化控技術在農業生產中的地位與應用前景

向運佳，譚 杰，李星月,楊曉蓉，張 鴻(四川省農業科學院植物保護研究所，四川 成都 610066)

化控技術在農業生產中的地位與應用前景

向運佳，譚 杰，李星月,楊曉蓉，張 鴻*

(四川省農業科學院植物保護研究所，四川 成都 610066)

化學調控技術已成為農業生產上的重要技術。其地位表現在能夠促進農業生產向著高產、優質、高效、協調、可持續方向發展；具有其它農業技術措施所不具有的優越性；可以促進、活化其它農業技術。 化控在農業生產中的發展前景：研究向縱深發展、應用范圍進一步擴大、 PGR的種類不斷增多且銷售量不斷增大、化控栽培工程極大地促進了農業生產的發展。

植物化控；生長調節劑；農業；地位；前景

植物在整個生長發育過程中，除了要求大量營養物質如水分、無機鹽、有機物，微量的無機元素和適宜的外界環境外，還需要一類對生長發育有特殊作用的活性物質——植物激素。化控技術是在對植物激素研究工作的基礎上發展起來的。1880年達爾文父子在研究金絲雀虉草胚芽鞘的向光性時，發現有某種影響力能夠從鞘尖向下傳輸，從而引起胚芽鞘的彎曲，并猜想這種影響是一種物質，1934年荷蘭人郭葛得到這種純物質并鑒定為吲哚乙醇。植物生長物質在農業上的應用最先是Redrizey在1932年用乙烯和乙炔促進鳳梨開花并獲得成功。化學家與植物生理學家在植物激素研究領域中緊密合作, 研制出大量具有類似植物內源激素活性的物質——植物生長調節劑；這使得應用其有效地調控作物生長發育諸多的進程成為可能[1]，并由此形成許多效益顯著、使用范圍廣的作物化控技術, 發揮了突破環境限制、遺傳限制、提高產量、改善品質等方面的積極作用[2]。

1 化控技術在農業生產中的地位

農業技術比如耕作復種技術、栽培技術、育種技術、生物技術、遙感技術、計算機技術、核技術、分子技術等作為第一生產力在現代農業中發揮了不可替代的作用，而其中之一的化控技術對農業生產起到了很大的革新作用。有人認為其作用有如耕作的被發明一樣，是本世紀繼“化學施肥”之后對提高大田生產的又一重大貢獻。《國家糧食安全中長期規劃綱要(2009- 2020)》提出到2020年我國的糧食需求將達5725億kg，隨著我國人口增加，糧食安全問題在未來很長一段時間內將持續存在，作物優質、高產、生態、安全栽培技術的基礎創新與標準化水平都有待進一步提高[3]。作物化控技術具有安全、成本低、收效快、效益高等獨特優勢，可以很大程度上促進糧食安全生產，其作用不可替代。

1.1 化控技術與其它農業技術措施一樣能夠促進農業生產向著高產、優質、高效、協調、可持續方向發展

在當今科技迅猛發展的時代，化控技術能夠誕生、壯大并獨秀一方，那是與其巨大潛力和重要作用密切相關的。比如，農業部將MET培育水稻、油菜壯秧技術列為“八五”至本世紀末全國十大高產技術之一。實踐表明，應用作物化控技術可以有效地解決玉米、水稻、小麥等主要糧食作物在逆境和高密度種植下形成受迫害和易倒伏的問題，達到穩產、 高產和高效目的。噸田寶及其助劑在水稻分蘗期施用，可以促進細胞分裂和組織分化，增加葉綠素含量，延緩植株衰老，可高達17.3%[4]。稻米的品質可以通過植物生長調節劑定向調控直鏈淀粉的含量來改善[5]。用PGRs赤霉素(GA)、激動素(KIN)預處理大麥種子，可以緩解鹽脅迫造成的根尖有絲分裂指數降低以及染色體畸變的頻率[6]。

1.2 化控技術具有其它農業技術措施所不具有的和不可替代的獨特優越性

化控技術具有以下三大特點：其使用范圍廣,針對性強，同時作用明顯，見效快。PGR對植物生長發育過程中許多生理活動都有調控作用，能夠解決遺傳和環境因素所造成的生產上迫切需要解決的問題；同時操作簡便，易推廣，成本低，效益高；另外所施PGR絕大多數無毒或低毒，用量少，濃度低，在植物體內和土壤中可迅速被分解，對人畜和環境副作用小甚至無副作用。

1.3 化控技術可以促進、活化、改變其它農業技術

農業機械化是發展我國現代農業發展的重要方向之一，種植業發展前景在于土地相對集中和大規模經營, 機械化生產是其中不可缺失的重要部分，而作物化控技術在機械化生產過程中有著重要意義，稻麥機械化收割、機插秧、工廠式育秧等高效率生產方式均離不開多效唑抑制作物頂端生長優勢的生物效應[7]；機械化摘棉需先經化學催熟脫葉。在育種技術上，化控可以擴大親本選配范圍，大面積配制雜交種和進行品種修飾[8]。即使在現代的生物技術領域里，化控技術也起著推動作用，組織培養中PGR對于細胞的脫分化、分生、生長以及器官發生都有調控作用[9]。

播期確定、株行配置、水肥管理等是作物栽培的基本措施，化控技術的導入并不改變這些傳統技術的重要地位。相反，只有在相應的株行配置及水肥管理下才能實現化控的增產作用，重要的是化控技術的導入將大大活化這些措施。例如應用化控技術使夏播棉的密度增加到1～1.5萬株/666.7m2[10]。為了達到高產就必須加大施肥量特別是N肥用量，但是這又可能造成徒長、倒伏，貪青晚熟，而化控技術就可克服增肥帶來的副作用，從而為奪取更高產提供了極大可能。

引入化控技術后，有的農業技術措施也要相應的發生改變才能適應現代農業發展的要求。使用DPC(縮節安)可使棉花重施花鈴肥的傳統做法改為盛蕾期重施，以得到化控與施肥相結合的復合生理效應[11]。

多年的實踐證明,作物化控技術是我國糧棉油生產的一類新技術 ,是傳統農藝技術的 發展與補充,也是高產技術組裝的重要構件。

1.4 化控技術和其它農業技術配套組合，可挖掘更大的技術潛力和生產潛力

隨著對化控技術的深入研究和廣泛應用，化控技術已演升為“化控工程”，即運用化控技術和其它農業技術，通過配套組合，對植物進行內部激素系統和外部條件的雙重調控，并使整個過程接近于有目標設計和可控制生產流程的工業工程[12]。比如，桃樹多效唑化控的矮化密植早熟豐產技術比較成熟，它有效地解決了許多桃樹適齡不結果或多年處于低產狀態的問題，使果實產量提高500kg/666.7m2[8]。

2 化控在農業生產中的發展前景

農業是國家自立、社會安定、經濟發展的基礎。如何保持農業高產、優質、高效、協調、可持續發展是一項頭等重要的、全局性和長期性的任務，對人民生活由小康再到富裕轉變具有決定性的作用。但是我國農業發展面臨著嚴峻的挑戰：一方面是因為農業本身受制因素復雜多變；另一方面人口劇增、土地銳減、資源匱乏、污染嚴重一系列問題的出現，使農業受到的壓力與日俱增。農業向何處去？農業發展的前景如何？這一直是我們關心的問題。實踐反復證明農業的根本出路在科技和教育，因此農業問題的最終解決只能是科技。縱觀農業的發展，每一重大科技的運用都能把農業不斷推向前進，如施肥技術、耕作制度、矮桿品種、雜交水稻、病蟲害綜合防治技術等。

化控技術作為本世紀新興的一項農業技術，能夠克服遺傳限制，緩和環境矛盾，活化其它農藝措施，必將推動農業的發展，并已經展示了廣闊的誘人前景。

2.1 化控技術日益受到青睞和重視

化控技術在農業生產上有著巨大的潛力，有關部門已意識到這一點，這有助于化控技術的普及和推廣。由于化控技術見效快，效果顯著，群眾將會樂意接受和普遍使用。

對化控技術進行研究的機構和人員也將增多。由于化控技術廣泛應用，在應用中會出現各種新問題，同時，從理論上也需進一步深入，因此研究隊伍將會逐步龐大。

國際國內交流進一步擴大，交流更趨活躍。國際植物生長會議已召開了21屆，國內也召開了11次作物化學調控技術研討會，四川省1992年召開了首屆PGR應用學術討論會。每年發表的有關化控技術的文章有數百篇而且數量還在倍增。

現時研制PGR機構和生產廠家有一定規模。不再像以前PGR主要靠引進國外產品，然后小規模試驗，而是自己研制，自己篩選，自己開發。比如多效唑在國外已廣泛應用于果樹和花卉上，國內在1984年才由中國水稻所引進試驗，1986年便開發了自己的產品，現有生產廠家數10個，從而推動了MET的廣泛應用。如果化學工業跟不上，將會限制PGR的研制和開發；反過來，化控技術的發展也會促進PGR的研制和開發。

2.2 化控技術的研究向縱深發展

對化控的理論基礎、應用基礎、應用技術、開發研究日益深入。特別是將運用分子生物學技術從分子水平上闡明激素作用的機理，包括激素受體、信號傳導、基因表達、作用部位、作用方式等。在應用上揭示各類PGR 調控機制、作用方式以及吸收、運轉和殘留動態。

2.3 化控技術的應用范圍進一步擴大

化控技術最先應用于園藝上，之后逐漸才推廣到大田作物，應用的作物種類已達數10種。現在在花卉、牧草、食用菌、竹類、林木等植物或真菌上都有所運用。近年來，又在組織培養、細胞培養、原生質體培養等生物工程上被采用。可以預見，在植物、真菌、細菌上化控技術將會廣泛被運用，相應推廣面積也會劇增。

2.4 PGR的種類不斷增多，銷售量不斷增大

人工合成的PGR近1000種，生產上常用的就近100多種。隨著科學的發展，人們不斷地發現了一些新的植物激素，而且隨著化學工業的發展，人們可以合成其類似和其它生理活性物質。可以想象，針對生產上存在的問題，人們都最終會找到理想的PGR。

社會對PGR需求量也不斷增加。上世紀70年代以前，國內外農藥市場只有殺菌劑、殺蟲劑和除草劑3大類；上世紀70年代中期以后，PGR已成為其中的一員，銷售額逐年增加。

2.5 化控技術與其它農業技術有機結合，形成化控栽培工程，從而極大地促進了農業生產的發展

化控技術在短短的幾十年中發展非常迅速，大致已經歷了4個階段：最先觀察PGR施用后對植物生長發育的影響，之后針對生產中存在的問題對癥下藥并確定了技術要點。上世紀80年代，由DPC的應用引發出“系統化控”或“全程化控”新概念和新技術，在上世紀90年代又演升為“化控工程”。化控工程能夠對植物的生長發育進行外部條件和內源激素的雙重調控；能夠協調營養生長與生殖生長；能夠統一個體與群體發展的關系；能夠解決好群體與環境之間的矛盾，已經取得大面積高產的成效,因而為農業生產發展展示了極大的可能性和光明的前途。隨著農業的發展，以高投入為基礎，高產出、高效益為目標的農業正在興起。超高產農業是以高密度和高肥水為技術特征，它為農業帶來了新希望，但也會出現一系列的新問題，氣候條件的變化、逆境易感、營養失衡、各種類型的光饑餓、徒長、倒伏、貪青晚熟等對產量的威脅也越來越大，這些問題傳統的栽培措施是無法解決的，將越來越依賴化控工程的進一步發展。

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2016-11-8

向運佳(1983-)，女，主要從事科研管理工作。*為通訊作者。