生物化學(xué)對(duì)玉米種植的影響

李浩東

【摘 要】生物化學(xué)是研究生命物質(zhì)的化學(xué)組成及生命過程中各種化學(xué)反應(yīng)及化學(xué)變化的學(xué)科，主要依靠化學(xué)的研究方法，將生命過程簡化為化學(xué)反應(yīng)過程，了解生物的化學(xué)組成成分、化學(xué)結(jié)構(gòu)等。生物化學(xué)是一門綜合性學(xué)科，隨著不斷地發(fā)展，逐漸與電子顯微鏡技術(shù)、光譜分析技術(shù)等多種技術(shù)手段融合，以更科學(xué)的視角解釋生物生命過程中的生理現(xiàn)象。憑借生物化學(xué)對(duì)植物學(xué)的深入研究，在農(nóng)作物的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)功能、繁殖遺傳等方面都有了更深層次的應(yīng)用。玉米是全世界產(chǎn)量最高的農(nóng)作物，種植面積排世界第三，通過生物化學(xué)研究影響玉米生長發(fā)育的因素，從而擴(kuò)大玉米產(chǎn)量。

【關(guān)鍵詞】生物化學(xué)；玉米種植

【中圖分類號(hào)】S513【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2018）24-0032-02

一、生物化學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)的影響

1.優(yōu)化農(nóng)作物的種子特質(zhì)，提高農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值。

根據(jù)生物化學(xué)對(duì)農(nóng)作物繁殖和遺傳的研究，近些年農(nóng)作物種子發(fā)展出眾多優(yōu)秀品種。2017年，通過國家初步審核的玉米品種種子有176種，2018年聯(lián)合體品種將超過300種。從2015年開始國內(nèi)玉米價(jià)格持續(xù)走低，玉米種植戶為了提高種植利潤，必須選擇高產(chǎn)、抗災(zāi)害性強(qiáng)的玉米種子。中國高產(chǎn)玉米品種龍高L2，以極高的產(chǎn)量和強(qiáng)硬的抗倒伏能力獲得了世界的高度贊賞，它將玉米畝產(chǎn)從1000市斤提升到了畝產(chǎn)2000公斤，真正做到了畝產(chǎn)噸糧。這都是利用生物化學(xué)對(duì)玉米種子遺傳特性的研究，將高產(chǎn)特征放大，優(yōu)化了玉米種子的遺傳特性。

2.探索農(nóng)作物生長所需物質(zhì)，創(chuàng)造農(nóng)作物最佳生存條件。

在植物體內(nèi)，一直在進(jìn)行著不同的化學(xué)反應(yīng)，而農(nóng)作物在生長過程中，復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)所需的條件千差萬別。通過對(duì)農(nóng)作物組成結(jié)構(gòu)的研究，明確農(nóng)作物在生長過程中需要的物質(zhì)條件。確定了農(nóng)作物生長代謝的最佳條件，依據(jù)研究結(jié)果為農(nóng)作物提供適宜的肥料、水分供應(yīng)等物質(zhì)基礎(chǔ)。在玉米生長前期株高較小，不需要大量干性物質(zhì)的積累，所以此時(shí)玉米需水量較小，拔節(jié)過后玉米進(jìn)入快速生長期，玉米此時(shí)會(huì)出現(xiàn)生長與發(fā)育共同進(jìn)行的時(shí)期，此時(shí)玉米需要大量的水分，進(jìn)入灌漿期后，玉米的生長速度放緩，耗水量降低。生物化學(xué)通過研究玉米耗水量對(duì)玉米植株的影響，可人工控制玉米種植的耗水量，給予玉米最優(yōu)的供水條件，從而保證玉米的生長發(fā)育。

3.調(diào)控農(nóng)作物代謝，達(dá)到農(nóng)作物生長需求目標(biāo)。

在農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中，在時(shí)間層面上人們對(duì)農(nóng)作物的花期、果期有了更高的要求，而農(nóng)民為了獲取更高的農(nóng)作物成交價(jià)格，也希望農(nóng)作物的收貨期與市場價(jià)格產(chǎn)生相應(yīng)聯(lián)系，能夠根據(jù)農(nóng)民的需求來決定農(nóng)作物的成熟期。在研究農(nóng)作物的物質(zhì)條件時(shí)，其不同條件的生物化學(xué)反應(yīng)也呈現(xiàn)不同的結(jié)果。隨著農(nóng)業(yè)的不斷實(shí)踐，已經(jīng)開始通過控制農(nóng)作物的物質(zhì)條件以影響農(nóng)作物的代謝水平，從而達(dá)到種植目的。植物中各種化學(xué)反應(yīng)的核心過程是酶的變化，通過對(duì)各種酶的工作環(huán)境的研究影響植物的生長發(fā)育，也可根據(jù)酶的最適作用條件來為農(nóng)作物提供最佳的生長發(fā)育條件，如：光照時(shí)間、生長溫度、水分、礦質(zhì)營養(yǎng)、植物間隙等。植物光合作用光反應(yīng)階段和暗反應(yīng)階段都受酶的影響，光反應(yīng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化：2H2O→4[H]+O2↑（在光和葉綠體中色素的催化下）；ADP+Pi→ATP（在酶的催化下），暗反應(yīng)中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化：CO2+C5→2C3（在酶的催化下）；C3+[H]→（CH2O）+C5（在ATP供能和酶的催化下）。在玉米種植中通過對(duì)玉米種植溫度和光照的調(diào)控，從而調(diào)控玉米的光合作用，可以延長和縮短玉米的生長時(shí)期。

4.防控農(nóng)作物病蟲害。

生物化學(xué)對(duì)農(nóng)業(yè)的影響不單單體現(xiàn)在針對(duì)農(nóng)作物自身的研究上，同時(shí)也通過對(duì)其他生物化學(xué)的研究來提升農(nóng)業(yè)的整體發(fā)展水平。在針對(duì)農(nóng)作物周邊昆蟲進(jìn)行研究時(shí)，可對(duì)有害昆蟲研究以研發(fā)高效的防治病蟲害的農(nóng)藥，輔助農(nóng)作物的生長，間接提升農(nóng)作物的生長水平。通過對(duì)玉米各品種特性的研究，優(yōu)化玉米種子抗蟲性這一植物特性的穩(wěn)定遺傳，從而無污染得在源頭上達(dá)到對(duì)玉米病蟲害的防控。

5.拓寬農(nóng)作物銷售渠道，提升農(nóng)業(yè)凈利潤空間。

在針對(duì)農(nóng)作物的研究中，生物化學(xué)使農(nóng)作物的組織成分更為清晰明確，通過對(duì)農(nóng)作物自身優(yōu)點(diǎn)的拓展，提高農(nóng)作物利用率，擴(kuò)寬農(nóng)作物銷售渠道。粗糧逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ铕B(yǎng)生的食物之一，通過對(duì)粗糧化學(xué)結(jié)構(gòu)的研究，明確粗糧的營養(yǎng)構(gòu)成，為人們搭配合理的營養(yǎng)粗糧套餐，做到粗糧細(xì)作，提升農(nóng)作物的利潤空間。生物化學(xué)也是未來農(nóng)產(chǎn)品深加工的技術(shù)基礎(chǔ)。各個(gè)不同品種的玉米果實(shí)化學(xué)微量元素是不同的，針對(duì)不同的玉米使用渠道，區(qū)分玉米品種，進(jìn)而提高優(yōu)質(zhì)玉米銷售價(jià)格，增長玉米種植戶的收入。

二、在農(nóng)業(yè)方面，生物化學(xué)未來的發(fā)展趨勢(shì)

隨著生物化學(xué)的不斷發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到它的重要性，很多學(xué)科都做到了與生物化學(xué)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)生物領(lǐng)域新的發(fā)展。生物化學(xué)在優(yōu)化農(nóng)作物種植條件、調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、改革農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的進(jìn)程中扮演著重要的角色，隨著農(nóng)業(yè)的不斷革新，在未來，生物科學(xué)也會(huì)繼續(xù)與農(nóng)業(yè)科學(xué)相結(jié)合，為農(nóng)業(yè)發(fā)展發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。

1.采用基因工程技術(shù)獲得新型植物種子。

基因工程是一項(xiàng)以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)的結(jié)合基因重組技術(shù)，以改變生物原有的遺傳特性、獲取生物新品種為目的，從而生產(chǎn)出新產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)上，生物化學(xué)未來還需要就獲得新型植物種子這一命題繼續(xù)深入研究。隨著社會(huì)生態(tài)環(huán)境的不斷變化，人們需要在有限的種植環(huán)境內(nèi)獲得更多、更優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品資源，植物中的生物化學(xué)技術(shù)比在動(dòng)物中發(fā)展更快，能夠在短時(shí)間內(nèi)順應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品市場的不斷變化而改變農(nóng)產(chǎn)品種子的遺傳特性。在這一層面生物化學(xué)的主要研究方向可從以下兩方面進(jìn)行：第一，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。通過對(duì)高產(chǎn)種子的研究，優(yōu)化農(nóng)作物種子高產(chǎn)特性，并利用生物化學(xué)基因工程技術(shù)，讓高產(chǎn)特性穩(wěn)定遺傳下去，提高農(nóng)作物畝產(chǎn)值；第二，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，通過對(duì)農(nóng)作物生物化學(xué)中代謝條件的控制和調(diào)整，提升農(nóng)作物的生產(chǎn)品質(zhì)，提升農(nóng)作物的口感，并在未來農(nóng)作物生長發(fā)育環(huán)境中穩(wěn)定此結(jié)構(gòu)。

2.在掌握農(nóng)作物生長機(jī)理的基礎(chǔ)上，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面貌。

人們通過對(duì)植物生物化學(xué)的不斷深入研究，對(duì)農(nóng)作物的生長發(fā)育環(huán)境更為了解，從而輔助農(nóng)民建立現(xiàn)代化種植體系，縮減農(nóng)作物種植面積，合理增加農(nóng)作物種植密度，達(dá)到發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的目的，改變過去春耕秋收，過度依賴自然環(huán)境的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面貌。提高農(nóng)作物水培技術(shù)，建設(shè)科學(xué)化空間立體種植大棚，保證農(nóng)作物的生長發(fā)育環(huán)境，，倡導(dǎo)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、科技種植。目前玉米種植間隙的調(diào)整是我國農(nóng)業(yè)重要的研究課題，玉米行間距一般為40-60cm，株距20cm，生物化學(xué)針對(duì)玉米生長環(huán)境的研究，增加與玉米套種的農(nóng)作物種類，充分利用土地種植面積提高種植戶畝產(chǎn)值，提升我國農(nóng)業(yè)收入。隨著農(nóng)業(yè)改革第四次浪潮的不斷推進(jìn)，有機(jī)農(nóng)業(yè)逐漸興起，人們?cè)陉P(guān)注農(nóng)產(chǎn)品的自身品質(zhì)的同時(shí)，也加強(qiáng)了對(duì)農(nóng)產(chǎn)品生長發(fā)育過程的關(guān)注，有機(jī)農(nóng)業(yè)是土壤、人類、農(nóng)作物生態(tài)系統(tǒng)的多方面結(jié)合，利用生物化學(xué)，使有機(jī)農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)成為可能，為農(nóng)業(yè)變革提供強(qiáng)大的推動(dòng)力。

2017年9月13日，我國國家發(fā)改委、國家能源局、財(cái)政部等十五部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于擴(kuò)大生物燃料乙醇生產(chǎn)和推廣使用車用乙醇汽油的實(shí)施方案》，根據(jù)方案指示，到2020年，我國全國范圍將推廣使用車用乙醇汽油，在汽油中增加10%的生物燃料乙醇，這一方案的出行將目前我國倉儲(chǔ)的2.3億噸玉米標(biāo)明了去向。明確生物化學(xué)對(duì)玉米種植的影響，提升玉米的種植技術(shù)，提高我國玉米產(chǎn)量，已是我國走向科技社會(huì)必不可少的步驟。

參考文獻(xiàn)

[1]楊紅，鄭曉珂.生物化學(xué)[M].中國醫(yī)藥科技出版社，2016.

[2]查錫良，藥立波.生物化學(xué)與分子生物學(xué)（第八版）[M].人民衛(wèi)生出版社，2013.

[3]王敬國.生物地球化學(xué)：物質(zhì)循環(huán)與土壤過程[M].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2017.

[4]李長生.生物地球化學(xué)：科學(xué)基礎(chǔ)與模型方法[M].清華大學(xué)出版社，2016.

[5]楊承棟.杏土壤生物化學(xué)活性變化與調(diào)控機(jī)理[M].科學(xué)出版社，2014.