一種設(shè)施栽培馬鈴薯（蔬菜）防凍方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種設(shè)施栽培馬鈴薯（蔬菜）防凍方法及其應(yīng)用，其步驟包括：①組織水份調(diào)配：凍害或倒春寒頻發(fā)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(lái)臨時(shí)基質(zhì)/土壤相對(duì)含水量控制為30～40%；②組織冰點(diǎn)調(diào)配：凍前7～8天，每3天噴施一次調(diào)節(jié)型防凍劑A：0.1～0.6%Sucrose+0.2%CaCl2+0.1%KH2PO4，用于程序化增加細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)濃度，降低作物組織冰點(diǎn)；③細(xì)胞抗寒信號(hào)激活：凍前1～2天施用誘導(dǎo)型防凍劑B：1～5 mmol/L H2O2），啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)抗寒相關(guān)信號(hào)途徑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，動(dòng)員作物自身抗寒應(yīng)急反應(yīng)。該方法操作簡(jiǎn)單，防凍效果好，成本低。
【專利說(shuō)明】
一種設(shè)施栽培馬鈴薯(蔬菜)防凍方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)作物栽培防凍技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分步驟調(diào)節(jié)植物組織水分狀況和 滲透環(huán)境，提前啟動(dòng)細(xì)胞應(yīng)急響應(yīng)，提高蔬菜，尤其是馬鈴薯的耐凍能力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)南方水稻產(chǎn)區(qū)有3億多畝的冬閑田，在冬閑田種植馬鈴薯是提高我國(guó)糧食安 全水平的新的有效措施。近年來(lái)，我國(guó)冬作馬鈴薯的種植面積達(dá)到3000萬(wàn)畝以上。但是，馬 鈴薯喜溫怕寒，冬作馬鈴薯幼苗生長(zhǎng)期多處于低溫陰雨天氣，且霜凍頻發(fā)。受寒凍影響常導(dǎo) 致冬作馬鈴薯生長(zhǎng)期延遲和產(chǎn)量不穩(wěn)定，從而制約了冬作馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以，低溫脅 迫是伴隨中國(guó)冬作馬鈴薯迅速發(fā)展，不同于其他馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)所面臨的全新科學(xué)問(wèn)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(shù)，對(duì)冬作馬鈴薯高效栽 培技術(shù)體系的建立具有重要意義。
[0003] 植物遭受低溫環(huán)境脅迫時(shí)體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的生理生化變化，比如組織被動(dòng) 失水，細(xì)胞主動(dòng)形成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)脯氨酸[1]和可溶性碳水化合物含量增加 [2]，細(xì)胞膜的組 成物質(zhì)和功能首發(fā)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(xì) 胞內(nèi)冰晶的形成，進(jìn)而改變質(zhì)膜與細(xì)胞壁的結(jié)合狀態(tài)，使細(xì)胞對(duì)冰凍產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)。自由 水/束縛水比值的降低可以避免細(xì)胞間隙結(jié)冰現(xiàn)象的發(fā)生，葉片相對(duì)含水量可以較好地反 映作物的抗逆性，相對(duì)含水量較高的葉片有較高的滲透調(diào)節(jié)功能和較強(qiáng)的抗逆性，相對(duì)含 水量與其抗逆性成正相關(guān)關(guān)系 [44]。對(duì)咖啡幼苗的研究表明，低溫下適度的水勢(shì)下降使植 物受傷害的程度減小[6]。經(jīng)抗寒鍛煉的大麥的含水量(WC)和滲透勢(shì)(0P)的降低與半致死溫 度存在明顯的相關(guān)關(guān)系。作物組織相對(duì)含水量與細(xì)胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性、抗寒性的關(guān)系早已被 許多學(xué)者所肯定h 9]。采用設(shè)施栽培進(jìn)行冬作區(qū)冬、春季馬鈴薯種植防寒避雨效果顯著、收 獲簡(jiǎn)單，商品薯率高，耐儲(chǔ)運(yùn)，上市早，經(jīng)濟(jì)效益顯著。目前設(shè)施栽培生產(chǎn)中的防凍措施多進(jìn) 行多層覆蓋的物理方法和施用防凍劑的化學(xué)方法進(jìn)行。防凍劑主要有三類(lèi)，一類(lèi)是施用高 摩爾濃度的滲透性調(diào)節(jié)劑，通過(guò)降低細(xì)胞冰點(diǎn)達(dá)到防凍目的，但生產(chǎn)上采用添加眾多營(yíng)養(yǎng) 元素進(jìn)行一次性使用，植物吸收性差，還經(jīng)常造成葉片毒害。另一類(lèi)利用生長(zhǎng)激素調(diào)節(jié)植物 的生長(zhǎng)規(guī)律，增強(qiáng)抗凍能力，而該類(lèi)措施雖然穩(wěn)定性好但效果慢，多次使用會(huì)影響植物生長(zhǎng) 發(fā)育，造成產(chǎn)量損失。還有一類(lèi)是施用蒸騰抑制劑，通過(guò)減少蒸騰增強(qiáng)植物抗寒能力，這類(lèi) 比較適合土凍后多放晴天氣的北方林木的防凍。上述常規(guī)化學(xué)防凍劑都沒(méi)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(qū)常規(guī)防凍技術(shù)措施下作物抗寒 凍能力提高有限。設(shè)施栽培生產(chǎn)中多層覆蓋的物理方法雖然有效，但一方面因?yàn)槌杀靖?，?一方面由于光溫調(diào)節(jié)需要覆蓋物(膜)揭蓋頻繁，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
[0004] 參考文獻(xiàn)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)調(diào)配作物組織水份狀況，結(jié)合成份簡(jiǎn)單、吸收好的防凍 劑配套使用，來(lái)提升設(shè)施栽培生產(chǎn)中作物的抗凍能力，不僅可以簡(jiǎn)化覆蓋保溫措施，改善設(shè) 施光照條件，還能確保防凍效果，實(shí)施高效輕簡(jiǎn)栽培。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案通過(guò)如下原理實(shí)現(xiàn)： ① 通過(guò)馬鈴薯(蔬菜)組織水份調(diào)配技術(shù)，控制馬鈴薯(蔬菜)組織內(nèi)水分，降低自由 水/束縛水比值，避免(減弱)細(xì)胞間隙結(jié)冰的發(fā)生； ② 通過(guò)施用成份簡(jiǎn)單、吸收好的自主研發(fā)的防凍劑進(jìn)行程序化提升細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物 質(zhì)濃度，以降低低溫下馬鈴薯(蔬菜)植株組織冰點(diǎn)； ③ 通過(guò)施用成份簡(jiǎn)單、吸收好的自主研發(fā)的誘導(dǎo)型防凍劑啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)抗寒相關(guān)信號(hào) 途徑的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，可常溫下動(dòng)員馬鈴薯(蔬菜)作物組織自身抗寒應(yīng)急反應(yīng)。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種設(shè)施栽培蔬菜防凍方 法，其步驟包括： ① 凍前組織水份調(diào)配:通過(guò)控制土壤水份調(diào)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(diǎn)調(diào)配:采用調(diào)節(jié)型防凍劑程序化增加細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)濃度； ③ 凍前細(xì)胞抗寒信號(hào)激活:采用誘導(dǎo)型防凍劑啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)抗寒相關(guān)信號(hào)途徑的級(jí)聯(lián) 反應(yīng)，動(dòng)員作物自身抗寒應(yīng)急反應(yīng)。
[0008] 所述的方法，進(jìn)一步地，其步驟具體包括： ① 凍害或倒春寒頻發(fā)前10~15天逐步控水排濕，將寒凍來(lái)臨時(shí)基質(zhì)/土壤相對(duì)含水量 控制為30~40 %; ② 凍害或倒春寒頻發(fā)前前7~8天，每3天噴施一次調(diào)節(jié)型防凍劑A:0.1~0.6 % Sucrose + 0.1~0.3 % CaCl2 +0.05~0.2 % KH2P〇4; ③ 凍害或倒春寒頻發(fā)前1~2天施用誘導(dǎo)型防凍劑B:1~5 mmol/L H2O2。
[0009] 所述的方法，其中：防凍劑 A為 0? 1~0.6 % Sucrose + 0.2 % CaCl2 +0? 1 % KH2P〇4;防凍劑B為3 mmol/L H2O2。
[0010] 所述的方法，優(yōu)選地，所述蔬菜為馬玲薯。
[0011] 本發(fā)明具有以下有益效果： 成本低、用工少、更可靠。可有效的進(jìn)行長(zhǎng)江中下游冬春季(-4~0°C)保護(hù)地或無(wú)冰雪 露地馬鈴薯(蔬菜）的防凍。-4 °C低溫下有效防凍時(shí)間為連續(xù)6小時(shí)。-4~0 °C波動(dòng)低溫下有 效防凍時(shí)間為連續(xù)1周。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1不同處理凍后植株表型。
[0013]
【具體實(shí)施方式】： 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地解釋，但具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明做任何限 定。
[0014] 1.供試材料:費(fèi)烏瑞它馬鈴薯，基質(zhì)盆栽，基質(zhì)采用商用蔬菜栽培土。
[0015] 2.試驗(yàn)處理：11月25號(hào)播種，栽培盆置于塑料大棚內(nèi)，按常規(guī)冬春季蔬菜大棚栽 培管理方式進(jìn)行管理。翌年1月15號(hào)100%出苗，凍前8天（1月22號(hào))開(kāi)始進(jìn)行防凍處理見(jiàn)表1 (每盆栽兩株，每處理6盆栽，重復(fù)3次）。
[0016] 防凍劑A:不同濃度 Sucrose + 0.2 % CaCl2 +0.1 % KH2P〇4 噴劑 防凍劑B:不同濃度H2〇2噴劑 表1 Sucrose使用濃度試驗(yàn)方案
表2 H2〇2使用濃度試驗(yàn)方案
3.項(xiàng)目分析：
凍前相對(duì)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(cè)定各處理的相對(duì)含水量。相對(duì)含水量（RWC，％)=(鮮質(zhì) 量一干質(zhì)量)/(飽和質(zhì)量一干質(zhì)量）X 100。
[0017] 可溶性糖:采用蒽酮比色法。
[0018] 游離氨基酸:采用茚三酮比色法。
[0019] 凍害評(píng)估： 寒凍處理:運(yùn)用人工霜凍箱，-4 °C連續(xù)處理6小時(shí)，取出室溫恢復(fù)1小時(shí)后進(jìn)行凍害評(píng) 估，照相。
[0020] 凍害分級(jí)標(biāo)準(zhǔn):其標(biāo)準(zhǔn)為:0級(jí)，無(wú)明顯冷害癥狀；1級(jí)，葉緣略失水，其他無(wú)明顯 冷害癥狀;2級(jí)，葉緣失水嚴(yán)重，心葉無(wú)明顯冷害癥狀;3級(jí)，葉緣嚴(yán)重失水，心葉略失水;4 級(jí)，葉片萎蔫，心葉嚴(yán)重失水，很難恢復(fù)生長(zhǎng);5級(jí)，全部葉片、莖萎蔫，幼苗在常溫下不能 恢復(fù)生長(zhǎng)。最后用DPS多元統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行霜凍評(píng)價(jià)。
[0021] 4 ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表4不同Sucrose使用濃度處理凍害評(píng)級(jí)
表5不同H2〇2使用濃度處理凍害評(píng)級(jí)
表6不同綜合實(shí)驗(yàn)處理葉片含水量、可溶性糖和脯氨酸量分析
注：同列大小寫(xiě)字母分別代表0.05水平差異顯著 表7不同綜合實(shí)驗(yàn)處理凍害評(píng)級(jí)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種設(shè)施栽培蔬菜防凍方法，其步驟包括： ① 凍前組織水份調(diào)配:通過(guò)控制土壤水份調(diào)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(diǎn)調(diào)配:采用調(diào)節(jié)型防凍劑程序化增加細(xì)胞滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)濃度； ③ 凍前細(xì)胞抗寒信號(hào)激活:采用誘導(dǎo)型防凍劑啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)抗寒相關(guān)信號(hào)途徑的級(jí)聯(lián) 反應(yīng)，動(dòng)員作物自身抗寒應(yīng)急反應(yīng)。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于： ① 凍害或倒春寒頻發(fā)前10~15天逐步控水排濕，將寒凍來(lái)臨時(shí)基質(zhì)/土壤相對(duì)含水量 控制為30~40 %; ② 凍害或倒春寒頻發(fā)前前7~8天，每3天噴施一次調(diào)節(jié)型防凍劑A: 0.1~0.6 % Sucrose + 0.1~0.3 % CaCl2 +0.05~0.2 % KH2P〇4; ③ 凍害或倒春寒頻發(fā)前1~2天施用誘導(dǎo)型防凍劑B:1~5 mmol/L H2O2。3. 如權(quán)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 % CaCl2 +0.1 % KH2P〇4〇4. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:防凍劑B為3 mmol/L H2〇2。5. 如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于:所述蔬菜為馬玲薯。
【文檔編號(hào)】A01G1/00GK105850427SQ201610213681
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】秦玉芝, 熊興耀, 劉明月, 胡新喜, 何長(zhǎng)征, 宋勇, 潘飛, 丁旭, 謝潔
【申請(qǐng)人】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)