《前言》
前言
植物生长调节剂在农作物上的应用已很普遍, 但在海藻上的应用却很少见, 特别在海带、紫菜及裙带菜等大型经济海藻生产上的应用, 目前国内外未见报道。全球海洋植物年有机碳产量约为13.5×1010 t为陆地植物的7倍多。人类在向海洋进军中成绩辉煌, 海藻的人工养殖事业正在蓬勃发展。目前我国人工养殖的海藻有海带、坛紫菜、条斑紫菜、裙带菜、麒麟菜、石花菜和江蓠等7种, 它们的经济价值和营养价值都很高, 除了可供食用外, 还可为食品、化工、医药、军工等提供重要的工业原料。为了开拓植物生长调节剂三十烷醇 (TA) 乳粉在海藻上应用研究新领域, 由福建农科院组织辽、鲁、苏、浙、闽等省10多个县市40多个单位的近百名科技人员协作攻关, 对TA乳粉在海带等海藻上的应用进行了长达10多年的艰苦探索, 取得了显著进展。
《1 试验条件与方法》
1 试验条件与方法
供试材料海带
供试药剂:采用厦门大学化工厂从峰蜡中提取的TA晶体, 研制成1.4%TA乳粉。
试验地点:福建省 (连江、莆田、福鼎、霞浦、惠安、晋江、罗源、福清、平潭、龙海等县市) 、辽宁省 (大连市) 、江苏省 (连云港市) 、山东省 (荣成、威海、烟台等市) 、浙江省 (宁波、舟山、象山、洞头等县市) 等。
试验方法:在全国海带各主要养殖区进行TA乳粉的不同浓度 (0.1～6 mg/L) 、不同浸泡时间 (2～14 h) 、不同浸泡时期 (苗帘出库前后、幼苗暂养期、分苗夹苗时、放养后10 d) 的试验, 以海水浸苗为对照。
每一个试验供试的海带苗品种、来源、长势及夹苗时苗体大小等要求基本一致。每个试验的试验海区、挂养方式及管理水平也要求一致。每个试验设多个处理, 每个处理重复2～10次, 随机排列。
定点定期观测试验海带的日生长量、长度、宽度、厚度、色泽、鲜干量、制干率、保苗率、假根及抗病情况。采用打孔器自叶片基部作等距离打孔的方法测定叶片生长速度及日平均生长量。从叶片中间的最宽处测定叶片的宽度和厚度
光合作用速率用氧电极法和14C法测定, 叶绿素用80%丙酮萃取, 721型分光光度计测定, K离子吸收用火焰光度计测定。
磷酸盐和硝酸盐离子吸收的测定方法:将藻体放到一含有已知量的P和N的培养液中 (每升含N和P各为50μg) , 在光照下进行通气培养2 h, 测定培养液中N、P含量的变化。测定磷酸离子用氯化亚锡法;硝酸离子则用锌、镉还原, 而后用偶氮法测定。
核酸含量用改良的Schmidt-thannhauserschneider方法测定。硝酸还原酶活性用比色法测定。磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶采用袁晓华方法测定。碘的含量用溴水氧化法测定。
褐藻胶的含量是与醋酸钙反应后用氢氧化钠滴定法测定。甘露醇含量采用经高碘酸氧化后, 用硫代硫酸钠测定的方法。糖含量用蒽酮法, 722分光光度计比色测定。蛋白质含量用紫外分光光度计测定。脂肪含量用李氏提取法测定。VC含量取距叶片基部1 m处叶的混和样品用2.6-二氯靛酚钠法测定, 以mg/100g FW表示。
以上各项测定均为5次重复。
《2 TA乳粉对海带产量的影响》
2 TA乳粉对海带产量的影响[1]
1989～1997年先后在福建、辽宁、山东、江苏及浙江等沿海五省的不同海区对海带进行TA乳粉正规小区试验和示范推广, 据共21次专家现场验收结果表明, 在被验收测产的21个试验的59个处理 (包括22个对照处理) 中, 不同的使用浓度和浸苗时间, 均有增产效果, 平均增收干品6.57t/hm2, 增产率为35%。其中以2 mg/L TA浸苗2h处理的效果最佳, 平均增收干品8.76 t/hm2, 增产率为43.3% (图1) , 据对霞浦、莆田、罗源及福鼎等市县的5个小区试验的产量进行方差分析的结果表明, 处理间差异可达显著和极显著水平。
《3 TA乳粉对海带品质的影响》
3 TA乳粉对海带品质的影响[2]
经TA乳粉处理的海带长、宽、厚度及晒干率均比对照明显增加。1997年6月在罗源县对本项国家级星火计划进行现场验收结果表明, 海带的长、宽、厚度和晒干率分别比对照增加25%、38%、29%和21.6%, 同时色泽浓褐, 病害减少, 商品等级明显提高 (表2) 。
《表1》
表1 海带应用TA乳粉21次专家现场验收结果
Table 1 Result of on-the-spot acceptance by specialists for 21 times of the application of TA emulsive powder on kelp
同时, 经TA乳粉处理的海带与对照相比, 蛋白质含量提高41.1%～75.9%, 脂肪提高27.3%～45.5%, 糖提高42.6%～79.2%, VC提高75.3%～85.1%。碘含量提高13.1%, 海带可增收碘24.24 kg/hm2, 增产率为37.8%;褐藻胶含量提高12.17%, 海带可增收褐藻胶1.665 t/hm2, 增产率为38.7%, 甘露醇含量提高11.4%, 海带可增收甘露醇1.287 t/hm2, 增产率为42.3% (表3) 。
《表2》
表2 TA乳粉对海带长宽厚度及晒干率的影响
Table 2 Effect of TA emulsive powder on the length, width, thickness and drying rate of kelp
《表3》
表3 TA乳粉对海带碘胶醇含量的影响
Table 3 Effect of TA emulsive powder on the content of iodine, gum and alcohol of kelp
海带是海藻工业提取碘、胶、醇的重要化工原料据统计如山东省养殖海带面积约有万hm2, 其中有2/3的海带应用于化工。因此, TA乳粉显著提高碘、胶、醇含量, 具有重要经济价值。
《4 TA乳粉对海带的作用机理及其增产原因[2]》
4 TA乳粉对海带的作用机理及其增产原因[2]
《4.1 TA浓度与浸苗时间呈负相关》
4.1 TA浓度与浸苗时间呈负相关
TA乳粉的浓度高低与浸苗时间长短基本上呈负相关。TA 0.5 mg/L浸苗2 h几乎看不出增产效果, 而浸苗12 h后, 则可增产40%以上。TA2mg/L浸苗2h的效果最佳, 浓度太低或太高都不好 (图1) 。
图1 不同TA浓度对海带鲜干量的影响
Fig.1 Effect of different concentrations of TA on fresh weight and dry weight of kelp.
《4.2 促进海带生长发育提早成熟》
4.2 促进海带生长发育提早成熟
海带的生育期可分为幼龄期、凹凸期、脆嫩期、厚成期和衰老期, TA乳粉对它有明显促进效应。在幼龄期可促进幼苗生长, 有利于早分苗和分大苗 (苗长20 cm) 。它可促进凹凸期海带生长, 使之可提早10 d进入脆嫩期 (藻体长达1 m左右) 。在脆嫩期和厚成期的主要作用是促进长、宽、厚生长, 加速干物质积累, 使鲜干量明显提高。并使成熟期提早10～15 d, 使叶片表面的孢子囊增多, 黄白边和烂边较少。
《4.3 增加叶绿素含量[3]》
4.3 增加叶绿素含量[3]
TA乳粉可显著提高海带叶绿素含量, 处理后10 d叶绿素含量比对照提高8.3%～20.8%, 处理后30 d提高20.8%～27.1%, 处理后41 d提高8.24%～11.6%, 处理后51 d提高6.9%～8.2%, 表明可持续时间很长, 越往后变化幅度越小 (表4) 。
《表4》
表4 TA乳粉对海带叶绿素含量比CK增加
Table 4 Effect of TA emulsive powder on the content of chlorophyll of kelp %
《4.4 增加岩藻黄素含量》
4.4 增加岩藻黄素含量
TA乳粉可显著提高海带岩藻黄素的含量, 提高的幅度比叶绿素高1.2倍。处理后15 d, 可比对照增加28.6%～59.5%, 处理后45 d可增加6.12%～8.16%, 表明其效应可维持相当长的时间。海带对光的要求属阴生型, 阴生型植物的生理特点往往是以合成较高含量的色素来弥补其生活环境中光线之不足。岩藻黄素是海带光合作用中最主要的辅助色素之一, 它能够吸收透入下水层的短波光 (525nm) 。一般能透入水层的光主要是短波光, 叶绿素对它虽然也能吸收, 但因红光吸收受阻 (已被水层吸收) , 所以下水层海带因光合速率减弱而生长速度较慢, 水层愈深生长愈慢。试验表明, TA乳粉对生长在最下层的海带的效果最明显, 使其日增长量平均比对照增长47%, 其次是中层海带增长33.8%, 再次是上层海带增长14.5% (表5) 。可见, TA对最下层海带的促进效应比最上层的约大2.2倍, 比中层的约大40%, 而中层比上层的约大1.3倍。显然, 这与TA乳粉迅速促进岩藻黄素的合成有关。TA大幅度增加岩藻黄素的含量对于提高下水层海带的光合速率和干物质积累都是十分重要的, 对于促进下水层海带的生长和产量的提高具有重要意义。
《表5》
表5 TA乳粉对不同水层海带生长的影响
Table 5 Effect of TA emulsive powder on the growth in different water layers of kelp
《4.5 增加光合色素与提高光合速率的关系》
4.5 增加光合色素与提高光合速率的关系
叶绿素是光合作用的主要色素它的增加可促进光合速率的提高。岩藻黄素是其光合的主要辅助色素。如图2所示, TA对这两种色素含量的影响曲线基本上与TA对光合速率的影响曲线规律相一致。只是TA对岩藻黄素的效应比对叶绿素的效应强多了。这就充分揭示了TA乳粉促使海带优质高产的奥秘。
《4.6 提高PEP羧化酶活力促进碳素代谢》
4.6 提高PEP羧化酶活力促进碳素代谢
PEP (磷酸烯醇式丙酮酸) 羧化酶是一个广泛分布于植物中的酶类, 它在细胞中叶绿体内活性很高, 有很强固定CO2的能力, 能催化PEP与CO2结合形成光合作用的最初产物——草酰乙酸。海带经TA乳粉处理后15 d, 叶片中PEP羧化酶的活力可比对照提高12%～20% (表6) 。因而TA提高了海带的光合速率和干物质积累, 促进碳代谢。
图2 TA乳粉对海带叶绿素、岩藻黄素及光合速度的影响
Fig.2 Effect of TA emulsive powder on chlorophyll and photosynthesis rate of kelp.
《表6》
表6 TA乳粉对几种酶活性的影响
Table 6 Effect of TA emulsive powder on the activity of the two kinds of enzyme of kelp
《4.7 增加干物质积累提高制干率》
4.7 增加干物质积累提高制干率
光合作用是干物质积累的物质来源。TA可促进光合中的光合磷酸化作用, 增加海带叶片中ATP (腺三磷) 的含量, 从而导致光合速率的提高和干物质积累的增加, 主要表现制干率明显提高。据对23个试验的74个处理的测定表明, 其晒干率可比对照提高12%, 可见, 仅此一个因素便可增产一成以上。
《4.8 提高硝酸还原酶活力促进氮素代谢》
4.8 提高硝酸还原酶活力促进氮素代谢
硝酸还原酶是氮素代谢中的一种极重要的酶类, 它可催化硝酸还原为亚硝酸, TA可使海带硝酸还原酶的活力提高33%～60% (表6) , 从而增强了氮代谢, 加速海带对海水中硝酸盐的吸收利用, 加速碳水化合物向含氮物质的转化, 从而提高了海带中的氨基酸和蛋白质含量。
《4.9 增加氮磷钾吸收增加无机营养》
4.9 增加氮磷钾吸收增加无机营养
试验表明, TA乳粉处理可明显促进N、P、K三元素的吸收, 处理25 d后N的吸收量可比对照提高36%, 50 d后N的吸收量提高7%;处理30d后P的吸收量可比对照提高44%, 50 d后P的吸收量提高11%;处理20 d后, K的吸收量比对照提高27%。该N、P、K三条吸收曲线基本重叠在一起 (图3) , 并与日生长量的曲线相一致。也与其影响光合色素、光合速率的变化曲线相一致 (图2) 。可见TA促进海带生长的生理过程在处理后20～30 d出现高峰。
《4.10 提高核酸和蛋白质含量》
4.10 提高核酸和蛋白质含量
核酸和蛋白质共同构成了生命现象的物质基础。海带经TA乳粉处理后, 核酸总量可比对照提高18.44%～31.84% (表7) , 总蛋白质也可提高41.1%～75.9%。
《表7》
表7 TA乳粉对海带体内核酸含量的影响
Table 7 Effect of TA emulsive powder of the content nucleic acid in the body of kelp
《4.1 1 增强抗病性, 降低发病率》
4.1 1 增强抗病性, 降低发病率
TA乳粉能明显增强海带的抗病性, 降低发病率。它不但能使海带苗生长健壮, 而且还能防止叶片早衰, 减少烂边现象, 对卷曲病和班点白烂病的防治效果更佳。其主要抗病原理是, 因TA能促进根系生长和提高代谢水平 (特别是C、N代谢) , 增加有机养料, 使植株生长旺盛, 从而提高了抗病能力。同时, TA可促使海带提前10～15 d进入下一个生长期, 因不同生长期对光照强度的抵抗能力不同, 可避免强光所致的病害。
图3 TA乳粉对海带吸收N、P、K及日生长量的影响
Fig.3 Effect of TA emulsive powder on the ab-sorption of N、P、K and daily growth rate.
《5 结语》
5 结语
植物生长调节剂TA乳粉对海带增加产量和提高品质的作用十分显著, 大面积应用表明, 产值增加数亿元, 1993年经鉴定, 这项成果位居国际领先水平, 并于1996年获国家科技进步二等奖。这大大提高了对TA乳粉增产效果和提高产品品质的认识, 促进其应用研究的发展, 应用前景十分广阔。
1997年, TA乳粉已列入“九五”国家科技成果重点推广计划项目、国家级星火计划及全国农牧渔业水稻丰收计划项目, 继续扩大成果的推广应用和新领域的应用研究。
京公网安备 11010502051620号
