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1、推荐学校：项目名称： 项目类型：所属一级学科名称: 项目负责人： 联系电话： 指导教师： 联系电话： 申报日期：江西农业大学大学生创新训练计划项目申报表江西农业大学（盖章）日本“粉美人”水稻湛水直播技术在我国的改进优化因创新训练项目作物学张祖健186 7974 7613蒋海燕138 7092 62292020年04月08日江西省教育厅制二0一七年五月3.2 种子铁包衣剂配方的多角度优化和融合将提高其应用效果和市场接受度目前日本现有“种子铁包衣剂”的效果比较单一，机理是通过包裹铁粉来增加种 子密度可防止幼苗漂浮和不被鸟类啄食无需稻草人，但同时减缓了种子发芽速度和 延长了发芽时间，增加了不良气候和
2、环境因素的影响，与我国水播直播早稻不相适 应。若通过添加一些活性成分（如促芽剂、抗寒剂、除草剂和驱避剂）来丰富其应用 效果，实现“一剂多用”和“一剂多效”，减少农事操作时间和生产成本，势必易被广 大农民所接受，产生巨大的效应。3.3 “铁包衣水稻种子湛水直播技术”的中国化集成将推动中国直播稻的大力发展目前我国直播稻的面积占比为30%左右，远低于一些发达国家，这是因为我 国水稻直播技术存在一些技术上的瓶颈（如着田深浅不一、种子易漂浮、发芽不整 齐、杂草难控制和易遭受鼠鸟及倒春寒危害），难以实现“一播齐苗”和“一播全苗”。 若通过本项目研究，在改进和优化配方时多方兼顾直播技术瓶颈问题的解决，集成
3、与创新出中国化的“铁包衣水稻种子湛水直播技术”，实现经济效益、社会效益和生 态效益的有机统一，定将极大推动中国直播稻种植的快速发展。4项目研究技术路线深入理解和掌握日方关于“铁包衣水稻种子湛水直播技术”的最新资料数据根据我国的实际情况，提出需要改进和中国化的方案集成符合中国实际情况的铁包衣技术5研究进度安排时间研究内容2020.05-06进行不同铁包衣率水稻种子的试验与生产2020.07-12开展水稻铁包衣种子直播试验，进行安全性及可行性分析2021.01-04针对已筛选出的稻种铁包衣成分配方的缺点开展优化试验2021.04-05项目验收材料的整理与撰写6项目组成员分工姓名本项目中承担的任务张
4、祖健项目申请人，负责试验思路、实验方案设计及项目全面实施张文静负责不同铁包衣率水稻种子的试验与生产何萍负责水稻铁包衣种子的直播生产试验王紫璇负责稻种铁包衣成分配方的优化刘婕负责优化后铁包衣种子的直播生产试验三、学校提供条件（包括项目开展所需实验实训情况、配套经费、相关扶持政策等）本项目依托江西农业大学拥有稻米国家工程实验室（南昌）、作物生理生态与遗 传育种教育部重点实验室和国家级植物生产实验中心及植物生理学研究室。具备本 项目研究所需要的所有仪器设备，包括分光光度计、恒温烘箱、各种培养箱和水浴 涡、各种灭菌设备和离心机、电子天平、显微镜、折射仪、真空干燥、荧光检测器 等实验设备。学校大力鼓励大
5、学生创新创业训练计划,按照教育部规定实行经费的1:1配套, 并给参与人员加第二课堂学分。四、预期成果1、学术论文期刊投稿1篇；2、发明专利申请1项；3、“铁包衣水稻种子湛水直播技术”的集成与操作规程1套；4、结题总结报告1份。五、经费预算1、调研费：3000元，用于试验大田的实地考察和取样及参加学术会议。2、项目研发的元器件、软硬件测试、小型硬件购置费等：1000元。3、试剂药材和耗材的购买：10000元。3、文献查阅，专业书籍购买，资料打印、复印等：1000元。4、学生撰写与项目有关的论文版面费、申请专利费等：5000元。财政/企业拨款（元X 20000）学校拨款（元X 0）总经费（元）（2
6、0000）六、指导教师意见与水稻移栽相比，水稻直播省去育秧和移栽两个重要环节，具有减轻劳动强度, 缓和季节矛盾，省工、省力、省本、省秧田、高产和高效等优点，已逐渐成为我国 水稻生产的重要栽培方式，但目很难做到“一播齐苗”和“一播全苗”，这主要是由直 播稻种的扎土深浅不一、种子漂浮、发芽不整齐、杂草难控制和易遭受鼠鸟及倒春 寒危害等导致的。为更好地解决水稻直播中存在的一些问题，日本而研发的种子铁 包衣技术一一“粉美人”，但这项技术是否能在中国直接应用是有待验证的。本研 究试图引进日本的“粉美人”湛水直播技术，对其结合我国实情开展改进和优化试 验，创新出符合中国直播稻种植的种子铁包衣技术，具有重大
7、的理论意义和实践价 值，对大学生创新训练来说，是一个可进行且能顺利完成的项目，特此推荐申报, 恳请批准资助！签名：蒋海燕2020年4月21日七、学院意见院系负责人签名：学院盖章:年 月 日八、学校大学生创新创业指导中心意见:签名：（盖章）年 月 日九、学校意见：学校负责人签名：学校公章年 月 日注：表格栏高不够可增加。项目名称日本“粉美人”水稻湛水直播技术在我国的改进优化项目关，键词粉美人；水稻；铁粉；种子；包衣；湛水直播项目类型(4)创新训练项目()创业训练项目()创业实践项目项目来源()自主选题(V)教师科研项目选题()承担社会、企业委托项目选题来源项目名称以铁粉为原料的农用化学品研制与应
8、用项目期限W)一年期()二年期项目实施时间起始时间：2020年5月完成时间：2021年4月所属一级学科作物学所属二级学科作物栽培学与耕作学申请人或申请团队姓名年级学号所在院系 /专业联系电话E-mail主持人张祖健2018惟义农学 1801成员张文静2018惟义农学 1801何萍2018惟义农学 1801王紫璇2018惟义农学 1801刘婕2018惟义农学 1801指 导 教 师第一 指导 教师姓名蒋海燕单位江西农业大学农学院年龄45专业技术职务副教授主要成果2005年获作物栽培学与耕作学硕士学位，主要从事农业生态学研 究。历年来，参与国家自然科学青年基金、地区基金和面上基金 近10项，国家重
9、点研发计划子项目1项，省部级项目10余项。 发表论文20余篇，参编著作4部，参编教材2部。第二 指导 教师姓名程建峰单位江西农业大学工资编号年龄48专燃 梢只务教授联系电话二、项目方案主要成果主持或参加国家和省部级等各类各项科学研究项目20余项。 第1作者（或通讯作者）发表论文90多篇，撰写学术专著3部，主 编4部，副主编专著2部，国审旱稻品种1个，授权发明专利6 项，荣获各级各类奖励10余次。作为第1导师指导的2018年国 家级大学生创新创业训练计划优秀结题。兼任江西盾牌化工、浙 江宇翔生物和上海阳雁信息和四创（上海）生物科技等公司的首席 专家和顾问。项目简介（字数限制在100字以内）“粉美
10、人”是日本为解决湛水直播稻技术中种子着土不深导致的“易飘浮”和 “被鸟吃”而研发的种子铁包衣技术。为引进该技术，本研究将结合我国实情开展 改进和优化试验，创新出符合中国直播稻种植的种子铁包衣技术。一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成 果等）项目主持人为惟义农学1801班的学生，学习刻苦勤奋，成绩优异，GPA3.7, 大二上学期专业成绩位于全班前五，获得了一次二等奖学金、一次三等奖学金，且 系统学习了植物学、植物生理学、田间试验统计、作物育种学、有机化学、生物化 学，对该项目有一定认识。一次性通过CET-4（588分）和CET-6（602分），有较强的 英语文
11、献阅读能力，通过担任班委等锻炼，获得了较好的组织和管理能力，有较好 的团队意识。申请人对参加科学研究以及本实验研究方向具有浓厚的兴趣，积极性 高，专业基础知识扎实。自学能力强，思维敏捷，目标明确，实验操作技熟练。在 努力学习理论知识的同时，还力求与实践的统一，将所学的理论知识用于实践。项目组人员均成绩优秀，基础知识扎实且具有很强的动手能力，对本研究具有 浓厚的兴趣，均系统学习了植物学、植物生理学、田间试验统计、作物育种学、有 机化学、生物化学等学科，英语成绩优异，乐于研读科学文献，拥有出色的团队协 作意识。为确保项目顺利完成，首先，各成员大量查阅相关文献资料，确定详细实 验方案；其次，组内成员
12、协作互助，保质保量按计划分工并及时进行试验数据整理， 确保试验的顺利进行；然后，积极与导师沟通，及时汇报项目进展，积极反馈试验 过程中出现的问题；最后，撰写相关学术论文并投稿。1、项目研究背景（国内外的研究现状及研究意义、项目已有的基础，与本项目 有关的研究积累和已取得的成绩，已具备的条件，尚缺少的条件及方法等）研究意义水稻直播就是将水稻干种子或经过浸种催芽的湿种子按所需的播种量直接播 种到大田里，与移栽相比，省去育秧和移栽两个重要环节，具有减轻劳动强度，缓 和季节矛盾，省工、省力、省本、省秧田、高产和高效等优点，近些年我国直播稻 面积呈日益迅速上升趋势，已逐渐成为水稻生产的重要栽培方式。据估
13、计现在已有 超过30%的水稻种植面积采用直播，尤其是中稻和早稻。水稻直播主要有水直播、 湿润直播和旱直播三种方式，但无论那种方式，目前生产上都很难以做到“一播齐 苗”和“一播全苗”，这主要是由直播稻种的扎土深浅不一、种子漂浮、发芽不整齐、 杂草难控制和易遭受鼠鸟及倒春寒危害等导致的。为更好地解决水稻直播中存在的 一些问题，我国目前主要采用“种子消毒”+“浸种催芽”+“播前化学除草”+“鼠鸟驱避 剂拌种”+“播种芽谷”+“苗期化学除草”的策略；而在日本，2004年由日本农业研究 所和JFE钢铁株式会社联合研发并推出了“铁包衣水稻种子（粉美人）湛水直播技 术”，具有防止种子漂浮、改善幼苗站立、保护
14、种子不被鸟类啄食、无需种子消毒 和显著预防苗病等优点，但同时也存在土壤铁累积、发芽速度减缓和发芽时间延长 等缺点。2019年中国宝武钢铁集团领导到JFE钢铁株式会社考察时发现，“粉美人” 湛水直播技术是一项很好的技术，是铁粉在农业生产上应用的重大突破，决定将其 引进中国。经过宝武钢铁集团下属宝钢金属有限公司协商，将此项技术的中国化应 用委托江西农业大学负责，希望在不久的将来能在全国推广。为此，本项目将结合 中国直播稻技术的现状，试图将两者的优点进行融合和缺点一并克服，调整铁包衣 率和包衣种使用频率、优化种衣剂成分及配比等，集成的中国化“铁包衣水稻种子 湛水直播技术”，从而提高种子发芽速率、缩短
15、萌发时间去思考，实现“一剂多用”、 “一剂多效”、“一播齐苗”和“一播全苗”，促进水稻全生育期健康成长，获得高产和 增加效益。1.1 国内外的研究现状铁包衣剂技术是2003年日本JFE钢铁株式会社为解决劳动力短缺导而创建的一项新型种子包衣技术，目前主要应用于水稻直播稻种子处理上，具体操作过程见 图1。铁包衣剂是利用价格低廉的铁粉和石膏粉通过简单的作业制成。选取发芽率 高的种子，进行盐水选种，在1520C的水中浸泡35天，催芽处理后，使用铁粉 和酸化促进剂一一铁粉进行包衣。包衣种子因铁的酸化，表面变硬，同时释放大量 热量，散热干燥后即可成型。铁包衣种子制成后，可使用背负式动力撒布机、播种 车或直
16、升机等各类机械作业。在日本，铁包衣种子在农业合作社以及私人农场中大 量生产，制成后储存数月，买至农户手中。由于购买铁包衣种子的农民无需再了解 如何制作铁包衣，可有更多时间专注生产，因此谷物产量相应提高。自2003年被 发明出来后，日本的农业机械制造公司以及国家农业联盟合作组织在全国范围内被 鼓励尝试这项新技术。KUBOTA CORPORATION机械公司报道称他们在2012年 成功达到了 5500公顷，并在2008年后逐年翻倍。国家农业联盟合作组织预计在 2015年有15,000公顷。这项技术在韩国也成功的贯彻了下去。经过铁包衣后的水 稻种子无需育秧、插秧，节约人工劳动，节省时间；可长期保存，
17、农闲期可提前包 衣作业，劳动负荷可向农闲期分散，避开农忙提前操作；铁粉的重量导致种子整体 质量增加下沉，有效防止种子漂浮，改善幼苗站立；铁包衣保护种子不被鸟类啄食, 无需稻草人等避鸟害装置；使用铁包衣种子时，无需再进行种子消毒；可显著预防 苗病；播种时可使用各种机械；可在各种水分条件下存活，可使农业选择范围更广; 种子控制及水资源利用更有效。钢铁包衣种子的准备蜃在期夕吐块氧化（铁锈）反应 注意必须散热。铁包衣的干燥种子 可长期保存铁包衣层 铁锈为粘合剂。还原铁粉与烧石膏混合, 水作粘合剂暂时成衣。图1铁包衣剂技术流程水稻直播就是将水稻干种子或经过浸种催芽的湿种子按所需的播种量直接播 种到大田里
18、，与移栽相比，省去育秧和移栽两个重要环节，具有减轻劳动强度，缓 和季节矛盾，省工、省力、省本、省秧田、高产和高效等优点，近些年我国直播稻 面积呈日益迅速上升趋势，已逐渐成为水稻生产的重要栽培方式。据估计现在已有 超过30%的水稻种植面积采用直播，尤其是中稻和早稻。水稻直播主要有水直播、 湿润直播和旱直播三种方式，但无论那种方式，目前生产上都很难以做到“一播齐 苗”和“一播全苗”，这主要是由直播稻种的着田深浅不一、种子漂浮、发芽不整齐、 杂草难控制和易遭受鼠鸟及倒春寒危害等导致的。为更好地解决水稻直播中存在的 一些问题，我国目前主要采用“种子消毒”+“浸种催芽”+“播前化学除草”+“鼠鸟驱避 剂
19、拌种，+，播种芽谷，+“苗期化学除草，的策略；而在日本，2004年由日本农业研究 所和JFE钢铁株式会社联合研发并推出了“铁包衣水稻种子湛水直播技术”，具有 防止种子漂浮、改善幼苗站立、保护种子不被鸟类啄食、无需种子消毒和显著预防 苗病等优点，但同时也存在土壤铁累积、发芽速度减缓和发芽时间延长等缺点。 附主要参考文献：01 Chandra P K, Ghosh K, Varadachari C. A new slow-releasing iron fertilizer J. ChemicalEngineering Journal, 2009, 155(1-2): 451-456.02 Faro
20、oq M, Basra S M A, Ur-Rehman H. Seed priming enhances emergence, yield, and quality of direct-seeded riceJ. International Rice Research Notes, 2009, 31(2): 42-46.f03 Farooq M, Kadambot H M, Siddique H, Rehman T, Aziz Dong-Jin Lee, Wahid A. Rice direct seeding: experiences, challenges and opportuniti
21、esJ. Soil & Tillage Research, 2011, 111(2): 87-98.04 Kumar V, Ladha J K. Direct seeding of rice: recent developments and future research needs J. Advances in Agronomy, 2011, 111: 297-413.05 Liu H, Hussain S, Zheng M, Peng S, Huang J, Cui K , et al. Dry direct-seeded rice as an alternative to transpl
22、anted-flooded rice in central chinaJ. Agronomy for Sustainable Development, 2015, 35(1), 285-294.06 Pandey S, Velasco L. Economics of direct seeding in Asia: patterns of adoption and research prioritiesfJ. Agrivita, 2018 40(1): 45-54.07陈雪飞，唐艳萍，谢英杰，李尚，楚建波，敖方源，彭维钦，李海山，万玉华.我国机械化直 播水稻生产技术研究进展J.中国稻米,2018
23、,24(4):13-19.08赫兵，张振宇，杨祥波，王帅，楠谷彰人，陈殿元.日本水稻直播技术的发展现状及特征J. 中国稻米,2018,24(6): 34-40.09胡培松.杂交水稻产业发展与技术创新J.中国农村科技,2010, 12(4):17-23.10李莲花 铁包衣种子湛水直播，实现水稻栽培省力化J.园艺与种苗,2012, (3): 66-67.11苏柏元，陈惠哲，朱德峰.水稻直播栽培技术发展现状及对策J.农业科技通讯，2014, (1): 7-11.12王春平.浅析我国水稻产业工程机械化发展的现状及对策J.河北农机,2014, (4):26.13王亚梁，朱德峰，张玉屏，陈惠哲，向镜，小仓
24、昭男.日本水稻生产发展变化及对我国的启示J.中国稻米,2016,22(4): 1-7.14徐莹莹，刘玉涛，王俊河，王宇先，高盼，杨慧莹，樊景胜.水稻旱直播研究现状及发展前 景J.黑龙江农业科学,2018, (6): 150-152.15薛思蒙，刘瀛强，毛世平.中日水稻产业生产效率比较研究J.农业经济问题，2017, (11): 69-78.1.2 项目已有的基础水稻直播技术目前已成为我国的一种常规技术在水稻生产被广泛应用，各级地 方农业部门也纷纷出台了适宜当地的技术规程，如DB1303/T015-20U水稻旱直播 技术规程、DB21/T 2525-2015水稻旱(穴)直播机械化作业技术规范、D
25、B21/T 2894-2017水稻机械旱(条)直播栽培技术规程、DB3201/T 122-2008直播水稻高效栽 培技术规程、DB3305T37-2016单季晚稻机械化直播栽培技术规程、DB3205T 126-2016机直播水稻精确定量栽培技术规程、DB33/T992-2015直播稻生产技术 规程、DB42/T 632-2010水稻机械精量穴直播栽培技术规程、DB51/T 2220-2016水 稻机直播生产技术规程等。种子包衣是指在以精选种子为载体，应用手工或机械途径在种子外面包裹一层 含有药剂和促进生长调节物质的“外衣”，这层外衣称为包衣剂。包衣剂又称种衣 剂，是指由相关药剂、营养元素、成膜
26、剂、分散剂和助剂加工而成并形成具有一定 强度和通透性的化学制剂，可直接包覆于种子表面形成“种衣”的膜，在种子周围 形成一个屏障，随种子萌动、发芽、出苗、成长，有效成分逐步释放，并被根系吸 收传导植株各部位，为种子发芽和幼苗生长提供保障的一种技术。包衣剂根据活性 成分的不同可划分为农药性、复合型、生物型和特异型四种类型。种子包衣技术具 有应用方便，成本低廉、防止病虫害、提高种子田间成苗率、促进幼苗生长，减少 环境污染等优点。近年来，随着大量新型包衣剂的涌现，种子包衣方法也从传统的 将包衣剂均匀地包裹在种子表面的“均一型”包衣方法，发展为分层包衣、缓释包 衣等不同包衣方法，以使包衣剂发挥出最佳效果
27、。目前在种子包衣技术上，也非常 成熟，颁布了一些相关的技术表，如GB4404.1-2008粮食作物种子禾谷类、NY/T 375-1999种子包衣机试验鉴定方法、GB/T 21158-2007种子加工成套设备、GB/T 12994-2008种子加工机械 术语、GB/T 15671-2009农作物薄膜包衣种子技术条件、 NY/T 2457-2013包衣种子干燥机质量评价技术规范和DG/T 035-2019种子包衣机 等。1.3 与本项目有关的研究积累和已取得的成绩本项目指导导师长期从事植物生理与分子生物学、营养和光合生理生态等方面 研究工作，尤其是水稻生理生态和化学调控研究。多年来，主持或以学术骨
28、干参加 973计划、863计划、转基因专项、国家自然科学基金、中国科学院知识创新工程 重要方向项目、农业部、江西省、厅（局）和校级科研项目近30项，其中以第1完成 人完成12项；发表（或合作发表）科研与教研论文近90篇，其中第1作者48篇， 通讯作者5篇；学报级刊物19篇，核心刊物40余）篇；副主编论著1部。先后获 各种奖励20余次，其中选育的“赣农旱稻1号”通过2005年国家审定并于2015 年获得农业部植物新品种保护权；目前担任江西省植物生理学会第八届理事会理事 长、江西省植物科学学会联合体主席、中国植物生理学会第十二届理事会理事。1.4 已具备的条件，尚缺少的条件及方法等农学院拥有作物生
29、理生态与遗传育种教育部重点实验室和国家级植物生产实 验中心，再加指导老师的科研设备，完全具备开展本项目的研究条件，极个别项目 的测定（植物组织和土壤中铁含量测定）可以通过有偿服务由公司完成。2项目研究目标及主要内容项目研究目标为将日本农业研究所和JFE钢铁株式会社推行的“铁包衣水稻种子湛水直播技 术”引进、消化、吸收、融合、优化、集成和创新出符合中国直播稻种植的铁包衣 种子技术，必须结合中国的水稻种植现状和稻田理化性质，广泛开展试验研究，完 美地解决好下列关键问题：（1）在中国稻田理化特性的背景下，直播稻种的最佳铁 包衣率（铁粉与种子的重量比）。（2）在中国稻田理化特性的背景下，铁包衣种子直
30、播技术的使用频率（连续使用次数）。（3）采用铁包衣水稻直播技术后，随种子带入稻 田的铁如何影响土壤的理化性质和水稻的生长？（4）保持现有铁包衣种子的优点， 如何优化成分来克服其发芽速度减缓和发芽时间延长等缺点？2.1 主要内容筛选符合中国实际情况的稻种铁包衣成分配方目前在日本推行的水稻直播稻种子铁包衣成分及比例是“种子：铁粉：烧石膏： 熟石膏=40：20：2： 1”，铁包衣率为05这意味着将有一半用种量的铁粉被带入大 田，这明显不符合我国目前的水稻直播技术，因为我国的常规稻直播用量在180 公斤/公顷以上，杂交稻在45公斤/公顷以上。因此，需要开展不同铁包衣率的试验 及作用机制的探究，在不影响
31、原有优点的基础上，尽可能地降低铁粉的使用量，减 少铁粉带入大田造成的铁毒害，筛选出符合中国实际情况的稻种铁包衣成分配方。 优化筛选的符合中国实际情况的稻种铁包衣配方根据日本科学家的试验结果，目前推行的铁包衣种子存在“发芽速度减缓和发 芽时间延长”的最大缺点，而在我国现有的水稻直播中是最不希望看到的，因为我 国通常采用水直播，一旦长时间不发芽，无氧呼吸将导致烂种，早稻直播还时刻面 临着倒春寒的考验。因此，需要根据水稻生物学和生理学的理论基础，开展以“提 高发芽速度、缩短发芽时间和增强抗逆性”为目标的稻种铁包衣配方优化试验，实 现铁包衣水稻种子的“一播齐苗和一播全苗”的美好景象。3项目创新特色概述
32、3.1在国内首次将金属铁作为包衣剂的主要原料目前的包衣剂通常是指由相关药剂、营养元素、成膜剂、分散剂和助剂加工而 成并形成具有一定强度和通透性的化学制剂，根据活性成分的不同可划分为农药 性、复合型、生物型和特异型四种类型，尚未出现将金属铁作为主要原料的包衣齐I。 本项目将根据中国实际情况，改进和优化日本现有的“种子铁包衣齐配方，筛选出 符合中国直播稻种植的“种子铁包衣剂”配方，实现将金属铁作为包衣剂主要原料包 衣材料用于作物种子处理技术。若中国化的“种子铁包衣剂”配方应用效果令人满意 和被市场所接受，将在国内实现金属铁在种衣剂行业的应用首创，给中国铁粉市场 和农业生产带来巨大的效益，也对其他同性质金属（对人类及环境安全且低成本）在 农业领域上的应用提供有益的借鉴和启示。