化學(xué)控制技術(shù)的應(yīng)用

1、化學(xué)控制技術(shù)的應(yīng)用 瀏覽次數(shù):357 ( 2003 - 9 -13) 水是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是作物生長(zhǎng)和提供農(nóng)產(chǎn)品的先決條件。盡管地球上水的儲(chǔ)量很大，但其中可利用的淡水量只占地球總儲(chǔ)水量的十萬分之三左右，而且這些淡水在地球表面上又分布得極不均勻。我國(guó)是一個(gè)水資源不太豐富的國(guó)家，人均淡水量只有世界平均數(shù)的四分之一。其中黃、淮、海、灤、遼、黑和西北內(nèi)陸渚河流域，更是處于少水干旱地區(qū)，這一廣大地區(qū)的人均淡水量又只有全國(guó)人均數(shù)的六分之一。因此，如何發(fā)展省水型的農(nóng)業(yè)，如休提高水分的利用效率，將是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必須認(rèn)真研究的一個(gè)嚴(yán)峻的問題。本節(jié)僅就國(guó)內(nèi)外用各種化學(xué)處理的方法提高作物抗旱能力的

2、進(jìn)展情況作一介紹，供我國(guó)北方旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中參考使用。一、提高種子活力及抗旱力的措施種子的活力與生活力，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中是兩個(gè)密切聯(lián)系而又有所區(qū)別的概念。生活力是指種子的發(fā)芽潛力，通常可用實(shí)驗(yàn)室條件下種子的發(fā)芽力來表示，而活力是指種子的分健壯度，包括迅速、整齊的發(fā)芽潛力及生長(zhǎng)潛勢(shì)和生產(chǎn)力。因此，它不僅包括發(fā)芽力，而且還涉及到田間的成苗與生長(zhǎng)狀況。也就是說，它能反映種子對(duì)不利環(huán)境因子的適應(yīng)能力。種子活力的高低受到很多因素的影響，如遺傳性、母株的營(yíng)養(yǎng)狀況、收獲時(shí)的成熟度、機(jī)械損傷程度、貯藏條件及貯藏時(shí)間的長(zhǎng)短以及病原體感染等等。此外，大量研究表明，在播前用一定的化學(xué)或物理方法處理，也能使種子活力得到

3、顯著提高。在近代，最早進(jìn)行種子的播前處理系統(tǒng)研究的是蘇聯(lián)的學(xué)者金杰里，他們?cè)?0年代就提出了干濕循環(huán)法。如小麥，是先將種子干重的30的水分浸濕麥種，邊加水邊攪拌均勻。然后蒙上濕布，置于1525下24小時(shí)，再攤成薄層晾干。這樣反復(fù)處理23次后再播種。干濕循環(huán)法的生理依據(jù)是這樣的。處在乳熟期的種子，當(dāng)它們還只有成熟種子的體積的1/8時(shí)，可以被完全氣干而不喪失其活力。分離出的胚可以被干燥到百分之五的含水量，當(dāng)重新得到水分并置于合適的介質(zhì)中，就又能恢復(fù)其正常的發(fā)育與出芽。但是，如果發(fā)芽過程繼續(xù)進(jìn)行干濕處理，發(fā)芽的胚就將很快喪失它們對(duì)干燥的抵御能力而失去活力。此間，臨界期為胚根（第一條種子根）露出來的時(shí)

4、候。在脫水時(shí)種子根首先死亡。但在達(dá)到這一天之前，種子或胚能承受多次的干燥與復(fù)水而不受傷害，而且這樣處理還能引起原生質(zhì)膠體及酶活性的一系列變化，增加幼苗對(duì)干旱的抵抗能力。在單純的干濕交替處理的基礎(chǔ)上，很多學(xué)者進(jìn)行了藥劑處理試驗(yàn)，如各種無機(jī)鹽、有機(jī)酸、甘露糖醇、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等，也都在不同程度上提高了種子活力，取得抗旱增產(chǎn)的效果。金杰里及其學(xué)派的工作，在60年代之后逐漸在國(guó)際上引起了重視，很多人重復(fù)了這一類試驗(yàn)，并取得一定的增產(chǎn)效果。如Husain （1968）報(bào)導(dǎo)，谷子播前鍛煉后，當(dāng)在較晚時(shí)期受到水分脅迫的情況下，可增產(chǎn)15。Pencic（1966）對(duì)玉米種子進(jìn)行播前處理，平均增產(chǎn)526公斤

5、3;公頃1，并觀察到預(yù)處理能使玉米在出穗期的蒸騰強(qiáng)度降低。Pantumkar（1971）在印度拉賈斯坦將麥種用3的NaCl與Na2SO4浸種，在田間試驗(yàn)中使產(chǎn)量由376733公斤·公頃1提高到16202326公斤·公頃1。Azizbekova（1962）在阿塞拜疆的中等鹽堿土上播前用0.2%MgSO4處理種子，棉花增產(chǎn)29.8%，小麥增產(chǎn)15.3%，玉米增產(chǎn)6.2%。我國(guó)河北省等用CaCl2悶種拌種，一般可增產(chǎn)10。趙思齊從1974年起研究藥物攪拌對(duì)小麥的增產(chǎn)效果，先后比較了十余種的硼酸，這個(gè)配方效果最好。據(jù)我們多年研究及示范推廣結(jié)果來看，增產(chǎn)幅度可達(dá)1020。我們用黃腐酸

6、處理小麥種子，從數(shù)十個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)及56000畝示范推廣結(jié)果來看，平均增產(chǎn)11，在干旱的情況下可觀察到小麥的抗旱力明顯提高。但是在一些試驗(yàn)中，如Waisel(1962)、Evenari(1962)、Phiepotts（1972）卻未能觀察到明顯的增產(chǎn)作用。據(jù)分析其原因可能是，（1）干旱鍛煉使用的技術(shù)不同；（2）干旱的程度、持續(xù)時(shí)間及干旱出現(xiàn)時(shí)作物的生育期不同；（3）不同品種的反應(yīng)性不同。目前一般認(rèn)為，在干旱不是十分嚴(yán)重的情況下，種子處理的增產(chǎn)效益較明顯。用（聚乙二醇）處理種子，對(duì)提高種子活力，特別是對(duì)存放時(shí)間較長(zhǎng)的老化種子，有明顯的效果，如洋蔥、胡蘿卜、甜菜、大豆等。據(jù)認(rèn)為，將種子浸入高滲溶液后，水

7、分可較緩慢地進(jìn)入種子，防止了吸脹損傷，使種子停留在吸水第二階段的時(shí)間延長(zhǎng)，使活力較差的種子得到了修復(fù)的機(jī)會(huì)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中的另一個(gè)很有意義的問題是如何加速種子發(fā)芽，使小苗盡早出土。在干熱地區(qū)的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)中，隨著土壤蒸發(fā)的強(qiáng)烈進(jìn)行，在播種之后，苗床常常迅速變干，發(fā)芽常因不適合的環(huán)境條件而被推遲，苗很弱，又因病蟲害而致死。這是由于不適合發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的低土壤水分下，真菌的菌絲仍能發(fā)展的緣故。anjura（1969）的工作表明，出苗所需時(shí)間的長(zhǎng)短是棉花種子活力與產(chǎn)量能力的一個(gè)很好的指標(biāo)（表351）。 Singh（1981）將豌豆種子在鈷、鉬及清水中浸6小時(shí)，然后在不同水勢(shì)下發(fā)芽。隨著脅迫程度的增加，

8、發(fā)芽率逐漸降低，但可觀察到，經(jīng)鉬離子處理的種子，有較明顯的效果，發(fā)芽率由對(duì)照的45.2提高到6268.8%。郭禮坤（1982）用14種藥劑對(duì)糜子、谷子、玉米、高粱進(jìn)行種子處理，觀察到發(fā)芽及成苗的影響。發(fā)現(xiàn)黃腐酸、赤霉素等六種具有明顯的效果。就不同作物而言，對(duì)糜子的作用最顯著，其次是谷子，玉米與高粱則基本無效。將處理過的種子播在含水率6.8%的輕壤土中（相當(dāng)于12巴），出苗能提高1540；在7.4巴的甘露醇溶液中，糜子幼苗的生長(zhǎng)率提高3053，谷子提高521。二 抗蒸騰劑及生長(zhǎng)抑制劑的使用本世紀(jì)初以來，人們就開始進(jìn)行利用化學(xué)藥劑降低蒸騰作用的試驗(yàn)。60年代初，Zelitch等在病因科學(xué)院通報(bào)上連

9、續(xù)發(fā)表了幾篇很有影響的論文，介紹了用煙草葉小圓片法檢驗(yàn)氣孔開張度的方法及PMA（苯汞乙酸）的抗蒸騰效果。這些工作引起了各國(guó)的普遍關(guān)注。據(jù)Zelitch介紹，在104摩爾時(shí)即可使煙草葉的蒸騰降低一半左右。它的藥效很長(zhǎng)，噴一次可維持二周，而且它僅僅影響被噴區(qū)域中的氣孔而不會(huì)被輸送到其它細(xì)胞，對(duì)植物沒有毒害。在Zelitch、Gale、Stodard等人的帶動(dòng)下，60年代初在國(guó)際上出現(xiàn)了一個(gè)研究抗蒸騰劑的熱潮。到60年代末期，氣孔開閉的內(nèi)源激素的研究出現(xiàn)了新的突破。ABA（脫落酸）的工作使抗蒸騰劑的研究又出現(xiàn)了第二次高潮。大量工作證明，ABA是植物葉片氣孔運(yùn)動(dòng)所必不可缺的內(nèi)源激素，它對(duì)植物沒有毒害，

10、就其有效濃度及反應(yīng)的靈敏度而言，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了以往研究過的藥物。但是ABA的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，合成很困難，價(jià)格昂貴，沒有生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。因此，人們對(duì)ABA衍生物的研究就寄于很大的希望，期望能從中篩選出結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、易于制取而活性更高的衍生物作為氣孔抑制劑。目前這類工作尚在積極進(jìn)行之中。根據(jù)抗蒸騰劑的性質(zhì)及其作用方式，人們一般將它們分成代謝型氣孔抑制劑，薄膜型抗蒸騰劑及反射型抗蒸騰劑三類。下面分別舉一些例子來說明其使用效果。印度的Das及其同事發(fā)現(xiàn)，環(huán)光合磷酸化抑制劑（二氯汞-4，6-二硝基酚、2，4-二硝基酚）、整形素（Morphactin）、甲草胺（alachlor，即拉索）是幾個(gè)很有效的代謝型氣孔抑

11、制劑。噴施一次二硝基酚（）能使蒸騰減少作用維持12天。施用很低濃度的甲草胺可使蒸騰的減少維持2022天，而且再次噴藥又能使氣孔重新關(guān)閉，蒸騰再次降低。在施用這些藥劑之后，由于減少了水分的損失，因此，玉米等植物體內(nèi)的水分虧缺得到改善，水勢(shì)明顯提高，水分利用效率明顯提高，產(chǎn)量有所增加。在薄膜型抗蒸騰劑的研究中,Devenport與Hagan（1972、1975、1977）等人的工作是一個(gè)比較成功的例證。在美國(guó)加利福尼亞州，橄欖在收獲前及收獲時(shí)的天氣常常是又干又熱，橄欖的產(chǎn)量及質(zhì)量常因之而下降。這時(shí)節(jié)下的雨，果農(nóng)們稱之為價(jià)值百萬（Million dollar rain），這種現(xiàn)象不是由于土壤水分的作

12、用，而是于雨本身。因此人們推測(cè)，很可能是下雨時(shí)果實(shí)能吸收水分，或者是高濕減少了水分的丟失。這樣，就有可能利用抗蒸騰劑來增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)。他們?cè)谑斋@前12周對(duì)橄欖樹噴以薄型抗蒸騰劑（CS6432、mobileaf），使果實(shí)體積增加了515，取得了明顯的效果。薄膜型抗蒸騰劑的另一個(gè)用處是用于樹苗移栽。用丁二烯丙烯酸對(duì)歐洲白樺、小葉椴、挪威槭、鉆天楊等樹苗進(jìn)行處理，葉片上形成的薄膜使蒸騰在812天內(nèi)下降3070。他們認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)可使春季造林的季節(jié)延長(zhǎng)兩個(gè)星期。反射型抗蒸騰劑目前研究及使用得較多的是成本低廉的高嶺土（即白堊土）。De及Patil （1978）對(duì)印度的旱地冬小麥葉面噴施高嶺土后，取得良

13、好的效果。冬小麥?zhǔn)怯《茸钪饕亩魑?，播種面積為1800萬公頃，但其中幾乎一半是沒有灌溉條件的干旱地區(qū)。De等人在19761978年間的工作表明，在播各種后45天噴施濃度為6的高嶺土，能使葉溫下降1-2.5，蒸騰明顯降低。在不同的降水年份，產(chǎn)量增加16.5-27.7%。經(jīng)過四分之一個(gè)世紀(jì)的研究，抗蒸騰劑雖已取得一些實(shí)際應(yīng)用，但總的來說，由于價(jià)格、毒性及其效果等問題，至今并未在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中大面積推廣。在氣孔開放抑制劑的研究中，近來出現(xiàn)的很有苗頭的一類藥物是螯合劑。由于的移動(dòng)在保衛(wèi)細(xì)胞的膨壓運(yùn)動(dòng)及氣孔開閉中超著十分重要的作用，因此，將一些能與螯合的離子載體進(jìn)行葉面噴施或從葉面基部喂入，看來確能有

14、效地引起氣孔關(guān)閉及蒸騰降低。如雙環(huán)已基18-冠-6、monensin，地衣酸、藻酸、水楊嗪酸，它們使蒸騰降低的效果相當(dāng)明顯，有的在極低濃度下（1015摩爾）使大麥葉片蒸騰下降50，18-冠-6及monensin在低濃度下的效果甚至比還高出12個(gè)數(shù)量級(jí)（表352）。從最近Carbonnier（1986）的報(bào)導(dǎo)看，他們已對(duì)地衣酸進(jìn)行了相當(dāng)廣泛的研究，并已在非洲撒哈拉南部國(guó)家中進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好的效果，這是值得重視的。 三、高吸水性樹脂的應(yīng)用效果高吸水性樹脂（簡(jiǎn)稱持水劑）是70年代中期以后新開發(fā)的一類高分子材料。由于經(jīng)能吸收并保持相當(dāng)于自身重量幾百至幾千倍的水分，因此，在工業(yè)、醫(yī)遼及農(nóng)林業(yè)中得到

15、了日益廣泛的應(yīng)用。高吸水性樹脂目前已有十多個(gè)品種，以最早開發(fā)的淀粉接枝聚丙烯腈水解共聚體為例，首先是將聚丙烯烯腈接枝到淀粉上去，形成淀粉-聚丙烯共聚體，然后在一定條件下將它們水解，這樣的水解共聚體，依靠其羥基、羧基鈉鹽和酰胺基的氫鍵及滲透壓的復(fù)合作用，就能吸收并保持比自身重量大得多的水分。據(jù)報(bào)導(dǎo)，目前最高的可達(dá)1：5000，而纖維素只能吸收15倍的水分，淀粉亦不超過50倍。水劑在農(nóng)林業(yè)中的應(yīng)方法，一種是造成種子涂層或種子造粒；第二種是根部涂層；第三種是與耕作土混合作為栽培床，這些方法都能明顯地提高作物的抗旱能力，下面舉幾個(gè)例子來說明之。 種子涂層是將持水劑與水在攪拌下開成一定濃度的水分散體（農(nóng)

16、度0.75-1%），再把種子與該分散體混合均勻，攤開晾干，使這在種子表面形成一個(gè)薄層，而后進(jìn)行播種。河南農(nóng)學(xué)院棉花栽種組（1982）按上述方法處理棉籽后，在含水率為816的不同土壤水分低于10的不同土壤中進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，從表354的材料可看出，對(duì)照在土壤水分低于10以下時(shí)出苗率極低，而用持水劑處理后，在土壤水分為8時(shí)亦能達(dá)到60以上。對(duì)小麥種子所做試驗(yàn)亦觀察到類似的結(jié)果。四、作用催熟劑的可能性催熟劑是干燥劑與脫葉劑的總稱，它們一般于作物接近成熟時(shí)使用，以加速種子的成熟并提前收獲。使用催熟劑不僅便于機(jī)械化作業(yè)，而且可為第二茬作物播種爭(zhēng)取時(shí)間，再則，在某些地區(qū)施用后可使作物免受某些自然災(zāi)害（如早霜、干熱風(fēng)）的危害，減少損失。在我國(guó)華北南部，小麥一般在5月底6月初收獲，但在5月下旬常有干熱風(fēng)發(fā)生并引起千粒重的下降及明顯的減產(chǎn)（>10）。如能使小麥提前710天成熟，這對(duì)豫、陜、晉、皖等等來講，是有著極重要意義的。目前，有關(guān)這方面的研究還很少，但這是值得探索的一條途徑。使用催熟劑時(shí)，不僅要使作物提前成熟，一個(gè)重要的問題是能否促進(jìn)莖葉的養(yǎng)分向生殖器官中轉(zhuǎn)移，從而不至于降低產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量，更希望能因之而增產(chǎn)?，F(xiàn)在看來，這也是很有可能的，有人曾用142及標(biāo)記的葡萄糖和乙烯