生命、生長,、發(fā)育,。這幾個(gè)詞經(jīng)常出現(xiàn)在關(guān)于植物或作物的文章里,生命是什么,,生長是咋回事,,發(fā)育又是指什么。 其實(shí)這也是很多科學(xué)家們一直在探討的問題,。 我國著名生物學(xué)家貝時(shí)璋院士認(rèn)為生命“無非是自然界三個(gè)量(物質(zhì),、能量、信息)綜合運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn),,,。。,?!?/p> 那么,生長和發(fā)育就是生命綜合運(yùn)動(dòng)的過程了,。 蛋白質(zhì),,是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)。幾乎所有的生命都含有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),。即便是很小的病毒,,也有蛋白質(zhì)外殼。 植物細(xì)胞中當(dāng)然也少不了蛋白質(zhì),,很多情況下,,植物的生長其實(shí)也是蛋白質(zhì)數(shù)量上的增加。這也是為什么氮,,是植物所必需的的三大營養(yǎng)元素之首的原因,。 不管是中國的還是外國的,耕種作物的農(nóng)民,最大的夢(mèng)想就是在有限的土壤面積上收獲到更高的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量,,以獲取更好的經(jīng)濟(jì)收益,。施肥是達(dá)到這一目標(biāo)的最常用的措施。比如水肥一體化,、高含量水溶肥,、緩控釋肥等等。但發(fā)現(xiàn)不論方式如何先進(jìn),,肥料怎樣的好,,也往往難以滿足農(nóng)民的這一基本愿望,甚至還會(huì)帶來各種意想不到的問題,,比如成本越來越高,、土壤性質(zhì)越來越差、缺素癥防不勝防,。 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,,科學(xué)家們一直在為如何平衡全球越來越突出的一對(duì)矛盾而絞盡腦汁。滿足越來越多的人口吃飯問題的同時(shí),,還要消解現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來的能源消耗和環(huán)境污染問題,。 生物刺激素的出現(xiàn)和應(yīng)用,對(duì)于上述問題的解決似乎有了一些幫助,。尤其是利用化學(xué)的或生物酶的先進(jìn)技術(shù)工藝,,從動(dòng)物的、植物的殘?bào)w或?qū)S弥参镏邪寻被岬葟牡鞍踪|(zhì)中萃取出來,,作為生物刺激素物質(zhì),,用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,一方面可以促進(jìn)作物健康生長,,另一方面也解決了動(dòng)物加工殘留物帶來的環(huán)境問題,。 目前國內(nèi)外生物刺激素產(chǎn)品市場中,源自蛋白質(zhì)水解產(chǎn)物的產(chǎn)品越來越多,。那么,,這類產(chǎn)品到底是如何生產(chǎn)出來的,含有什么,,又是如何促進(jìn)作物生長的,? 蛋白質(zhì)是由很多種不同的氨基酸相互纏繞形成的肽鏈,再交聯(lián)成具有一定空間結(jié)構(gòu)的大分子含氮物質(zhì),。 簡單說,,氨基酸--肽--多肽--蛋白質(zhì),是從簡單到復(fù)雜的一種生化過程,。在植物體,、動(dòng)物體和人體的活細(xì)胞內(nèi),這個(gè)過程一直在進(jìn)行著。 反過來,,這些生物體需要各種氨基酸、肽和蛋白質(zhì)等來維持其生命過程,。所以,,雞蛋、大豆制品,、肉類等蛋白質(zhì)食品成為人類最經(jīng)常食用的營養(yǎng),,施用氮肥成為提升作物產(chǎn)量的基本措施。 眾所周知,,硝態(tài)氮,、銨態(tài)氮和酰胺態(tài)氮是最常使用的肥料,即便是農(nóng)家肥也要先轉(zhuǎn)換成銨態(tài)氮才能被植物根系吸收,。在本公眾號(hào)其它文章里提到過,,植物根系也可以從土壤里或葉片通過氣孔,直接吸收氨基酸,。工業(yè)合成氨基酸的成本太高,,利用生物自有的蛋白質(zhì)成分來萃取氨基酸更合算。 動(dòng)物的毛皮,、結(jié)締組織,,植物的細(xì)胞壁中都含有各種蛋白質(zhì)??梢岳靡欢ǚ绞桨哑渲械牡鞍踪|(zhì)分解成更小的肽和氨基酸,。這就是蛋白質(zhì)的水解。 水解蛋白質(zhì)的工藝方法有兩種,,一種是化學(xué)法,,一種是酶解法。 化學(xué)法就是用酸或堿直接把蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞掉,,其中,,酸解法是在高溫(大于121℃)、高壓(大于220.6千帕)下用鹽酸或硫酸直接處理蛋白質(zhì)原料,;堿解法較簡單,,先加熱溶解蛋白質(zhì),然后再加入堿性物質(zhì),,如氫氧化鈉,、氫氧化鉀等,并把溫度控制在某一個(gè)水平上,。 化學(xué)水解法生產(chǎn)的氨基酸含量比較高,,但也容易破壞對(duì)植物很重要的色氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸和絲氨酸等,,甚至將L-型氨基酸轉(zhuǎn)化為植物不能直接吸收的D-型氨基酸,,不但降低了氨基酸的利用率還對(duì)植物具有潛在的毒性。高溫還破壞了維生素等不耐熱的其它成分,。另外,,酸和堿的使用,增加了產(chǎn)品的鹽度,。 化學(xué)法生產(chǎn)的氨基酸類生物刺激素,,成本低、技術(shù)難度小,,市場中這類產(chǎn)品很多,。 盡管有科學(xué)家對(duì)化學(xué)法獲取到的動(dòng)物源的氨基酸類生物刺激素做了一系列安全評(píng)測,并證明它對(duì)植物和生態(tài)是無害的,。但歐盟還是出臺(tái)了一項(xiàng)政策,,禁止在有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的直接食用的器官上噴施這類生物刺激素。 一般的,,通過酶解法獲取植物源的蛋白質(zhì)水解物,。這些酶類包括源自動(dòng)物的、微生物的和植物的,,比如胰酶,、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶,、堿性蛋白酶等,。酶解法不需要高溫(低于60℃)和高壓,溫和且更精準(zhǔn)的針對(duì)肽鏈上的具體位置切割蛋白質(zhì)肽鍵,。所以,,酶解法得到的蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素盡管氨基酸總含量可能比化學(xué)法的低一些,但所含氨基酸的類別更容易被植物利用,。同時(shí),,還含有更多的肽、類黃酮,、脂類,、碳水化物以及類植物激素。因?yàn)榫唧w的原料,、生物酶種類,、酶解時(shí)間控制等環(huán)節(jié)上的差別,這類生物刺激素之間在功能上往往也各有特色,。 不論是化學(xué)水解法還是酶解法,,得到的蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素實(shí)際上是氨基酸,、肽分子和蛋白質(zhì)以及其它生化物質(zhì)的混合物,或者是多種獨(dú)特氨基酸的混合物,。這些物質(zhì)對(duì)植物具有如下幾方面的功效,。 1、刺激植物體內(nèi)碳和氮的代謝循環(huán),,促進(jìn)氮的同化利用,。植物從水中獲取氫,從空氣中獲取二氧化碳,,在綠色葉片中利用光為動(dòng)力合成大分子的碳水化合物,這就是發(fā)生在葉片及葉綠體內(nèi)的光合作用,,是物質(zhì)和能量的合成,、儲(chǔ)存過程。幾乎與此同時(shí),,在細(xì)胞的線粒體內(nèi)發(fā)生著一個(gè)與此相反的分解過程,,呼吸作用,把大分子的碳水化合物分解成二氧化碳和水,,同時(shí)釋放出能量,。 光合作用與呼吸作用看似是兩個(gè)不同的生化反應(yīng),實(shí)際上卻是相輔相成的系列性代謝過程,??梢赃@樣認(rèn)為,光合作用是為了呼吸作用而生,。呼吸作用則是為了驅(qū)動(dòng)植物體內(nèi)所有的生理活動(dòng)所生,。包括營養(yǎng)的吸收、輸送,、轉(zhuǎn)化,,細(xì)胞分裂、組織分化和器官的形成及生長等等,,都無不需要物質(zhì)上的和能量上的支撐,。這幾乎所有的一切則是通過呼吸作用來提供。氮的吸收和利用也是如此,。 當(dāng)根系吸收到的硝態(tài)氮或銨態(tài)氮到達(dá)細(xì)胞質(zhì)中以后,,首先被一系列的酶轉(zhuǎn)化成氨,才能與呼吸作用過程的三羧酸循環(huán)中產(chǎn)生的谷氨酸相結(jié)合形成谷氨酰胺,,這才算是進(jìn)入了氮的代謝循環(huán)并合成為蛋白質(zhì),。這是一個(gè)很復(fù)雜的過程,需要很多呼吸作用中產(chǎn)生的生化物質(zhì),,也需要更多的酶,,比如硝酸還原酶,、谷氨酰胺合成酶等等。 研究發(fā)現(xiàn),,蛋白質(zhì)水解物中的氨基酸,、肽等成分能夠刺激三羧酸循環(huán)中的三種酶(蘋果酸脫氫酶、異檸檬酸脫氫酶和檸檬酸合成酶)和氮同化過程中的五種酶(硝酸還原酶,、亞硝酸還原酶,、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和天門冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶)的活性,。進(jìn)而提高植物對(duì)氮的吸收和利用率,。 另外,氨基酸可以作為植物的氮源被根或葉片直接吸收和利用,,也就是說,,氨基酸也是一種氮肥。 簡單點(diǎn)說,,使用這類生物刺激素可以提高植物對(duì)氮的吸收和利用率,,意味著可以少施點(diǎn)氮肥; 2,、調(diào)節(jié)和促進(jìn)植物生長,。色氨酸是植物生長素合成的前體物,蛋氨酸是乙烯合成的前提物,,土壤施用含有這兩種氨基酸的蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素,,可能會(huì)被土壤微生物合成為生長素和乙烯進(jìn)而調(diào)節(jié)植物的生長。生長素促進(jìn)維管系統(tǒng)的分化,,形成更多的側(cè)根,,調(diào)節(jié)植物庫和源的關(guān)系,促進(jìn)水分和礦質(zhì)養(yǎng)分進(jìn)入營養(yǎng)體,,促進(jìn)植物生長,。適量的乙烯則可以提高植物的抗逆能力; 3,、降低植物體內(nèi)硝酸鹽的含量,。硝酸鹽,是一種影響人體健康的化合物,。不合理施肥有可能會(huì)增加植物體內(nèi)硝酸鹽的積累,。研究發(fā)現(xiàn),谷氨酸,、谷氨酰胺,、天門冬氨酸和甘氨酸等氨基酸能夠降低植物體內(nèi)硝酸鹽的含量。所以,,健康栽培作物生產(chǎn)安全的農(nóng)產(chǎn)品,,最好還是使用含有這些氨基酸成分的生物刺激素,; 4、提高植物對(duì)生物性和非生物性脅迫的耐受能力,。有相當(dāng)多的證據(jù)表明,,含有精氨酸、谷氨酸,、鳥氨酸,、甘氨酸、脯氨酸,、甜菜堿,、類黃酮、小分子肽等組分的蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素,,能夠提高植物對(duì)溫度,、鹽分、水分等因素出現(xiàn)逆境脅迫時(shí)的耐受能力,,其機(jī)理可能是作為生物信號(hào)分子,上調(diào)相關(guān)基因的表達(dá),。 通俗點(diǎn)說,,在高溫/低溫來臨之前,使用這類生物刺激素產(chǎn)品可以幫助作物更好的耐受不良環(huán)境所帶來的壓力,; 5,、降低重金屬對(duì)植物的毒性。銅,、鋅,、鐵、鎳,、鎘,、砷、鉛等都屬于重金屬,,前三種雖然是 生產(chǎn)中經(jīng)常需要給作物補(bǔ)充的微量元素,,但劑量稍微控制不好就會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害,后幾種盡管生產(chǎn)中一般不會(huì)直接補(bǔ)充,,但可以隨著污水,、有機(jī)肥中進(jìn)入農(nóng)田毒害植物。 脯氨酸作為植物細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)劑,,能夠降低這些重金屬對(duì)植物的毒害,,同時(shí)消解受傷后細(xì)胞釋放出來的自由基對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生進(jìn)一步的傷害。組氨酸,、天門冬酰胺,、谷氨酰胺,、半胱氨酸、谷胱甘肽等也具有這種能力,。 簡單說,,當(dāng)植物遭受到重金屬傷害之初的時(shí)候,趕緊噴施含有這些氨基酸或肽類的生物刺激素,。 了解到這些關(guān)于蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素的知識(shí)以后,,作為使用者,選購的時(shí)候要弄清楚這樣幾件事,。 1,、動(dòng)物源的還是植物源的?動(dòng)物源的便宜一些,,但植物源的效果可能會(huì)更好,; 2、使用目的,?為了促進(jìn)生長,,選擇的面比較寬,動(dòng)物源的植物源的都可以,。提高或改善植物抗脅迫的能力,,就要看看產(chǎn)品中是否含有脯氨酸、甜菜堿和類黃酮等為主的成分,。以生根為主,,就要選擇含有色氨酸的產(chǎn)品了; 3,、和肥料,、農(nóng)藥一樣,生物刺激素不是萬能的,,也不是神藥,,不能多頻次大劑量濫用。要在關(guān)鍵的生長節(jié)點(diǎn)巧妙的使用,。 作為生產(chǎn)企業(yè)和經(jīng)銷商,,也最好搞清楚產(chǎn)品的成分及其功能,開發(fā)出對(duì)應(yīng)的賣點(diǎn)和最佳使用方法,,展現(xiàn)出產(chǎn)品的真正魅力,,讓農(nóng)民有更好的體驗(yàn),才能越賣越好,。 比如,,小麥和玉米這兩種作物,因?yàn)閮r(jià)格偏低使其種植效益遠(yuǎn)沒有蔬菜和果樹更高,,且一個(gè)生長季好像就是一兩次施肥兩三次打藥,,看似沒有什么技術(shù)含量,,農(nóng)民也不愿意有更多的投入。實(shí)際上,,它們的種植面積卻是其它作物無法相比的,,正是因?yàn)槭找娴停r(nóng)民更希望低投入高產(chǎn)出的管理技術(shù),。那么通過蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素的合理使用來減少化肥施用量這一點(diǎn)就有文章可做,。這對(duì)于種植有幾百畝上千畝的大戶來說就是一項(xiàng)很有價(jià)值的技術(shù)。 秋施基肥,,是果樹栽培中最重要的環(huán)節(jié),,但很多果農(nóng)往往因?yàn)闀r(shí)間上或天氣上的原因沒有在秋季施肥。春季如何給果樹補(bǔ)充營養(yǎng),?有很多人,,在春季施用大量的肥料。這是錯(cuò)誤的,,因?yàn)榇藭r(shí)的果樹在萌芽,、開花、坐果和新梢生長時(shí)盡管需要各種營養(yǎng),,尤其是氮素營養(yǎng)的支持,,但根系卻因?yàn)橥寥罍囟绕投荒芗皶r(shí)恢復(fù)到足夠的吸收能力,從土壤中吸收氮素,。此時(shí),你施用再多的肥料也是沒有多大效果的,,反而會(huì)造成燒根,,以及坐果前后的旺長。 在萌芽后,,尤其是有新葉出現(xiàn)以后采取下促根的吸收能力上補(bǔ)氨基酸營養(yǎng)再結(jié)合追施坐果肥等綜合措施來改善果樹對(duì)營養(yǎng)的需求,。 所謂下促根的吸收能力,就是少量追施速效氮肥的同時(shí)利用腐殖酸類或海藻提取物類刺激素產(chǎn)品刺激根系恢復(fù)生長,;上補(bǔ)氨基酸,,就是結(jié)合噴藥,葉面噴施蛋白質(zhì)水解物類生物刺激素產(chǎn)品,,直接通過氣孔補(bǔ)充氨基酸營養(yǎng),,待坐果后再行追施適量的肥料。 |
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