化控技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位與應(yīng)用前景

向運(yùn)佳，譚 杰，李星月,楊曉蓉，張 鴻(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川 成都 610066)

化控技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位與應(yīng)用前景

向運(yùn)佳，譚 杰，李星月,楊曉蓉，張 鴻*

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川 成都 610066)

化學(xué)調(diào)控技術(shù)已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要技術(shù)。其地位表現(xiàn)在能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、協(xié)調(diào)、可持續(xù)方向發(fā)展；具有其它農(nóng)業(yè)技術(shù)措施所不具有的優(yōu)越性；可以促進(jìn)、活化其它農(nóng)業(yè)技術(shù)。 化控在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展前景：研究向縱深發(fā)展、應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大、 PGR的種類不斷增多且銷售量不斷增大、化控栽培工程極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

植物化控；生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑；農(nóng)業(yè)；地位；前景

植物在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，除了要求大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)如水分、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)物，微量的無(wú)機(jī)元素和適宜的外界環(huán)境外，還需要一類對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育有特殊作用的活性物質(zhì)——植物激素。化控技術(shù)是在對(duì)植物激素研究工作的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。1880年達(dá)爾文父子在研究金絲雀虉草胚芽鞘的向光性時(shí)，發(fā)現(xiàn)有某種影響力能夠從鞘尖向下傳輸，從而引起胚芽鞘的彎曲，并猜想這種影響是一種物質(zhì)，1934年荷蘭人郭葛得到這種純物質(zhì)并鑒定為吲哚乙醇。植物生長(zhǎng)物質(zhì)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用最先是Redrizey在1932年用乙烯和乙炔促進(jìn)鳳梨開(kāi)花并獲得成功?；瘜W(xué)家與植物生理學(xué)家在植物激素研究領(lǐng)域中緊密合作, 研制出大量具有類似植物內(nèi)源激素活性的物質(zhì)——植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑；這使得應(yīng)用其有效地調(diào)控作物生長(zhǎng)發(fā)育諸多的進(jìn)程成為可能[1]，并由此形成許多效益顯著、使用范圍廣的作物化控技術(shù), 發(fā)揮了突破環(huán)境限制、遺傳限制、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)等方面的積極作用[2]。

1 化控技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地位

農(nóng)業(yè)技術(shù)比如耕作復(fù)種技術(shù)、栽培技術(shù)、育種技術(shù)、生物技術(shù)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、核技術(shù)、分子技術(shù)等作為第一生產(chǎn)力在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮了不可替代的作用，而其中之一的化控技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了很大的革新作用。有人認(rèn)為其作用有如耕作的被發(fā)明一樣，是本世紀(jì)繼“化學(xué)施肥”之后對(duì)提高大田生產(chǎn)的又一重大貢獻(xiàn)。《國(guó)家糧食安全中長(zhǎng)期規(guī)劃綱要(2009- 2020)》提出到2020年我國(guó)的糧食需求將達(dá)5725億kg，隨著我國(guó)人口增加，糧食安全問(wèn)題在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將持續(xù)存在，作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、生態(tài)、安全栽培技術(shù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新與標(biāo)準(zhǔn)化水平都有待進(jìn)一步提高[3]。作物化控技術(shù)具有安全、成本低、收效快、效益高等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以很大程度上促進(jìn)糧食安全生產(chǎn)，其作用不可替代。

1.1 化控技術(shù)與其它農(nóng)業(yè)技術(shù)措施一樣能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向著高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、協(xié)調(diào)、可持續(xù)方向發(fā)展

在當(dāng)今科技迅猛發(fā)展的時(shí)代，化控技術(shù)能夠誕生、壯大并獨(dú)秀一方，那是與其巨大潛力和重要作用密切相關(guān)的。比如，農(nóng)業(yè)部將MET培育水稻、油菜壯秧技術(shù)列為“八五”至本世紀(jì)末全國(guó)十大高產(chǎn)技術(shù)之一。實(shí)踐表明，應(yīng)用作物化控技術(shù)可以有效地解決玉米、水稻、小麥等主要糧食作物在逆境和高密度種植下形成受迫害和易倒伏的問(wèn)題，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、 高產(chǎn)和高效目的。噸田寶及其助劑在水稻分蘗期施用，可以促進(jìn)細(xì)胞分裂和組織分化，增加葉綠素含量，延緩植株衰老，可高達(dá)17.3%[4]。稻米的品質(zhì)可以通過(guò)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑定向調(diào)控直鏈淀粉的含量來(lái)改善[5]。用PGRs赤霉素(GA)、激動(dòng)素(KIN)預(yù)處理大麥種子，可以緩解鹽脅迫造成的根尖有絲分裂指數(shù)降低以及染色體畸變的頻率[6]。

1.2 化控技術(shù)具有其它農(nóng)業(yè)技術(shù)措施所不具有的和不可替代的獨(dú)特優(yōu)越性

化控技術(shù)具有以下三大特點(diǎn)：其使用范圍廣,針對(duì)性強(qiáng)，同時(shí)作用明顯，見(jiàn)效快。PGR對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中許多生理活動(dòng)都有調(diào)控作用，能夠解決遺傳和環(huán)境因素所造成的生產(chǎn)上迫切需要解決的問(wèn)題；同時(shí)操作簡(jiǎn)便，易推廣，成本低，效益高；另外所施PGR絕大多數(shù)無(wú)毒或低毒，用量少，濃度低，在植物體內(nèi)和土壤中可迅速被分解，對(duì)人畜和環(huán)境副作用小甚至無(wú)副作用。

1.3 化控技術(shù)可以促進(jìn)、活化、改變其它農(nóng)業(yè)技術(shù)

農(nóng)業(yè)機(jī)械化是發(fā)展我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向之一，種植業(yè)發(fā)展前景在于土地相對(duì)集中和大規(guī)模經(jīng)營(yíng), 機(jī)械化生產(chǎn)是其中不可缺失的重要部分，而作物化控技術(shù)在機(jī)械化生產(chǎn)過(guò)程中有著重要意義，稻麥機(jī)械化收割、機(jī)插秧、工廠式育秧等高效率生產(chǎn)方式均離不開(kāi)多效唑抑制作物頂端生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的生物效應(yīng)[7]；機(jī)械化摘棉需先經(jīng)化學(xué)催熟脫葉。在育種技術(shù)上，化控可以擴(kuò)大親本選配范圍，大面積配制雜交種和進(jìn)行品種修飾[8]。即使在現(xiàn)代的生物技術(shù)領(lǐng)域里，化控技術(shù)也起著推動(dòng)作用，組織培養(yǎng)中PGR對(duì)于細(xì)胞的脫分化、分生、生長(zhǎng)以及器官發(fā)生都有調(diào)控作用[9]。

播期確定、株行配置、水肥管理等是作物栽培的基本措施，化控技術(shù)的導(dǎo)入并不改變這些傳統(tǒng)技術(shù)的重要地位。相反，只有在相應(yīng)的株行配置及水肥管理下才能實(shí)現(xiàn)化控的增產(chǎn)作用，重要的是化控技術(shù)的導(dǎo)入將大大活化這些措施。例如應(yīng)用化控技術(shù)使夏播棉的密度增加到1～1.5萬(wàn)株/666.7m2[10]。為了達(dá)到高產(chǎn)就必須加大施肥量特別是N肥用量，但是這又可能造成徒長(zhǎng)、倒伏，貪青晚熟，而化控技術(shù)就可克服增肥帶來(lái)的副作用，從而為奪取更高產(chǎn)提供了極大可能。

引入化控技術(shù)后，有的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施也要相應(yīng)的發(fā)生改變才能適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。使用DPC(縮節(jié)安)可使棉花重施花鈴肥的傳統(tǒng)做法改為盛蕾期重施，以得到化控與施肥相結(jié)合的復(fù)合生理效應(yīng)[11]。

多年的實(shí)踐證明,作物化控技術(shù)是我國(guó)糧棉油生產(chǎn)的一類新技術(shù) ,是傳統(tǒng)農(nóng)藝技術(shù)的 發(fā)展與補(bǔ)充,也是高產(chǎn)技術(shù)組裝的重要構(gòu)件。

1.4 化控技術(shù)和其它農(nóng)業(yè)技術(shù)配套組合，可挖掘更大的技術(shù)潛力和生產(chǎn)潛力

隨著對(duì)化控技術(shù)的深入研究和廣泛應(yīng)用，化控技術(shù)已演升為“化控工程”，即運(yùn)用化控技術(shù)和其它農(nóng)業(yè)技術(shù)，通過(guò)配套組合，對(duì)植物進(jìn)行內(nèi)部激素系統(tǒng)和外部條件的雙重調(diào)控，并使整個(gè)過(guò)程接近于有目標(biāo)設(shè)計(jì)和可控制生產(chǎn)流程的工業(yè)工程[12]。比如，桃樹(shù)多效唑化控的矮化密植早熟豐產(chǎn)技術(shù)比較成熟，它有效地解決了許多桃樹(shù)適齡不結(jié)果或多年處于低產(chǎn)狀態(tài)的問(wèn)題，使果實(shí)產(chǎn)量提高500kg/666.7m2[8]。

2 化控在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展前景

農(nóng)業(yè)是國(guó)家自立、社會(huì)安定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。如何保持農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)頭等重要的、全局性和長(zhǎng)期性的任務(wù)，對(duì)人民生活由小康再到富裕轉(zhuǎn)變具有決定性的作用。但是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：一方面是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)本身受制因素復(fù)雜多變；另一方面人口劇增、土地銳減、資源匱乏、污染嚴(yán)重一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，使農(nóng)業(yè)受到的壓力與日俱增。農(nóng)業(yè)向何處去？農(nóng)業(yè)發(fā)展的前景如何？這一直是我們關(guān)心的問(wèn)題。實(shí)踐反復(fù)證明農(nóng)業(yè)的根本出路在科技和教育，因此農(nóng)業(yè)問(wèn)題的最終解決只能是科技?？v觀農(nóng)業(yè)的發(fā)展，每一重大科技的運(yùn)用都能把農(nóng)業(yè)不斷推向前進(jìn)，如施肥技術(shù)、耕作制度、矮桿品種、雜交水稻、病蟲(chóng)害綜合防治技術(shù)等。

化控技術(shù)作為本世紀(jì)新興的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)，能夠克服遺傳限制，緩和環(huán)境矛盾，活化其它農(nóng)藝措施，必將推動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，并已經(jīng)展示了廣闊的誘人前景。

2.1 化控技術(shù)日益受到青睞和重視

化控技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有著巨大的潛力，有關(guān)部門已意識(shí)到這一點(diǎn)，這有助于化控技術(shù)的普及和推廣。由于化控技術(shù)見(jiàn)效快，效果顯著，群眾將會(huì)樂(lè)意接受和普遍使用。

對(duì)化控技術(shù)進(jìn)行研究的機(jī)構(gòu)和人員也將增多。由于化控技術(shù)廣泛應(yīng)用，在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)各種新問(wèn)題，同時(shí)，從理論上也需進(jìn)一步深入，因此研究隊(duì)伍將會(huì)逐步龐大。

國(guó)際國(guó)內(nèi)交流進(jìn)一步擴(kuò)大，交流更趨活躍。國(guó)際植物生長(zhǎng)會(huì)議已召開(kāi)了21屆，國(guó)內(nèi)也召開(kāi)了11次作物化學(xué)調(diào)控技術(shù)研討會(huì)，四川省1992年召開(kāi)了首屆PGR應(yīng)用學(xué)術(shù)討論會(huì)。每年發(fā)表的有關(guān)化控技術(shù)的文章有數(shù)百篇而且數(shù)量還在倍增。

現(xiàn)時(shí)研制PGR機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)廠家有一定規(guī)模。不再像以前PGR主要靠引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品，然后小規(guī)模試驗(yàn)，而是自己研制，自己篩選，自己開(kāi)發(fā)。比如多效唑在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于果樹(shù)和花卉上，國(guó)內(nèi)在1984年才由中國(guó)水稻所引進(jìn)試驗(yàn)，1986年便開(kāi)發(fā)了自己的產(chǎn)品，現(xiàn)有生產(chǎn)廠家數(shù)10個(gè)，從而推動(dòng)了MET的廣泛應(yīng)用。如果化學(xué)工業(yè)跟不上，將會(huì)限制PGR的研制和開(kāi)發(fā)；反過(guò)來(lái)，化控技術(shù)的發(fā)展也會(huì)促進(jìn)PGR的研制和開(kāi)發(fā)。

2.2 化控技術(shù)的研究向縱深發(fā)展

對(duì)化控的理論基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)、應(yīng)用技術(shù)、開(kāi)發(fā)研究日益深入。特別是將運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)從分子水平上闡明激素作用的機(jī)理，包括激素受體、信號(hào)傳導(dǎo)、基因表達(dá)、作用部位、作用方式等。在應(yīng)用上揭示各類PGR 調(diào)控機(jī)制、作用方式以及吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和殘留動(dòng)態(tài)。

2.3 化控技術(shù)的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大

化控技術(shù)最先應(yīng)用于園藝上，之后逐漸才推廣到大田作物，應(yīng)用的作物種類已達(dá)數(shù)10種?，F(xiàn)在在花卉、牧草、食用菌、竹類、林木等植物或真菌上都有所運(yùn)用。近年來(lái)，又在組織培養(yǎng)、細(xì)胞培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)等生物工程上被采用。可以預(yù)見(jiàn)，在植物、真菌、細(xì)菌上化控技術(shù)將會(huì)廣泛被運(yùn)用，相應(yīng)推廣面積也會(huì)劇增。

2.4 PGR的種類不斷增多，銷售量不斷增大

人工合成的PGR近1000種，生產(chǎn)上常用的就近100多種。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們不斷地發(fā)現(xiàn)了一些新的植物激素，而且隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，人們可以合成其類似和其它生理活性物質(zhì)?？梢韵胂?，針對(duì)生產(chǎn)上存在的問(wèn)題，人們都最終會(huì)找到理想的PGR。

社會(huì)對(duì)PGR需求量也不斷增加。上世紀(jì)70年代以前，國(guó)內(nèi)外農(nóng)藥市場(chǎng)只有殺菌劑、殺蟲(chóng)劑和除草劑3大類；上世紀(jì)70年代中期以后，PGR已成為其中的一員，銷售額逐年增加。

2.5 化控技術(shù)與其它農(nóng)業(yè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，形成化控栽培工程，從而極大地促進(jìn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展

化控技術(shù)在短短的幾十年中發(fā)展非常迅速，大致已經(jīng)歷了4個(gè)階段：最先觀察PGR施用后對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，之后針對(duì)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題對(duì)癥下藥并確定了技術(shù)要點(diǎn)。上世紀(jì)80年代，由DPC的應(yīng)用引發(fā)出“系統(tǒng)化控”或“全程化控”新概念和新技術(shù)，在上世紀(jì)90年代又演升為“化控工程”。化控工程能夠?qū)χ参锏纳L(zhǎng)發(fā)育進(jìn)行外部條件和內(nèi)源激素的雙重調(diào)控；能夠協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)；能夠統(tǒng)一個(gè)體與群體發(fā)展的關(guān)系；能夠解決好群體與環(huán)境之間的矛盾，已經(jīng)取得大面積高產(chǎn)的成效,因而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展展示了極大的可能性和光明的前途。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，以高投入為基礎(chǔ)，高產(chǎn)出、高效益為目標(biāo)的農(nóng)業(yè)正在興起。超高產(chǎn)農(nóng)業(yè)是以高密度和高肥水為技術(shù)特征，它為農(nóng)業(yè)帶來(lái)了新希望，但也會(huì)出現(xiàn)一系列的新問(wèn)題，氣候條件的變化、逆境易感、營(yíng)養(yǎng)失衡、各種類型的光饑餓、徒長(zhǎng)、倒伏、貪青晚熟等對(duì)產(chǎn)量的威脅也越來(lái)越大，這些問(wèn)題傳統(tǒng)的栽培措施是無(wú)法解決的，將越來(lái)越依賴化控工程的進(jìn)一步發(fā)展。

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2016-11-8

向運(yùn)佳(1983-)，女，主要從事科研管理工作。*為通訊作者。