[发明专利]一种提高大豆产量的水培营养液及其制备和使用方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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 (Guo etal., 2010; Liu and Zhang 2011; Zhang et al., 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 (Fujikake et al., 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。

发明内容

基于上述研究背景，本发明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，本发明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0.68 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0.14mM、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。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0.5 mM H₂SO₄或1 mM KOH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10 min，每三天补充营养液并调一次pH，使pH维持在5.7-5.9。