参与2019年大学创新创业训练计划;
参加2024年中国国际大学生创新大赛校内选拔赛。
参与2019年大学创新创业训练计划;
参加2024年中国国际大学生创新大赛校内选拔赛。
序号 | 学生 | 所属学院 | 专业 | 年级 | 项目中的分工 | 成员类型 |
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刘晓丹 | 农学院 | 农学(创新人才班) | 2022 | 负责安排项目进度撰写项目书 |
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刘睿瑶 | 农学院 | 农学(创新人才班) | 2022 | 负责项目结题答辩工作 |
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王启玮 | 农学院 | 农学 | 2021 | 负责总结项目工作 |
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吴翔宇 | 农学院 | 农学 | 2021 | 负责实验数据处理分析 |
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蒋德丹 | 农学院 | 农学 | 2021 | 负责PPT的制作 |
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序号 | 教师姓名 | 所属学院 | 是否企业导师 | 教师类型 |
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姜海鹏 | 农学院 | 否 |
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梁喜龙 | 农学院 | 否 |
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针对当前大庆地区大豆生产过程中经常出现的问题,研究开发出适应寒地盐碱环境的大豆叶面肥并对其机理进行分析。其中该叶面肥将具有调控根冠生长、维持酸碱平衡、激活生理代谢、补充营养、诱导抗逆(提高耐冷性与抗盐碱性)、激发潜能、控制病害等作用,从而显著促进大豆生长,促进氮肥利用,提高根系活力与光合作用,增强大豆抗逆性,进而为后期产量提高和品质改善奠定基础,并在一定程度上实现“减肥减药”,提升农业环保水平。具体内容如下:
(1)新型大豆叶面肥单剂的合理组配及应用效果研究
选用的大豆品种为当前大庆市主栽大豆品种合农71,实验前经过精心挑选。盆栽试验在黑龙江八一农垦大学杂粮实验中心进行,设置三次重复。配制0 mg/L、25 mg/L、50
mg/L和75 mg/L的植物生长刺激物;0 mg/L、200 mg/L、400 mg/L和800
mg/L的氨基酸复合物;0%、1%(即100公斤水加1公斤化合物)、2%和3%的硫酸钾;0%、0.25%、0.5%、1%和2%的氯化镁;0%、0.3%、0.6%、和0.9%的硝酸钙,分别在幼苗期、花芽分化期、鼓粒期进行喷施。喷施后的15d对大豆幼苗株高、茎粗、茎叶根鲜重和茎叶根干重进行测量,通过实验数据对比,筛选出最适的氨基酸复合物、植物生长刺激物、营养元素(硫酸钾、氯化镁、硝酸钙)及他们的单剂浓度。测量工具主要有直尺、游标卡尺、分析天平、鼓风干燥箱等。
(2)适应寒地盐碱环境新型高效大豆叶面肥的组装
通过小区和田间试验进行最佳浓度单剂与特殊载体、螯合剂、多种助剂的结合,进而进行科学组配。具体操作步骤:加入各种单剂以及载体(聚乙烯醇、硅胶和腐植酸),在混合均匀的原料中加入不同的螯合剂(乙二胺四乙酸、氮川三乙酸和二乙撑三胺五乙酸),进行螯合反应。在螯合反应中根据不同的螯合剂调整适宜的温度、pH值和时间进行反应,以确保螯合物的稳定性和有效性。将组装后的不同组合在盆栽试验中进行喷施,三次重复喷施。喷施叶面肥后的15d对大豆幼苗株高、茎粗、茎叶根鲜重和茎叶根干重进行测量,通过实验数据对比分析,筛选最佳组合,组装新型大豆叶面肥。
(3)适应寒地盐碱环境的新型高效大豆叶面肥的应用技术及作用效果研究
通过小区和田间试验进行配方调配,小区和田间试验于黑龙江八一农垦大学安达试验基地进行,配置不同浓度的新型叶面肥于大豆幼苗期进行小区和田间喷施,三次重复,每个小区面积为12m2,行距25cm,同时设置保护行。
生理指标测定分析:测定在盐碱胁迫的环境下各组超氧化物歧化酶又称超氧歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的含量,对比分析各含量在盐碱胁迫环境下变化情况。
植株形态指标测定分析:第二片复叶展开期、始花期、鼓粒期的株高、茎粗、根茎叶鲜重和根茎叶干重。
产量和产量构成因素测定分析:在大豆成熟时测定单位面积的株数、每株荚数、每荚粒数以及百粒重。产量=单位面积株数×每株荚数×每荚粒数×百粒重。
数据处理:每个处理中均设置三次重复,取三次重复的平均值。数据和图表经Excel 2003、SPSS17.0 进行统计分析。
近年来随着施肥技术的发展,叶面施肥作为强化作物的营养和防止某些缺素病状的一种施肥措施,已经得到迅速推广和应用。实践证明,叶面施肥是具有肥效迅速、肥料利用率高、用量少的施肥技术之一[1]。
2.1、叶面肥的研究进展
20世纪20年代开始,美国和苏联等发达国家开始研制叶面肥[2]。60年代初,西欧和日本开始出现各种商品叶面肥[3]。80年代早期,我国开始研制叶面肥,并取得了一定成果。目前生产、研制、应用的叶面肥中,复合型叶面肥是最多的一种叶面肥[4]。随着叶面肥研究的飞速发展,复合多功能化成为现今可溶性叶面肥发展的主导方向[5]。含天然活性物质型的叶面肥中一般含有从天然物质中处理提取的发酵或代谢产物,这些物质有刺激作物生长、促进作物代谢、提高作物自身抗逆性等功能,增加产量,改善作物品质[7]。国内产品在产品诉求上呈现多元化,往往既有广谱型又有各种作物专用型的,既有侧重营养元素又有强化抗逆作用的,甚至还加入了农药的抗病、杀菌功能,成为药肥一体化[8]。
2.2、叶面肥的发展趋势
从目前看,我国叶面肥技术上存在如下发展趋势:
(1)某些针对性强的单一营养元素(如突出钾、钙、铁、锌等)类产品在市场上受到更多欢迎。
(2)产品功能更加丰富,将调节、抗逆和补充作物营养集于一体。甚至一些部分叶面肥产品的范畴已超出最初的定义,与一些农药、植物生长调节剂的界线日渐模糊,逐渐融合。
(3)产品越来越需要强化有效成分的快速、高效吸收,主要途径是研究微量元素螯合剂和湿润剂、铺展剂等与叶面肥养分的复配技术。
(4)产品要求更加环保和安全,越来越多地依赖于天然植物提取物质的添加,如腐植酸、海藻氨基酸、甲壳素等。
(5)突出产品使用过程的方便性,产品浓度更高,包装规格形式增多[9-12]。
近些年研究表明,叶面肥具有非常广阔的发展前景,对大豆、玉米类经济作物的效果尤其显著[13, 14]。然而叶面肥的研制和应用往往需要进行测土检验,按不同市场量身打造产品。目前市面上已有的叶面肥很难满足大庆地区特殊寒地盐碱环境的要求,所以针对大庆地区特色创制和推广新的叶面肥迫在眉睫。
参考文献:
[1] 范传海, 赵飞, 王丽, 等. 浅析叶面肥的种类和特点[J]. 广东化工, 2016, 43(18): 117.
[2] 赵贵, 刘文杰. 浅析叶面肥的施肥原理及特点[J]. 农村实用科技信息, 2009 (4): 19.
[3] 张敏. 叶面肥的应用研究进展及营养机理[J]. 磷肥与复肥, 2014, 29(5): 25-27.
[4] 葛建军, 程光明, 夏桂平. 叶面肥的种类与发展趋势探析[J]. 现代农业科技, 2008(23): 367-368.
[5] 中国人民共和国卫生部药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 广州, 广东科技出版社, 1995.
[6] 邓振义. 花椒无公害生产技术[M]. 哈尔滨, 东北林业大学出版社, 2004.
[7] 朱立新, 李光晨. 园艺通论[M]. 中国农业大学出版社, 2015.
[8] 段留生, 田晓莉. 作物化学控制原理与技术[M]. 北京, 中国农业大学出版社, 2010.
[9] 中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京, 科学出版社, 1997.
[10] 胡芳名, 谭晓风, 刘惠民. 中国主要经济树种栽培与利用[M]. 中国林业出版社, 2006.
[11] 宋琴芝, 邓洪平, 徐洁, 等. 提高九叶青花椒发芽率和成苗率的试验研究[J]. 西南师范大学学报(自然科学版), 2006(04):153-156.
[12] 梁喜龙, 方淑梅, 胡百兴, 等. S3307与DTA-6复配浸种对水稻秧苗抗逆能力的影响[J]. 江西农业学报, 2010, 22(9): 16-19.
[13] Datt G, Chauhan S J, Ballabha R. Influence of pre-sowing treatments on seed germination of various accessions of Timroo ( Zanthoxylum armatum DC.) in the Garhwal Himalaya[J]. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, 2017(7): 89-94.
[14] Karki K B, Dhakal D D. Effect of Paclobutrazol on Off-Year Induction of Flowers in Mango[J]. Journal of the Institute of Agriculture and Animal Science, 2003(24):51-57.
(1)本课题创新点在于通过引入诱抗因子与特殊载体来增强该叶面肥的抗冷性与耐盐碱性,且持效期长。另外从激素、营养与代谢平衡及高效低毒制剂协调利用的角度出发,利用不同配比的氨基酸复合物结合特殊载体、螯合剂、助剂进行科学组配,形成适应寒地盐碱环境的大豆叶面肥。
(2)简化农事操作是本课题的另一创新点。该叶面肥为固体粉剂型,能与大庆地区的寒地盐碱环境相协调,且可与酸性或中性非氨基酸类叶面肥混合使用,应用简单方便。
1、技术路线
2、拟解决的问题:
本项目主要通过不同配比的氨基酸复合物结合特殊载体、螯合剂与助剂巧妙解决寒地盐碱环境下大豆生长困难、花芽分化和产量降低等难点,从而形成使用方便、功能多样、集促进花芽分化和保荚为一体的新型大豆叶面肥,进而有效促进大豆生长,促进氮肥利用,提高根系活力与光合作用,增强大豆抗逆性,并降低其它药剂施用量。
3、预期成果:
依靠本课题开发出的一种适应寒地盐碱环境的大豆叶面肥,该叶面肥具有促进氮肥利用,提高根系活力与光合作用,增强作物抗逆性等多种功效,同时该叶面肥促进花芽分化和保荚,明显提高大豆产量和品质的改善。
(1)2024年7月—2024年8月
通过温室盆栽试验完成氨基酸、营养元素和植物生长刺激物的各自独立优化组配,并结合生理生化指标给出综合评价结果,从而为下一阶段的全面组装奠定基础。
(2)2024年8月—2024年12月
利用特殊载体、螯合剂与助剂进行有效融合,形成新型高效大豆叶面肥。拟发表研究论文1篇,提供配方产品1份。
(3)2024年12月—2025年7月
利用盆栽试验、小区试验及多点田间试验,深入研究适应寒地盐碱环境大豆叶面肥的应用技术,明确该叶面肥具体的应用条件、方法、技术参数和应用效果。拟发表研究论文1篇。
本研究已在前期叶面肥单剂和浓度的筛选方面取得了一些研究成果,具体研究积累如下:
1、不同浓度的氨基酸复合物对大豆幼苗地上形态指标的影响
本研究前期已经对不同的氨基酸复合物进行了筛选,将筛选后的氨基酸复合物配置不同浓度对大豆幼苗进行喷施,统计幼苗地上部形态指标的影响,如表1所示,在喷施不同浓度处理条件下,喷施200 mg/L氨基酸复合物的大豆幼苗茎、叶鲜重显著高于CK及其他处理,分别较对照组CK提高了17.0 %、30.4 %;喷施200 mg/L氨基酸复合物的大豆幼苗茎、叶干重也显著高于CK及其他处理,分别较对照组CK提高了20.0 %、26.5 %;喷施400 mg/L氨基酸复合物的大豆幼苗茎鲜重与CK相比无显著差异,茎鲜重、茎、叶干重显著低于对照组CK;喷施800 mg/L氨基酸复合物的大豆幼苗茎、叶鲜重、茎、叶干重显著低于对照组CK。综上所述,随着喷施浓度的增加,大豆幼苗的生长受到抑制。
表1 不同浓度的氨基酸复合物对大豆幼苗地上形态指标的影响
Table 1 Effects of amino acid complexes at different concentrations on aboveground morphological indicators of soybean seedlings
处理 | 茎鲜重g | 叶鲜重g | 茎干重g | 叶干重g |
CK | 1.82±0.05b | 1.81±0.11b | 0.25±0.01b | 0.34±0.02b |
200mg/L | 2.13±0.10a | 2.36±0.17a | 0.30±0.02a | 0.43±0.04a |
400mg/L | 1.65±0.08bc | 1.43±0.07c | 0.20±0.01c | 0.26±0.02c |
800mg/L | 1.53±0.07c | 1.40±0.10c | 0.19±0.01c | 0.24±0.02c |
2、不同浓度的氨基酸复合物对大豆幼苗地下形态指标的影响
叶面喷施不同浓度的氨基酸复合物对大豆幼苗地下部形态指标的影响,如表2所示,在不同处理条件下,喷施200 mg/L浓度氨基酸复合物的大豆幼苗株高与CK无显著差异,但喷施200 mg/L氨基酸复合物处理下的大豆株高较对照组CK提高了3.65 %;喷施200 mg/L氨基酸复合物处理下的大豆茎粗、根鲜重显著高于CK及其他处理组,分别较对照组CK提高了8.54 %、22.2 %;根干重与对照组CK无显著差异,但在200 mg/L氨基酸复合物处理下,根干重有一定程度的提高,较对照组CK提高了11.1%。喷施400 mg/L氨基酸复合物的大豆幼苗株高、根干重显著低于对照组CK;茎粗、根鲜重与CK相比无显著差异。喷施800 mg/L氨基酸复合物的大豆幼苗株高、茎粗、根鲜重、根干重显著低于对照组CK。综上所述,高浓度氨基酸复合物处理对大豆生长有抑制作用。
表2 不同浓度的氨基酸复合物对大豆幼苗地上形态指标的影响
Table 2 Effects of amino acid complexes at different concentrations on underground morphological indicators of soybean seedlings
处理 | 株高cm | 茎粗mm | 根鲜重g | 根干重g |
CK | 42.17±0.80a | 2.46±0.06b | 1.17±0.12ab | 0.09±0.01a |
200mg/L | 43.71±0.97a | 2.67±0.07a | 1.43±0.11a | 0.10±0.01a |
400mg/L | 38.16±0.78b | 2.42±0.04b | 1.03±0.08b | 0.07±0.01b |
800mg/L | 37.31±0.76b | 2.39±0.05b | 1.05±0.08b | 0.07±0.01b |
3、不同浓度的植物生长刺激物对大豆幼苗地上形态指标的影响
本研究前期已经对不同的植物生长刺激物进行了筛选,筛选后的植物生长刺激物配置不同浓度对大豆幼苗进行喷施,观察幼苗地上部形态指标的影响,如图1所示,喷施50 mg/L植物生长刺激物的大豆幼苗茎、叶显著高于CK及其他处理。
图1 不同浓度的植物生长刺激物对大豆幼苗的影
4、复合肥(硫酸钾、氯化镁、硝酸钙)对大豆幼苗地上形态指标的影响
将0%、1%(即100公斤水加1公斤化合物)、2%和3%的硫酸钾;0%、0.25%、0.5%、1%和2%的氯化镁;0%、0.3%、0.6%、和0.9%的硝酸钙,分别在幼苗期、花芽分化期、鼓粒期进行喷施。喷施后的15d对大豆幼苗株高、茎粗、茎叶根鲜重和茎叶根干重进行测量,通过实验数据对比,发现1%的硫酸钾、0.25%的氯化镁和0.3%的硝酸钙对大豆的各项生长指标提高最多。将最有比例的三种化合物组装程复合肥,叶面喷施复合肥对大豆幼苗地上部形态指标的影响,如表3所示,在不同处理条件下,喷施复合肥的大豆幼苗茎叶鲜重、茎叶干重都显著高于CK,三组重复分别较对照组CK提高了70.1 %、83.9 %、76.2 %、64.7 %。大豆幼苗的各项指标逐渐降低,高浓度复合肥抑制大豆幼苗的生长。
表3不同浓度复合肥对大豆幼苗地上形态指标的影响
Table 3 Effects of different concentrations of compound fertilizers on aboveground morphological indicators of soybean seedlings
处理 | 茎鲜重g | 叶鲜重g | 茎干重g | 叶干重g |
CK | 1.17±0.07b | 0.93±0.09b | 0.21±0.02b | 0.34±0.03b |
复1 | 1.99±0.10a | 2.71±0.03a | 0.37±0.03a | 0.56±0.03a |
复2 | 1.95±0.07a | 2.43±0.28a | 0.33±0.02a | 0.54±0.09a |
复3 | 1.98±0.04a | 2.55±0.11a | 0.36±0.03a | 0.56±0.03a |
5、复合肥(硫酸钾、氯化镁、硝酸钙)对大豆幼苗地下形态指标的影响
叶面喷施复合肥对大豆幼苗地下部形态指标的影响,如表4所示,在不同处理条件下,喷施复合肥的大豆幼苗株高、茎粗、根鲜重、根干重都显著高于CK,三组重复分别较对照组CK提高了53.1 %、12.8 %、141.6 %、114.3 %。大豆幼苗的各项指标逐渐降低,高浓度复合肥抑制大豆幼苗的生长。
表4不同浓度复合肥对大豆幼苗地下形态指标的影响
Table 4 Effects of different concentrations of compound fertilizers on underground morphological indicators of soybean seedlings
处理 | 株高cm | 茎粗mm | 根鲜重g | 根干重g |
CK | 35.16±0.88b | 2.27±0.07b | 0.77±0.07b | 0.07±0.00b |
复1 | 53.83±1.59a | 2.56±0.01a | 1.86±0.13a | 0.15±0.01a |
复2 | 56.43±1.59a | 2.44±0.07a | 1.42±0.22a | 0.13±0.02a |
复3 | 54.13±0.41a | 2.54±0.03a | 1.87±0.17a | 0.13±0.01a |
6、不同浓度复合肥对大豆幼苗地上形态指标的影响
叶面喷施不同浓度的复合肥对大豆幼苗地上部形态指标的影响,如表5所示,在不同处理条件下,喷施最适浓度复合肥的大豆幼苗茎、叶鲜重都显著高于CK及其他处理组,分别较对照组CK提高了81.4 %、101.5 %;喷施最适浓度复合肥的大豆幼苗茎、叶干重也都显著高于CK及其他处理组,分别较CK提高了75.9 %、71.4 %。综上所述,随着浓度的增加,大豆幼苗的各项指标先上升后降低,喷施最适浓度的复合肥对大豆幼苗的生长促进效果最好。
表5不同浓度复合肥对大豆幼苗地上形态指标的影响
Table 5 Effects of different concentrations of compound fertilizers on aboveground morphological indicators of soybean seedlings
处理 | 茎鲜重g | 叶鲜重g | 茎干重g | 叶干重g |
CK | 1.18±0.06b | 1.32±0.12b | 0.29±0.02b | 0.42±0.04b |
最低 | 1.41±0.05b | 1.58±0.10b | 0.35±0.02b | 0.48±0.04b |
最适 | 2.14±0.13a | 2.66±0.20a | 0.51±0.03a | 0.72±0.03a |
最高 | 1.28±0.03b | 1.37±0.07b | 0.32±0.01b | 0.45±0.03b |
7、不同浓度复合肥对大豆幼苗地下形态指标的影响
叶面喷施不同浓度的复合肥对大豆幼苗地下部形态指标的影响,如表6所示,在不同处理条件下,喷施最适浓度复合肥的大豆幼苗株高、茎粗、根鲜重、根干重都显著高于CK及其他处理组,分别较对照组CK提高了37.5 %、244.1 %、157.1 %、20.0 %。综上所述,随着浓度的增加,大豆幼苗的各项指标先上升后降低,喷施最适浓度的复合肥对大豆幼苗的生长促进效果最好。
表6不同浓度复合肥对大豆幼苗地下形态指标的影响
Table 6 Effects of different concentrations of compound fertilizers on underground morphological indicators of soybean seedlings
处理 | 株高cm | 茎粗mm | 根鲜重g | 根干重g |
CK | 33.70±1.26b | 2.10±0.05c | 0.68±0.08b | 0.07±0.01b |
最低 | 35.17±0.75b | 2.31±0.04b | 0.63±0.06b | 0.08±0.01b |
最适 | 46.34±1.66a | 2.52±0.06a | 2.34±0.43a | 0.18±0.02a |
最高 | 33.99±0.61b | 2.15±0.05c | 0.63±0.07b | 0.08±0.01b |
与本研究相关的取得的成绩
1.本团队指导教师参与黑龙江省农垦总局课题,液体型水溶性多功能水稻浸种剂的研制与开发,HNK11A-02-14,2011.07-2015.07,已结题。
2.本项目成员参与一种用于实验室的防堵塞水槽实用新型专利的申请。
已具备的条件:
本课题组曾开发过液体型可溶性水稻浸种剂,并对其进行了应用,效果理想。同时本课题组部分成员也曾开发过大豆化控种衣剂,并获发明专利,这些工作的开展和研究都为本课题的相关研究工作奠定了良好的研究基础。本课题研究需要的主要仪器为生理指标测定和田间产量测定仪器,本实验室已经具备。本课题团队成员专业搭配合理,涉及学科广,基础知识扎实,年富力强,且其中部分成员参与过相关研究工作。本课题前期工作已经取得了部分创新性成果,单剂的筛选工作已经完成,随着研究不断深入和融合,预期会取得系列研究成果。
开支科目 | 预算经费(元) | 主要用途 | 阶段下达经费计划(元) | |
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前半阶段 | 后半阶段 | |||
预算经费总额 | 10000.00 | 无 | 6000.00 | 4000.00 |
1. 业务费 | 5000.00 | 无 | 2500.00 | 2500.00 |
(1)计算、分析、测试费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
(2)能源动力费 | 1000.00 | 田间试验交通燃油费用 | 500.00 | 500.00 |
(3)会议、差旅费 | 1000.00 | 参加学术会议费用 | 500.00 | 500.00 |
(4)文献检索费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
(5)论文出版费 | 3000.00 | 文献检索、论文出版 | 1500.00 | 1500.00 |
2. 仪器设备购置费 | 0.00 | 无 | 0.00 | 0.00 |
3. 实验装置试制费 | 3000.00 | 叶面肥单剂药品费用、特殊载体、螯合剂与助剂费用。 | 2500.00 | 500.00 |
4. 材料费 | 2000.00 | 盆栽和田间试验耗材和管理费用 | 1000.00 | 1000.00 |