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腐植酸:作物抗逆与品控的良师!

腐植酸:作物抗逆与品控的良师!

全球土壤沙漠化和气候变化等环境问题,都极大的制约着农业生产。

在我国耕地退化面积较大,南方部分地区耕地土壤酸化,北方部分地区土壤盐渍化,酸性土、盐碱土面积占耕地面积60%。由于过度施肥、用肥水平低等不可持续性的管理方式,也造成大部分耕地中有机质含量越来越少以及盐分离子聚集。部分地区耕地污染较重,地力下降。除此之外,气候变化引起的各类问题也是农业目前面临的威胁之一。冰雹、霜冻、干旱、倒春寒等问题是造成种植户经济损失以及农产品产量的一大因素。据报道,今春清明小长假突如其来的霜冻,导致渭南多地出现低温冷冻灾害,李子、草莓、葡萄、核桃等作物受害严重,多数种植户几乎面临绝产。这些都使得农业种植面临极大的风险和损失。

在这样险峻的环境问题面前,农业用肥及管理水平不跟进,则更无法保证农产品品质,大小果、畸形果、裂果、口感差、不耐储运等问题随之出现,如何保证农产品品质也成为现代农业急需解决的重大问题。

基于上述农业目前面临的挑战,开启第二次绿色革命,改善土壤,提高作物抗逆能力及农产品品质,将是目前解决农业困局的一个出口。目前,生物刺激素作为一种新型农业品,已经逐渐在国内外受到认可,生物刺激素与传统肥料最大的不同在于其对作物生长发育的调控作用,这种调控作用在传统植物营养的方式下很难达到。如今包括腐植酸、海藻提取物、多肽、壳聚糖、氨基酸等新型生物刺激素异军突起,已经在国际市场流通,而腐植酸作为最主要的多功能生物刺激素,已经普遍受到种植户的认可和青睐。

什么是优秀的腐植酸腐植酸是由动植物的残骸,经微生物的分解和转化,以及地球化学作用下的一系列过程形成和积累起来的一类有机物质。腐植酸是一种无特定结构的高分子化合物,含多种活性官能团,通常多呈黑色或深棕色的胶体状态,它是土壤有机质的重要组成部分,也是土壤肥力的一个重要指标。如今,为更好的服务于农业,腐植酸已经逐渐被优化加工,使其具有更好的水溶性和生物活性,而什么是优质的腐植酸产品必须具备特点,这必将成为市场选择的原因。

1.来源

煤炭是腐植酸的重要来源,最年轻的煤炭如草炭、泥炭,都含有腐植酸,其中腐殖质物质含量较多,但仍含有大量的原始植物成分(纤维素、蛋白质等),资源较少,到褐煤阶段,腐植酸则经过了复杂的芳香缩合-异构化过程,生物活性更高,C含量增加,这两类腐植酸均称为原生腐植酸。到烟煤阶段,腐植酸因高度聚合而成为中性,不再含有腐植酸。因此,年轻的褐煤则是最佳提取腐植酸的原料,其可塑性强,提取成本合理,含氧官能团多,生物活性高,田间应用效果好,从经济、环保和性能方面考虑,年轻的褐煤都为生产腐植酸的最佳原料。

2.水溶性

根据在不同溶剂中的溶解性将腐植酸细分为黑腐酸(溶于碱)、棕腐酸(溶于碱又溶于醇)和黄腐酸(溶于碱又溶于酸和醇),而传统的腐植酸物质难溶于水,必须经过物理、化学或生物活化处理,使难以为作物直接吸收的结合态的腐植酸和部分游离态腐植酸转化为水溶性腐植酸,才能应用于作物,目前市场上流通的腐植酸类产品多为腐殖酸钾或腐殖酸钠等,具有一定的水溶性,但由于腐植酸来源、配比、结构及活性官能团的含量少等原因,导致一些产品在硬水中的溶解度小,不抗酸性水环境,这极大的限制了它们的使用。

3.分子量

通常来说,黑腐酸分子量为最大,棕腐酸次之,黄腐酸最低。而接近分子量的腐植酸虽具有相似的分子结构,但分子量仍分布较广,从几百到几百万,不同分子量段,其分子结构及官能团数量不同,导致了不同分子量段腐植酸的化学性质的差异,进而引起田间应用效果的差异。因此,小分子量段的含量高、不同分子量段的科学配比以及在田间功能上的应用是优秀的腐植酸产品应该具备的特点。

腐植酸:促进作物抗逆的完美助剂随着农业技术的应用,腐植酸在作物上的功能已经逐渐被揭示,太多的功能也亟待挖掘,腐植酸促进作物抗逆的效果已经跃然田上,但如何促进作物抗逆、如何改善土壤环境等这些问题仍未被科学的解释,这些研究也处在初期阶段。

1.改良根际土壤环境

腐植酸对土壤的改良与其自身的物理化学性质密不可分。腐植酸的水溶液是一种亲水的溶胶,在水溶液中呈现疏松的网状结构,因而具有强的保水能力,同时对有机物质和无机物质均有一定的吸附作用。腐植酸还与粘土矿物反应,可形成稳定的络合物,如与土壤钙离子形成稳定的团粒结构;有较强的阳离子交换能力,可降低土壤EC值,调节PH。除此之外,腐植酸作为微生物的天然有机碳源,能够促进微生物的增殖,从而促进根际微环境,保持土壤疏松,保持根系活力。因此,可以通过腐植酸改良土壤理化性质,间接提高植物的耐逆性和抗逆性。例如,研究发现在内蒙古地区重度盐碱地上施用腐植酸产品(优美柯-盐柯)使土壤全盐量下降55.4%、PH值下降0.3,交换性钠含量下降6.1%,改良土壤结构,使作物正常生长。

2.刺激抗逆基因表达

腐植酸可引发细胞的信号传递反应,将一系列抗逆信号逐级靶向传递至下游细胞核或其他细胞器,使特定基因表达量发生相应的上调或下调,从而导致下游生理合成或代谢过程的响应,从而响应胁迫反应,促进生长发育。例如,研究发现腐植酸产品(优美柯-盐柯)在盐胁迫下可通过刺激类胡萝卜素合成、叶绿素合成、矿质元素吸收、激素信号传递等抗盐相关基因的表达,从而促进类胡萝卜素、叶绿素合成,并通过激素介导的信号传递效应调控内源代谢,调控作物内源水平,调节作物对矿质元素的吸收,增强作物的抗盐能力。

3.提高作物抗氧化能力

腐植酸对提高作物抵御干旱、盐碱、高温、低温、病虫害胁迫等方面有卓越的效果,这些效果均来自于腐植酸良好的生物刺激作用,这些胁迫均会造成作物的氧化胁迫,使作物细胞内活性氧(ROS)物质积累,引起细胞氧化,细胞膜发生脂类过氧化反应,最终导致细胞死亡,表现出植物生理性凋亡。而腐植酸可激活细胞内的抗氧化酶活性及抗氧化剂的合成,使细胞清除过量的ROS,保护细胞膜。如腐植酸产品(优美柯-盐柯)可激活作物体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性以及还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)等的含量,通过激活抗氧化系统以清除盐碱胁迫下过量的ROS,降低膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的含量,保护细胞膜,使作物抵御各类胁迫造成的生理性氧化胁迫。

4.其他方面

腐植酸还具有一定的螯合和络合性质,能与金属离子及水合氧化物反应,因此可以使植物更有效的利用土壤中的的营养元素;不仅如此,叶面喷施腐植酸可影响气孔开闭,使作物更好的抵御高温干旱等环境条件。等等,腐植酸对于作物抗逆的帮助是多方面且平衡的,从土壤到作物本身,从非生物胁迫到各类生物胁迫,从萌发到结实,均能够有效安全的帮助作物抵御不良侵害。

腐植酸:果蔬品控的必需品农产品的品质不仅影响其商业价值,也对人类健康有着十分重要的影响。具有优秀品质农产品不仅可以提高其市场竞争力,而且可以提高其内在的营养价值和口感。因此,如何保证农产品的品质,如何在生长关键点做到精准的品控,则是优秀的腐植酸产品在田间施用的一项重要技术。

众所周知,腐植酸能够促使种子萌发,提高出苗率,刺激根系分生组织细胞的分裂与增长,促进根系伸长,侧根生长,从而促进作物吸收水分和养分的能力。使作物在萌发率高且整齐,为收获打下基础。在萌发及根系的良好的基础下,腐植酸施用下作物养分供应充足,茎杆粗壮,枝繁叶茂,光合作用增强,即可加速养分向花朵及子代转移,促进开花、保花、坐果。使果实提前并均匀着色,为之后的采收打好基础。所以,在作物生长的关键节点使用腐植酸类产品可达到精准品控的目的。

1.提高产量,精准品控

基于腐植酸的螯合性质,可增加作物对微量元素的吸收,并调控内源激素、大量元素与微量元素的平衡,使果实在整个发育阶段平衡生长,加速糖类和营养物质的积累;促进作物品质相关酶的活性,加速各类次生代谢产物的转运,使果实丰满,可溶性固形物及固酸比提高,营养价值高,更耐储运。例如腐植酸产品(优美柯)在广西柑橘上能够极大促进保花保果,尤其是内堂挂果量大,进而提高产量,同时保证柑橘果品高;并可促进陕西嘎啦苹果果面光滑,颜色鲜亮,糖分积累(增加9%),硬度增加,提高果形指数,优果率(80#以上)提高33.2%。

2.降低农残,绿色健康

一方面,腐植酸不仅具有离子交换、螯合和吸附等功能,优秀的腐植酸产品兼能做到与大多数肥料和农药等混溶,由于前述腐植酸能够刺激元素吸收相关基因的表达,促进生长使茎秆粗壮,作物生命力强,因而能够提高肥料和农药药效。同时,由于腐植酸具有特殊的功能基团,使其对不少特定结构具有吸附、配位交换、电荷传递等作用,因此使得腐植酸能吸附和溶解农药,降低农药毒性,并且由于腐植酸对农药的缓释增效作用,则可降低农药使用量,使果蔬更加安全健康。另一方面,腐植酸本身具有抑制某些病菌生长的特性,试验表明施用腐植酸在防治黄萎病、霜霉病、枯萎病、根腐病等方面效果显著,且能够提高农药药效,减少病菌和害虫的侵害痕迹,减少畸形果,因而可以间接影响果蔬外观,使果蔬外观价值更高。

综上,腐植酸作为最重要的生物刺激素已经在市场及科学界受到广泛研究,其更多的功能和靶向机理还有待继续探究,从分子水平和生理水平研究腐植酸对作物的调控机理是未来科学发展的总体趋势。在市场上,优秀的腐植酸产品不仅能够帮助作物更好适应逐渐变化的气候土壤环境,更能够使农产品品质得到保证,促进作物营养生长和生殖生长。但兼有抗逆和品控功能的优秀腐植酸肥料却屈指可数,帮助农户及经销商更好的选择优秀的品牌,将是目前市场的重要任务。

转载于 田园丰情