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了解基因型X生物刺激剂的相互作用对于制定生物刺激剂应用方案以改善目标作物性状至关重要

作者:Francesco Cristofano, Christophe El-NakhelFrancesco Cristofano, Christophe El-Nakhel
波尔蒂奇(意大利)那不勒斯 "费德里科二世 "大学农业科学系
*通信:f.cristofano@gmail.com;nakhel_christophe@hotmail.com

 

红绿生菜

为了充分展现植物的生长和产量潜力,当代研究的重点是减少那些否定实现这一目标的少数因素的影响。生物和非生物压力确实是导致产量下降的主要原因,现在可以通过优化病虫害管理、生长条件以及在适当的时间提供适量的水和营养物质来减轻它们的影响。如今,农民受益于生物刺激剂等产品的广泛供应,这些产品被用来帮助实现提高抗压能力和产量的目标,其改变植物的代谢和生理过程的方式尚待完全阐明。生物刺激剂被定义为植物营养中的 "功能性成分",与肥料和植物保护剂不同。研究已经汇编了一长串关于使用生物刺激剂及其遵守欧盟2019/1009号法规要求的证据。与未经处理的植物相比,经生物刺激剂处理的植物享有各种优势;文献中发现的增长与植物生长促进物质的诱导或产生、氮代谢的改善以及植物抗逆性化合物的增加有关。像抗坏血酸这样的化合物被认为是改善人类健康的物质,并可能使次优的生长环境对产量的影响降低。事实上,许多植物的性状都可以通过生物活性物质的外在应用而得到改变。

然而,多种生物刺激剂的存在,如蛋白质水解物和海藻提取物,施用率、方式和农艺条件,对那些不熟悉这些做法的人来说可能是个谜。在实际应用中,除了具体的配方,包括明胶胶囊和种子处理,关于叶面处理和根区应用的研究已经很成熟。

生物刺激剂通过使用喷洒器、高空喷洒或人工喷洒系统施用于叶片,植物通过角质层、表皮细胞和气孔吸收,很容易被吸收。事实上,在需要短期快速反应的情况下,快速吸收使叶面喷施受到青睐。然而,叶面喷洒受制于各种因素,包括气候和基因类型。事实上,研究中的吸收模型表明,高湿度、平静的空气、重复施用和高的叶片孔隙率是表达生物刺激剂效果的全部潜力的首要条件。这些条件经常出现在保护性农业中,那里有可能对栽培环境进行微调,而大田作物有时可能会导致效率降低,那里的环境条件和生物刺激剂的使用之间会有更多的互动。

在后一种情况下,可以采用通过施肥的方式施用生物刺激剂,因为这些物质直接作用于根区。根区施用生物刺激剂还为作物生长提供了与这种施用方式有关的间接好处,如由于养分的调动和土壤微生物群的增加,土壤或根茎层中的矿物营养供应增加;此外,文献中还记载了土壤理化特性的改善。同样,这种解决方案也提供了一些权衡,由于生物刺激剂-生长介质的相互作用导致了固有的吸收延迟,例如,基于蛋白质的生物刺激剂在土壤中的应用效率可能因有机氮喂养微生物的存在而降低。然而,在受控环境条件下,在园艺作物生长的水培营养液中添加生物刺激剂,可以减少肥料的应用,提高蔬菜质量,同时保持完全可用,并与植物根系永久接触。事实上,生物刺激剂可以增加植物对养分的吸收和养分的利用效率,其效果是在不同浓度下运作的几种成分的结果。

另一方面,基因型因素在决定生物刺激的成功方面也起着重要作用。以生菜(Lactuca sativa L.)为例,它是栽培最多的园艺作物之一,拥有巨大的遗传多样性。事实上,六种最商业化和普遍认可的生菜类别,即脆头菜、罗马菜、黄油头菜、叶菜、拉丁菜和茎菜,在叶子形状、大小和头部形成方面都有不同。仅仅是这些特征就可能使生物刺激剂通过叶片的吸收产生差异,因为它们可能会或可能不会干扰叶面吸收过程。

克里斯托法诺和合作者(2021)比较了两个不同的生菜基因型,一个绿色的黄油头和一个红色的脆皮头,生长在一个浮动的筏子系统中,用营养液、叶面喷洒和联合应用植物来源的蛋白水解物生物刺激剂处理;根据制造商的说明,选择的生物刺激剂剂量率为叶面喷洒3毫升L-1,而营养液的应用为0.15和0.30毫升L-1的营养液--即 "低 "和 "高 "剂量,用于营养液的应用。

该实验证明了栽培品种和处理方式对生物刺激剂使用的特定反应:虽然绿毛丹在低剂量的营养液应用中记录了82.7%的可销售产量增长(35.6至65吨/公顷),但红色栽培品种在叶面喷洒和高营养液比率提供的最高应用中蓬勃发展,这导致55.4%的产量增长(45.2至70.3吨/公顷)。基因型和施用方式的进一步差异也在叶子植物化学成分中被发现。叶面喷洒加高营养液的生物刺激剂,使红色色素栽培品种的抗氧化剂活性、抗坏血酸和矿物质含量增加最多,而绿色栽培品种只用低剂量的营养液处理时,类胡萝卜素含量更高。 最后,作者还发现,这两种栽培品种对增加生物刺激剂的剂量有不同的表现,因为与表现最好的营养液处理相比,在进行高剂量x叶面综合处理时,绿色牛油果栽培品种的产量下降了18.3%。

印度的生物刺激剂市场

Rouphael及其合作者还发现,在温室条件下种植的两个不同的番茄品种,即李子和小李子(Solanum lycopersicum L.),其基因型和剂量对植物生长和果实产量参数的调节作用。

研究人员以2.5毫升L-1(或 "低")和5毫升L-1(或 "高")的剂量对前一项研究中相同的植物源蛋白水解物进行了叶面处理。结果显示,与未处理的对照组和低剂量组相比,后者的剂量可以显著提高番茄果实的产量,各栽培品种的平均产量为21.3%。更有趣的是,生物刺激剂的应用也引起了产量参数的显著变化,并且与栽培品种有关,如'Sir Elyan'(中等大小的李子形状的果实)表现出28.7%的可销售果实平均重量,而'Akyra'(迷你李子)表现出13.9%的可销售果实数量m-2。

此外,当对所使用的栽培品种进行平均时,果实的抗氧化剂成分也得到了改善,特别是当使用5ml L-1剂量的生物刺激剂时;结果显示与未处理的对照相比,亲脂性抗氧化剂活性增加了260.0%,亲水性抗氧化剂活性增加了61.9%。特别是,在相同剂量下,番茄红素含量增加了34.9%,总抗坏血酸增加了35.8%。此外,在同一高剂量下,水果中的K和Mg浓度分别增加了10.5%和28.3%。

印度的生物刺激剂市场

前面的研究结果表明,虽然从成本和产量的角度来看,使用生物刺激剂无疑是有利可图的,但可能还需要进一步的研究努力,以更好地了解基因型特征和生物刺激剂应用之间的错综复杂的关系,这为努力实现农业实践的可持续强化增加了另一块难题。

参考文献(点击)。

Cristofano, F., El-Nakhel, C., Pannico, A., Giordano, M., Colla, G., & Rouphael, Y. (2021).叶面和根部施用植物蛋白水解物可不同程度地提高浮动系统中种植的两个莴苣栽培品种的产量和质量属性。Agronomy, 11(6).https://doi.org/10.3390/agronomy11061194

Rouphael, Y., Colla, G., Giordano, M., El-Nakhel, C., Kyriacou, M. C., & De Pascale, S. (2017).叶面施用豆科植物蛋白水解物可引起两个温室番茄栽培品种的生长、叶片矿物成分、产量和果实质量的剂量依赖性增加。Scientia Horticulturae, 226, 353-360.https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.09.007