本文關(guān)鍵詞：生物種衣劑結(jié)合葉面肥對(duì)香谷生長(zhǎng)發(fā)育的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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殼聚糖在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究

發(fā)布日期： 2012-07-19 發(fā)布：  

  2012年第10期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要 首先介紹了殼聚糖的物理性質(zhì)及化學(xué)結(jié)構(gòu)，分析其在農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)；而后分別從殼聚糖在種衣劑、地膜材料、土壤改良劑、農(nóng)藥及肥料等農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用綜合闡述；最后指出了殼聚糖在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究將會(huì)向以下3個(gè)方面發(fā)展，即按照其分子量分布或者原料來(lái)源等的不同再進(jìn)行分類研究、應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)展和細(xì)化、殼聚糖的衍生物亦將成為研究熱點(diǎn)。
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　　關(guān)鍵詞 殼聚糖；農(nóng)業(yè)；應(yīng)用
　　中圖分類號(hào) Q53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2012）10-0024-02
　　殼聚糖（chitosan）是一種可再生的能源及工業(yè)原材料，其生產(chǎn)原材料甲殼素是地球上最豐富的有機(jī)物之一，在自然界中具有較高的產(chǎn)量，僅次于纖維素[1-4]。據(jù)估計(jì)，每年自然界生物合成的甲殼素量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他氨基多糖，可達(dá)100億t[5]。甲殼素系列產(chǎn)品如甲殼質(zhì)、殼聚糖、殼寡糖等可利用生物技術(shù)制取，即以低等動(dòng)物特別是節(jié)肢動(dòng)物（如昆蟲(chóng)、甲殼動(dòng)物等）的外殼為基礎(chǔ)原料，經(jīng)過(guò)脫鈣、脫乙�；磻�(yīng)即可制得[6]。
　　1 殼聚糖的物理性質(zhì)
　　殼聚糖為白色或灰白色固體，略有珍珠光澤，為無(wú)定形半透明狀態(tài)，由于制備方法不同，因而其相對(duì)分子量也不同，從數(shù)十萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)不等。殼聚糖可溶于1%~2%稀酸溶液中，不溶于水，具有很好的成膜性、透氣性、吸濕性，熱穩(wěn)定性差，無(wú)毒無(wú)味，在高溫下會(huì)發(fā)生基因脫落和水解現(xiàn)象，同時(shí)也可發(fā)生生物降解[1]。以上這些性質(zhì)即可很好地說(shuō)明其低毒、低殘留性，王立華[7]和吳星娥等[8]在研究中指出，殼聚糖分解后的產(chǎn)品為肥力較高的有機(jī)物，因而可保證其在農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用的優(yōu)越性。
　　2 殼聚糖的化學(xué)結(jié)構(gòu)
　　殼聚糖是甲殼素經(jīng)脫乙酰化處理后的產(chǎn)物，又稱為脫乙酰基甲殼素，學(xué)名為（1，4）-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡萄糖[9]，分子式為（C6H11O4N）n，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。殼聚糖是分子量為12萬(wàn)~59萬(wàn)bp的生物大分子，可在酸和體液中溶解，人體及其他生物體都可吸收殼聚糖。因此，殼聚糖作為一種優(yōu)質(zhì)原料，可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品加工以及保健品生產(chǎn)等[5，10-12]。
　　3 殼聚糖在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
　　殼聚糖及其衍生物的應(yīng)用非常廣泛，如化工、醫(yī)療、日用品及食品等領(lǐng)域。由于殼聚糖具有抑菌防腐的作用，能提高作物的抵抗力，并且無(wú)毒，能生物降解，所以在農(nóng)業(yè)上有更廣泛的應(yīng)用。
　　3.1 種衣劑
　　Notsu et al[13]用殼聚糖處理的種子中甲殼素酶的活性可提高1.5倍；張 娟等[14]和李薇[15]試驗(yàn)研究表明，殼聚糖處理能縮短種子平均發(fā)芽時(shí)間，提高作物種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。
　　由此可知，殼聚糖是良好的種衣劑材料。經(jīng)過(guò)殼聚糖處理的種子，可增強(qiáng)種子的抗倒、抗低溫、抗逆、抗病等性能，提高植物的免疫能力、發(fā)芽率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量[16]。殼聚糖處理的種子具有良好的防病、防蟲(chóng)和促進(jìn)作物生長(zhǎng)作用，處理方法既簡(jiǎn)便易行，又減少殺蟲(chóng)劑對(duì)使用者和環(huán)境的污染，是理想的環(huán)保型殺蟲(chóng)劑，宜大面積推廣應(yīng)用[17-18]。
　　3.2 地膜材料
　　日本學(xué)者西川昌史等用殼聚糖與纖維素混合，在一定溫度下進(jìn)行流延干燥，即可形成薄膜[19]。王立華[7]和吳星娥等[8]研究表明，將殼聚糖與纖維素后形成的薄膜用作地膜，可消除“白色污染”造成的土壤板結(jié)、不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的現(xiàn)象，因?yàn)槠淇梢员簧锝到狻Ｈf(wàn) 鵬等[10]利用甲殼素與聚乙烯醇的共混物制得具有高阻隔氣體透過(guò)性、可生物降解及崩解的塑料薄膜，且該薄膜的力學(xué)性質(zhì)可達(dá)到一般塑料薄膜的強(qiáng)度。
　　3.3 土壤改良劑
　　多個(gè)學(xué)者研究了殼聚糖在土壤改良劑生產(chǎn)中的應(yīng)用，如在土壤中加入蟹殼，就是人工改善自然界甲殼質(zhì)循環(huán)紊亂的一種嘗試。首先從動(dòng)物甲殼中分離出殼聚糖，施用于土壤中，可以達(dá)到抑制土壤中病原菌的繁殖，促進(jìn)作物進(jìn)長(zhǎng)的目的。將殼聚糖制成膠體溶液、顆粒劑或粉劑，施到土壤中，也能起到阻止霉菌繁殖、促進(jìn)作物生長(zhǎng)的作用[20-22]。黃麗萍等[23]研究制取葉面液體肥料，其基本成分就是殼聚糖，同時(shí)配以化肥、微量元素等營(yíng)養(yǎng)成分及防腐劑，可用于無(wú)土栽培生產(chǎn)中。
　　3.4 農(nóng)藥
　　目前，國(guó)外一些國(guó)家在殼聚糖的應(yīng)用方面進(jìn)行了廣泛研究，并取得顯著的成果，如俄羅斯、韓國(guó)、美國(guó)、加拿大、日本等，我國(guó)在此方面也取得了一些成果，如利用殼聚糖及其衍生物防治小麥、大麥、玉米、大豆、水稻、蔬菜、果品等的病害。于漢壽等[24]用1.075、3.172 g/kg殼聚糖拌種處理種子，對(duì)油菜菌核病的抑制效果達(dá)30%~50%，對(duì)水稻惡苗病的相對(duì)防效達(dá)80%以上，可有效抑制病害的發(fā)生。賴 凡等[25]觀察不同濃度殼聚糖對(duì)小麥赤霉病菌、稻紋枯病菌灰霉病菌、甘薯軟腐病菌等16種植物病原真菌生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)殼聚糖對(duì)其中大多數(shù)真菌都有一定的抑制作用，且抑制作用隨著殼聚糖濃度的增大而增強(qiáng)，但殼聚糖濃度超過(guò)30 mg/mL后保持穩(wěn)定的抑制作用。Nicole et al[26]用1 mg/mL殼聚糖浸泡番茄根，表明該處理可抑制由鐮刀菌引起的番茄莖腐病，抑制效果為70%。
　　研究表明，殼聚糖還可作為植物的滅菌劑使用，番茄上噴灑0.4%殼聚糖溶液，可消除煙草斑紋病毒的危害。用殼聚糖溶于弱酸中所得的溶液處理植物的種子或幼苗，可以提高其對(duì)致病因素的抵抗力和環(huán)境的耐受力，這種作用可應(yīng)用于林業(yè)、園藝和其他谷類、水果等生產(chǎn)。在某些農(nóng)藥的外層包裹甲殼素制成的膜，可減緩農(nóng)藥的釋放速度，使農(nóng)藥能在土壤中發(fā)揮長(zhǎng)期的效果[27]。
　　3.5 肥料
　　殼聚糖液體肥料作為一種新型肥料，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。馬金芝等[28]通過(guò)在生菜上施用殼聚糖液體肥料，表明其可使生菜的生長(zhǎng)速度加快，增產(chǎn)率達(dá)19.7%�？� 偉[29]研究表明，殼聚糖作為肥料緩釋載體，能夠有效地達(dá)到緩釋的目的。陳 強(qiáng)等[30]研究表明，殼聚糖與其他物質(zhì)聯(lián)用作為肥料使用時(shí)，并不是簡(jiǎn)單的混合，而是在助劑的作用下，分子在溶液中充分溶脹、溶解，高分子充分伸展和混合形成了大分子之間新的物理聯(lián)系，使分子內(nèi)及分子間的次價(jià)力產(chǎn)生很大的變化，導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)變化及分子間排列重組，形成新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)膜。

　　3.6 其他應(yīng)用
　　據(jù)報(bào)道，殼聚糖還可用于飼料、餌料添加劑（如乳清雞飼料添加劑、反芻動(dòng)物的包膜飼料添加劑、稀土殼聚糖餌料粘合劑、募基葡糖蝦餌料添加劑等）和食物保鮮劑、防腐劑等。
　　4 展望
　　目前，殼聚糖在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究還處于起步階段，未來(lái)將按照其分子量分布或者原料來(lái)源等的不同在農(nóng)業(yè)上進(jìn)行分類研究及應(yīng)用，以發(fā)揮其最大效率。殼聚糖由于其天然、環(huán)保、無(wú)毒害殘留等優(yōu)勢(shì)，在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用范圍將不斷地?cái)U(kuò)展和細(xì)化。隨著殼聚糖應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬和研究的不斷深入，殼聚糖衍生物在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究亦將成為必然趨勢(shì)。
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