一种提高大豆产量的水培营养液及其制备和使用方法技术

本发明专利技术涉及一种提高大豆产量的水培营养液及其制备和使用方法，必须配合接种根瘤菌技术。所述水培营养液由硝酸钾、硝酸钙、氯化钙、硝酸铵、硫酸钾、硫酸镁、氯化镁、硫酸锰、硫酸铵、硫酸锌、硫酸铜、钼酸铵、硼酸钠、氯化钴、EDTA‑铁盐和磷酸二氢钾组成。本发明专利技术所述的水培营养液，在中等氮水平（2.4 mM）条件下，能显著提高大豆产量，比增施氮肥更有效，是一种低投入高产出、环境友好型的种植（繁种）模式。本发明专利技术的技术方案将为充分发挥生物固氮作用提高大豆产量的氮素营养管理模式提供理论依据，以及对发展减肥增效可持续生态农业具有重要的指导和实践意义。

Water culture nutrient solution for increasing soybean yield and its preparation and application method

The invention relates to a hydroponic nutrient solution for improving the yield of soybean and a preparation and use method thereof, which must be combined with the inoculation technology of rhizobia. The hydroponic nutrient solution consists of potassium nitrate, calcium nitrate, calcium chloride, ammonium nitrate, potassium sulfate, magnesium sulfate, magnesium chloride, manganese sulfate, ammonium sulfate, zinc sulfate, copper sulfate, ammonium molybdate, sodium borate, cobalt chloride, EDTA ferrite and potassium dihydrogen phosphate. The hydroponic nutrient solution of the invention can significantly increase the yield of Soybean under the condition of medium nitrogen level (2.4 mM), is more effective than increasing nitrogen fertilizer, and is a low input and high output, environment-friendly planting (breeding) mode. The technical scheme of the invention will provide a theoretical basis for the nitrogen nutrition management mode of giving full play to the biological nitrogen fixation function to improve the soybean yield, and has important guiding and practical significance for the development of weight loss, efficiency and sustainable ecological agriculture.

【技术实现步骤摘要】
一种提高大豆产量的水培营养液及其制备和使用方法
本专利技术涉及一种提高大豆产量的水培营养液及其制备和使用方法，属于水培营养液

技术介绍
氮是植物生长所必需的大量营养元素之一，亦是决定作物产量和品质的关键因子。为缓解人口增长对粮食需求的压力，我国氮肥施用量迅速增加。由于氮肥的大量投入，不仅提高了农业成本，而且还引起了土壤酸化、大气污染及水体富营养化等问题(Guoetal.,2010;LiuandZhang2011;Zhangetal.,2013)，对生态环境构成了严重威胁。大豆是典型的生物固氮作物。研究发现，美国靠豆科植物固定的氮约占其农田输氮量的33%；在巴西，大豆种植在低氮或不施氮肥条件下，通过接种根瘤菌，亦可增产30%(陈文新和陈文峰,2004)。由此可见，充分发挥大豆的生物固氮作用，对农业减肥增效具有重要意义。限制大豆生物固氮作用的因素有很多，而供氮量的多少直接控制着根瘤固氮效率。研究发现，低氮会促进大豆结瘤，高氮则起到抑制作用，可能的原因之一是供给大量的氮会促进大豆光合产物向根系分配、减少其向根瘤中的转运，降低根瘤数目、影响根瘤类菌体发育、进而降低固氮酶活性(Fujikakeetal.,2003)。然而，完全不供给氮素亦不能满足大豆生长发育所需，特别是根瘤有效固氮前生长发育的需求。因此，将大豆生物固氮作用应用于生产实践必须与合理的氮素管理措施相结合。大豆水培系统，便于控制供给养分含量，是植物营养学研究的重要培养手段之一。所以，配制出适用于大豆结瘤且能提高产量的水培营养液，对冬季温室/生长室繁种以及对发展减肥增效可持续生态农业具有重要的指导和实践意义。
技术实现思路
基于上述研究背景，本专利技术所要解决的问题在于提供一种结合接种根瘤菌技术、同时适合大豆结瘤、植株生长健壮，在中等氮水平（2.4mM）下显著提高大豆产量的水培营养液。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种提高大豆产量的水培营养液及其制备和使用方法，营养液成分主要包括：硝酸钾0.68mM、硝酸钙0.54mM、氯化钙0.66mM、硝酸铵0.18mM、硫酸钾0.71mM、硫酸镁0.5mM、氯化镁0.025mM、硫酸锰0.0015mM、硫酸铵0.14mM、硫酸锌0.0015mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.00015mM、硼酸钠0.0025mM、氯化钴0.0001mM、EDTA-铁盐0.04mM和磷酸二氢钾0.5mM。所述营养液由以下8个母液(stock)配置而成，其中，stock1包含硝酸钾、硝酸钙和硝酸铵；stock2包含硫酸铵；stock3包含硫酸镁、氯化镁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、钼酸铵和氯化钴；stock4包含硼酸钠；stock5包含EDTA-铁盐；stock6包含磷酸二氢钾；stock7包含硫酸钾；stock8包含氯化钙。如上所述的一种提高大豆产量的水培营养液的制备方法，具体包括：将stock1-stock8稀释1000倍，取stock1-stock8稀释1000倍后的液体混合，获得营养液。使用营养液培养大豆时，其中的关键方法是要配合接种根瘤菌措施，具体包括：配置好的营养液，用0.5mMH2SO4或1mMKOH将pH调至5.7-5.9后，分装至培养箱；将生长7天的大豆幼苗，放入OD≈1的根瘤菌液体中浸泡1小时后，并移植至调整好pH后的营养液中，每小时通气10min，每三天补充营养液并调一次pH，使pH维持在5.7-5.9。本专利技术的有益之处在于：使用本专利技术提供的大豆水培营养液（氮浓度总量为2.4mM）配合接种根瘤菌技术，能明显促进大豆结瘤，增加根瘤数目和重量，最终能显著提高大豆产量。比增施氮肥更加有效，是一种低投入高产出、环境友好型的种植（繁种）模式。此外，利用此水培技术能使大豆在冬季温室/生长室完成繁种工作，同时对发展减肥增效可持续生态农业具有重要的指导和实践意义。附图说明图1为不同氮水平对大豆结瘤和生长的影响；图2为不同氮水平条件下接种根瘤菌对大豆结荚和产量的影响。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术作具体的介绍。实施例1：适用于大豆结瘤水培营养液的配置本专利技术提供的一种提高大豆产量的水培营养液及方法，主要组分包括：硝酸钾0.68mM、硝酸钙0.54mM、氯化钙0.66mM、硝酸铵0.18mM、硫酸钾0.71mM、硫酸镁0.5mM、氯化镁0.025mM、硫酸锰0.0015mM、硫酸铵0.14mM、硫酸锌0.0015mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.00015mM、硼酸钠0.0025mM、氯化钴0.0001mM、EDTA-铁盐0.04mM和磷酸二氢钾0.5mM。所述营养液由以下8个母液(stock)配置而成，其中，stock1包含硝酸钾、硝酸钙和硝酸铵；stock2包含硫酸铵；stock3包含硫酸镁、氯化镁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、钼酸铵和氯化钴；stock4包含硼酸钠；stock5包含EDTA-铁盐；stock6包含磷酸二氢钾；stock7包含硫酸钾；stock8包含氯化钙。分别称取上述试剂，溶解于双蒸水，定容后储存于蓝盖瓶，制备stock液，stock液中各成分的浓度均为终浓度（营养液）的1000倍。其中，stock5铁盐需要储存于棕色瓶。取stock1-stock8稀释1000倍后的液体等体积混合，得到营养液。实施例2：不同氮水平对大豆结瘤和生长的影响大豆种子HN66在石英砂中催芽萌发7天，接种OD≈1的根瘤菌（BXYD3）1小时后分别转移至不同氮浓度包括：0.3、0.9、2.4、4.8.、7.2mM的营养液（pH=5.7-5.9）中处理。每小时通气10min，每三天调一次pH，使pH维持在5.7-5.9。大豆生长至R1期观察地上部表型、根瘤发育状况、并进一步统计根瘤数目和根瘤重量。图1为不同氮水平对大豆结瘤和生长的影响。其中：图1中（A）为大豆地上部表型；图1中（B）为大豆根瘤横切；图1中（C）为根瘤数目；图1中（D）为根瘤鲜重。图中数据是4个生物学重复的平均值和标准误差。结果表明：接种根瘤菌能显著促进大豆生长，地上部随着氮浓度的增加而茂盛，参见图1（A）。然而，在大豆生长R1期，发现过低氮（0.3mM）和高氮（4.8和7.2mM）处理均显著抑制大豆结瘤，主根和侧根上的根瘤数目和重量均明显少于中（2.4mM）低（0.9mM）氮水平处理，参见图1中（B、C和D）。说明，接种根瘤菌在中、低氮水平下，能促进大豆结瘤和大豆生长，充分发挥大豆生物固氮作用，需要外界合理的氮浓度。实施例3：不同氮水平条件下接种根瘤菌对大豆结荚和产量的影响生长7天的大豆幼苗接种根瘤菌USDA110后，分别移至不同氮浓度的营养液中生长至结荚收获期，比较分析不同氮水平下大豆荚数和产量影响。图2为不同氮水平条件下接种根瘤菌对大豆结荚和产量的影响。其中：图2中（A）为不同氮水平下同一节位的荚；图2中（B）为大豆单株籽粒；图2中（C）为豆荚重；图2中（D）为百粒重。图中数据是4个生物学重复的平均值和标准误差。星号表示接种根瘤菌与不接种根瘤菌条件下同一氮水平处理之间的显著性差异：*表示显著水平0.01<ρ≤0.05时，差异显著；**表示显著水平0.001<ρ≤0.01时，差异显著性介于显著与极显著之间；ns表示无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高大豆产量的水培营养液，其特征在于，营养液成分包括以下组分：硝酸钾0.68 mM、硝酸钙0.54 mM、氯化钙0.66 mM、硝酸铵0.18 mM、硫酸钾0.71 mM、硫酸镁0.5 mM、氯化镁0.025 mM、硫酸锰0.0015 mM、硫酸铵0.14 mM、硫酸锌0.0015 mM、硫酸铜0.0005 mM、钼酸铵0.00015 mM、硼酸钠0.0025 mM、氯化钴0.0001 mM、EDTA‑铁盐0.04 mM和磷酸二氢钾0.5 mM。

【技术特征摘要】
1.一种提高大豆产量的水培营养液，其特征在于，营养液成分包括以下组分：硝酸钾0.68mM、硝酸钙0.54mM、氯化钙0.66mM、硝酸铵0.18mM、硫酸钾0.71mM、硫酸镁0.5mM、氯化镁0.025mM、硫酸锰0.0015mM、硫酸铵0.14mM、硫酸锌0.0015mM、硫酸铜0.0005mM、钼酸铵0.00015mM、硼酸钠0.0025mM、氯化钴0.0001mM、EDTA-铁盐0.04mM和磷酸二氢钾0.5mM。2.根据权利要求1所述的一种提高大豆产量的水培营养液，其特征在于：所述营养液由以下8个stock配置而成，其中，stock1包含硝酸钾、硝酸钙和硝酸铵；stock2包含硫酸铵；stock3包含硫酸镁、氯化镁、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、钼酸铵和氯化钴；st...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖红，李欣欣，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35