【原】第六章 殼寡糖/殼聚糖在農業方面的研究與應用（第三節）

第三節 殼聚糖/殼寡糖在農業上的應用

（1）殼聚糖/殼寡糖浸泡種子與種子包衣

殼寡糖可用作許多糧食、蔬菜作物種子的處理劑，激發種子提前發芽，促進種子發育，提高種子抗菌能力，促進作物生長，提高抗病能力，從而提高糧食和蔬菜產量。目前在玉米、小麥、高粱、棉花、蘿卜、大白菜和秋播菠菜中均有應用，并進行了廣泛的田間試驗，獲得了可喜的成果^【1】。

用殼寡糖處理棉花種子，可提高幼苗抗病能力，使棉苗長得粗壯，從而對棉花枯萎病、黃簍病能表現出較強的抑制能力。用殼寡糖處理的小麥和蘿卜在大地栽培中，可減少病蟲害的侵染，產量提高7%～13%。

張燕等人^【6】用不同濃度的殼聚糖檸檬酸溶液浸泡煙草種子，實驗結果表明，適宜濃度1%～2%的殼聚糖溶液能提高煙草種子活力，促進幼苗生長；可提高呼吸速率、 葉綠素含量及可溶性蛋白含量；過氧化物醇、硝酸還原酶及淀粉酶活性也隨殼聚糖處理濃度的增大而明顯提高。

趙慧芝^【7】用不同濃度的殼聚糖檸檬酸溶液浸泡向日葵種子，其發芽指數、發芽率、幼苗株高及幼苗葉綠素含量、可溶性蛋白含量均有不同程度提高，過氧化物酶和淀粉酶的活性增強。

陳云等^【8】用不同平均分子量的殼寡糖處理小麥種子，實驗表明：殼寡糖能夠有效地促進小麥種子萌發和幼苗生長，其作用與分子量有關，分子量愈小、作用愈大。由此可見，殼寡糖是小麥生長發育的生理調節劑。

    冀憲領等^【9】用殼寡糖溶液處理桑樹種子和對桑樹進行葉面噴施，結果表明，0.5%的殼寡糖溶液處理桑樹種子，可以提高桑樹種子的發芽率、發芽指數和幼苗生長勢。用處理過的桑葉喂蠶，可以提高產繭量和繭質。

由于殼聚糖能在作物種子表面形成一層保護膜，利于保持種子水分，又能吸收環境中的水分供作物需要，在水分過多的情況下可以阻斷水分，防止種子爛掉，有利于種子萌發和出苗，而且在酸性條件下可以自然降解，是一種良好的種衣劑。目前，以殼聚糖及其衍生物為原料生產的種衣劑已在美國、荷蘭等國得到廣泛應用。日本已有1萬多農民將殼聚糖使用于番茄、水稻、茶葉等作物的生長中，使用商品有“幾丁質第一”、“有機俱樂部”、“螃蟹灰”等^【10】。使用殼聚糖后，可使茶葉味道香醇，可提高水稻的耐寒能力，使番茄長得顏色漂亮、味美、含糖量高。美國已有11個州采用殼聚糖處理小麥、豌豆和小扁豆種子，產量增加10%-30%。

（2）殼寡糖溶液噴霧葉面和灌根

近年來應用殼寡糖溶液對植物、農作物、蔬菜、花卉、水果等的幼苗、成熟期、結果初期的葉面噴霧，根區澆灌取得了很大進展。在產量、果實質量、抗病蟲害、抗逆、果實的保存均有不同程度的提高。

①殼寡糖對高橙果實膨大和品質的影響^【12】

研究表明，用7.5克殼寡糖加水7.5KG攪拌均勻后葉面噴霧（背面葉的吸收更好），用15克殼寡糖加水7.5KG攪拌均勻后根部澆灌，澆濕澆透。噴霧、澆灌時間，開花前7天、果實膨大期、著色期各一次（共三次）。統計學處理結果，在提高果實膨大期有顯著作用。

②殼寡糖對“巨峰”葡萄著色和果實品質的影響^【13】。

③研究表明，用殼寡糖分子量D<1000 ，500倍稀釋，葉面噴霧

（正、背兩面效果更好）。用殼寡糖分子量D<1000，200倍稀釋，根部澆灌。開花前7天、果實膨大期：果實著色期共三次處理，統計學處理結果，果實品質可溶性物含量實驗組高于對照組。果實著色影響，實驗組著色水平明顯高于對照組。

實驗說明，用殼寡糖溶液噴霧和根部澆灌方法是促進農作物提高產量、提高果實品質的很好方法與措施。

（3）殼寡糖/殼聚糖改良土壤

甲殼素作為一種高分子的有機物，具有改良土壤的作用。在土壤中施用，它能有效地改善土壤的團粒結構，還可改善土壤微生物區系，促進土壤中放線菌等有益微生物的生長，抑制病原微生物生長和繁殖。與此同時，由于甲殼素及其衍生物具有可降解性，在土壤中可被微生物降解，且分解后是優質的有機肥料，增加土壤有機質含量。趙云強等利用殼聚糖為主要原料制成的土壤改良劑，應用于小麥種植，其產量提高29%。1963年美國Michell等人在土壤中加入龍蝦殼或甲殼素，結果使土壤植物病原真菌引起的病害如大豆根腐病，胡蘿卜、萵苣、甜菜等幼苗猝倒病和線蟲病得以減輕。進一步研究表明，土壤中放線菌數量增加，真菌數量減少，能分解甲殼質的細菌數量也增加3-5倍，這些分解甲殼素的細菌產生甲殼素酶能抑制部分真菌的生長或殺死線蟲的卵。

日本高橋直喜（1999）利用殼聚糖與可溶性蛋白（如膠原蛋白）合成液體土壤改良劑，降解后可供作物吸收，能抑制病原菌生長繁殖，改善土壤團粒結構，在土表面形成薄膜，有保墑作用，將農藥或化肥摻入其中均已分散，可取得緩釋效果。孫軍德等（2000）研究，土壤中施用殼聚糖制劑后，放線菌等有益微生物數量增加，病原真菌數量減少。1999年湖北朱巖等提出：用海藻酸鈉-殼聚糖-海藻酸鈉體系微膠囊包埋固態菌，處理植物幼苗，使固氮菌把空氣中的氮固定在根苗周圍，供作生長發育的營養，由此改變傳統的施肥方法。這種無污染的生物肥料的設想，為改變當前化肥生產的弊端提出了一條新穎的、極具開發前途的思路^【10】。

另外，利用甲殼素及其衍生物具有吸濕性和保濕性的特點，可與其他材料混合配成抗旱劑或保濕劑，這對于干旱少水的農業區是有很大意義的。

（4）殼聚糖地膜

使用以往地膜可以增加土壤溫度，保水保墑，促進農作物早熟，提高產量。在地膜使作物豐收的同時，也造成了嚴重的環境污染。廢膜殘留在土壤中不能分解，土壤結構遭到破壞，土地透氣性變差，植物的生長和對水的吸收都受到阻礙，“白色革命”附帶來了“白色公害”。

利用殼聚糖的成膜性及生物降解性，用殼聚糖與纖維素混合，在一定溫度下流延干燥，即可形成薄膜。這種薄膜具有良好黏附性、通透性和一定抗拉強度的農用地膜，代替現在廣泛使用的聚乙烯地膜，消除“白色污染”使土壤板結、不利于農作物生長的現象，這種地膜在土壤中能降解為小分子，因此它將取代聚乙烯地膜。如以含10%甲殼素或殼聚糖制成的聚乙烯-甲殼素或聚乙烯-殼聚糖膜，6個月后能被土壤中的微生物完全降解，而且這種地膜伸縮性好，濕潤狀態下也有足夠的強度。

（5）殼聚糖殺菌、殺蟲劑

    由于殼聚糖具有生物相容性、安全無毒、可生物降解等優點，可作農藥的載體，即設法把農藥鍵合到殼聚糖高分子鏈上，以其為載體，生產低毒、高效農藥。利用殼聚糖制造新型對環境無危害的有機殺蟲劑，為開發新型無污染無毒農藥開辟了一條新路。

美國馬里蘭IGENE公司正在利用殼聚糖生產一種新型用于殺死線蟲的有機農藥。據估計，線蟲每年造成的世界農業損失達100億美元，這種新型有機農藥與化學殺蟲劑不同，它不是直接殺死害蟲，而是刺激土壤微生物產生一種殺死線蟲和蟲卵的酶，間接地把害蟲殺死。該產品不溶于水，因此不會導致地下水污染，更不會產生農藥殘留^【11】。

目前美國、日本、俄羅斯、加拿大、韓國和我國海峽兩岸的科技工作者利用甲殼素及其衍生物防治小麥、大麥、玉米、大豆、水稻、蔬菜、果品等病蟲害，取得了顯著效果。姜涌明等（1999）用平均分子量為1200、850、750的殼寡糖對棉花炭疽病菌、小麥赤霉病菌、水稻白葉枯病菌、馬鈴薯還腐病菌、棉花角斑病菌等的生長繁殖及真菌孢子萌發均有明顯抑制作用。華盛頓大學（1999）用殼聚糖處理小麥種子，可保護其免受土壤真菌侵染。李寶英等（1999）應用殼聚糖侵泡種子，小麥紋枯病和大豆根腐病發病率分別降低30%-50%和42.6%-42.9%，且病情指數明顯下降。杜予民（1999）報道，用分子量2000以下的殼寡糖溶液進行小麥、豌豆拌種，可防止地下霉菌對種子的危害，提高抗病能力。另據資料（1999）報道，分子量小于3000的殼寡糖可有效控制梨黑斑病；殼寡糖稀溶液噴灑菜豆葉片，可明顯減少苜蓿花葉病毒造成的病灶損傷。胡文玉等（1994）試驗，殼寡糖對收獲后的草莓爛果病有顯著的防治效果。蔣挺大等（1994）試驗，用殼聚糖溶液拌種玉米，可降低玉米植株黑穗病的發病率。

用一定濃度殼聚糖溶液直接噴到蔬菜、煙草、水果等植株上，能有效地阻止植物病蟲害病原細菌的生長，誘導出植物機體對病原菌的防護機能，抑制菌類對植物的危害，起到保護作用。

殼聚糖作為藥物緩釋劑方面的應用已有報道，用它制造的肥料、除草劑和殺蟲劑，可大大提高肥效，減少損失。據報道，用殼聚糖水溶液處理木瓜種子，可以抑制花葉病發生，抑制效果達30%~50%；芹菜苗用殼聚糖浸根處理可顯著延緩尖孢鐮刀菌引起的萎蔫癥狀；番茄苗用殼聚糖浸根或噴霧可提高番茄對根腐病的系統抗病性；黃瓜水培液中加入殼聚糖可以控制由腐霉菌引起的猝倒病。

因長期使用化學農藥，病蟲害的抗藥性越來越強，傳統農藥的用量越來越大，對生態環境保護和資源的可持續開發與利用造成較大負面影響。殼聚糖具有良好的抗病蟲害功能，且有安全、微量、高效、成本低等優勢，可使水果、蔬菜、糧食增產10%-30%，因而可以應用于生物農藥產品，部分替代化學農藥。目前我國農業病蟲害共2000余種，受災面積數10億畝。因此殼聚糖在農林畜牧上的應用對我國的農業可持續發展具有重要意義，以殼聚糖為基礎的生物農藥將有廣闊的發展空間。

參考文獻

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