本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)種植，具體是一種利用有機(jī)硅提高玉米種子耐鹽堿的方法。

背景技術(shù)：

1、土壤鹽堿化的原因有多種，包括氣候、地形地貌等自然因素，但主要在于人為原因，如不合理灌溉、化肥過量使用等。若土壤鹽堿化嚴(yán)重，那么鹽堿脅迫會(huì)對玉米種子產(chǎn)生眾多不利影響，高鹽環(huán)境會(huì)降低土壤水勢，使得玉米種子難以吸水，導(dǎo)致發(fā)芽率下降；若na?、cl?等離子過量積累，這些離子會(huì)進(jìn)一步毒害玉米種子，破壞種子細(xì)胞結(jié)構(gòu)；同時(shí)，na?過量還會(huì)影響其他離子的吸收，特別是k?，進(jìn)而導(dǎo)致營養(yǎng)失衡；氧化脅迫會(huì)進(jìn)一步誘導(dǎo)產(chǎn)生過量活性氧，損傷種子細(xì)胞膜系統(tǒng)。由于鹽堿地改良成本高，周期長，因此提高經(jīng)濟(jì)作物的耐鹽堿性是一種經(jīng)濟(jì)可行的方法，而有機(jī)硅具有良好的生理活性，可顯著提高植物抗逆性，安全環(huán)保，也符合可持續(xù)發(fā)展要求。有機(jī)硅可以增強(qiáng)種子細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度，提高抗逆性，改善離子平衡，減少na?、cl?的過量積累，提高抗氧化酶活性，清除過量活性氧，促進(jìn)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)合成，維持細(xì)胞滲透平衡，調(diào)節(jié)植物激素水平，促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長。同時(shí)，使用方便，可通過種子包衣、浸種等方式進(jìn)行處理；見效快，有機(jī)硅處理后短期即可提高耐鹽性；有機(jī)硅成本低，用量也少，經(jīng)濟(jì)效益好；環(huán)境友好，不會(huì)造成二次污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（1）要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明的目的在于提供一種利用有機(jī)硅提高玉米種子耐鹽堿的方法，有效提升玉米種子的耐鹽堿能力，以應(yīng)對土壤鹽堿化帶來的挑戰(zhàn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。

3、（2）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種利用有機(jī)硅提高玉米種子耐鹽堿的方法，包括以下步驟：

5、s11.?種子預(yù)處理：挑選飽滿、無病斑和無蟲蛀的玉米種子，用清水沖洗2~3次后，再用75%酒精消毒30~60s；

6、s12.?預(yù)浸泡：將預(yù)處理好的玉米種子放入純化水中浸泡2~4h，每隔30min輕輕攪拌一次，玉米種子與純化水的體積比為1:（1.5~2），浸泡結(jié)束后瀝干種子表面水分；

7、s13.?拌種：將預(yù)浸泡結(jié)束的玉米種子置于懸臂式包衣機(jī)中，通過霧化噴施有機(jī)硅復(fù)合溶液，玉米種子與有機(jī)硅復(fù)合溶液的質(zhì)量比為100:（1.5~3），有機(jī)硅復(fù)合溶液分2~3次均勻加入，控制轉(zhuǎn)速為150~200rpm，鼓風(fēng)溫度為25~28℃，處理時(shí)間8~10min；

8、s14.?干燥：將拌種處理好的玉米種子置于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，設(shè)置鼓風(fēng)溫度為25~30℃，處理時(shí)間1~1.5h后取出進(jìn)行自然風(fēng)干2~3h；

9、s15.?后熟：在20~25℃的環(huán)境溫度下，自然堆放干燥處理后的玉米種子并用遮光袋以避免強(qiáng)光照射，靜置12~15h后避光保存所得玉米種子；

10、所述有機(jī)硅復(fù)合溶液的制備方法包括：

11、s21.?在攪拌狀態(tài)下將羧甲基纖維素緩慢加入于純化水中，設(shè)置加熱溫度80~95℃，攪拌速度為300~400rpm，攪拌0.5~1h后得到羧甲基纖維素溶液；

12、s22.?在攪拌狀態(tài)下將改性納米羥基磷灰石緩慢加入于羧甲基纖維素溶液中，攪拌0.5~1h后進(jìn)行超聲處理，設(shè)置間歇方式，工作2min，停止1min，超聲頻率40~50?khz，室溫下超聲處理0.5~1h后得到第一混合溶液；

13、s23.?在攪拌狀態(tài)下將有機(jī)硅溶液緩慢加入于第一混合溶液中，設(shè)置攪拌溫度30~35℃，攪拌速度為400~500rpm，攪拌1~2h后轉(zhuǎn)移到高壓均質(zhì)機(jī)中，設(shè)置壓力30~40?mpa，循環(huán)2~3次后通過0.22μm的濾膜進(jìn)行過濾得到有機(jī)硅復(fù)合溶液。

14、進(jìn)一步地，所述有機(jī)硅溶液為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷的復(fù)配，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷按重量份比為(20~25)：(15~18)：(10~12)。

15、進(jìn)一步地，所述羧甲基纖維素、改性納米羥基磷灰石和有機(jī)硅溶液按重量份比為(10~15)：(2~4)：(1~2)。

16、進(jìn)一步地，所述改性納米羥基磷灰石的制備方法包括：

17、s31.?在攪拌狀態(tài)下將羥基磷灰石分散于純化水中，攪拌0.5~1h后緩慢加入丙烯酸單體，繼續(xù)攪拌1~2h后進(jìn)行超聲處理，設(shè)置間歇方式，工作2min，停止1min，超聲頻率40~50?khz，室溫下超聲處理0.5~1h后得到第二混合溶液；

18、s32.?在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將過硫酸銨溶液加入到第二混合溶液中，升溫至65~75℃，攪拌反應(yīng)4~6h后得到第三混合溶液；

19、s33.?將第三混合溶液進(jìn)行高速離心分離，轉(zhuǎn)速為10000~12000?rpm，離心10~15min，分離所得固體用純化水和無水乙醇交替洗滌3次后進(jìn)行真空干燥，干燥溫度為50~60℃，干燥12~14h后得到改性納米羥基磷灰石并研磨成粉末狀，備用。

20、進(jìn)一步地，所述改性納米羥基磷灰石是通過在羥基磷灰石表面接枝聚丙烯酸，并經(jīng)納米化得到，且改性納米羥基磷灰石的粒徑為45~60?nm，比表面積為180~225?m2/g。

21、進(jìn)一步地，所述羥基磷灰石、丙烯酸單體和過硫酸銨溶液的質(zhì)量比為1:（2~4）:（0.2~0.4）。

22、上述原料組分的作用機(jī)制如下：

23、在利用有機(jī)硅提高玉米種子耐鹽堿的方法中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷等有機(jī)硅分子與種子表面的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)形成牢固的化學(xué)鍵合界面，同時(shí)硅醇基（si-oh）通過進(jìn)一步縮合形成si-o-si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成防護(hù)膜，從而增強(qiáng)種子細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度，表面接枝了聚丙烯酸的改性納米羥基磷灰石通過物理交聯(lián)和化學(xué)鍵合作用進(jìn)一步促進(jìn)防護(hù)膜的形成，持續(xù)減少種子細(xì)胞對na+、cl-等有害離子的吸收，聚丙烯酸的引入改善了改性納米羥基磷灰石的分散性，納米填充也進(jìn)一步增強(qiáng)了種子細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)也為種子提供了ca2+和po43-等營養(yǎng)元素，促進(jìn)細(xì)胞壁合成，從而穩(wěn)定細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，且有利于促進(jìn)種子萌發(fā)和根系發(fā)育。羧甲基纖維素的存在減弱了有機(jī)硅和改性納米羥基磷灰石的物理吸附作用，這種物理吸附作用會(huì)導(dǎo)致改性納米羥基磷灰石的比表面積降低，從而影響改性納米羥基磷灰石釋放ca2+和po43-等營養(yǎng)元素，而羧甲基纖維素通過空間位阻效應(yīng)有效阻止了有機(jī)硅分子接近改性納米羥基磷灰石，保證了兩者結(jié)構(gòu)和功能的完整性，與此同時(shí)，羧甲基纖維素具有極強(qiáng)的吸水保水性能，在鹽堿脅迫下依然能維持適宜的水分條件，通過調(diào)節(jié)種子周圍的水分環(huán)境，持續(xù)緩解滲透脅迫對種子萌發(fā)的影響，與有機(jī)硅分子和改性納米羥基磷灰石協(xié)同提升玉米種子的耐鹽堿能力。此外，有機(jī)硅分子、改性納米羥基磷灰石和羧甲基纖維素都具有良好的生物相容性，對鹽堿土壤的通氣和持水性均有積極作用，具有較好的環(huán)境相容性。

24、（3）有益效果

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

26、1.有機(jī)硅與種子表面的活性基團(tuán)反應(yīng)形成牢固的化學(xué)鍵合界面，硅醇基進(jìn)一步縮合形成si-o-si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成防護(hù)膜，增強(qiáng)種子細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度；

27、2.改性納米羥基磷灰石通過物理交聯(lián)和化學(xué)鍵合作用進(jìn)一步促進(jìn)防護(hù)膜的形成，持續(xù)減少種子細(xì)胞對na+、cl-等有害離子的吸收，并通過納米填充進(jìn)一步增強(qiáng)種子細(xì)胞壁機(jī)械強(qiáng)度；

28、3.改性納米羥基磷灰石為種子提供了ca2+和po43-等營養(yǎng)元素，促進(jìn)細(xì)胞壁合成，穩(wěn)定細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促進(jìn)種子萌發(fā)和根系發(fā)育；

29、4.羧甲基纖維素通過空間位阻效應(yīng)有效阻止有機(jī)硅分子接近改性納米羥基磷灰石，減弱其物理吸附作用，保證兩者結(jié)構(gòu)和功能的完整性；

30、5.羧甲基纖維素極強(qiáng)的吸水保水性能使得在鹽堿脅迫下依然能維持適宜的水分條件，持續(xù)緩解滲透脅迫對種子萌發(fā)的影響，與有機(jī)硅分子和改性納米羥基磷灰石協(xié)同提升玉米種子的耐鹽堿能力。