专利名称：一种水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种植物生长调节剂，特别涉及一种水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产 调节剂。
背景技术：
水稻是我国主要的粮食作物，稻米是我国65%以上人口的主食。建国以来的60年 间，我国水稻生产得到很大发展，种植面积由2540万hm2上升到3140万hm2，单产由1. 9t/ hm2上升到6. 3t/hm2,总产由4864万t上升到2亿t，稻谷种植面积占粮食种植面积的平均 比例为观.3%，总产占了粮食作物总产的40%左右，总产占世界第一。
目前，我国水稻常年种植面积3000万hm2，其中粳稻常年种植面积为730万hm2， 约占水稻种植总面积的25. 5% ；总产量约5190. 3万吨。粳米特别是“东北大米”则是我国 人民喜食的主要“ 口粮”品种。在北方和沿海大中型城市，粳米受欢迎程度和市场前景远大 于籼米，而且随着经济发展和人民生活水平的提高，对粳米的需求更是日益增长，内销外贸 前景十分广阔。因此，发展水稻生产，提高水稻总产量和粳米品质，对于确保我国人民“口 粮”安全和社会稳定，具有重要的战略意义。
东北地区(包括黑龙江省、吉林省、辽宁省)是我国最大的水稻产区，是我国最大 的水稻优势种植区，对国内水稻市场影响巨大。东北地区常年水稻播种面积在300万公顷 以上，产量和面积均占全国水稻总面积和总产量的40%以上。其中，2005年种植面积314 万公顷，占全国水稻面积的43. 0%;总产量2118. 9万吨，占全国水稻总产量的40. 1%；2006 年种植面积超过335万hm2 ；2008年种植面积增加到385. 33万公顷，比2007年增加120万 亩，增幅为2. 1% ；总产量观30万吨，比2007年增加177万吨，增幅为6.7%。
然而，东北地区位于北纬38°到53°之间，纬度高且跨越幅度大，常年平均气温 为0. 5 6°C，气温低且积温也低。虽然可以满足一年一熟作物生长的需要，但低温冷害是 导致水稻产量不高不稳的主要影响因子。遇到严重的低温冷害年可减产百亿斤以上。建国 以来较严重的低温冷害年有5次，即1954，1957，1969，1972，1976年。在低温冷害年，农作 物平均减产约13-35%。严重冷害的频率以大、小兴安岭。长白山地和三江平原最高，平均 4 5年一次。其余地区，频率在10 20%之间。东北的冷害可分延迟型和障碍型两个类 型，有的年份两个类型兼有可称混合型。延迟型冷害，主要是生育期气温较低，使作物抽穗 期推迟和灌浆缓慢，以至秋霜前不能成熟，粒重降低，空秕率大，成熟度低；障碍型冷害，是 在作物孕穗、开花期遇到短期连续几天的低温危害花器官，造成空粒大增引起减产(张矢， 徐一戎.寒地稻作[M].哈尔滨黑龙江科学技术出版社，1990. 400-446.)。例如，2002年 吉林东部和黑龙江稻区发生低温冷害，造成的减产高达30%以上。2005年黑龙江稻区障碍 性冷害导致的大面积空壳使产量大幅度下降。
因此，在研究东北地区冷害延迟水稻正常成熟的生物化学机理基础上，进一步研 究化学调控技术，对保证东北地区水稻高产稳产具有极其重要的意义。
已有研究表明，在冷害胁迫下，采取合理的栽培生理措施可以在一定范围内缓解冷害对水稻的影响。其中被动避冷措施包括培育壮秧、稀播稀植抗御冷害，科学施肥、管水 抗御低温冷害，如少施氮肥、增施磷肥、浅水灌溉提水温等措施，但是，这些措施虽然在一定 程度上可以抵御冷害，并不能保证水稻正常成熟，同样导致减产。主动抗冷措施包括叶面喷 磷肥、喷施增温剂和植物生长延缓剂如稀效唑、多效唑等，虽然这些措施在一定程度上增加 了水稻的抗冷性，但是，叶面喷施延缓剂处理给水稻造成的减产效果甚至大于冷害的影响， 所以，实际应用效果不佳，无法大面积应用于生产。因此，以双重提高水稻的抗冷性和高产 性为目标，从协调水稻的抗冷生理和高产生理角度出发，合成、组配新型植物生长调节剂， 探索适宜的化学调控措施，挖掘水稻自身抵御冷害胁迫的潜力，协调抗冷性与高产性之间 的关系，促进水稻正常成熟，提高水稻稻米的产量和品质。将对稳定提高我国东北地区水稻 产量具有极其重要的意义。发明内容
本发明的目的是提供一种双重提高水稻抗冷性和高产性的植物生长调节剂。
本发明提供一种水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，该调节剂含有如下组 分聚天冬氨酸盐50 150g/L，偏硅酸盐10 30g/L，植物生长调节剂20 30g/L，活性 剂和展着剂65 67g/L。优选地，聚天冬氨酸盐100g/L，偏硅酸盐20g/L，植物生长调节剂 20 30g/L，活性剂和展着剂65 67g/L，溶剂优选为水。
所述聚天冬氨酸盐优选为聚天冬氨酸钾(Polyaspartic acid potassium, PASPK)，主要功能为改善水稻内部生理代谢过程，提高水稻抗冷性。优选地，本发明使用浓 度为500g/L的聚天冬氨酸盐溶液，该溶液可由如下方法制备得到首先称取43. 51g氢氧 化钾或氢氧化钠溶于80ml水中，然后，加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后，用水定容至 200ml即可得到500g/L的聚天冬氨酸盐溶液。其中聚天冬氨酸(Polyaspartic acid,PASP) 的分子式为C4H6NO3(C4H5NO3)C4H6NO4,分子量为1000-5000，纯品为浅褐色结晶，难溶于水、 丙酮、乙酸乙酯。在水稻生长发育过程中，聚天冬氨酸通过激活磷酸二酯酶和调节钙代谢 改善细胞的生理功能，通过诱导调控第二信使系统(钙调素)(董晓伟等，海洋科学，2004， 28(4) :62 65)，改善水稻生长发育过程中内源激素的平衡状态，提高水稻体细胞的免疫 力。聚天冬氨酸盐具有抗氧化、抗衰老的特性，可以清除组织中产生的活性氧，具有保护酶 的活性，可以提高水稻抵御低温胁迫的能力，在低温胁迫下，保证水稻正常的生长发育。
所述的偏硅酸盐优选偏硅酸钠，优选Na2SiO3 · 9H20。偏硅酸钠(sodium metesilicate)，无色晶体，分子式为Na2SiO3 · 9H20，分子量为284. 20 ；有3种类型，无水 物、五水物和九水物。无水物为玻璃状，55°C左右缓缓加热时失去玻璃状析出针状结晶；密 度2. 4g/cm3,熔点1088°C，易溶于水，不溶于醇。九水物，斜方晶体，熔点40 48°C，沸点 100°C，并脱去6个结晶水，溶于水及稀碱液。研究表明，硅可明显提高水稻植株体内S^2 含量，改善水稻的生长状况，提高水稻的抗病抗倒伏能力，进而显著提高水稻的产量(于淼 等，安徽农业科学，2007，35 (16) 4891 4892 ；刘鸣达等，土壤，2006，38 (1) 11 16 ；李 军等，沈阳农业大学学报，2005-02，36 (1) 45 48 ；郑杰炳等，植物营养与肥料学报，2007， 13(5) :941 947 ；张玉龙等，土壤通报，2004，；35(5) :604 607)。
所述植物生长调节剂优选为α -萘乙酸。α -萘乙酸的分子式为C12HltlO2,分子量为 186. 21，沸点^5°C，熔点U6_135°C，为白色至米黄色结晶性粉末，无臭无味，微溶于冷水、乙醇，溶于苯、乙酸，易溶于碱液等。α-萘乙酸能够促进作物的新陈代谢和光合作用，如促 进细胞分裂与扩大，诱导形成不定根等，也可促使各种植物插条生根、开花，提高发芽率，使 农作物早熟、多产。其主要功能为促进水稻建立庞大根系和强壮植株体，增强茎秆抗倒力学 强度，延长叶片寿命和功能期，同时能够调节营养物质的运输，促进结实。改善水稻穗部发 育状况，减少空秕籽率，提高受精率，增加单穗籽粒数，提高千粒重等。所述活性剂和展着剂可以选用曲拉通(Triton)和吐温(Tween)系列，优选为吐温 系列。活性剂和展着剂可促进药液在植株叶片表面浸润，促进药液吸收，有效提高药液的作 用效果。在上述水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂中，所述α _萘乙酸、偏硅酸钠与 聚天冬氨酸盐的重量百分比为2 3 2 10本发明还提供了一种制备上述水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂的制备方 法，该方法包括以下步骤首先将配方比例的氢氧化钠或氢氧化钾溶于水中，然后加入配方 比例的聚天冬氨酸，合成配方比例的聚天冬氨酸盐溶液；然后依次加入配方比例的偏硅酸 钠、α-萘乙酸及活性剂与展着剂，最后用水定容。本发明水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂可以在水稻苗期(秧田期)、拔节 期(移入本田30天后)施用，施用时兑水稀释成500 700倍液，然后喷施于叶面。本发明水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂主要含有聚天冬氨酸盐、偏硅酸钠 和α -萘乙酸，这三种物质共同作用，使该产品具有增强抗冷性和抗倒伏能力、提高产量三 重功能，并且这三种物质具有显著的协同增效作用。因此，本发明调节剂能够显著增强水稻 抵御低温冷害的能力，增加水稻的穗粒数和千粒重，提早成熟，使水稻产量提高20%以上。 同时该产品具有成本低、使用方便等特点，易于推广应用，对我国水稻生产具有积极的推动 作用。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明所述植物生长调节剂选用聚天冬氨酸(山东淄博市力帮精细化工有限公 司，登记证号Q/ZLB-002-2005)，α -萘乙酸(常州市佳业化工有限公司，CAS登记证号 86-87-3)和偏硅酸钠(青岛大润化工有限公司，CAS登记号6834-792_0)，吐温20作为活 性剂和展着剂，氢氧化钾(天津市同鑫化工厂，CAS登记号.1310-58-3)。实施例中其它组分，如无特殊说明，均为市购获得。实施例1将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、20ga-萘乙酸和65g 土温20，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。实施例2将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、20ga-萘乙酸和65g 土温20，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。实施例3
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、20ga -萘乙酸和65g 土温40，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例4
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、20g a -萘乙酸和65g 土温40，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例5
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、20ga-萘乙酸和67g 土温20，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例6
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、20ga-萘乙酸和67g 土温20，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例7
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、22. 5g a -萘乙酸和67g 土温40，最后 用水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例8
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、22. 5g a -萘乙酸和67g 土温40，最后 用水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例9
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、25ga-萘乙酸和65g 土温20，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例10
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、25ga-萘乙酸和65g 土温20，最后用 水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例11
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、27. 5g a -萘乙酸和67g曲拉通X-100， 最后用水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例12
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、27. 5g a -萘乙酸和67g曲拉通X-100， 最后用水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例13
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入20g偏硅酸钠.9H20、30ga -萘乙酸和65g曲拉通X-114，最 后用水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例14
将43. 51g氢氧化钾溶于80ml水中，然后加入56. 49g聚天冬氨酸，反应完全后用 水定容至200ml，然后依次加入28g偏硅酸钠.9H20、30ga -萘乙酸和65g曲拉通X-114，最 后用水定容至1000ml，即得本发明的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂。
实施例15叶面喷施调节剂
将实施例1、2、3、4、5、6、7、8的调节剂兑水稀释成700倍液，实施例9、10、11、12、13、14兑水稀释成500倍液，在水稻苗期(插秧前3天)、拔节期(插秧后30天)、灌浆期 (扬花后3天)喷施于叶面。
实验例1协同作用实验
实验一、本发明水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂对水稻抗冷性的影响
选择聚天冬氨酸钾、偏硅酸钠.QH2O(SMS)和a -萘乙酸为主要组分，分别设置0、 1、2、3四个浓度梯度(浓度梯度见表1)，进行排列组合，共计63个处理1个对照，以垦稻12 为测试品种，于水稻幼苗三叶一心期叶面喷施6小时后，放入4°C低温培养室处理4天，取叶 片测定叶绿素含量、过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量；取根系样品，用TTC法测 定水稻根系活力。每处理3次重复。
表1聚天冬氨酸钠(PASPK)、a -萘乙酸(NAA)和偏硅酸钠.9H20(SMS)的浓度梯 度(浓度单位g/L)
权利要求
1.一种水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其含有如下组分聚天冬氨酸盐50 150g/L，偏硅酸盐10 30g/L，植物生长调节剂20 30g/L，活性剂和展着剂65 67g/L。
2.如权利要求1所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其特征在于，其含有 如下组分聚天冬氨酸盐100g/L，偏硅酸盐20g/L，植物生长调节剂20 30g/L，活性剂和 展着剂65 67g/L。
3.如权利要求1所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其特征在于，所述的 植物生长调节剂为α-萘乙酸。
4.如权利要求1所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其特征在于，所述的 聚天冬氨酸盐为聚天冬氨酸钾。
5.如权利要求1所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其特征在于，所述的 偏硅酸盐为偏硅酸钠.9Η20。
6.如权利要求1所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其特征在于，所述的 活性剂和展着剂包括曲拉通系列和吐温系列。
7.如权利要求6所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其特征在于，所述的 活性剂和展着剂为吐温系列。
8.如权利要求1-7任一项所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂，其为水剂。
9.一种制备如权利要求1-8任一项所述水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂的方 法，其包括如下步骤首先将氢氧化钠或氢氧化钾溶于水中，然后加入聚天冬氨酸，合成配 方比例的聚天冬氨酸盐溶液；然后依次加入配方比例的偏硅酸钠、植物生长调节剂及活性 剂与展着剂，最后用水定容。
10.如权利要求1-9任一项所述的水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂在提高水稻 抗冷性、抗倒伏性和产量中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂及其制备方法，所述水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂含有如下浓度的组分聚天冬氨酸盐50～150g/L，偏硅酸盐10～30g/L植物生长调节剂20～30g/L，活性剂和展着剂65～67g/L，溶剂为水。本发明水稻抗低温抗倒伏扩穗增粒增产调节剂能够使水稻增产20％以上，同时能够提高水稻抗冷性和抗倒伏能力，促进水稻穗发育和增加粒重。
文档编号A01N37/10GK102027994SQ20101052903
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者董志强 申请人:中国农业科学院作物科学研究所