本发明与治理树木和灌木,补救或防止微量营养元素缺乏有关,特别是本发明保证植物有足够所需的养料参与树木和灌木的代谢过程。 众所周知,营养缺乏有两种:
完全性营养缺乏-在生长培养基内确实缺乏必要的元素。
诱导性营养缺乏-在培养基中存在足够量的必要元素,但植物不能吸收。
完全性营养缺乏,呈地理分布,它取决于土壤类型,很多情况下取决于该营养缺乏区先前的栽培处理;诱导性营养缺乏的发生有几种原因,但最清楚的是发生在石灰性土壤,或栽培区产生了石灰质土壤。在这两种情况下,用各种处理方法,包括沉淀作用,都无助于提供有效的矿质营养。
现已提出各种治理办法:对完全性营养缺乏,简单地加适当的元素,如无机盐到土壤中可能有效。但是,土壤类型将干扰植物的吸收,即对诱导性营养缺乏,这种处理则要高剂量的比率才有效。在需要很多元素的情况下,这就既耗费贵昂,又难于达到目的。近来,采用不被沉淀的复合物,保持无素游离吸收。
对土壤应用的一种选择是用一种溶液,或听要的一种元素,或几种元素作为单盐或复合物喷撒到叶本身。这种处理方法比处理土壤更有效,但离完善还有很大差距。所用的许多材料流失(如喷撒后不久就下雨而被冲洗),只有所用剂量的小部分被吸收。吸收作用只发生在一定的限期之内,结果在微量营养元素水平不是长持续的增加而是出现一个有缺陷的峰。用这种方法所通常采用的几种元素,如Zn、Cu、不易从喷撒的叶片上挪动,势必对新叶也要喷撒,才能不断控制营养缺乏。这就意味着在生长季节可能需施用几次。
对于树灌木来说,一种有效的选择途径是直接将所需的元素,以一种适当的化学形式引到大树枝或树干上。这种处理包括压力注射,植入有元素的胶囊,采用在粘土上被吸收的浓缩元素的圆柱状的粘土片等等。
上述前两种方法仍有缺点,因注射元素的浓度迅速升高,由于渗透效应,或专一的代谢相互作用,或两者的作用,可能使组织破坏。在园艺科学(Hort、science Vol、15(2)、182~183,1980)杂志上叙述了一种方法,将一种锌一脱斑上糊状物放到待处理的树孔里,然后盖上塑料塞。在植物和土壤杂志(Plant and soil、69、85-95,1982)上有一篇文章进一步叙述:把含锌的粘土片放到待处理的树干上所钻的孔内。结果表明,将上述的粘土片放到苹果树孔内,糊状物放到梨树孔内,能提供超过足够量的锌。这一应用方法简单,所需的只是在树干上钻一个或多个孔,接纳糊状物或片剂。但是,用粘上糊状物处理的情况下,发现从施用后到6个星期,大多数锌从粘土中释放出来了。这样对长的生长季节来说,要保证足够量的释放就成为问题。同样,用粘土片也可能产生这种问题。如果片剂不是被空气干燥,释放速率就降低。这种释放是采用一种浸出机制,从而难于产生一种具恒定特性的均一产物。
我们发现用一种杆状、锥状或珠状的溶性玻璃,超超微量元素在树灌木的树干或大树枝内以均一和恒定的方式释放成为可能,从而无素能参与在树内进行的代谢过程。用高含量硼的溶性玻璃,由于植物的硼中毒而成为不可能。同样,溶性玻璃中三氧化二铝(AlO)的含量也应降低才行。因此,发现需用磷酸盐溶性玻璃作为基本溶性玻璃。由于这种玻璃是由选择组分组成的,故可能配制成一种溶性玻璃,具有适当的元素释放速率,提供微量营养元素。因为所制作的这种溶性玻璃均质,故有可能预测树灌木内溶性玻璃物质生命周期的整个释放速率。
我们发现在溶性玻璃中微量元素释放速率的主要控制因子是RO(R是K、Na、或Li)的量和溶性玻璃中微量元素组分的定量和物质。需用的溶性玻璃组分:总的PO和RO至少56克分子%,RO选择在25~55克分子%范围内。在有Fe和/或Zn(这些元素在有固有机酸而带微酸性的汁液中对提高磷酸盐透明物的耐久性特别有效)组成的物品中需要高量的RO,即可达到适当的释放速率。其他的有效微量元素组成分对特定范围的主要组分的磷酸盐玻璃可溶性的影响说明如下,CaO和MgO对提高耐久性有限。
根据这一发明,提供处理具木质部结构,并通过木质部运输汁液,供给微量元素或微量营养元素给树灌木的方法,其特点是将一种固体玻璃物质(含有氧化形成式的超微量元素,或从Ca、Zn、Mg、Fe、Mn、Cu、Mo、Ni、B选择的微量营养元素混合物组成的磷酸盐基本玻璃插入到木质部结构。磷酸盐基本玻璃的主要组分(至少玻璃组成有56克分子%)是PO和RO(R代表一个或多个Na、K、Li),PO最大含量为55克分子%,RO最小含量为17克分子%。磷酸盐玻璃可以任意地由一个或多个玻璃修饰材料,形成材料(不存在微量元素)以植物不中毒的量组成。可对磷酸盐基本玻璃的配方进行选择,使得在待处理的树灌木汁液中的磷酸盐玻璃的溶解度足够提供上述微量元素,或微量营养元素,通过玻璃的溶解作用以玻璃转移到汁液中去。
本发明的一个实施例是磷酸盐基本玻璃中的PO和RO总重量至少是60克分子%,
正如下述实验表明,我们已经确定放到树灌木木质部的玻璃物以可以被同化的形式释放微量元素。实验表明,本发明的方法在提供微量元素给树灌木的叶片方面的有效性。
为了检测插入这种物质或植入物的活系统,并能正签定从溶解玻璃来的微量元素系统的同化作用,用人工“树”,即柳树木质枝条(Salix sp)进行试验。
a)植物材料采集和制备
所用的柳树(Salix x sp)长0.75-1.0m,直径8-10cm,从同一棵树上采集。
1983年11月初采集的样品,枝条插入15cm的含有用酸洗的砂的盆内,放到露天的土壤苗床,除去小的和受损伤的枝条。
b)实验程序
制备两种植入体,在冬天冷藏一段时期后于1983年12月初发芽时植入。
所用的颗粒(直径10mm,长5mm),以比率为每周长4cm插入一个。用Fe/Zn混合颗粒,组成见表Ⅺ。(2月份植入的用72号组成,2月份植入用73号组成。有些枝条不作处理作为对照。在汁液流动性减慢时,即在正个冬天,以减少比率植入透明颗粒。
所有植入物以螺旋式围绕枝条进行。植入以后,12月份的枝条再放回露天,2月份的枝条露天放置,直至处理。1月底显芽,这时两组枝条放在未生热的花房,催促枝条发育。最终,当环境温度上升,所有枝条回到露天,插到砂质湿润的环境,直至收获枝条。该实验在1984年5月底进行。大多数枝条在收获时为2~3个月令。
c)样品制备的元素分析
用风扇在70℃的烘箱内烘干枝条至恒重。用Wiley磨研磨干燥的组织,用71%HNO加压消化称重的材料。每个实验材料有三个重复消化。消化后样品过滤,分析前用无离子水配制成25ml,用火焰原子吸收光谱(AAS)分析Fe和Zn。
结果
对12月份和2月份植入的样品进行单个测定所得的正结果列用表Ⅰ
表Ⅰ、Salix枝条的Fe和Zn含量与时间和植入方式的关系(微克/克千重)
植入物 Fe Zn
Fe/Zn 200.05±29.5 285.5±40.7
对照 172.05±23.1 264.7±40.0
1984
Fe/Zn 168.6±8.13 279.18±44.1
对照 144.5±7.8 214.3±14.9
值为±SD(标准差)
以两种情况可见,Fe/Zn植入物处理的结果可以提高枝条中Fe和Zn的含量。这些增加,对Fe而言,或多或少不依赖于植入时间,但在2月份植入物的枝条中Zn有显著增加。显然由植入物提供的Fe和Zn是以逐步的过程进行的,有利于有控制的释放。这可能与元素参入到枝条组织中有生物活性的化合物有关。从72号和73号玻璃可见,采用含Zn和Fe的磷酸钠玻璃与存Zn和Fe的磷酸钾玻璃比较,是否还有任何差别和益处呢?没有。
利用在Pilkingto研究室(Lathorn)主实验室周围的护林带的树,也可进行枝大规模的试验。
本试验用埃及(Acer psendo pla tanus)作实验树种,选40株树,用一定范围的植入物(其组成和在蒸馏水中释放的特征见表Ⅲ的7、11、13、21、27、和54号)。一定时期后测定玻璃植入物所失去的玻璃重量,得表Ⅲ中所列的释放速率(即溶解速率),值为毫克/公分/天
实验基于使用一系列含有Zn或Fe的玻璃,具有一种迅速被溶解(代号F),中速溶解(代号M)和慢速溶解(代号S)的组分。除了溶介度有差别外,使用的每一种都以通常速率和2倍的通常速率(代号×2)进行。在通常速率中,根据树干的围长进行植入,一个颗粒围长为8cm。在2倍通常速率时,每8cm周长植入两个颗粒。用电钻打孔,插入颗粒,用有弹性的密封剂,如商品出售的“Blu-Tack”材料封孔。对树作标记,便于以后验证。
叶子采集和分析
从4次试验(1983年6月、1983年7月、1983年9月、1984年5月)中采集叶子。叶片样品可以从每株树的较下面的树冠采集。拿到实验室时,将叶层分开,清除外部杂物,然后70℃烘干至恒重。用Tecator磨研磨干燥样品。每个样品分三组称重,71%HNO加压消化。消化物过滤,用无离子水配制一定体积,用火焰原子吸收光谱分析Fe和Zn含量。
这时样品的结果见表Ⅱ
值以微光元素/克千重(±SD)表示。
表Ⅲ,接纳专一的植入物后11个月的埃及叶中的Fe和Zn平均含量
处理 Fe Fe
1983年6月 1984年5月
对照 80.9±194 103.8±9.3
玻璃21(S) 83.7±8.4 171.9±56.3
玻璃21(S×2) 89.0±16.9 193.9±37.1
玻璃13(M) 85.1±7.4 137.9±38.4
玻璃13(M×2) 89.4±19.2 134.1±18.6
玻璃7(F) 76.4±14.6 153.2±42.9
玻璃7(F×2) 86.3±19.5 147.7±30.3
处理 Zn Zn
1983年6月 1984年5月
对照 45.1±16.9 69.6±12.6
玻璃27(S) 45.6±4.5 72.5±8.5
玻璃27(S×2) 48.4±4.5 72.6±20.3
玻璃54(M) 48.4±4.5 61.2±9.5
玻璃54(M×2) 47.0±5.6 70.2±22.4
玻璃54(F) 45.1±7.8 79.8±2.7
玻璃54(F×2) 45.4±6.3 98.2±17.2
表Ⅲ所列的1983年6月的值是根据该发明在处理前的样品所测定的值,作为样品中Fe和Zn含量的本底。
从表Ⅲ数据看,显然,Fe植入物在提高所处理的树的叶片Fe含量是有效的,至于Zn,只有Zn(F×2)释放进率显著提高叶中Zn含量。中速率的Fe玻璃,事实上溶解很快,说明在提高叶中Fe含量中其有效性相对不足。虽然在1984年的样品中,对照的Fe和Zn含量较高,但表现不明显。但是,对普通提高两个季节之间的叶的元素含量可能起一定作用,然而不能作为对特殊处理所客察到的含量提高的一种重要因子。
由主要的试验所得结果,表明可溶性玻璃植入物能将Fe和Zn供给成年树的正在发育的叶。在叶子形成前树内Fe含量增加对叶中Fe含量影响最大。叶完全展开和发育以后引入可溶性Fe,则对叶组织中Fe含量的影响在缺时期内很小,时间长了趋于稳定,提供Fe,随后影响叶中的Fe含量。
表Ⅰ和表Ⅱ所得结果,清楚地表明Zn和Fe两者被各种样品化的树同化。问题在于得到一组标准的树也难于确切表明所使用的组分,但是清楚的是玻璃成份以0.1~20毫克/公分/天的溶解速率(释放速率)是可以接受的。用玻璃物单位面积每天所失重量作为释放速率。
世界范围的受微量元素缺失危害的重要的作物是葡萄。有许多因素影响葡萄的产量和质量,但现知微量营养元素缺乏能有相当大的影响。Fe对藤的健康生长至关重要。由于这种植物生长在石灰质土壤上,Fe经常无效,缺乏就发生了。防止这种缺乏的常规处理,可用叶面喷撒,但有上述这种处理方法所存在的问题。
采用本发明的方法进行下述试验,都可保持整个生长季节藤内Fe的含量,使葡萄产量提高,而酸度加没有反效应。
在美国sussex葡萄园里23种样品以两组列处理。
用表Ⅲ39号组成分的杆状玻璃颗粒(直径10mm,长5mm)进行处理。
17个样品在芽刚刚伸出后值入,其余作为对照。季末时,手摘所有葡萄,记录每一根藤的产量,此外,取叶样品,对每一根藤测定产量、含量的酸度,对叶子样品测定Fe含量,结果如下。产量以果实鲜重/藤表示。
处理 未处理
产量(公斤/藤) 3.4 2.7
Fe含量(微克/克重) 107.7 88.9
酸度和含量没有显著差别,说明所得葡萄产量的提高没有任何质量上的反相作用。本试验清楚表明由于玻璃颗粒的存在Fe被吸收。
我们发现蒸馏水或无离子水可以用来作为测定一株树内玻璃物有效范围内可靠的释放速率的指标。用这种水筛选玻璃的,确保有效的释放速率。表Ⅲ列出在存在一种或多种微量元素或微量营养元素时,对产生不同释放速率的标准组分提供了选择。表Ⅲ中的释放速率为毫克/公分/天,以玻璃植入物每天单位面积所失重量表示。玻璃中各种成分的量用mol%表示。
表Ⅲ中74-95号玻璃配制成珠形或ballotini形。表Ⅳ74-95号的释放速率是由测定珠形或ballotinl形玻璃的溶解速率而得出的,以毫克/克/天表示。对珠形或ballotini形的玻璃组分来说选择的释放速率范围是1-10毫克/克/天,标准的是5毫克/克/天。为了测定特殊玻璃的释放速率,将熔化的玻璃流到一个旋转盘上,使-2.4mm+1mm的部分与ballotini分开。Ballotini,由于能简单地从分配器注入树枝或植物茎的孔内,因而对于放置玻璃物到一株或灌木对内提供了方便的形式。这种方便的形式意味着不同组分的玻璃和不同的释放速率可以用在同样的处理上,对任何特殊情况来说,都需这样做。