一种促进低温胁迫下直播早稻种子萌发的调控方法

1.本发明属于农业种植技术领域，特别涉及一种促进低温胁迫下直播早稻种子萌发的调控方法。


背景技术：

2.水稻是我国最重要的粮食作物，早在七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻。但由于水稻经济效益低，其播种面积在不断下降。目前，国内的水稻种植面积常规稻是2.45亿亩，杂交稻的种植面积是2亿亩。水稻的种植模式包括育苗移栽种植模式和直播种植模式，其中，育苗移栽模式由于其出苗率高、产量有保证，而被广泛采用。但水稻育苗移栽也存在成本高的缺陷，其中，育苗移栽环节的生产成本占据水稻生产总成本的30％以上。近年来，为了降低水稻生产成本、提高水稻种植的经济效益，农业科研人员也在重点研究水稻的机械化直播种植。水稻机械化直播因省去了育秧、运秧和插秧的环节，成本大幅度降低。近年来，随着农村进城务工人员的增加，农忙季节常常出现“用工荒”，这也使得水稻机械化直播收到越来越多人的关注和采纳。
3.2020年，我国出台相关政策鼓励有条件的地区恢复双季稻，加强双季稻的生产。广西具有丰富充足的温光资源，尤其适于双季稻种植。本团队从2015年开始直播稻的研究工作，经过6年的反复试验和多次改进，已成功研制出畦作精量直播机，能一次完成开沟、起畦、蹚平、播种，集多功能于一体，通用性强，目前已通过农机鉴定；同时摸索出适合精量直播机的配套栽培技术。目前，水稻机械化直播遇到的主要问题是：早稻直播种植中，受“倒春寒”和阴雨寡照而引起的低温影响，直播稻的发芽率低，难以“一播全苗”，直接影响水稻产量稳定性。此问题通过选育适宜直播的耐低温品种可以解决，但育种周期和时效较长，难以快速地加以利用。若调整播种时间，错开“倒春寒”，又可能会影响下一季水稻的种植，影响水稻的最终产量。目前最简单有效的解决方法，是通过生长调节剂的方式来提高出苗率。本技术探索在低温条件下能促进种子萌发的最佳生长调节剂的种类和浓度，为早稻直播生产提供相关技术，对推动水稻机械化直播具有重要意义。
4.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种促进低温胁迫下直播早稻种子萌发的调控方法，从而克服现有水稻直播中水稻种子容易受低温胁迫影响，发芽率低的缺陷。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种促进低温胁迫下直播早稻种子萌发的调控方法，包括如下步骤：
7.(1)品种选择：选择耐低温的水稻品种。
8.(2)引发处理：选用饱满的水稻种子，接着放进生长调节剂中浸泡，并在20-25℃的
黑暗条件下引发12-24小时，所述生长调节剂为赤霉素和水杨酸。赤霉素和水杨酸复配，比单一生长调节剂的促进效果显著提升。
9.(3)干燥处理：引发完成后，将水稻种子装入网袋中，用自来水冲洗，接着沥干水，并进行25℃恒温干燥。
10.(4)播种：引发干燥后的水稻种子，采用直播的方式播入水田。
11.本发明选用耐低温的水稻品种，并筛选合适浓度的生长调节剂引发水稻种子，可促进水稻种子萌发，同时采用低温处理，提高水稻种子的抗逆性，提高水稻种子的萌发率和出苗率，有利于直播水稻的推广应用。
12.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(1)中，所述耐低温品种为黄华占、桂野丰、粤晶丝苗、桂育11号和桂育9号中的至少一种。优选的，所述耐低温品种为黄华占。试验表明，黄华占与桂野丰、粤晶丝苗、桂育11号和桂育9号等耐低温品种相比，对低温条件更敏感。
13.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(2)中，水稻种子先采用1％的强氯精消毒15-20min；然后用水冲洗干净，再放进生长调节剂中浸泡。
14.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(2)中，所述生长调节剂为5mg/l的赤霉素和10mg/l的水杨酸。这两个浓度下的引发效果最佳。
15.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(2)中，水稻种子的质量与生长调节剂的体积比为1∶4-6(w/v)。优选的，水稻种子的质量与生长调节剂的体积比为1∶5(w/v)。
16.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(2)中，水稻种子在25℃的黑暗条件下引发24小时。虽然高温有利于种子萌发，但温度与自然界的低温环境差异较大的话，不利于催芽后的种子在大田中出苗、生长。
17.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(3)中，自来水冲洗的时间为3min；干燥操作为：放置于25℃的恒温干燥箱中干燥48h。当然，也可以采用其它现有设备来甘蔗水稻种子。
18.本发明的更进一步优选的方案是，水稻种子干燥后直接播种或装入自封袋中于4℃冰箱保存备用。采用低温保存，可提高水稻种子的抗逆性，提高低温胁迫下水稻种子的萌发率和出苗率。
19.本发明的更进一步优选的方案是，步骤(4)中，采用畦作精量直播机播种水稻种子，一次完成开沟、起畦、蹚平和播种。
20.具体的，所述畦作精量直播机包括机架，所述机架上设有旋耕装置、开沟起垄装置和播种装置，所述开沟起垄装置包括挡土板和开沟板，所述挡土板分别设于所述旋耕装置两侧，所述开沟板设于挡土板内侧及所述旋耕装置后方的两侧；所述旋耕装置后方还设有飞土覆盖装置，所述飞土覆盖装置包括上下设置的飞土阻挡板和刮土板，所述飞土阻挡板上端固定在旋耕装置后端上部、中部向远离所述旋耕装置一端延伸、下部向下弯折，所述刮土板两端分别与所述开沟起垄装置的开沟板连接，且所述刮土板的底部高于所述开沟起垄装置的挡土板的底部；所述播种装置的下种管贯穿所述飞土阻挡板，且下端间隔固定在所述刮土板后方。本播种机通过改进飞土覆盖装置，合理设置刮土板、飞土阻挡板、导种管的位置和形状，并利用旋耕装置带出的飞土覆盖种子，免去了传统的开行覆土装置，使机具结构简单，通过飞土覆盖种子，也更有利于水稻种子在大田中发芽、出苗，进一步提高直播水
稻的出苗率。
21.与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
22.1.本发明选用耐低温的水稻品种，并筛选合适浓度的生长调节剂引发水稻种子，可促进水稻种子萌发，其中，相比于单一调节剂，复配的生长调节剂可在低温胁迫的环境中增强种子活力，提高水稻种子的抗逆性，从而提高低温胁迫下水稻种子的萌发率和出苗率。
23.2.本发明采用不同的种子处理方法筛选最优引发剂，试验表明，ga3 sa共同引发处理的种子萌发率分别达到94％。本方法尤其适于春季水稻直播前使用，有利于直播水稻的推广应用。
附图说明
24.图1是实施例1中不同生长调节剂最佳浓度下幼苗的生长情况对比图。
具体实施方式
25.下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
26.实施例1
27.(1)供试品种：根据前期试验，选用对低温条件比较敏感的水稻品种黄华占。
28.(2)生长调节剂：选用8种调节剂：脱落酸(aba)、油菜素内脂(br)、多效唑(met)、烯效唑(het)、赤霉素(ga)、水杨酸(sa)、peg6000(聚乙二醇)，cacl2。对照为蒸馏水浸种。
29.(3)试验设计
30.a：最优调节剂的筛选：根据每个生长调节剂的具体情况，每种调节剂设置三个不同的浓度进行试验。选用饱满的水稻种子，先采用1％的强氯精(naclo)消毒15-20min。无菌水冲洗干净后，采用不同浓度的生长调节剂进行浸泡种子24h。浸泡过生长调节剂的水稻种子经无菌水冲洗后置于发芽盒中进行发芽。每盒100粒，每个处理设置3个重复，清水为对照。放置于人工气候箱进行发芽，条件为：12℃ 12h黑暗，12℃ 12h光照(12000lxs)，试验期间根据情况及时补充无菌水。每天统计发芽率，直至12天，计算总发芽率和发芽指数，通过结果获得各类生长调剂的最佳浓度结果(表1)。随后结合广西早稻的天气变化规律，将温度调整为18℃ 12h黑暗，25℃ 12h光照使其幼苗生长3d，观察其幼苗生长状况(图1)。
31.各种生长调节剂的浓度设置如下：
32.a.脱落酸：
①
、0.5mg/l；
②
、1mg/l；
③
、5mg/l；
④
、10mg/l，
⑤
、100mg/l。
33.b.油菜素内脂：
①
、0.05mg/l；
②
、0.1mg/l；
③
、0.15mg/l；
④
、0.3mg/l。
34.c.烯效唑：
①
、5mg/l；
②
、10mg/l；
③
、20mg/l；
④
、50mg/l。
35.d.多效唑：
①
、50mg/l；
②
、100mg/l；
③
、200mg/l；
④
、300mg/l；
⑤
、400mg/l。
36.e.赤霉素：
①
、5mg/l；
②
、10mg/l；
③
、50mg/l；
④
、100mg/l。
37.f.水杨酸：
①
、5mg/l；
②
、10mg/l；
③
、50mg/l；
④
、100mg/l，
⑤
、150umol/l。
38.g.peg6000(聚乙二醇)，
①
、15％；
②
、20％和
③
、30％。
39.h.cacl2：
①
、0.5％；
②
、1％；
③
、1.5％。
40.i：ck蒸馏水。
41.(4)结果分析
42.a：最优浓度筛选结果：统计发芽率，8种生长调剂的最佳浓度结果图1和见表1。由表1可知，不同生长调节剂的最佳浓度分别为：0.5mg/l脱落酸、0.05mg/l油菜素内脂、5mg/l烯效唑、50mg/l多效唑、5mg/l赤霉素、10mg/l水杨酸、15％peg6000和0.5％cacl2。
43.水稻对冷胁迫高度敏感，尤其是在发芽阶段。在本实验中，12℃ 12h黑暗 12℃ 12h光照(12000lxs)这样种子萌发临界温度条件下进行发芽，萌发率能达40％，且较对照萌芽率高的调节剂及其浓度有：ga3的4个浓度(
①
、5mg/l；
②
、10mg/l；
③
、50mg/l；
④
、100mg/l)、sa的2个浓度(
①
、5mg/l；
②
、10mg/l；)和15％peg6000。
44.因此选择每类调节剂发芽率最高的处理，即5mg/l ga3、10mg/l sa和15％peg6000进行下一步的种子引发处理实验。
45.表1不同浓度调节剂处理后的种子萌发率
[0046][0047]
实施例2
[0048]
(1)种子处理
[0049]
1)试验材料
[0050]
选择常规稻品种黄华占，在前期筛选耐低温品种的实验中发现，黄华占比桂野丰、粤晶丝苗、桂育11号、桂育9号等水稻品种对低温环境敏感。种子由广东农业科学院水稻研究所提供。
[0051]
2)试剂选择
[0052]
a.引发处理所用试剂：赤霉素(ga3)、sa(水杨酸)、peg6000(聚乙二醇6000)。购自国药集团化学试剂有限公司。
[0053]
b.包衣处理所用试剂：苗博士种衣剂，由湖南农大海特农化有限公司研制生产。
[0054]
3)种子处理方法
[0055]
a.引发处理：以5mg/l ga3、10mg/l sa和15％peg6000为基础引发液进行组合引种处理，随后选取健康饱满的种子，将种子完全浸没于引发液中，稻种质量与引发液体积比为1∶5(w/v)，25℃黑暗条件下引发24h。引发完毕后，将种子装入网袋中，自来水冲洗3min，沥干水分，置于25℃的恒温干燥箱中干燥48h，使稻种总重量与处理前相同，即可用于后续实验。
[0056]
b.包衣处理：先将种衣剂用蒸馏水稀释，苗博士种衣剂重量与蒸馏水体积(w/v)之比为1∶1。接下来将干燥的种子和稀释后的种衣剂在圆底容器中混合，直到包衣剂均匀地包裹在种子上，种子与苗博士种衣剂的重量比为40∶1。包衣完成后，置于25℃的鼓风干燥箱中
干燥，使种子含水量低于10％。干燥后，即可用于后续实验。
[0057]
c.引发 包衣处理：先对水稻种子进行引发处理，引发后种子回干完成后，再按相应种衣剂的包衣方法进行包衣处理，包衣完成后置于25℃的恒温干燥箱中干燥，使种子含水量低于10％，即可用于后续实验。
[0058]
d.对照：水处理
[0059]
(2)试验设计
[0060]
试验设置16个处理，分别为：
[0061]
a种子引发(7个处理)：ga3引发(a1)、sa引发(a2)、peg6000引发(a3)、ga3 sa引发(a4)、ga3 peg6000引发(a5)、sa peg6000引发(a6)、ga3 sa peg6000引发(a7)；
[0062]
b包衣(1个处理)：苗博士包衣(b1)；
[0063]
c包衣 引发(7个处理)：苗博士包衣 ga3(c1)、苗博士包衣 sa(c2)、苗博士包衣 peg6000(c3)、苗博士包衣 ga3 sa(c4)、苗博士包衣 ga3 peg6000(c5)、苗博士包衣 sa peg6000(c6)、苗博士包衣 ga3 sa peg6000(c7)；
[0064]
d对照(1个处理)：水处理；
[0065]
每个处理设置3次重复。每个处理选择100粒健康、饱满的种子，均匀播种于平铺两层滤纸的种子发芽盒中，并加入20ml的蒸馏水。人工气候培养箱中培养，温度设置为12℃黑暗12h，15℃光照12h，光强12000lxs。每天统计发芽数，在第12d统计发芽率和发芽指数，筛选出最优的种子引发处理。
[0066]
(3)试验结果
[0067]
以筛选的5mg/l ga3、10mg/l sa和15％peg6000作为基础调节剂，在引发和包衣的处理下，设计不同种子处理引发剂，在低温胁迫下，发现引发后的萌芽率均高于对照，其中ga3 sa引发处理的种子萌发率分别达到94％，较ga3和sa单一引发的发芽率51.67％和48.33％分别高出45.0％和48.6％。更重要的发现是：每组处理中，ga3参与到的引发处理，萌发率均比没有ga3的引发处理要高，从一定程度上能说明ga3对种子低温萌发有积极的促进作用，而低浓度的sa对种子萌发也起到促进作用，peg6000相对于ga3和sa，萌芽率较低。
[0068]
表1低温胁迫下不同种子处理后的种子发芽率和发芽指数统计
[0069]
[0070]
综上，本技术在前期筛选出的能在低温环境下提高水稻种子发芽率的生长调节剂的基础上，采用不同的种子处理方法筛选出最优引发剂。即采用赤霉素与其它生长调节剂复配成引发剂，并在特定环境下浸泡水稻种子进行引发，能促进水稻种子的萌发，配合干燥低温处理，可提高水稻种子的抗逆性，提高低温胁迫下水稻种子的萌发率和出苗率。其中，ga3 sa共同引发处理的种子萌发率最高为94％。本方法尤其适于春季水稻直播前使用。
[0071]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0072]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。