甲壳素是什么物质,它在自然界以什么状态存在?

甲壳素的主要用途及应用前景如何?

为什么甲壳素具有这么多的功能,涉足这么多不同的使用领域?

甲壳素的以下几个概念有何不同?

甲壳素在农业上的研究进展如何?

目前已报道甲壳素可诱导防治的的主要农业病害有哪些?

甲壳素在种植业中使用的主要作用机理是什么?

甲壳素肥料的主要功效是什么?

甲壳素肥料与传统意义上的肥料产品相比有何特点?

在市场上如何选购甲壳素肥料产品?

应怎样判断甲壳素肥料的使用效果?

为什么经常使用甲壳素肥料的农作物病害少、对环境的适用能力强?

甲壳素肥料为什么对根部问题有突出效果?

甲壳素肥料防治根结线虫的机理是什么?

为什么使用甲壳素肥料后瓜果蔬菜恢复了原有的风味?

甲壳素在国际农业中的应用如何?

为什么使用甲壳素肥料具有投入产出比高,整体效益显著增加的特点?

甲壳素是什么物质,它在自然界以什么状态存在?

说起甲壳素,首先就要谈谈糖类物质,糖类物质是除蛋白质和核酸外的又一类非常重要的生命物质,糖类化学在生命科学、药物研究中占有很重要的地位和广泛的用途,我们接触比较多的有单糖葡萄糖和二糖果糖、蔗糖等。而甲壳素也是一种多糖,是目前自然界中唯一带正电荷的天然高分子聚合物,属于直链氨基多糖,也可以称做氨基葡萄糖,功能神奇。甲壳素是自然界中唯一含氨基的均态多糖,学名为[(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡萄糖],分子式为(C8H13NO5)n。甲壳素分子化学结构与植物中广泛存在的纤维素非常相似,所不同的是,若把组成纤维素的单个分子——葡萄糖分子第二个碳原子上的羟基(OH)换成乙酰氨基(NHCOH3)或者氨基(NH2),这样纤维素就变成了甲壳素,从这个意义上讲,甲壳素可以说是动物性纤维。甲壳素现在也是一种通称,包括各种类似结构的物质,作为一种多糖类物质甲壳素具有较高的生物相容性和安全性. 甲壳素在自然界中广泛存在于高等真菌类、节支动物虾、蟹、昆虫的外壳等生物体中。由于大分子间强的氢键作用,导致自然界存在的甲壳素结晶构造坚固,一般不熔化,也不溶于水、酸碱和一般的有机溶剂,化学性质非常稳定,应用有限,只有经过加工后的甲壳素才能广泛应用。 甲壳素作为天然多糖,在地球上的蕴藏量非常大,自然界年合成量10亿吨以上,甲壳素是自然界中仅次于纤维素的第二大生物资源,有动物纤维素之称.。

甲壳素的主要用途及应用前景如何?

农业:生物肥料、生物农药、植物生长调节剂、土壤改良剂、农用保鲜防腐剂、饲料添加剂等。

医用生物材料:人造皮肤、医用粘合剂、绷带、医用脱脂棉、缝合线等。

化妆品:洗发剂、洗涤剂、护肤品等。

医药原料:抗癌剂、胆固醇降低剂、驱虫剂、免疫功能复合剂、抗凝剂等。

工业领域:造纸、绘画、照相材料、废水处理剂、食品添加剂、防腐剂等。

食品:保健饮料、机能性食品(保健食品)。

随着人们对甲壳素的关注,甲壳素的许多新功能正在不断被人们发现、开发和利用。甲壳素从被人遗弃的废物到被广泛开发利用成为受人追捧的第二大再生资源,由于物理学粉碎混合复配、辐射降解、化学降解接枝改性、生物学酶法处理等技术的应用,使甲壳素的开发应用扩展到各行各业,包罗万象,21世纪将是甲壳素的大研究、大开发、大应用时代,甲壳素的研究开发将是21世纪高新科技争夺的制高点之一,甲壳素产业将是21世纪最有希望的新兴产业,它的开发应用,将引发相关产业革命。人类社会离不开甲壳素,甲壳素是我们全人类共同的宝贵财富。

为什么甲壳素具有这么多的功能,涉足这么多不同的使用领域?

仅从来源来说,甲壳素有从海洋生物(如虾蟹)中提取的、有从昆虫(如蛆壳、蚕蛹壳)中提取的、有从真菌(如蘑菇、灵芝)中提取的,这些甲壳素本身就具有不同的分子量和结构。单从海洋中提取的,就有虾蟹之分,而这些虾蟹的不同海域也导致了甲壳素的不同,即使在同一海域不同季节不同水温下形成的甲壳素也有不同,而在同一只螃蟹和虾身上不同部位的甲壳素成分也不同。在具有了这么多不同之后科学工作者又把甲壳素制成了不同分子量段,并对甲壳素进行接枝改性,使它赋予更多的功能。

不同分子量段的甲壳素具有不同性质,也具有不同的用途。 从接枝改性来说,甲壳素与不同的化学物质在不同的键上进行接枝改性,可以改变甲壳素的性质,也扩展了甲壳素的用途。

甲壳素的以下几个概念有何不同?

目前我们使用的甲壳素多数是从虾蟹壳中提取的,下面的内容主要以虾蟹壳中甲壳素提取为例说明。

甲壳质是虾蟹壳经过脱钙、脱蛋白之后,还没有脱乙酰时的产物。这时它的化学性质还很不活泼,不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂,只溶于部分浓酸。甲壳质大部分是乙酰氨基葡萄糖组成的聚糖。

甲壳胺、壳聚糖虾蟹壳经过脱钙、脱蛋白、脱乙酰之后的产物,也就是甲壳质脱乙酰后的产物,大部分是氨基葡萄糖的分子,也有少量乙酰氨基葡萄糖的分子。由于其分子结构中游离氨基的存在,溶解性大大改善,并具有很多独特的理化性质和生物活性,可以溶于稀酸,比甲壳质进了一步。但是甲壳质和壳聚糖都是大分子,分子量在几十万到几百万,都不能直接溶于水。

可溶性甲壳素国内研究的甲壳素多是指壳聚糖,对壳聚糖来说除了低聚糖外,分子量大的壳聚糖都是酸溶的,而不是水溶的,国外称之为“可溶性甲壳素”。“可溶性甲壳素”在应用上有许多局限。

水溶性甲壳素通过先进的技术生产的完全溶于水的甲壳素,国际上称为“水溶性甲壳素”,这种甲壳素易于在以水为介质的状态下被动植物吸收和利用。

分子量段分子量在某一个范围内。在甲壳素领域中,不可缺少的一个词,不同分子量段的甲壳素具有不同的功能:

壳寡糖,分子量200—2000、糖分子数1-10

甲壳低聚糖,分子量2000—6000糖分子数10-30

甲壳多糖,分子量6000—100000糖分子数30-500

复合甲壳素,根据不同功效的要求,将不同分子量段的甲壳素复合制备成由不同分子量段组成的、分子量分布较宽的复合甲壳素,这种甲壳素功能更突出、效果更明显、作用更显著。

甲壳素在农业上的研究进展如何?

甲壳素有广谱抗菌性。研究表明,甲壳素对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的多数菌属都有很好的抑杀作用。甲壳素诱导作物产生多种抗性物质,对由病毒、真菌、细菌等引起的病害的防治都有效。尤其重要的是,对病毒病的防治过去往往是植保的难题,而用甲壳素农药防治效果却十分理想。甲壳素农药在作物发病前使用能获得最佳效果。应用甲壳素对作物炭疽、疫病、枯黄萎、根腐等病害均可预防并直接控制。当植物遭遇其他多种病害病情严重时,可与外抑农药(减量)配伍,内抗外抑,协同作用,多数情况也都能取得满意的效果。研究发现,在棉花上施用可以减少土壤中的病菌的数量,并且具有持续效果。用甲壳素处理小麦种子可抑制小麦纹枯病发生,在多种植物(豆类、烟草等)叶片上喷洒或注射壳聚糖可保护植株不受病毒的侵染。赖凡等观察到不同浓度的壳聚糖对小麦赤霉病菌、稻纹枯病菌、灰霉病菌、甘薯软腐病菌等种植物病原真菌的生长有一定的抑制作用,并且壳聚糖还可以抑制灰霉病菌和甘薯软腐病菌孢子的萌发。以甲壳素为主要成分的混合粉在水稻播前处理,可使水稻对毒素的抗性提高30-40倍,产量增加13-23%。蕃茄苗浸种或喷雾壳聚糖或在生长基质中加入壳聚糖可诱导蕃茄对根腐病的抗性。黄瓜水溶液中加入壳聚糖可控制由腐霉菌引起的猝倒病。李宝英等用甲壳素拌种,可降低水稻?根腐病的发病率和病情指数,防效达89%.,同时可促进大豆根系生长,单株荚果数、粒数、粒重增加。芹菜苗浸根处理可显著延缓尖孢镰刀菌引起的萎蔫症状。

经常使用甲壳素的作物还较少发生虫害。在昆虫刚孵化成幼虫时用甲壳素农药效果最好。甲壳素对各种蚜虫均有明显的触杀作用,蚜虫触药后4~12小时即死亡。美国马里兰MG0N0公司正在利用甲壳素生产的一种新型用于杀灭线虫的有机农药,可起到杀虫的作用,该农药无残留,对天敌的影响较小,能有效地保护环境和维持生态平衡。北京市土肥工作站在保护地施用甲壳素、石灰氮等具有药用功能的肥料,很大程度减少了化学农药的用量,对线虫病害具有较好的防治效果,同时可以改善根际微生态区系组成。连续施用药肥防治线虫病害,第一年可以减轻发病率40%,产量增加45%,品质明显改善;第二年可减轻发病率60%,产量增加32%,微生物区系明显改善。

甲壳素可作为药物缓释剂,延长药物作用时间和减少用药量;还可在植物表面形成一层半透膜,阻止有害生物的入侵。因此,甲壳素及其衍生物可作粮食、蔬菜作物等种子的处理剂,激发种子提前发芽,促进作物生长,提高抗病能力,从而提高作物产量。甲壳素作为种子处理剂用量少、成本低廉、无毒副作用。利用甲壳素的抗菌能力和改善土壤的作用,可将甲壳素及其衍生物和其他一些物质共同用做土壤改良剂。

甲壳素进入土壤后可以大大促使有益细菌如固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的增生,抑制有害细菌如霉菌、丝状菌的生长。它可使放线菌的数量增加近30倍,甲壳素可生物降解转化成优质的有机肥料,供作物吸收利用,同时可有效的改善土壤团粒结构,有效改良土壤,改善作物的生存环境,是一种多功能的土壤改良剂。

甲壳素在植株表面形成薄膜,对病菌的侵害起阻隔作用,而且这层膜有良好的保湿作用和选择性透气作用。这些特性决定了甲壳素可以成为果蔬保鲜剂的最好原料。目前应用最多的是水果、蔬菜的保鲜。对猕猴桃、苹果、青椒、梨、番茄、黄瓜、柑橘、芒果,草莓等的研究发现,利用这一方法可以一定程度上延缓果实衰老,减少腐烂,延长贮藏时期。虽然甲壳素的保鲜效果不如气调、冷藏等传统的贮藏方法,但是它应用方便,价格低廉,无毒无害,作为一种辅助的贮藏方法是大有应用空间的。

施用甲壳素还可提高作物的抗寒冷、抗高温、抗旱涝、抗盐碱、抗肥害、气害、抗营养失衡等抗逆性。譬如甲壳素诱导作物产生的多种抗性物质中,有些具有预防、减轻或修复逆境对植物细胞的伤害的作用;能促使作物生长健壮,健壮的植株自然也有较强的抗逆能力。

甲壳素对作物的增产作用也是十分突出的,这是因为甲壳素可以激活、增强植株的生理生化机制,促使根系发达、茎叶粗壮,使植株吸收和利用水肥的能力以及光合作用等都得到增强。用甲壳素处理粮食种子可增产5%~15%;用于果蔬喷灌等可增产20%~40%或更多。其可改善作物品质,如增加粮食蛋白质和面筋的含量以及果蔬中糖的含量。由此可见,甲壳素及其衍生物在农业上可以用做生长调节剂、饲料添加剂、种子处理剂、农产品保鲜剂、农药载体、缓释剂、抗性诱导剂和食品添加剂等诸多方面,并且因其无毒、无害、无污染可安全降解等特点而具有广阔的应用前景。

目前已报道甲壳素可诱导防治的的主要农业病害有哪些?

甲壳素对细胞壁为甲壳质的真菌病害有诱导抗病作用,对细胞壁为纤维素的真菌病害没有诱导抗病作用。目前已报道甲壳素可诱导防治的农业主要病害有:

小麦,赤霉病、白粉病、锈病;

大麦,纹枯病、黑粉病;

水稻,稻瘟病、恶苗病、立枯病;

大豆,菌核病、叶斑病;

油菜,菌核病、炭疽病;

烟草,枯萎病、炭疽病、菌核病、蛙眼病;

棉花,立枯病、炭疽病、枯萎病、根腐病;

花生,炭疽病、白绢病;

芸豆(菜豆),褐斑病、白粉病、炭疽病、锈病;

西瓜,镰刀菌根腐病、丝核菌立枯病、叶枯病、白粉病、菌核病;

黄瓜,霜霉病、白粉病、枯萎病、红粉病、叶点霉叶斑病;

蕃茄,褐色根腐病、黑点根腐病、酸腐病、红粉病、斑点病、煤污病、白粉病、青霉果腐病、黑刺盘孢炭疽病;

茄子,褐斑病、果腐病、黄萎病、赤星病、斑枯病、褐轮纹病、煤斑病、黑点根腐病等;

甜椒、辣椒,苗期灰霉病、根腐病、黄萎病、白绢病等。

甲壳素在种植业中使用的主要作用机理是什么?

(一)、对土壤生态环境的改善作用。

⑴培养基作用。甲壳素是土壤有益微生物的营养源和保健品,是土壤有益微生物的良好培养基,对土壤微生物区系有良好的识别作用。经试验测定,灌根1次,15天后测定。有益菌:纤维分解细菌、自生固氮细菌、乳酸细菌增加10倍;放线菌增加30倍。有害菌:常见霉菌是对照的1/10,其它丝状真菌是对照的1/15。

⑵有益微生物的综合作用。放线菌分泌出抗生素类物质可抑制有害菌(腐霉菌、丝核菌、尖镰孢菌、疫霉菌等)的生长。纤维素分解菌可加速土壤中有机质(有机肥、秸秆等)的矿化分解速度,分解成氮、磷、钾、微量元素及形成黄腐酸、褐腐酸等有机物质,为植物生长提供充足营养;自生固氮细菌可固定空气中的氮素,提高土壤中的氮素水平,减少氮肥的使用量。

⑶改良土壤。微生物的大量繁殖可促进土壤团粒结构的形成,改善土壤的理化性质,增强透气性和保水保肥能力,从而为根系提供良好的土壤微生态环境,使土壤中的多种养分处于有效活化状态,可提高养分利用率,减少化学肥料用量。

⑷螯合微量元素。甲壳素分子结构中含有-NH2(氨基),与微量元素铁、铜、锰、锌、钼等能产生螯合作用,使肥料中的微量元素有效态养分增加,同时使被土壤固定的微量元素养分释放出来,供作物吸收利用,从而提高了肥效。

(二)对植物本身的整体调节和对细胞的活化作用。

⑴诱导抗病抗逆性。甲壳素诱导植物的结构抗病性,如使植物的细胞壁加厚或木质化程度增强;可迅速活化细胞,短时间内诱导植物产生自身多种抗性物质,例如苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(PO)、多酚氧化酶(PPO),植保素等,病程相关蛋白如几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶等;诱导植物一系列防御反应,提高植物的抗病能力和抵御不良环境条件的能力。

⑵对细胞的活化作用,诱导内源激素的整体调节。喷施于植物叶面上具有透气、保水之功效;喷施于叶面或施入土壤可促进根系细胞的分生,使根系发达,增强植物抗旱抗倒伏能力,茎节缩短粗壮,叶片浓绿润泽,显著提高光合作用,促进光合产物的定向运输。

1991年,美国、欧洲的医学界和营养食品研究机构将甲壳素称为继蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质之后的人体必须的第六大生命要素。

有学者提出甲壳素是植物生长发育的必需物质,给植物适当补充甲壳素,可提高植物对其它养分的吸收利用,从而提高产量,改善品质。

甲壳素肥料的主要功效是什么?

甲壳素肥料是以甲壳素为主要原料生产的肥料。1996年3月至2002年5月山东济南的一家甲壳素企业的生物专家和农业专家在系统研究了甲壳素与作物生长、发育的关系后发现,甲壳素既有肥料、农药、生长素的作用,又有改良土壤、改善品质、促进生根的作用;既有提高产量、提高农产品等级的作用,也有增强作物抗逆性、减少农药使用量的作用。2002年5月,中华人民共和国农业部土壤肥料专家在认真听取了该企业的技术报告后认为,甲壳素作为肥料使用,适合我国农业现状,符合我国有关肥料的规定。报经中华人民共和国农业部批准,将甲壳素作为商品肥料在全国推广使用。从此中国农业史上又掀开了减少化肥、农药使用量,实现农业高产、优质、高效、无污染的新篇章。目前,国内许多农业出口基地、农业集团已将甲壳素肥料用于生产绿色食品、无公害食品、有机食品、出口食品的必备原料。

当前,甲壳素肥料的主要功效表现在以下几方面:

(1)改良土壤,培肥地力,提高土壤中养分利用率,减少化学肥料用量;

(2)良好的生根保根效果,解除根系生长不良,有效解决重茬问题;

(3)显著的诱导植物抗病抗逆性,以生物防治取代化学防治,减少化学农药用量;

(4)降低根部病害的发生率,防治根结线虫;

(5)强化光合作用,提高品质,优极品率提高显著;

(6)双向调控,增产效果显著,长期使用产量较常规施肥提高。

甲壳素肥料与传统意义上的肥料产品相比有何特点?

目前,在农业生产资料市场上的肥料品种较多,除农民朋友大量使用和熟知的氮、磷、钾、钙、镁、硫及微量元素肥料外,2002年5月,中华人民共和国农业部已将甲壳素批准为商品肥料(有机可溶性肥料)。这不仅标志着我国肥料市场的繁荣和甲壳素肥料农业应用的开始,同时,也标志着甲壳素在农用技术、毒理卫生学、土壤学、植物生理学、农用分析和农用产品生产等方面都取得了突破性的进展。以甲壳素水剂和粉剂为例,针对我国粮食、油料、水果、蔬菜、花生、花卉等100多种作物,都有增产效果,其幅度为10-30%,同时,还能达到无公害农产品的标准。当前设施果品、设施蔬菜基地、无公害农产品基地及出口基地使用甲壳素肥料的经济效益为投资1元,收益10—20元。

国内外学者对甲壳素农用作用的理论有两种见解,一种认为甲壳素是继作物需要的主要养分(氮、磷、钾)、次要养分(钙、镁、硫)、微量养分(硼、锰、铜、锌、钼、铁、氯)之后发现的作物必需的超微量养分即作物必需的第四大类营养素,另一种认为属于“植物疫苗”。但一致的看法是:甲壳素具有一定的生理活性,在一定的条件下,它是一组既对作物生长发育起促进作用,又能防病、抗病,对作物起保护作用和品质改良作用的有益物质。

在目前市场上众多的肥料产品中,甲壳素肥料不论从作用机理还是从应用效果上都具有鲜明的特色。甲壳素给植物提供的不是单质元素,也不是活性菌,而是一种生物多糖,与传统意义上的肥料相比,药肥双效,具有营养、防病、调节等多种作用。作为新一代的肥料产品,甲壳素肥料可谓多种功能融为一体,各种优点集于一身,特别适合生产无公害、绿色、有机农产品,对于提升国内农产品的市场竞争力,改善农业生态环境,具有重要的意义和广阔的应用前景。

在市场上如何选购甲壳素肥料产品?

在目前的市场情况下,随着大量的宣传和推广工作,甲壳素肥料也得到越来越多的农民朋友的认可,大家都知道甲壳素是好东西但现在市场出现了众多的甲壳素产品,使广大农民朋友真假难辩,难以选择。如何才能选购到货真价实的甲壳素肥料呢,我们提出以下四条原则,供大家参考:

⑴看证件,看厂家是否专业、规范。

2002年5月,农业部首次将甲壳素批准为有机可溶性肥料,并对企业申请产品开始登记。作为甲壳素肥料,目前需要两证即可,即农业部登记号和产品标准,产品的两证齐全表明该产品合乎国家的法规,已经被许可进入市场。

⑵看含量,看标志性成分是否合理有效。

证件仅仅是进入市场的通行证,产品的效果如何决定因素在于有效成分的含量。甲壳素肥料的有效成分指标以甲壳胺或壳聚糖的含量来表示,作为目前市场上的甲壳素产品,甲壳胺或壳聚糖含量高低直接决定产品的使用倍数,即甲壳胺或壳聚糖含量越高,证明产品的技术含量就越高,稀释倍数越大,效果就越好,相应的使用成本就越低,这是内在指标。例如:甲壳胺或壳聚糖含量30克/升,叶面喷施稀释倍数是400-500倍,灌根稀释倍数是500-600倍;甲壳胺或壳聚糖含量60克/升,叶面喷施稀释倍数就应当是800-1000倍,灌根稀释倍数是1000-1200倍。那么从外观如何来判断呢?正规产品的外观应当是:液态,分散均匀、无残渣、无沉淀;固态,静置,5分钟内完全溶于水,无残渣、无沉淀、液体均一,上浮一层油膜。

⑶看品牌,看服务,是否省心、省时、省钱。

甲壳素属高新技术产品,一般企业不具备生产合格产品的技术和能力,目前,我国较大的、较正规的高新技术企业才具备生产合格甲壳素肥料的能力。不同企业在原材料、生产工艺、技术控制等方面的差异会造成产品质量和效果的差异。所以,选购时应特别重视品牌。看是否有注册商标、使用说明是否表述清晰、规范,是否有成套的产品使用技术手册、使用实例、光盘等,这些信息能够说明该企业是否仅仅为了短期赚钱还是当作一项事业,是否真正的对消费者负责任,产品是否已经经过了多年生产实践的验证。品牌是选购的一个重要依据。

⑷看效果,看成本,是否达到高产、优质、高效。

产品的效果是第一位的。作为农资产品,效果不好,这个产品再便宜都是一种浪费,浪费了时间、金钱;效果好,即便产品价位较高也只是一种投资,最终一定是赢利的。

应怎样判断甲壳素肥料的使用效果?

作为甲壳素肥料,我们认为,用户朋友应当关注三种效果,即眼前效果、短期效果和长期效果。

什么是眼前效果呢?前几年,农民朋友普遍有一种心态,害怕上当受骗,要求杀虫剂打上虫子最好马上就死,杀菌剂喷上病害立刻就好,肥料用上一天两天就要能看出效果来。心情可以理解,但要求不实际。这几年通过宣传引导和实际应用,人们逐渐明白了,见效快的不一定就是好,见效慢的并不一定不好。作为生物防治的杀虫和杀菌药剂虽然效果较慢,但是治疗比较彻底,而且长期用不易产生抗性,残留低,还可以保护环境。人生病了还需要有个疗程,有个治愈、恢复的过程,何况植物呢?现在人们都知道了,见效快的肥料里肯定是加了激素了,当然不是说加了激素就一定不好,短期效果可能好,产量高、效益好,但是长期来说,可能造成植株过早衰老,品质下降,畸型果多,售价低,从另外一个方面降低了效益。

作为甲壳素肥料,本身无毒无害,因为没有激素成分,所以效果比较缓慢。这也是甲壳素产品推广难度比较大的一个原因。那么现在讲的甲壳素产品的应用的眼前效果是什么呢?我们总结了三句话:一遍起效,两遍显效,三遍奇效。使用一遍,作物开始吸收甲壳素,甲壳素对作物有个整体调整作用,开始起作用,但是肉眼从表面很难看出,除非仔细观察。使用两遍,效果就开始比较显著了,从根系毛细根的发生数量,叶片的色泽、大小、厚度,茎秆的粗度和长度,植株的整体长势等等。但是当使用三遍之后,就会有非常神奇的效果,在这期间可以观察到病害的减少、开花座果质量的提高、茎秆的缩短粗壮、根系的发达等等。特别对于原先长势差的,更会发生更让人意想不到的效果。这就是眼前效果。每种作物不同,使用三遍,看到效果,可能需要15-30天的时间。这也是我们在作推广时,一个简单对比示范试验的周期。

作为甲壳素肥料使用的一个短期效果,指的是在作物的一个生育周期,直到最后收获,可以从产量的提高、内在品质和外在的商品性的提升、农药和肥料用量的减少,得出甲壳素肥料使用的短期效果:整体投入的减少和整体效益的增加。

而作为甲壳素肥料使用的长期效果,就不仅仅表现在经济效益的大幅度增加,更重要的是巨大的生态效益。据我们调查,甲壳素肥料连续使用两年以上,土壤的生态环境将得到极大的改善,土壤板结、酸化、盐渍化的现象消失,有益微生物数量大幅度增加,根部和土传病害显著降低,土壤得到了修复,重新恢复了生机,作物生长健壮,农药和化肥用量大幅度减少,作物品质大幅度提升,从而改善了自然环境,提升了人们的生活质量。

为什么经常使用甲壳素肥料的农作物病害少、对环境的适用能力强?

使用过甲壳素肥料的农民朋友都会有这样一个体会,农作物用了甲壳素之后,病虫害明显少了,植株生长健壮,对不良环境的适用性明显增强,抗寒、抗旱、抗涝、抗病虫、抗药害、抗肥害、抗低温弱光等,甲壳素使用次数越多,使用时间越长,这种作用表现越突出。那么为什么会有这种现象呢,它的道理在哪里?要解释这个现象,就不得不提出植保上的一个重要概念—“诱导抗性”。近代的科研成果表明,植物作为活的生命体,与高级动物一样,对环境有相当强的适应力,当环境发生变化不利于其生长时,其自身会产生多种化学物质,从而起到保护自己,抵抗逆境(如盐碱、热、寒、旱、涝、风、雹、病虫、药害、肥害、低温弱光、污染等)造成的影响。植物病理学研究表明,植物这种抗性是可以诱导的。细胞生物学研究表明,动、植物的信号传递系统相同,因此有人认为植物是'慢'的动物。同时,对于一个健康生长的植株而言,只要病菌不达到一定临界量,并不会引起严重的疾病。简单地讲,甲壳素就是一种非常好的诱导抗性物质。

植物病害笼统地分为真菌、细菌、病毒和线虫病害。真菌和线虫的细胞壁均含有甲壳素(几丁质)这种成分,当真菌和线虫攻击植物的时候,植物为抵御进攻,能够分泌出一种甲壳素(几丁质)酶来分解真菌和线虫的细胞壁。如果提前和经常使用甲壳素肥料,植物会误以为致病菌来了,这样就可以诱导植物自身产生多种抗性物质(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(PO)、多酚氧化酶(PPO),植保素等,病程相关蛋白如几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶等),从而激活植物的抗病基因,使植物产生系统抗性,这些抗体可以长时间保持在较高水平。如果植物的抗病基因激活的早,植物已经做好了抵抗致病菌的准备,这样当致病菌(真菌、细菌、病毒、线虫等)再来侵染时,植物就不会得病。某些昆虫,例如蚜虫、白粉虱等的刺吸式口器含有几丁质(甲壳素)成分,当其吸取植物汁液时,大量的几丁质酶可以将其口器分解掉,所以使用过甲壳素肥料的作物蚜虫和白粉虱等很少光顾,有很好的趋避作用。因此在国外,将甲壳素肥料形象地称为“植物疫苗”,主要就是指甲壳素的诱导抗性作用,就像给植物打上了预防针,可以少生病、不生病。作为诱抗效果,作物生长前期要好于后期,连续要比间断好,所以从这个道理上讲甲壳素肥料要提早使用,连续使用,仅从防病这一点讲,应当作为一种常规措施来使用。

另外,甲壳素有很好的促进伤口愈合的功能,利用甲壳素促进伤口愈合这个功能,现在的比较高级的疮可贴里面都添加了甲壳素,在农业上嫁接、整枝、打杈、苗木移栽、定植等这些农事活动造成的伤口是病菌浸染的一个重要渠道,通过使用甲壳素可以加快伤口愈合,就减少了致病的机会,所以发病率就大大降低了,发病也轻了。

同时,几丁质酶等抗性酶可活化植物细胞,启动植物的免疫系统,极大增强植物对外界不良环境的抗御能力,所以可以抗寒、抗旱、抗涝、抗病虫、抗药害、抗肥害、抗低温弱光等。

寿光是山东省的菜蓝子,甲壳素肥料在这里做的试验是比较多的,当地的农业专家和广大农民朋友都比较认可,其中有一个试验是山东省农业厅植保总站委托了寿光市植保站,在寿光的圣城一家农户大棚里做的,种的是黄瓜,试验课题是“一减双保”。所谓一减就是减少农药的用量,双保就是保护生态环境,保证产量和品质。当地农民的病害预防意识很强,有病没病,每周要打上一次药,因为建大棚不容易,投入资金很多,万一得了病虫害,就减产,减少收入,所以有病没病都得打,不打药不放心。后来动员他做试验,让他减少杀菌剂用量,减少一半,每周打一次杀菌剂改为半月打一次,中间加一次叶面喷施甲壳素粉剂,结果最后测定杀菌剂用量减少了50%,产量却增加25%,实际上试验是非常成功,这对生产无公害、绿色、有机农产品意义是非常大的。

甲壳素肥料为什么灌根和冲施时这么少的用量却有这么好的肥效,为什么对根部问题(根腐、姜瘟、茎基腐、重茬、肥害、沤根、烧根、烂根、不生根等)有突出效果?

作物生长的土壤,不单单是土壤颗粒构成的,土壤中更存在着巨量的微生物群体,这些微生物群体在作物的生长过程中起着至关重要的作用。根据微生物和作物的关系,人们将土壤中的微生物分为两类,一类叫做有益菌,一类叫做有害菌。所谓有益菌是对作物生长有益的,能够促进植株健康,增产和提升品质,所谓有害菌是危害植物的,引发植物病害,造成减产和品质恶化。科学家们提出一种微生物生存的“空间竞争理论”,也就是说某一个土壤空间中的食物是有限的,微生物要生存就必须通过食物获取能量,有益菌数量增多,有害菌数量必然减少,同样道理有害菌数量增加,有益菌数量必然减少。

作为土壤有益微生物的激发因子,甲壳素能够在短时间内促使土壤有益微生物的大量繁殖,通过有益微生物(纤维分解细菌、自生固氮细菌、乳酸细菌;放线菌)的综合作用,土壤中有机质的矿化(释放出氮、磷、钾、中微量元素等)和腐殖化(形成黄腐酸、褐腐酸等)的速度加快,为植物提供更多营养,加快了土壤团粒结构的形成,土壤的理化性质得到改善,透气性和保水保肥能力增强,土壤中的养分处于有效活化状态,土壤肥力提高。具体来讲,纤维分解细菌的作用是将有机质(纤维素等)分解成小分子物质和矿物质,这样有机质才能被吸收利用,自生固氮细菌可以将空气中的氮变成作物可吸收利用的氮素营养,就像给土壤施入了氮肥。

据测定,使用一次甲壳素肥料,土壤中的纤维分解细菌、自生固氮细菌增加近10倍,放线菌数量增加30倍。放线菌作为土壤中一类最重要的有益菌群被人们所重视,现在生产中使用的抗生素(如链霉素、中生菌素、阿维菌素等)均是不同种类放线菌的代谢产物,因此放线菌对于土壤微生态环境和根部病害的防控具有极为重要的意义。放线菌分泌出大量的抗性酶(几丁质酶等)来分解吸收甲壳素,从而使自身数量呈几十倍地增加,通过占据大部分土壤空间和分泌抗生素类物质、抗性酶等的双重作用抑制有害菌(如腐霉菌、疫霉菌、丝核菌、尖镰孢菌、霉菌、镰刀菌等)的生长繁殖,因此对由这些致病菌引起的根腐病、茎基腐病、疫病、猝倒病、立枯病、枯萎病、黄萎病等均有非常好的预防和抑制作用。

甲壳素可显著促进根系细胞的分生,短时间内促使毛细根显著增多,根系发达,通过对作物进行叶面喷施和灌根、冲施等处理可有效促使根系发达,同时为根系创造良好的土壤环境,具有很好的生根养根保根效果。

寿光有一个用户,是种苦瓜的,我们亲自调查过几次,他种出来的苦瓜生长健壮、叶片肥厚、不徒长、不衰弱、瓜形直、品质好、产量高,在市场上能卖高价。一斤能多卖2—3毛钱,当时周围的人都以为他换了一个新品种,都跟他换种子去。在他的带动下,他周围的人开始用甲壳素肥料。连续使用3年的用户,我们到他的田里,用木条插一下他的土壤,能感到明显地疏松,已经种植了七八年的重茬老棚几乎没有什么根部病害,因为甲壳素能改良土壤,土壤改良了,根扎得深,吸收养分就多,光合作用也强,农作物就根深叶茂,瓜果长得就好。

在苹果之乡栖霞,苹果作为多年生作物,土壤管理显得更为重要,因为肥料使用不合理和根腐病等原因造成很多苹果树势衰弱,根系生长不良,不发条、不长叶,没有好的办法,很多弱树面临着被刨的命运,通过使用甲壳素灌根在较短的时间内促使树势强壮,重新抽出枝条和叶片,真正达到了“起死回生”的神奇效果,而且在收获时果品的质量和产量都提高显著。现在,使用甲壳素成为强壮树势、提升果品质量的关键栽培措施,被越来越多的农民朋友采用,为果品生产解决了难题,挽回了损失。

另外,像使用未腐熟的粪肥造成的烧根、因为定植期阴天浇水大造成的沤根、冬季大棚长期的连阴天造成的不生根和死棵、近年来频繁发生的腐霉菌引起根腐病、茎基腐病等病害、连年重茬种植造成的根系生育不良等,这些实际生产中的种种难题,以往没有很好的解决办法和防控措施。通过多年的推广实践证明,因为甲壳素能够调整土壤微生物区系、短时间内促根生长、诱导抗性等等的优良特性的综合作用,对根部的种种难题甲壳素都能起到相当好的作用,能够缓解、解决或辅助解决这些难题。可以说,甲壳素在根部病害、土传病害、重茬死棵等等根部问题的解决方面效果显著,得到了广大农业专家和农民朋友的认可,其应用面也越来越广,甲壳素在解决作物根部问题方面必将做出更多的贡献。

山东省昌乐县朱刘镇农业科技示范园的大棚种植户,2003年2月28日栽植伊丽莎白甜瓜后正赶上连阴天,由于光照少,地温低,棚内西边2/3的瓜苗都沤了根。为了保苗,该农户就大剂量地灌用了激素类强力壮根剂,三四天一次,连灌了三遍,未见效果。当时瓜苗叶子已掉了五六片,看样子这棚瓜就要完了。该农户抱着“死马当活马医”的想法,于3月10日开始换用甲壳素水剂灌根,几天后新叶便萌动。又于3月20日、4月1日两次灌根后瓜苗就恢复了正常,并且赶上东边30米的未沤根的壮苗了,农户当时高兴极了,接着又叶面喷了两遍高含量甲壳素粉剂,灌根、喷叶总共花70元钱。瓜苗变得油光厚绿,瓜蔓粗壮但不旺长,并且果实累累。第一茬瓜已卖完,亩产达4500多斤,每斤卖到1.35元。5月下旬山东省农科院植保所的徐教授到该棚里调查,农户说:“西边70米用了甲壳素有机可溶性肥料,东边30米没用,对比很明显,西边平均每个瓜比东边大四两,收获的第一茬瓜平均增产30%,同一个棚东边的霜霉、角斑病比较严重,西边这70米却没有发生,我的棚里有线虫,西边今年基本没发生,东边比较严重。”徐教授通过实地调查发现,东边30米最严重的一畦27棵有9棵因线虫危害已经萎蔫。

山东省莒南县大店镇近20000亩草莓种植基地,草莓苗期根系生长不好,移栽时生根特别困难,造成草莓缓苗期延长,甚至造成大片死亡。2002年-2003年,草莓种植户普遍采用甲壳素水剂在苗期喷施,移栽前后喷施或灌根等处理方式,有效解决了这个难题,并且草莓的产量增加20%以上,内在品质显著提高。

甲壳素肥料防治根结线虫的机理是什么,与目前的线虫防治措施相比有何不同,能够达到何效果?

根结线虫病害主要发生在多年种植的保护地蔬菜及大田的生姜、花生等作物上。保护地蔬菜因为多年的重茬种植和特殊的环境因素,造成根结线虫病害十分严重,已经成为制约保护地蔬菜发展的毁灭性病害。保护地蔬菜投资大、收益高,因此根结线虫病害防治效果直接关系到收益的高低,防治措施不到位就会带来相当大的经济损失。发生线虫病害的菜农朋友们就很着急,“有病乱投医”,大量地使用国家明令禁止使用的高(剧)毒农药,使用各种各样的防治措施,但是根结线虫危害还是有增无减、危害越来越重。

多年的根结线虫防治实践证明,根结线虫病害一旦发生很难根治,结合目前我国农业生产的实际情况,专家提出线虫防治必须改变观念,改变急功近利的做法,必须结合根结线虫自身的生长繁殖规律,有针对性的采取措施。把线虫防治措施作为常规措施,以防为主,只要将线虫的危害程度控制在一定限度之内,不造成作物减产和品质下降即可。检验线虫防治措施好坏的标准应当是作物产量不减、品质不降、投入不增加、产出效益不降低。

目前根结线虫的防治措施可以分为三类,即物理防治、化学防治和生物防治。甲壳素与阿维菌素配伍使用防治根结线虫的方法(以下简称:甲壳素生物防治线虫措施)属于生物防治措施,作为生物防治措施的最大优势就是对环境和作物具有很好的安全性、相容性,有利于环境的不断改善和作物的健康生长,无任何毒副作用,且有相当好的增产效果。甲壳素生物防治线虫措施于2002年被纳入了山东省农科院承担的国家科技攻关课题,经过四年多时间的试验、调查、验证,该种防治措施的防治效果可以达到83%,与其它线虫防治措施相比,增产效果显著。

甲壳素生物防治线虫措施能够达到如此好的效果,分析其内在原因,可用十二个字概括:机理独特、卵虫同防、标本兼治。简单地说,阿维菌素只触杀成虫,效果快,持效期短;甲壳素对卵和成虫都有效,效果慢,持效期长。甲壳素的作用机理主要有三点:⑴甲壳素可以诱导作物产生一种几丁质酶来分解吸收线虫和卵壳中的甲壳素使线虫体壁和卵壳溶解掉,从而导致线虫和虫卵死亡,提前和经常在作物上使用甲壳素可诱导几丁质酶的数量长时间保持在较高水平,达到预防线虫的目的。⑵甲壳素施入土壤后,能在短时间内培养起大量的放线菌等有益菌群,这些有益菌群分泌出的大量抗生素类物质和抗性酶(几丁质酶等)可直接抑制线虫和虫卵,同时抑制腐霉菌、疫霉菌、丝核菌、尖镰孢菌、霉菌、镰刀菌等有害菌群,从而减轻因线虫危害造成的有害菌的复合侵染,减轻“死棵”。⑶甲壳素具有强大的生根养根作用,促进根系细胞的分生,使毛细根快速增多,减少沤根、死根和腐烂根的出现,促使根系发达。因此当作物在生长或结果盛期出现线虫危害时,通过灌根处理可以使作物重新恢复生机,保持正常生长状态,因此能够将线虫危害带来的损失降到最低。

给大家举一个用户例子。2005年,山东广饶县大王镇的一个农户,种植的是秋延迟西红柿,他这个蔬菜棚的根结线虫病害很重,上一年种的秋延迟西红柿几乎绝产。这次移栽苗子的时候,他特意使用了两种药剂作了对比,一种是剧毒化学农药,一种就是甲壳素生物防治线虫措施,还留了一畦什么措施都没用。结果栽上二十天后观察甲壳素处理过的西红柿长势明显好,四十天后观察甲壳素处理植株高度比化学农药处理高15-20厘米,茎秆粗度粗0.6厘米,而且比化学农药处理多一穗果。最后经过测产甲壳素处理的西红柿产量分别比化学农药处理、无处理措施的增加65.1%和86.3%,收获时观测根系线虫危害程度,甲壳素处理的大多是0级(根系范围内无线虫结)和1级(25%根系范围内有线虫结),化学农药处理的大多是1级和2级(50%根系范围内有线虫结),几乎没有0级。无处理措施的全部是3级(75%根系范围内有线虫结)和4级(100%根系范围内有线虫结)。

为什么使用甲壳素肥料后瓜果蔬菜恢复了原有的风味?

瓜甜果香、蔬菜口感好说到底是一个内在品质的问题,好看就是指果型、色泽、大小等外在品质。作为内在品质的提升最关键的原因就是果实中的光合产物多了,风味物质形成了,果实营养全面了。作物叶片利用水分和二氧化碳,在阳光的作用下合成碳水化合物,这就是光合作用,这些碳水化合物进一步合成淀粉、蛋白质、维生素等营养物质输送到果实贮藏起来;输送到根系,为根系吸收各种营养提供能量等等。

通过多年对甲壳素的追踪研究,我们发现,甲壳素肥料对于作物来讲,它的一个最重要的作用就是能够纠正作物的不良生长状态,调整作物的长势至最适宜的水平,使作物始终处于一个最佳生长状态易形成风味物质。山东省葡萄酿酒研究所测定,使用甲壳素的葡萄叶片光合速率提高60-80%,光合速率高了,单位时间内制造出的光合产物自然就多了。甲壳素对作物具有双向调控的作用,一方面可以使作物生长壮而不旺,如弱苗通过灌根和叶面喷施可以促使根系新发,使弱苗变壮。如植株徒长,通过灌根和叶面喷施促使根系发达,茎节缩短,控制旺长;另外一方面可以协调营养生长与生殖生长的矛盾,如作物处于开花结果期,可以提高开花质量和座果质量,促使光合产物更多地运输到果实等。有些学者提出,甲壳素是作物生长发育必需的一种营养物质,根据“木桶理论”,给作物补充甲壳素可以提高作物对大量、中量、微量元素等营养成分的吸收利用率。

通过甲壳素的综合作用可以使果实营养全面、内在品质和商品性都提升显著,好吃、好看、产量高、品质好、效益高。

2001年5月,我们在西红柿上使用甲壳素,收获的西红柿经农业部食品质量监督检验中心(济南)检验,维生素C、总糖含量均比对照提高10%以上。西红柿果型正,单果重提高,果实色泽鲜亮,其市场价格比对照每斤高出0.1-0.2元。

2003年,寿光市田马镇官庄村某农户的大棚西红柿,原来叶子黄、茎杆细、坐果少。同附近别人家的大棚西红柿相比有差距。从9月中旬他开始施用了甲壳素有机可溶性肥料,叶面喷了2次,地下冲施了2次。,长势好、坐果多,面貌大改观,一举后来居上,超过了别人。

据调查:比同一棚中使用其它肥的另外四间西红柿,坐果率高10.2%、花序多17.9%,显示了甲壳素有机可溶性肥料的丰产潜力。到12月初再次调查,比同一棚中使用其它肥的另外四间西红柿,坐果率高15%,单果重增加20%,糖度经测定提高0.6度。

2004年,青岛三丰果品贮运有限公司在苹果管理中,叶面喷施纯甲壳素有机可溶性肥料,与磷酸二氢钾对比试用,效果显著。8月下旬、9月上中旬各喷施一次,10月初测试:使用智能100的果实糖度是12.5度,使用其他叶面肥的糖度是11.5度,未使用叶面肥的糖度是10度。

甲壳素在国际农业中的应用如何?

对甲壳素的开发国外从30年代就开始了,主要有美国、德国、日本及韩国等,其中日本开发的力度最大,已成为世界上第一甲壳胺的生产大国,欧洲及美国的营养学界称甲壳胺为六大要素之一,并投入大量人力、物力、财力开发生产以甲壳胺为主要原料的产品,其中部分产品投放市场后,受到广大消费者的欢迎。现在国际上甲壳素年销售额已超过20亿美元。1982年4月日本政府农水省制定了“未利用生物资源”的十年研究开发计划(1983-1992)。1985年文部省拨款60亿日元,资助全国13所大学及医疗机构,利用10年时间,上千人从事有关甲壳素的开发利用与基础研究,取得了长足的进展,开发的产品用于农业生产,为提高中国对日农产品的质量,目前日本已将其开发的甲壳素产品推广到中国对日出口基地中。韩国多年来对甲壳素在农业上的应用也是突飞猛进,不但有专门应用于农业生产的甲壳素产品,还将利用甲壳素生产出的产品单独打出品牌,如甲壳素西红柿、甲壳素黄瓜等,韩国对甲壳素在种植业的认可程度由此可见一斑。近年来美国、加拿大也将甲壳素用于设施农业的生产中,如在水培营养液中添加甲壳素已达到改善品质减少病害的作用。

我国对甲壳素的开发和研究进行的比较晚,从80年代才开始生产甲壳素,由于我国具有丰富的甲壳素生产原料,因而生产量也比较大,1998年甲壳素产量已达到3000吨,但是以粗加工产品为主,主要面对国外市场,目前,人们已意识到甲壳胺具有优异的物化性质、生物相容性和生理活性,对于甲壳素的应用也开始起步,高附加值和高技术含量的甲壳素产品已经成为国内争相开发的热点。

1996年在大连召开中国第一届甲壳素化学应用研讨会。

1999年11月在武汉召开中国第二届甲壳素化学与应用研讨会。

2001年11月在浙江玉环召开第三届中国甲壳素化学与应用研讨会。

2004年11月14日至11月17日中国化学会第四届甲壳素化学生物学与应用技术研讨会在中国广西北海召开。

2006年11月5日-8日中国化学会第五届甲壳素化学生物学与应用技术研讨会在江苏南京召开。

2006年12月23日,中国资源综合利用协会甲壳质专业委员会成立大会在山东青岛召开,国内甲壳质、壳聚糖方面的资深专家教授和国内具有代表性的甲壳质生产厂家应邀出席了会议。

近年来,中国农业对甲壳素的认识逐渐深入,出现了许多甲壳素农资产品,如肥料、农药等,还出现了以甲壳素命名的产品如甲壳素红枣、甲壳素鸡蛋等,不但成为出口创汇的招牌,甲壳素还成为击破出口壁垒的锐利长矛。

为什么使用甲壳素肥料具有投入产出比高,整体效益显著增加的特点?

甲壳素肥料具有诱导作物抗性,改善土壤环境,增强作物光合作用,提升作物品质的综合作用。其独特的作用机理,突出的应用功效,能够降低农业生产的物资(农药、肥料等)投入和大幅度地提升农产品的产量和品质,提高农产品的国际竞争力,并且能够不断的改善自然生态环境,从而提高人类的生存和生活质量,创造巨大的经济、生态和社会效益。

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