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甲壳素产品作为农药的一些特点
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甲壳素产品作为农药在种植业的实际应用中表现出许多优秀的特性,概括起来可以归纳以下10个方面。 1、完全无毒无害 甲壳素均属天然高分子化合物,无毒无味,可被生物降解。以甲壳素对ICP系鼷鼠按每日18g/kg鼠体重进行连续19日经口投入的亚急性毒性实验,未发现异常现象。可以认为甲壳素与蔗糖、食盐一样,对人和动物是无害的。在国内外已有用甲壳素制成的保健食品、化妆品、医药等作为商品出售。这是甲壳素产品能成为绿色农业主导产品的必备和基本的特点。 2、有效诱导作物增强抗性 这是甲壳素产品最具有竞争力,最被看好的特点。传统的植保技术过份依赖化学农药,而几乎所有的农药都是遵循直接杀灭原则。在这种观念和技术的主导下,使病虫的抗药性不断增加,而植物自身的抗病抗逆机制却逐渐被削弱、钝化、休眠甚至丧失。这就是现今病虫害防治越来越困难的根本原因。由此可见,要使植保走出误区,摆脱胎换骨摆脱困境,应该首先着眼于千方百计调动作物自身的免疫机制,甲壳素产品恰好为此创造了条件,提供了物质基础。甲壳素能诱导作物在短时间内产生大量多种抗性物质,使作物自身免疫能力大大提高,一旦病菌侵犯,这些抗性物质就能从多个靶位对之加以消灭。这种作用持久,而且病菌难以产生抗药性。实践表明,抓住了调动作物自身免疫这条主线,强调预防为主,辅助科学管理和适当的外部农药的抑控,许多病害的防治都变得不再困难。甚至给那些长期困扰被认为几乎无望解决的病害的防治带来了光明的前景。 3、可防可治 应用甲壳素强调预防为主,甲壳素产品最好在作物发病前使用才能获得最佳效果。由于甲壳素的作用机制是诱导作物产生抗性物质,这些抗性物质可以迅速歼灭入侵的病菌,因此,在作物已经发病后及时使用甲壳素产品,往往也可取得较好的效果。实践表明,应用甲壳素产品对炭疽、疫病、病毒、枯黄萎、根腐等病害均可直接控制。对其他多数病害,或病情严重时,可与外抑农药(减量)配伍,内抗外抑,协同作物,多数情况也都能取得满意的效果。这一点对于甲壳素产品的前期市场开拓意义尤为重要。 4、防治病害范围广泛 甲壳素诱导作物产生多种抗生物质,因此对病毒、真菌、细菌三方面病害的防治都有效,尤其是对病毒病的防治过过往往是植保的难题,而用甲壳素产品防治效果却十分理想。这些均已得到实践的验证。 5、辅助防治虫害 实践表明,经常使用甲壳素的作物较少发生虫害。由于昆虫外皮均含有几丁质,而甲壳素诱导作物产生的几丁质酶可降解昆虫外皮的几丁质从而破坏昆虫表皮使之死亡;也有人认为,几丁质聚糖被作物吸收后,在昆虫吮后进入体内把内壁的几丁质壳素酶分解掉,使其失去了生物被膜而丧失生存条件。这些情况均在昆虫则孵化成幼虫时效果最好。甲壳素产品对各种蚜虫均有明显的触杀作物,这已经得到实践的验证。 6、增强作物的抗逆能力 甲壳素诱导作物的抗性不仅表现在抗病,也表现在抗逆方面。施用甲壳素,对作物的抗寒冷、抗高温、抗旱涝、抗盐碱、抗肥害、气害、抗营养失衡等方面能力的提高有良好作用。这是由于甲壳素对作物本身以及土壤环境均产生多方面的良好影响,譬如甲壳素诱导作物产生的多种抗性物质中,有些具有预防、减轻或修复逆境对植物细胞的伤害作用;再如甲壳素能促使作物生长健壮,健壮植株自然也有较强的抗逆能力;甲壳素对土壤环境的影响将在下面加以介绍。实践中,当作物幼苗遇低温冷害而萎蔫时,及时使用甲壳素很快植株就恢复了长势;当作物不论是什么原因导致根系老化时,使用甲壳素很快就会促使焕发出有活力的新根系;当作物受农药药害枝叶枯萎时,使用甲壳素可以辅助解毒并使之很快就抽出新的枝叶。这些都是甲壳素增强作物抗逆性能力的典型实例。 7、提高产量,改善品质 甲壳素对作物的增产作用也十分突出,这是因为甲壳素可以激活、增强植株的生理生化机制,促使根系发达,茎叶粗壮,使植株吸收和利用水肥的能力以及光合作用等都得到增强。实践表明,甲壳素用于粮食作物,仅处理种子即可增产5-15%;用于果蔬喷灌等可增产20-40%或更多。对作物品质的改善如增加粮食蛋白质和面筋的含量、果蔬糖的含量,产品风味的改善等作用也十分明显。随着人们生活质量的提高,产品的品质将会越来越受到重视,甲壳素在这一方面的作用将日益显得重要。 8、有利于改善土壤中微生物的分布 这是甲壳素很有意思的特点。研究表明,甲壳素进入土壤后可以大大促使有益细菌如固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的增生,抑制有害细菌如霉菌、丝状菌的生长。比如使放线菌的数量一周内可增加近30倍。这一特点决定了甲壳素可以有效改良土壤,改善作物的生存环境,也是它可以防控土传病害和促进作物生长的一个重要原因。 9、广谱抗菌,良好的成膜性、保湿性和选择透气性 甲壳素有广谱的抗菌性。研究表明,甲壳素对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的多数菌都有很好的杀灭作用。甲壳素在作物的表面形成薄膜,对病菌的侵害起阻隔作用,而且这层膜有良好的保湿作用和选择性透气作用。这些特性决定了甲壳素可以成为果蔬保鲜剂的最好原料。现在甲壳素保鲜剂已经问世,其保鲜作用十分良好。甲壳素的抗菌作用也表现在甲壳素产品的一些辅助用途上,比如可治疗外伤,消炎,止血,止痛,促进伤口愈合,治疗脚气等等。 10、使用方便,价格不贵 甲壳素产品多为水剂,兑水就可以利用。价格不贵农民比较容易接受。 综上所述,甲壳素产品集诸上许多独特优点之大成,特别是它的诱抗特性在植保方面有重大意义,这些在现有农药中是少见的。甲壳素产品的广泛应用将会导致植物保护从观念到技术的一次根本性变革,将会为减少作物病虫害,发展两高一优(高产、高效、优质)的绿色农业带来美好的前景,其前途不可限量。这已经在实践中日益明显地表现出来了。 典型作物典型病害的防治: 1、瓜、菜、草莓等作物连作减产的防治 瓜、菜(主要是茄果类)、草莓等作物的连作减产,历来被视为难题,一直未能找到理想的解决办法。连作减产的原因是多方面的,如土壤养分的失调,土壤盐分含量过高,上茬同类作物所产生的废酸中毒,以及镰孢菌为主的土传病菌的危害等。要彻底解决连作问题必须采取综合的防治措施。传统的防治方法,如轮作倒茬,选用抗病品种,嫁接,淹水改土灭菌,化学药剂防治等,均存在各种局限和困难,难以取得理想的效果。利用生物农药健根宝(沈阳农业大学开发的微生物农药)和甲壳素生物农药(施特灵),辅以合理施肥和科学管理,有望为解决连作减产开辟出一条崭新而有效的途径。健根宝和甲壳素产品主要解决重茬最关键、最棘手的防控土传病害问题。仅仅应用健根宝和甲壳素产品就可以解决连作减产的主要问题,实现防病、增产,这已经得到了实践的验证。 2、水稻立枯病的防治 水稻旱育苗已成为我国水稻栽培的主要技术。面积不断扩大,然而水稻苗期的立枯病也相应肆虐,成为制约旱育苗发展的主要障碍。立枯病因源于幼苗出土后的寒潮、冷害,小苗的正常代谢受到阻碍,原生质受到破坏,生理机能减弱,以致内抗性减弱甚至丧失,病菌就相机侵染。由此可见,防治苗期立枯病,增强秧苗自身的抗性是关键所在,甲壳质产品恰可担当此任。用甲壳素产品浸种,出苗后,小苗一叶一针到三叶一针时喷2遍 甲壳素产品。最好在喷第一遍(一叶一针)时加入常规50%量的叶面肥,效果更好。 3、地下块茎(含鳞茎、根茎)类作物的防病和增产 甲壳素生物农药对块茎类作物的抗病增产效果特别显著,应积极倡导采用。甲壳素的作用主要表现在作物的早期发育中,以土豆为例,施用甲壳素产品后,其主要有效成分被土豆块茎的淀粉粒子吸收后,作为细胞高效活化因子可取代其他植物激素,促进生根早发,提高出苗率,促进淀粉的大量合成。这是实现高产的基本因素。当苗出齐后,尤其在插墒时和土豆形成期是薯类晚疫病盛发期,可用甲壳素产品喷防,如见病则提高甲壳素产品浓度控制。按上述措施,出苗率已平展叶期计算,展叶出苗率比对照高43.5%,平均提前三天出苗;须根增加5%,主根直径比对照平均增粗1.8mm,主根长度比对照增长1.8cm,在生长中期计算,没进行任何喷雾情况下产生量比对照增加16.17%,可以认为:所有地下块茎、鳞茎、根茎类作物应用甲壳素产品处理是挖掘增产潜力的最简便有效的方法。
甲壳素的抗病诱导机理 甲壳素的抗病诱导作用主要源于几丁质酶,几丁质酶广泛存在于自然界,在高等植物中主要分布于植物的茎、叶、种子、愈伤组织中,几丁质酶常与防卫反应的诱导有关;几丁质酶是一种糖苷酶,主要催化几丁质的水解,具有几丁质外切活性和内切活性,并且具有转氨基葡糖酶的活性,可水解几丁质内部的糖苷键,释放寡糖,许多纯化的几丁质酶还显示不同程度溶菌酶活性,本身具有抗真菌的作用。植物中的几丁质酶的活性及其基因表达可被病原物、病原激发子、乙烯、水杨酸、紫外线及重金属诱导,从而使植物对病原菌侵染的抵抗力明显增强。 诱导几丁质酶及其它与防御反应相关酶的合成抗性诱导的具体过程是:病原菌入侵植物时,植物本身有辨认系统,能识别病菌入侵,而病菌细胞壁上的几丁质扮演被辨认的角色,使被侵染植株中原本存在的、低量而具有活性的几丁质酶大大提高,以分解入侵病菌细胞壁上的几丁质。植株内产生的几丁质寡糖活化细胞膜上的蛋白激酶,使细胞内产生磷酸化反应,提高与抗性有关的酶,从而启动植物的防御系统,并产生植物干扰素,酚类复合物等抗病物质,对病原菌产生抑制作用,这些反应均在数小时内完成。如甲壳素可诱导黄瓜产生抗菌的水解酶(几丁质酶、壳聚糖酶和葡聚糖酶),使病原真菌细胞壁松弛,细胞解体。甲壳素还可以诱导植物合成多种植物保护素、木质素等,从而提高植物的抗病性。 甲壳素防病防虫作用机制 甲壳素被非常有益的放射菌喜欢,施用甲壳素会促进放射菌繁殖,以达到抑制植物病害,驱避并杀灭害虫,促进作物生长旺盛,提高品质等多功能效果。杀虫原理:分泌酵素, 增进分解几丁质的活性,可以溶解昆虫坚硬的表皮及线虫虫卵硬壳, 具防虫效果。杀菌原理:刺激植物体产生自由酚化合物酵素及甲壳素酶,溶解真菌的细胞壁,使其消失,减轻植物受到有真菌的危害。 甲壳素的作用形式 抗菌活性剂:瓦解真菌的细胞壁达到免疫功能, 抗菌抗霉功效。 杀菌展着剂:含甲壳素的溶液因带有正电荷,会与植物细胞表面的负电荷紧密结合,促使杀菌剂及其它小分子营养成份连结于植物上,延长其效果,并刺激叶孔细胞收缩,降低菌丝侵入机会。 杀虫剂、防线虫剂:溶解昆虫坚硬的表皮及线虫虫卵硬壳, 具防虫效果,叶面喷施时,对细菌、蚜虫、蜘蛛等害虫及病原菌无法寄居于作物上。 土壤微生物改良剂:在土壤中分解后能促进放射菌的增殖,对有害丝状菌产生自然拮抗作用,改良土壤内微生物的生态,改善土壤菌落混乱。降低化学农药需求,减少对环境的污染。 天然有机缓肥:诱导刺激植物对肥料的吸收能力,可作为土壤改良液肥,叶面喷施则为优良的叶肥,并因为带正电高分子聚合物可以缓释其它施用肥料的肥效,增加作物收成。 防止生育障碍:产生凝集作用,使用于粘性土质能改善其土壤团粒作用以促进通气性、保水性及排水性,对作物的根部伸长,毛细根的发育有良好效果,使土壤活化,改善根部生态环境。
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