植物多酚在環(huán)境保護(hù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

邊緣

植物多酚，也被稱為植物單寧，主要是植物體中所具有的一種次生代謝物，同時還具有多元酚結(jié)構(gòu)。植物多酚存在于植物的葉、根、皮和果中，和其它物質(zhì)相比，其存在的含量僅僅少于半纖維素、纖維素以及木質(zhì)素。人類對植物多酚的認(rèn)識，最早只是發(fā)現(xiàn)動物皮與某些種類的植物用水一起浸泡后會逐漸轉(zhuǎn)變成革，這種革所具有的特性和植物的澀性十分相似。直到18世紀(jì)末，人類才用“單寧”一詞來命名植物水浸提取物中能使生皮轉(zhuǎn)變成革的這類澀性物質(zhì)。從上個世紀(jì)末開始，我國在多個領(lǐng)域中，從各個角度開展了對于植物多酚的相關(guān)研究和應(yīng)用。

1、植物多酚的性質(zhì)

植物多酚主要可以分為聚黃烷醇類多酚和聚焙酸酯類多酚兩種類型。雖然它們在化學(xué)性質(zhì)以及應(yīng)用范圍上都具有一定差異，但是它們具有相同的分子結(jié)構(gòu)——酚羥基。這些多元酚結(jié)構(gòu)賦予了植物多酚可以和生物堿、蛋白質(zhì)以及多糖等進(jìn)行結(jié)合的特性，使其具有收斂性和澀性，同時還可以表現(xiàn)出對酶的抑制性，并且和金屬離子進(jìn)行結(jié)合后可以有效形成金屬螯合物。對于自由基來說，因為具有一定抗氧化性，所以在食品的保鮮和儲存方面有著廣泛應(yīng)用。植物多酚所具有的這些特性，使得它在醫(yī)學(xué)、鞣革、食品以及化工、環(huán)保、畜牧等領(lǐng)域中有著非常廣泛的應(yīng)用。近些年相關(guān)學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，從植物中提取的植物多酚可以用來修復(fù)已經(jīng)污染的環(huán)境，還對微量元素葉面肥的施用具有十分明顯的效果。植物多酚屬于一種天然的有機物，所以植物多酚可以被生物降解，同時環(huán)境也不會受到破壞。對這種綠色資源展開科學(xué)合理的開發(fā)，拓展其在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域和環(huán)境中的應(yīng)用，可以得到良好的發(fā)展前景。

2、植物多酚在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用

單寧含有各種活性官能團(tuán)，單寧作為多基配位體可以以一個中心離子和兩個以上的配位原子絡(luò)合形成螯合物，比如與Cu、Fe、Pb以及Cr等金屬離子絡(luò)合后，在不同pH值環(huán)境中會出現(xiàn)沉淀。利用植物多酚所具有的這個特性，可以有效修復(fù)水環(huán)境和改善重金屬污染的土壤。相關(guān)學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)廢棄物如玉米穗軸和花生殼等含有單寧，所以可以將其當(dāng)做吸附劑用于去除廢水中的Cd、Ni、Pb以及Zn等重金屬。還可以在某些高分子底物上接枝單寧得到固化單寧，此情況對處理廢料或廢液中的重金屬具有一定便利性。

植物多酚的金屬絡(luò)合能力實際上和分子量具有一定關(guān)聯(lián)。植物多酚分子量相對較大，同時單個活性基團(tuán)數(shù)比較多，所以絡(luò)合金屬的能力就較強。相關(guān)學(xué)者研究土壤中Cu受到植物多酚的吸持解吸影響后，發(fā)現(xiàn)其對土壤吸持Cu具有著明顯的促進(jìn)作用，可以對Cu的溶出作用進(jìn)行有效抑制。

3、植物多酚在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

對于植物缺Fe來說，其產(chǎn)生的原因和石灰性土壤中的高濃度重碳酸鹽密切相關(guān)。人類研究概括了植物對 Fe的吸收、運輸以及利用過程受到重碳酸鹽影響的情況。比如HCO3—可以導(dǎo)致土壤 pH升高，所以土壤溶液中的Fe濃度會出現(xiàn)降低的情況。在pH值比較高的情況下，植物對缺Fe脅迫的適應(yīng)機制會受到一定抑制，同時植物體內(nèi)HCO3—會導(dǎo)致Fe出現(xiàn)鈍化，最終出現(xiàn)失活等情況。

如果土壤中含有很多沒有腐熟的有機肥料，那么在有機肥料的分解過程中會產(chǎn)生很多二氧化碳，就會導(dǎo)致出現(xiàn)大量HCO3—，從而對土壤中Fe的可供給性造成嚴(yán)重影響。如果作物出現(xiàn)缺Fe現(xiàn)象，則會對最終的產(chǎn)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響;如果城市綠化樹種或觀賞植物出現(xiàn)了缺Fe的情況，那么植物的葉片會變得發(fā)黃，對植物的觀賞價值產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

長久以來，人們將硫酸亞鐵銨、硫酸亞鐵等無機鐵鹽通過葉面噴施的方式來矯正植物缺鐵的現(xiàn)象，但無機鐵鹽十分容易出現(xiàn)氧化的情況，最終生成沉淀，無法被植物吸收利用。而且無機鐵鹽也不適合與其它各類農(nóng)藥和肥料混合使用。隨著近年來綠色化學(xué)的興起，植物多酚以其獨特的化學(xué)性質(zhì)得到了廣泛關(guān)注，多元酚結(jié)構(gòu)可以與其他金屬離子進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)。比如多酚以一個酚羥基和Fe配合或二個離子態(tài)的負(fù)氧離子和Fe之間配合形成一價或是二價的正絡(luò)離子，讓土壤中的Fe 2+離子濃度有效提高，從而使土壤中鐵元素的可給性得到顯著提高。植物多酚具有很好的配位化學(xué)性能，經(jīng)過降解處理后單寧的金屬螯合物有著很好的水溶性、穩(wěn)定性以及可稀釋性。植物細(xì)胞是親水的，此情況下該螯合物可以有效的形成 EDTA螯合肥的替代品，不但使用起來十分方便還沒有污染。針對缺Fe的蘋果樹，可將10%的單寧溶液在樹冠覆蓋范圍的土壤中進(jìn)行使用，缺Fe的蘋果樹在15天后會全部變綠，而且新葉的長勢十分茂盛。

另外在農(nóng)業(yè)上植物多酚物質(zhì)可以起到生物農(nóng)藥和生長激素的作用。相關(guān)學(xué)者在茶葉中提取出了茶多酚，通過研究可知茶多酚對農(nóng)作物的細(xì)菌性病原菌具有一定的抑制作用。它對番茄以及豆類的腐病菌具有十分強的抑制能力，還可以有效的抑制大田水稻的斑病菌孢子萌芽。將其應(yīng)用在稻田脲酶菌的抑制研究中，發(fā)現(xiàn)茶多酚可以對脲酶菌的生長進(jìn)行抑制，同時有效抑制脲酶的分泌。茶多酚還可以讓尿素的水解得到減緩并顯著增強尿素肥效。生產(chǎn)中還可以將低濃度的茶多酚作為植物發(fā)根的活化劑使用。

植物多酚的多元酚結(jié)構(gòu)，使其具有獨特的化學(xué)性質(zhì)。對植物多酚進(jìn)行研究并加以廣泛應(yīng)用，必將為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)帶來巨大的收益。植物多酚不僅能夠保護(hù)和改善農(nóng)業(yè)環(huán)境，還能減少農(nóng)作物病害，增強肥料效用，從而增產(chǎn)增收。發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)是我國可持續(xù)發(fā)展道路上的重要一環(huán)，植物多酚的研究應(yīng)用必將是綠色農(nóng)業(yè)的閃亮環(huán)節(jié)。

（作者單位：065000河北省廊坊市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）