体实施方式
53.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
54.实施例1
55.取经过低温处理、剪碎成2
‑
3cm长的初花期苜蓿鲜叶2kg，加入4kg水和0.4kg的75％乙醇溶液，30℃下浸提7h，用800目纱布过滤，得抗寒成分苜蓿浸提液。
56.取2kg柳树皮粉碎至20目，加入10kg水，1kg75％乙醇溶液和0.8kg丁二醇，浸提 7h，之后用800目纱布过滤，得抗寒成分柳树皮浸提液。
57.取2l苜蓿浸提液和2l柳树皮浸提液在容器中混合、依次加入100ml吐温80和6l 水，在室温下搅拌均匀，即得水稻抗寒剂。
58.实施例2
59.取上述实施例生产的水稻抗寒剂用于早稻拌种：
60.按照配方要求，取10ml水稻抗寒剂加入190ml水稀释。为区分本抗寒剂与浸提的单一苜蓿浸出液和单一柳树皮浸提液效果，分别取10ml苜蓿浸提液和柳树皮抗寒剂加入190ml 水稀释。为区分本抗寒剂与纯化学试剂的抗寒效果，另取按常规用量取10mmol/l水杨酸溶液、30mmol/l脯氨酸溶液各200ml。
61.早稻品种选取长江中下游主推品种陆两优996，称取500g种子与各个稀释液充分混合静置24h，待露白后取各300粒种子播种，至二叶一心时期将秧苗转移至培养箱10℃低温处理5d，之后回到常温下继续生长，第6d测定株高，地上与地下部鲜重、叶绿素含量，叶绿素荧光参数fv、fm、fv/fm和fv/f0。
62.结果如表1和图1所示：
63.表1：不同抗寒剂对早稻低温处理后苗期生长、叶绿素及叶绿素荧光参数的影响
[0064][0065][0066]
由上可知，在早稻拌种和叶面喷施后，相比于使用苜蓿浸提液、柳树皮浸提液、水杨酸溶液、脯氨酸溶液和清水，施用本发明混合抗寒剂后，相比喷施清水对照，早稻的株高、地上部鲜重、地下部鲜重、叶绿素含量等主要指标均有提高，叶绿荧光f0、fv、fm、fv/fm 和fv/f0中综合指标也以混合抗寒剂最好。表明本发明用于早稻拌种和苗期叶面喷施具有良好的抗寒效果。
[0067]
实施例3：本发明抗寒剂用于晚稻低温时期叶面喷施：
[0068]
按照配方要求，本发明混合浸提液用于晚稻叶面喷施。混合浸提液、1mol/l水杨酸溶液、30mmol/l脯氨酸溶液和清水各取100ml，分别加入20kg水稀释，寒露风低温来临前36 小时叶面喷施，晚稻品种为长江中下游大面积推广的优质稻品种(常规稻湘晚籼17和杂交稻盛泰优018)，在低温天气结束后3天田间采集植株样品，测定株高、叶绿素含量，后期测定受精率、结实率、产量及产量构成因素，结果如表2和图2所示：
[0069]
表2：抗寒剂叶面喷施对低温影响下晚稻生长及产量的影响
[0070][0071]
由上可知：用于晚稻低温前叶面喷施时，相比于喷施清水、苜蓿浸提液、柳树皮浸提液和水杨酸溶液、脯氨酸溶液，本发明晚稻的结实率、受精率和产量均有所提高。表明本发明用于晚稻叶面喷施具有良好的抗寒效果，且其提高水稻生长各项指标的综合效果明显更好，产量提升幅度也更高。
[0072]
相较于苜蓿浸提液、柳树皮浸提液，以及水杨酸、脯氨酸等纯化学试剂制备的抗寒剂，本发明抗寒剂对植株的综合生长能力更加有利，说明本发明主要成分苜蓿提取液和柳树皮提取液其作用可溶相互促进，进一步提高了水稻抗寒能力。
[0073]
实施例4：大田喷施
[0074]
本发明是国家重点研发项目“粮食主产区主要气象灾变过程及其减灾保产调控关键技术”的子课题“长江中下游双季稻低温冷害减灾保产调控关键技术研究
”ꢀ
(2017yfd0300409
‑
2)的主要内容，经过3年的盆栽、田间试验配方不断优化后研发而成。取实施例1的抗寒剂，在低温天气来临前24
‑
48h叶面喷施，对照喷施同样重量的清水，研究结果如图3所示，结果表明：本发明抗寒剂能明显提高水稻生物量、叶绿素含量，减轻低温对叶片光合系统的抑制作用，提高水稻的抗寒能力，实现减灾保产。
[0075]
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。