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提高抗旱和其他环境胁迫的能力
来源: | 作者:华丰德盛 | 发布时间: 2020-10-15 | 605 次浏览 | 分享到:
抗旱措施中最有效的就是增加植物的自然抗旱性。阿尔比特成为第一个正式推荐用于提高大田作物抗旱性的生物刺激素。国家生物植物保护研究所所长,V.D Nadykta指出:阿尔比特是唯一帮助克拉斯诺达尔克拉农作物抗旱的有效手段。平均而言,阿尔比特将植物的抗旱性提高10-60%。

干旱是现代农业面临的主要问题之一。据计算,干旱和荒漠化导致世界每年的农业损失达42亿美元。 1998年,2000年,2001年,2002年,2003年,2010年和2012年是俄罗斯所有农业区或部分农业区的干旱年。仅在2000年俄罗斯因干旱和其他自然灾害造成的损失总额达到了20亿卢布。根据科学家的预测,全球变暖不仅会导致温度升高,还会导致温度波动的增加和极端寒冷和炎热(干旱)夏季的增加。

抗旱措施中最有效的就是增加植物的自然抗旱性。阿尔比特成为第一个正式推荐用于提高大田作物抗旱性的生物刺激素。国家生物植物保护研究所所长,V.D Nadykta指出:阿尔比特是唯一帮助克拉斯诺达尔克拉农作物抗旱的

有效手段。平均而言,阿尔比特将植物的抗旱性提高10-60%。
       

在橄榄树上观察阿尔比特对植物抗旱性的影响是最明显。当在沼泽地上生长时,橄榄树经常处于严重干旱的环境中。用阿尔比特喷洒有助于植物保持水分并形成良好的产量(图1)。产量增加几十个百分点。

   2006 - 2008年在奥加列夫州立大学莫尔多瓦的田间试验中评估了春小麦品种普罗霍夫卡的土壤水分消耗效率(卡金维,如何提高土壤水分利用效率/卡金维,埃罗菲耶夫),丹格沃洛夫,拉扎哈金娜,用户反馈//植物保护和检疫-2011.-7.-P.45-47(Rus))。 试验结合不同的土壤处理方法(没有任何处理,常规耕作,耙地等)进行(图2)。平均而言,为了形成1吨谷物,需要花费78.3毫米的水(没有使用化学农药)和58.4毫米的水(使用多种化学农药)。施用阿尔比特(播种前处理30毫升/吨)可减少形成一吨谷物所需的水量,分别减少8.8和5.1毫米(比对照组提高11.3%和8.7%)。用水量最大的模式就是免耕法,在这种情况下,阿尔比特可以显著减少水的消耗(图2)。
       

在俄罗斯农业科学院植物生理学研究所进行的春小麦盆栽试验中详细研究了阿尔比特对植物抗旱性的影响。干旱是一种复杂的现象,包括水分不足和环境温度升高。根据耐热指数检测植物抵抗高温的能力;根据保水能力,叶片含水量和蒸腾强度检测抗旱性。除蒸腾强度外,阿尔比特的应用可靠的增加了所有列出的特性。试验结果总结在表1中。

 

表1.阿尔比特对植物抗旱性的影响(RAS植物生理学研究所,2000)

特性

阿尔比特导致的变化率

水分保持性

提高4-28 %

叶片中的水分的含量

提高 7-10 %

蒸腾强度

降低 31-66 %

高温抗性

提高 18-60 %

用阿尔比特处理增加了植物在干旱条件下抵抗高温的能力。因此,阿尔比特的施用增加了小麦在干旱和浇水条件下的抗旱性,分别达到134-160%(未处理对照100%)和107-153%。随着时间的推移,阿尔比特处理植物的抗旱性进一步提高。用阿尔比特处理也可以提高植物的水分利用率;阿尔比特处理植物的蒸腾强度降低两倍以上,浇水时一小时内蒸腾强度从453降到203毫克水/克植物重量,以及在干旱条件下1小时内的蒸腾强度从247降到171毫克水/克植物重量。正如在试验中发现的那样,阿尔比特在干旱条件下提供高产量的能力取决于植物抗旱性(抗热性,保水能力)和激活改善生根的生化机制。

阿尔比特增加生根,形成额外的次生根,导致抗旱性增强。根据外国科学家(阿布贾大学农业学院,2010年),由于阿尔比特处理,尼日利亚(南撒哈拉)半荒漠地区玉米种子的田间萌发率从83.3增加到90.0%,因为为根系增加了17.5%,植物总健康指数增加了63.3%。阿尔比特对植物抗旱性的影响的机理总结在下图中(图3)。
        

在不同作物(谷物,甜菜,向日葵,蔬菜)的实践中证实了阿尔比特增加植物抗旱性的能力。由于这一特性,即使在干旱和高温条件下,当其他化学和生物产品的效果可以忽略不计时,阿尔比特也能提供相当大的产量增加。 在库尔干粮食研究所(1998年),全俄农业化学研究所(1997-1998),图瓦地区植物保护站(2001年)和在普遍干旱的俄罗斯不同地区(西伯利亚的森林-草原区)和干旱年份的其他地区试验中证明了这一点。在2010年灾难性的高热和干旱条件下,阿尔比特的效果清楚地显现出来。在梁赞农业研究所的田间试验中,用阿尔比特喷洒冬小麦使谷物产量增加了18%(在这种作物的长期提升效果13%)。用阿尔比特对马铃薯块茎进行种植前处理可以提前(7天)发芽,产量增加74%(从7350到12800公斤/ 公顷)。

在俄罗斯的欧洲部分2010年的极端气候条件下,阿尔比特在一些重要的作物上提高了产量。阿尔比特与化学农药的应用使鞑靼斯坦在极度炎热和干燥的条件下(气温)获得最大产量7300公斤/公顷,冬小麦5900公斤/公顷,冬季黑麦3600公斤/公顷(气温是33-35度,土壤温度高达75度,自3月以来没有降水)。与对照区(无阿尔比特)的差异达到1200公斤/公顷。豌豆产量增加43%(510公斤/公顷)。2012年西西伯利亚也出现了类似的干旱。用阿尔比特处理春小麦种子使捷捷林农场(科日耶夫科夫斯克棉花,托木斯克州)的产量增加了66%(从9到1500公斤/公顷)。在2003年的干旱条件下,阿尔比特提高了植物的抗旱性,因此在克拉斯诺达尔农场的农场获得了谷物的高产(50-7000公斤/公顷)。而这个产量仅仅在2002年非干旱条件下达到过。

根据库尔干粮食生长研究所的数据,即使在1998年夏季极度干旱的情况下,阿尔比特处理使春小麦产量增加230公斤/公顷(19.8%),而化学种子处理剂处理。噻苯达唑和氟特罗醇没有任何效果。类似于库尔干地区植物保护站在莱比亚舍夫斯科农场(2000年)的试验中,阿尔比特对小麦根腐病的仿效为83%,尽管极端不利条件(缓慢和寒冷的春季+炎热和干旱的夏季),产量增加为200公斤/公顷(16.7%)。

布里亚特地区植物保护站和布里亚特农业研究所(2003年)关于春小麦塞伦加的联合试验是在几乎相同的条件下进行(缓慢的春季,倒春寒,干旱等)。在试验结果中,阿尔比特(30毫升/吨种子)对根腐病的防效为65%,产量增加15.6%(即100公斤/公顷;对照产量是640公斤/公顷)。

在彭扎春小麦和大麦区域植物保护站的试验中(1998年),从播种到EC71-72阶段而温度为30-32℃,两个月没有降水。但无论如何,阿尔比特处理的植株(与对照组相比)具有绿颜色更深,分蘖率更高和没有空瘪粒等效果。

在斯塔夫罗波尔地区的干旱条件下,由于施用阿尔比特,农民(布雷兹加林,乌瓦洛夫,基什尼亚克农场)在3年内稳定收获了500--800公斤/公顷的增产。

由于诱导抗旱性,在干旱条件下阿尔比特的相对有效性(产量增加的百分比)通常高于正常条件下。例如,以下是几个试验的数据:

全俄蔬菜选育研究所的试验分别于2001年和2003年进行。2001年是莫斯科地区的干旱年,但当年平均单产比对照(蔬菜)增加了4-30%,要高于正常的2003年;

RAS植物生理研究所(2000)的试验中,阿尔比特处理伴随着浇水提供了比对照增加13-17%的产量,而没有浇水的产量增加比对照增加50-195%;

在全俄豆科和牧草作物研究所的田间试验中,对豌豆奥鲁斯特鲁更尼克和织女星种子的处理进行了研究,在干燥的2002年提供了额外的9.4-14.7%的产量,而在2001年的正常情况下仅为7.9-9.3%;

在全俄农业化学研究所和梁赞地区植物保护站的试验中,阿尔比特对春小麦的处理使1998年干旱的平均产量增加了23.8%,而1997年仅为13.6%。

在俄罗斯不同地区的进一步试验中,发现除了干旱和耐高温外,阿尔比特还提高了对其他胁迫(温度变化,低温,过度湿润,农药引起的化学胁迫等)具有抵抗力。因此,抗旱性的增加是阿尔比特抗应激(胁迫)活性的一个特例。

在医学术语中,压力是通过身体或心理刺激破坏体内平衡。在不同不利因素的影响下,生物体也有类似的生化变化,通过适当的适应来克服这些因素。在这种背景下,“压力”一词是由加拿大奥斯特内分泌学家汉斯-塞利在1936年关于人类和动物尔创造的,但现在它在动物,植物,微生物和生态系统方面得到了更广泛的应用。造成压力的因素被称为“压力源”。阿尔比特帮助植物适应不利的环境条件,因此它可能被称为“适应剂”或“抗胁迫剂”。

一般来说,阿尔比特有效克服以下胁迫因素:

· 温度和干旱增加(详见上文)

· 低温,剧烈的温度波动

· 用除草剂和其他杀虫剂处理植物引起的化学压力

· 过量叶面施肥的压力效应

· 害虫对植物的破坏

· 机械损坏(冰雹)

· 过度湿润,水涝

· 土壤中的农药污染

· 土壤的油污染

· 土壤中的营养元素短缺

EC 20-29阶段(分蘖期),在叶面喷洒越冬谷物时可以看到特别明显的阿尔比特抗应激活性。除草剂和根腐病对冬季作物会减弱植物的抗性,应用阿尔比特的效果就是明显的增加产量(在田间使用条件下高达1000公斤/公顷)。

试验证实阿尔比特的活性表现在广谱应激因子方面的一个重要事实是其在不同条件下的作用的高度重复性。抗应激(胁迫)活性是生物刺激素最重要的特性之一,因此阿尔比特可以被认为是抗胁迫剂以及植物生长调节剂和免疫剂。