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植物刺激素(生長調節劑)

植物生物刺激素是一種包含某些成分和微生物的物質,這些成分和微生物在施用於植物或者根圍時,其功效是對植物的自然進程起到刺激作用,包括加強/有益於營養吸收、營養功效、非生物脅迫抗力及作物品質,而與營養成分無關。

2021-09-28 14:55 / 1人閱讀過此篇文章  

植物生物刺激素是一種包含某些成分和微生物的物質,這些成分和微生物在施用於植物或者根圍時,其功效是對植物的自然進程起到刺激作用,包括加強/有益於營養吸收、營養功效、非生物脅迫抗力及作物品質,而與營養成分無關。在國外,生物刺激素產品通常被分為八大類:腐植酸類物質、複合有機物質、有益化學元素、非有機礦物(包含亞磷酸鹽)、海藻提取物、甲殼素和殼聚糖衍生物、抗蒸騰劑、游離胺基酸類等。各類在不同方面的特性有所不同。詳情如下:

作用:

1. 增加植物抗逆性:極端溫度、不規則降雨和氣候變化等脅迫環境發生越來越多,這就對作物正常生長的要求也越來越高,生物刺激素可以增加植物抗逆性和抵禦非生物因素的脅迫;

2.調節植物水分:生物刺激素具有調節植物體內水分的能力,這有助於在乾旱條件下作物的生存;

3.促進營養物質吸收:生物刺激素通過促進營養物質的吸收、運轉和使用,從而避免營養物質的浸出或流失到鄰近的生態系統。減少營養損失,意味著作物可以更好地利用自然資源;

4.提高農產品的質量屬性:生物刺激素可以提高農產品的質量屬性,如糖度、著色、播種質量等。為消費者提供更好的存儲和更富營養的農產品意味著更高的收入;

5.提高土壤的理化性質:生物刺激素有助於提高土壤的理化性質,促進土壤有益微生物的發展,保護和改善土壤健康。健康的土壤,保水效果更好,從而可以更好地抵抗土壤侵蝕。

腐殖酸

 腐植酸是動植物遺骸,主要是植物的遺骸,經過微生物的分解和轉化,以及地球化學的一系列過程造成和積累起來的一類有機物質。它的總量大得驚人,數以萬億噸計。江河湖海,土壤煤礦,大部分地表上都有它的蹤跡。由於它的廣泛存在,所以對地球的影響也很大,涉及到碳的循環、礦物遷移積累、土壤肥力、生態平衡等方面。土壤所含的腐植酸總量最大,但在其中的含量平均不足百分之一,鹹淡水中含有的總量也不小,但是濃度更低。

腐殖酸的來源又可分為兩大類:生化和煤化(礦質)

按照在溶劑中的溶解性和顏色分類,可分為三個組分:

①溶於丙酮或乙醇的部分稱為棕腐酸;

②不溶於丙酮部分稱為黑腐酸;

③溶於水或稀酸的部分稱為黃腐酸

煤化(礦質)腐殖酸農業應用的特點

腐殖酸是一類不溶於水的以芳香核為主體、含有多種官能團結構的高分子有機酸性物質聚合體,它包括胡敏酸(黑腐酸+棕腐酸)和富里酸(黃腐酸),廣泛的存在於自然界中,是土壤中有機質的重要組成部分。它與銨、鈉、鉀等一價鹼金屬物質化合後產生可溶於水的腐殖酸鹽。

一、 胡敏酸(黑腐酸+棕腐酸):含碳52%、氫3~4.5%、氧30~39%、氮3.5~5%。一般認為其分子上含有四個羥基和三個酚羥基,使之具有較大的陽離子代換量,一般在300~12500pxol/kg,因而具有了很好的保肥性,但其與二價的陽離子結合後的產物不溶於水,所以它是水穩性團粒結構形成時的不可缺少的物質。

二、 富里酸(黃腐酸)的分子量較小,易於被生物吸收利用,其功能團含量較多,生理活性大,可直接溶於水。這些特性就決定了它在農業上有較多的應用。其作用表現如下:

1、能縮小作物氣孔的開張度,減少水分的蒸騰,使植物和土壤保持較多的水分,是一種優良的抗旱劑

2、提高多種酶活性和葉綠素含量,增加新陳代謝和光合作用,使糖分和乾物質增多,從而提高作物抗凍和抗病等抗逆能力,提高作物產量,改善作物品質,是一種新型的植物生長調節劑。

3、通過物理化學作用與農藥形成農藥、黃腐酸複合物。這種複合物既降低了農藥的毒性,又減少污染,提高藥效,降低用量,是一種較好的農藥緩釋增效劑;

4、可絡合微量元素,提高作物對微量元素的吸收能力;

5、能腐蝕鉀長石等礦物使之釋放出各種養分。但它與一二價陽離子形成的鹽能溶於水,不利於水穩性團粒結構的形成。

煤化(礦質)腐殖酸在作物上的表現

1、刺激生理代謝。腐殖酸分子中含有多種活性功能基團,可增強作物體內過氧化氫酶,多酚氧化酶的活性,刺激生理代謝,促進生長發育。如腐殖酸能促使種子提早發芽,出苗率高,在低溫下尤為顯著;能刺激根尖分生組織細胞的分裂與增長,使幼苗髮根快,次生根多,根量增加,根系伸長,使作物吸收水分、養分能力增加。因此,養分供應充足,作物莖快健壯,枝葉繁茂,光合作用增強,加速養分向子實體轉移,促進果實提前著色成熟。

2、提高養分利用率。腐殖酸含有羧基,酚羥基等官能團,有較強的離子交換和吸附能力,能減少銨態氮的損失,提高氮肥的利用率。經氧化降解的硝基腐殖酸,可抑制尿酶活動,提高尿素利用率。降解的硝基腐殖酸增加磷在土壤中移動的距離,抑制土壤對水溶性磷的固定,使速效磷轉化為緩效磷,促進根系對磷的吸收。腐殖酸官能團可以吸收存儲鉀離子,使鉀肥緩慢分解,增加鉀的釋放量,提高速效鉀的含量。腐殖酸與難溶性微量4 元素可以發生鰲合反應,生成溶解性好可被作物吸收的腐殖酸微量元素鰲合物,從而有利於根系和葉面吸收微量元素。

3、改善土壤結構。腐殖酸可以促進土壤水穩性團粒結構的形成,調節土壤PH值,調節土壤水、肥、氣、熱狀況,提高土壤交換容量,達到酸鹼平衡,提高土壤保水保肥能力,促進土壤微生物的活動,使好氣性的細菌、放線菌、纖維素分解菌的數量增加,加速有機物質的分解轉化,促進營養元素釋放,便於作物吸收營養。

4、增強植物植物抗逆性。腐殖酸能減少植物葉片氣孔張開強度,減少葉面蒸騰,從而降低植株耗水量,使植株體內水分狀況得到改善,保證作物在乾旱條件下正常生長發育,增強抗旱性。腐殖酸多為兩性膠體,表面活性大,對真菌有抑制作用,可增強作物坑寒性,易被細胞膜吸附,改變細胞膜滲透性,促進無機養分的吸收,防止腐爛病、根腐病,減輕作物害。

5、增產提質。腐殖酸可以與微量元素形成絡合物或鰲合物,增加微量元素從根部向葉部或其它部位運轉的數量,調節常量元素與微量元素的比例和平衡狀況,加強酶對糖分、澱粉、蛋白質、脂肪及各種維生素的合成運轉。可促進酶的活性,使多糖轉化為可溶性單糖,使澱粉、蛋白質、脂肪物質的合成積累增加,加速各種代謝的初級產物從莖葉或根系向果實、種子輸送,使果實豐滿、種子飽滿,提高子實的產量。

作用:增溶作用:腐植酸能起到表面活性劑的作用,其金屬鹽的表面張力低於水的表面張力,對農藥可產生明顯的分散和乳化效果,能提高可溶性農藥的溶解能力;

增效作用:腐植酸可增強植物對農藥的吸收,能提高農藥和植物生長調節劑的生物活性,可明顯改善農藥的效果;

緩釋作用:腐植酸對農藥的分解速率有明顯的抑制作用,而且腐植酸的用量越大其速度越慢。

降毒作用:腐植酸可鈍化生物中那些對農藥毒性敏感酶的活性,激發對農藥有拮抗作用酶的活性,緩解和降低農藥中的毒性。

 有機無機複合肥作為一種新型肥料,正成為21世紀生態農業用肥的發展方向,腐殖酸的主要功能為:

A.使用腐植酸,可改變土壤中含鹽過高、鹼性過強、土粒高度分散、土壤結構性差的理化性狀,促進土壤團聚體的形成,使其成良好狀態,從而為植物根系生長發育創造良好的條件。

  B.施用腐植酸可疏鬆耕層土壤,破壞鹽份的積累,降低表土含鹽量,起到隔鹽作用,提高出苗率,減少弱苗、死苗,使植物健康成長。

  C.腐植酸具有較高的陽離子變換量,比一般土壤高10倍以上。施入土壤後,使土壤對陰離子吸附能力顯著提高,使表層鹽含量減少。

  D.鹽鹼土地特別是鹼土PH值過高(9.0以上),直接危害作物生長,甚至引起死亡,另外PH值過高還影響到土壤中的磷、鐵、錳、硼、鋅等營養元素的有效性。而腐植酸PH值為6.8偏酸性,可中和鹼性,減輕消除鹼性對土壤和植物的危害,使低產鹽鹼地得到改良,為作物幼苗生長創造良好的土壤條件。

胺基酸

不同的胺基酸對作物的生理功能不同,但又具有協同性,主要的18種胺基酸的不同作用:

丙氨酸 :增加合成葉綠素,調節開放氣孔,對病菌有抵禦作用;

精氨酸 :增強根系發育,是植物內源激素多胺合成的前體,提高作物的抗鹽脅迫能力;  

天冬氨酸:提高種子發芽,蛋白質的合成,並在壓力時期的生長提供氮; 

半胱氨酸 :含有胺基酸維持細胞功能,並作為抗氧化劑的硫; 

穀氨酸 :降低作物體內硝酸鹽含量;提高種子發芽,促進葉片光合作用,增加葉綠素生物合成

甘氨酸 :對作物的光合作用有獨特的效果,利於作物生長, 增加作物糖的含量,天然金屬螯合劑;

組氨酸 :調節氣孔開放,並提供碳骨架激素的前體,細胞分裂素合成的催化酶; 

異亮氨酸和亮氨酸 :提高抵抗鹽脅迫,提高花粉活力和萌發,芳香味的前體物質;

賴氨酸 :增強葉綠素合成,增加耐旱性;  

蛋氨酸 :植物內源激素乙烯和多胺合成的前體;  

苯丙氨酸 :促進木質素的合成,花青素合成的前體物質;  

脯氨酸 :增加植物對滲透脅迫的耐性,提高植物的抗逆性和花粉活力; 

絲氨酸 :參與細胞組織分化,促進發芽;

蘇氨酸 :提高耐受性和昆蟲病蟲危害,提高腐殖化進程;  

色氨酸 :內源激素生長素吲哚乙酸合成的前體,提高芳族化合物的合成; 

酪氨酸 :增加耐旱性,提高花粉萌發;  

纈氨酸 :提高種子發芽率,改善作物風味。

製作工藝

 由圖中我們看到,各種胺基酸生產方法的優劣,目前農業上應用最廣泛的還是酸水解法、酶解法和發酵法。酸解法生產成本低,生產工藝相對簡單,大多採用鹽酸進行水解處理,生產出的胺基酸中氯離子含量高,不過也可進行脫氯處理。酸水解工藝胺基酸容易被破壞,尤其是植物生長素前體的色氨酸完全被破壞,但也並不是那麼不堪,合理得選擇和應用也是很不錯的。  

酶解法和微生物發酵法相對胺基酸種類保留比較全面,寡肽含量較高,有害物質少,這兩種生產方法在農業中應用無疑是最適合的,尤其是酶解法,一些先進的技術可以根據分子量需求進行定向剪切,得到需要的分子量區間,如寡肽的分子量在1000道爾頓以下。雖然國內使用酶解法胺基酸的肥料企業很少,但並不表示我們國內的酶解胺基酸技術水平達不到,只是由於目前國內大多肥料企業對胺基酸的認知不夠,以及原料成本較高,用於農業上的較少。 現階段酶解胺基酸大多是用於微生物培養、保健品(海洋魚低聚肽、大豆低聚肽等膠原蛋白肽)、養殖業等方面,相信國外生物刺激素這一理念傳入中國,國產胺基酸類肥料的發展也會更健康的發展。中國農業落後於一些發達國家,肥料企業創新能力可能不足,但中國企業的借鑑能力和在借鑑中創新的能力絕對是獨步全球。

作用:

1、為蛋白質合成提供基本成分。

2、為植物提供優質的氮源、碳源和能量。

3、為根際微生物提供營養(腐生菌)。 

4、鈍化多種重金屬元素,減輕其毒副作用,降低肥害;對硝酸鹽也有一定的抑制作用。 

5、抗逆作用:提高作物對乾旱、高溫、鹽脅迫等耐受能力,尤其小分子肽(少量胺基酸聚合物)能清除自由基、抗氧化、抗重金屬毒害的能力,修復作物病害作用極強。

  6、螯合多種中微量元素,為植物提供穩定的螯合礦質元素(鈣鎂鋅銅錳鐵等),能快速被植物吸收和利用。

海藻肥

海藻肥是指以海藻或海藻提取物為原料,通過發酵、酸鹼工藝或肥料混配工藝生產出來的生物肥。該肥在歐盟 IMO、ECOCERT,北美 OMIR,日本 JAS 標準和中國有機食品技術規範中被明確認定為有機農業的應用產品。主要功效有三個,即改良土壤、提高作物光合作用、提高作物抗逆性。

海藻肥料的生產方法、

一般可分為化學水解法(即氫氧化鉀水解法)、物理提取法、生物發酵法(即酶降解法)等,還有以海藻工業的廢棄物中提取生物活性物質,再經科學配製而成的肥料。

提取方法對於產品活性物質和營養成分含量的影響極大,即使營養成分含量相同,但活性物質的含量可能有很大差異。海藻活性成分能最大保持其原有的狀態,則其使用效果最佳,目前生產海藻有機肥最好的方法是冷細胞破裂技術,此技術可以最大限度的保持海藻活性物質的活性,其次為生物降解法,可以很好的保存活性物質活性,而化學水解法則較差。

1、目前國內外絕大部分廠家主要採用化學水解法生產海藻肥,化學水解法最大的缺點在於強鹼高溫破壞了海藻內源物質的活性,該類產品較多,比如國內小廠家生產的廉價海藻肥料。

2、生物發酵法的原理是利用微生物在以海藻等為養分的代謝過程中產生的多種酶,將構成海藻的大分子物質降解成小分子、水溶性的物質,因為發酵過程沒有化學法的強鹼和高溫,可以很好的保存海藻中有效成分的活性,一些進口自愛爾蘭、挪威等過的海藻肥採用此法生產。

3、物理提取法是採用壓差冷細胞爆破工藝達到海藻細胞壁破碎的目的,可以原滋原味的保存海藻細胞液中有效成分的活性,最大程度的發揮海藻肥的功效,整個生產過程,不添加任何外源物質。該方法生產的海藻肥品質優,質量佳。

生產海藻肥的優質海藻:

1、巨型螺旋藻(Ecklonia maxima):多產於南非西海岸的冰冷海水中,其中富含天然生長素和細胞分裂素,可在兩年時間裡生長到3米高,有海洋森林之稱,生長環境惡劣,在極其寒冷的海水中可以保持高速生長,可見其所含的促生長物質的活性很強。是生產優質海藻肥的很好原料。

2、泡葉藻(Ascophyllum nodosum):多產自於北大西洋挪威海岸及冰島海岸,生長環境溫度低,含有豐富的蛋白質及天然優質營養素,是製備飼料和肥料的優質原料。

3、褐藻屬海帶(Laminaria japonica Aresch):主要分布於千島群島、薩哈林島和日本的北海道,美洲太平洋和大西洋北岸,中國遼東半島和山東半島沿岸,產量大,生長快,一般國內企業用於提取海藻素用在食品或是肥料加工。

海藻肥的特點:

1.營養豐富:活性海藻肥中含有大量的非含氮有機物,有陸生植特無法比擬的鉀、鈣、鎂、鐵、鋅、碘等40多種礦物質和豐富的維生素,特別是海藻中所特有的海藻多糖、藻朊酸、高度不飽和脂肪酸和多種天然植物生長調節劑,可刺激植物體內非特異性活性因子的產生和調節內源素的平衡。

2.易被植物吸收:海藻肥中的有效成分經過特殊處理後,呈極易被植物吸收的活性狀態,在施用後2~3小時進入植物體內,並具有很快的吸收傳導速度。海藻肥中的海藻酸可以降低水的表面張力,在植物表面形成一層薄膜,增大了接觸面積,水溶性物質比較容易透過莖葉表面細胞,使植物有效地吸收海藻提取液中的營養成分。

3.可改良土壤:海藻肥是一種天然生物制,可與植物—土壤生態系統和諧地起作用。它可直接使土壤或通過植物使土壤增加有機質,激活土壤中的各種微生物。這些微生物可在植物—微生物代謝物循環中起催化劑作用,使土壤的生物效力增加。

4.肥效特久:海藻肥可直接使土壤或通過植物使土壤增加有機質,激活土壤中的各種有益微生物,這些微生物可在植物—微生物代謝物循環中起催化劑作用,使土壤的生物效力增加。植物和土壤微生物的代謝物可為植物提供更多的養分。同時,海藻多糖及腐植酸等形成的螯合系統可以使營養緩慢釋放,延長肥效。

5.安全無公毒:海藻肥原料來自天然海藻,與陸生植物有良好的親和性,對人、畜無毒無害,對環境無污染,是生產無害化蔬菜的優質肥料。

促進作物生長的機理:

1、海藻多糖、酚類多聚物、甜菜鹼促進植物體內有機物和無機物的上下輸送導向,調節細胞的滲透作用,促進作物生長,誘發作物產生抗逆因子,提高機體免疫力活性,增加作物抗病性。還有抗病毒和驅蟲的作用。酚類多聚物、甜菜鹼還具有驅蟲和抗真菌功能。

2、細胞激動素(t—玉米素、二氫玉米素、異戊烯腺苷嘌呤和t—玉米素核苷)促進細胞分裂,細胞體擴大,打破種子休眠、促使萌發,解除頂端優勢,促進側芽生長,抑制衰老等。

3、植物生長素(赤黴素及吲哚乙酸、吲哚丁酸等)可打破休眠,促進植物生長,誘導開花;促進木質部、韌皮部細胞分化,刺激新根的形成,促進插條髮根、調節愈傷組織的形態建成。

4、褐藻糖膠具有抗病毒,消除自由基和抗氧化作用,提高免疫系統功能,調節增強植物免疫力,阻止植物對重金屬及其他毒素的吸收,抑制腫瘤病毒細胞生長,促進健康細胞再生,保持循環系統的健康,提高保濕功能。

5、甘露醇具有參與機體的光合作用,調節機體營養滲透平衡,增強植物的免疫力,提高植物抗鹽能力,維持細胞生存和促進生長分化的作用。

6、有機碘可促進生物氧化,調節蛋白質合成和分解,促進糖和脂肪代謝,調節水鹽代謝,促進維生素的吸收利用,增強酶的活力,促進生長發育。碘化和氧化菌體蛋白的活性基因,並與蛋白的氨基結合而導致蛋白變性和抑制菌體的代謝酶系統。能殺死細菌、真菌、病毒和阿半巴原蟲。





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