化控技术在农业生产中的地位与应用前景

向运佳，谭 杰，李星月,杨晓蓉，张 鸿(四川省农业科学院植物保护研究所，四川 成都 610066)

化控技术在农业生产中的地位与应用前景

向运佳，谭 杰，李星月,杨晓蓉，张 鸿*

(四川省农业科学院植物保护研究所，四川 成都 610066)

化学调控技术已成为农业生产上的重要技术。其地位表现在能够促进农业生产向着高产、优质、高效、协调、可持续方向发展；具有其它农业技术措施所不具有的优越性；可以促进、活化其它农业技术。 化控在农业生产中的发展前景：研究向纵深发展、应用范围进一步扩大、 PGR的种类不断增多且销售量不断增大、化控栽培工程极大地促进了农业生产的发展。

植物化控；生长调节剂；农业；地位；前景

植物在整个生长发育过程中，除了要求大量营养物质如水分、无机盐、有机物，微量的无机元素和适宜的外界环境外，还需要一类对生长发育有特殊作用的活性物质——植物激素。化控技术是在对植物激素研究工作的基础上发展起来的。1880年达尔文父子在研究金丝雀虉草胚芽鞘的向光性时，发现有某种影响力能够从鞘尖向下传输，从而引起胚芽鞘的弯曲，并猜想这种影响是一种物质，1934年荷兰人郭葛得到这种纯物质并鉴定为吲哚乙醇。植物生长物质在农业上的应用最先是Redrizey在1932年用乙烯和乙炔促进凤梨开花并获得成功。化学家与植物生理学家在植物激素研究领域中紧密合作, 研制出大量具有类似植物内源激素活性的物质——植物生长调节剂；这使得应用其有效地调控作物生长发育诸多的进程成为可能[1]，并由此形成许多效益显著、使用范围广的作物化控技术, 发挥了突破环境限制、遗传限制、提高产量、改善品质等方面的积极作用[2]。

1 化控技术在农业生产中的地位

农业技术比如耕作复种技术、栽培技术、育种技术、生物技术、遥感技术、计算机技术、核技术、分子技术等作为第一生产力在现代农业中发挥了不可替代的作用，而其中之一的化控技术对农业生产起到了很大的革新作用。有人认为其作用有如耕作的被发明一样，是本世纪继“化学施肥”之后对提高大田生产的又一重大贡献。《国家粮食安全中长期规划纲要(2009- 2020)》提出到2020年我国的粮食需求将达5725亿kg，随着我国人口增加，粮食安全问题在未来很长一段时间内将持续存在，作物优质、高产、生态、安全栽培技术的基础创新与标准化水平都有待进一步提高[3]。作物化控技术具有安全、成本低、收效快、效益高等独特优势，可以很大程度上促进粮食安全生产，其作用不可替代。

1.1 化控技术与其它农业技术措施一样能够促进农业生产向着高产、优质、高效、协调、可持续方向发展

在当今科技迅猛发展的时代，化控技术能够诞生、壮大并独秀一方，那是与其巨大潜力和重要作用密切相关的。比如，农业部将MET培育水稻、油菜壮秧技术列为“八五”至本世纪末全国十大高产技术之一。实践表明，应用作物化控技术可以有效地解决玉米、水稻、小麦等主要粮食作物在逆境和高密度种植下形成受迫害和易倒伏的问题，达到稳产、 高产和高效目的。吨田宝及其助剂在水稻分蘖期施用，可以促进细胞分裂和组织分化，增加叶绿素含量，延缓植株衰老，可高达17.3%[4]。稻米的品质可以通过植物生长调节剂定向调控直链淀粉的含量来改善[5]。用PGRs赤霉素(GA)、激动素(KIN)预处理大麦种子，可以缓解盐胁迫造成的根尖有丝分裂指数降低以及染色体畸变的频率[6]。

1.2 化控技术具有其它农业技术措施所不具有的和不可替代的独特优越性

化控技术具有以下三大特点：其使用范围广,针对性强，同时作用明显，见效快。PGR对植物生长发育过程中许多生理活动都有调控作用，能够解决遗传和环境因素所造成的生产上迫切需要解决的问题；同时操作简便，易推广，成本低，效益高；另外所施PGR绝大多数无毒或低毒，用量少，浓度低，在植物体内和土壤中可迅速被分解，对人畜和环境副作用小甚至无副作用。

1.3 化控技术可以促进、活化、改变其它农业技术

农业机械化是发展我国现代农业发展的重要方向之一，种植业发展前景在于土地相对集中和大规模经营, 机械化生产是其中不可缺失的重要部分，而作物化控技术在机械化生产过程中有着重要意义，稻麦机械化收割、机插秧、工厂式育秧等高效率生产方式均离不开多效唑抑制作物顶端生长优势的生物效应[7]；机械化摘棉需先经化学催熟脱叶。在育种技术上，化控可以扩大亲本选配范围，大面积配制杂交种和进行品种修饰[8]。即使在现代的生物技术领域里，化控技术也起着推动作用，组织培养中PGR对于细胞的脱分化、分生、生长以及器官发生都有调控作用[9]。

播期确定、株行配置、水肥管理等是作物栽培的基本措施，化控技术的导入并不改变这些传统技术的重要地位。相反，只有在相应的株行配置及水肥管理下才能实现化控的增产作用，重要的是化控技术的导入将大大活化这些措施。例如应用化控技术使夏播棉的密度增加到1～1.5万株/666.7m2[10]。为了达到高产就必须加大施肥量特别是N肥用量，但是这又可能造成徒长、倒伏，贪青晚熟，而化控技术就可克服增肥带来的副作用，从而为夺取更高产提供了极大可能。

引入化控技术后，有的农业技术措施也要相应的发生改变才能适应现代农业发展的要求。使用DPC(缩节安)可使棉花重施花铃肥的传统做法改为盛蕾期重施，以得到化控与施肥相结合的复合生理效应[11]。

多年的实践证明,作物化控技术是我国粮棉油生产的一类新技术 ,是传统农艺技术的 发展与补充,也是高产技术组装的重要构件。

1.4 化控技术和其它农业技术配套组合，可挖掘更大的技术潜力和生产潜力

随着对化控技术的深入研究和广泛应用，化控技术已演升为“化控工程”，即运用化控技术和其它农业技术，通过配套组合，对植物进行内部激素系统和外部条件的双重调控，并使整个过程接近于有目标设计和可控制生产流程的工业工程[12]。比如，桃树多效唑化控的矮化密植早熟丰产技术比较成熟，它有效地解决了许多桃树适龄不结果或多年处于低产状态的问题，使果实产量提高500kg/666.7m2[8]。

2 化控在农业生产中的发展前景

农业是国家自立、社会安定、经济发展的基础。如何保持农业高产、优质、高效、协调、可持续发展是一项头等重要的、全局性和长期性的任务，对人民生活由小康再到富裕转变具有决定性的作用。但是我国农业发展面临着严峻的挑战：一方面是因为农业本身受制因素复杂多变；另一方面人口剧增、土地锐减、资源匮乏、污染严重一系列问题的出现，使农业受到的压力与日俱增。农业向何处去？农业发展的前景如何？这一直是我们关心的问题。实践反复证明农业的根本出路在科技和教育，因此农业问题的最终解决只能是科技。纵观农业的发展，每一重大科技的运用都能把农业不断推向前进，如施肥技术、耕作制度、矮杆品种、杂交水稻、病虫害综合防治技术等。

化控技术作为本世纪新兴的一项农业技术，能够克服遗传限制，缓和环境矛盾，活化其它农艺措施，必将推动农业的发展，并已经展示了广阔的诱人前景。

2.1 化控技术日益受到青睐和重视

化控技术在农业生产上有着巨大的潜力，有关部门已意识到这一点，这有助于化控技术的普及和推广。由于化控技术见效快，效果显著，群众将会乐意接受和普遍使用。

对化控技术进行研究的机构和人员也将增多。由于化控技术广泛应用，在应用中会出现各种新问题，同时，从理论上也需进一步深入，因此研究队伍将会逐步庞大。

国际国内交流进一步扩大，交流更趋活跃。国际植物生长会议已召开了21届，国内也召开了11次作物化学调控技术研讨会，四川省1992年召开了首届PGR应用学术讨论会。每年发表的有关化控技术的文章有数百篇而且数量还在倍增。

现时研制PGR机构和生产厂家有一定规模。不再像以前PGR主要靠引进国外产品，然后小规模试验，而是自己研制，自己筛选，自己开发。比如多效唑在国外已广泛应用于果树和花卉上，国内在1984年才由中国水稻所引进试验，1986年便开发了自己的产品，现有生产厂家数10个，从而推动了MET的广泛应用。如果化学工业跟不上，将会限制PGR的研制和开发；反过来，化控技术的发展也会促进PGR的研制和开发。

2.2 化控技术的研究向纵深发展

对化控的理论基础、应用基础、应用技术、开发研究日益深入。特别是将运用分子生物学技术从分子水平上阐明激素作用的机理，包括激素受体、信号传导、基因表达、作用部位、作用方式等。在应用上揭示各类PGR 调控机制、作用方式以及吸收、运转和残留动态。

2.3 化控技术的应用范围进一步扩大

化控技术最先应用于园艺上，之后逐渐才推广到大田作物，应用的作物种类已达数10种。现在在花卉、牧草、食用菌、竹类、林木等植物或真菌上都有所运用。近年来，又在组织培养、细胞培养、原生质体培养等生物工程上被采用。可以预见，在植物、真菌、细菌上化控技术将会广泛被运用，相应推广面积也会剧增。

2.4 PGR的种类不断增多，销售量不断增大

人工合成的PGR近1000种，生产上常用的就近100多种。随着科学的发展，人们不断地发现了一些新的植物激素，而且随着化学工业的发展，人们可以合成其类似和其它生理活性物质。可以想象，针对生产上存在的问题，人们都最终会找到理想的PGR。

社会对PGR需求量也不断增加。上世纪70年代以前，国内外农药市场只有杀菌剂、杀虫剂和除草剂3大类；上世纪70年代中期以后，PGR已成为其中的一员，销售额逐年增加。

2.5 化控技术与其它农业技术有机结合，形成化控栽培工程，从而极大地促进了农业生产的发展

化控技术在短短的几十年中发展非常迅速，大致已经历了4个阶段：最先观察PGR施用后对植物生长发育的影响，之后针对生产中存在的问题对症下药并确定了技术要点。上世纪80年代，由DPC的应用引发出“系统化控”或“全程化控”新概念和新技术，在上世纪90年代又演升为“化控工程”。化控工程能够对植物的生长发育进行外部条件和内源激素的双重调控；能够协调营养生长与生殖生长；能够统一个体与群体发展的关系；能够解决好群体与环境之间的矛盾，已经取得大面积高产的成效,因而为农业生产发展展示了极大的可能性和光明的前途。随着农业的发展，以高投入为基础，高产出、高效益为目标的农业正在兴起。超高产农业是以高密度和高肥水为技术特征，它为农业带来了新希望，但也会出现一系列的新问题，气候条件的变化、逆境易感、营养失衡、各种类型的光饥饿、徒长、倒伏、贪青晚熟等对产量的威胁也越来越大，这些问题传统的栽培措施是无法解决的，将越来越依赖化控工程的进一步发展。

[1]王熹. 作物化控原理[M]. 北京： 中国农业出版社, 1997.

[2]王熹,陶龙兴.大田作物化控技术研究进展及应用前景.中国农业科技导报[J].2000,2.

[3]王立春,边少锋,任军,等.提高春玉米主产区玉米单产的技术途径研究[J].玉米科学,2010,18(6)：83-85.

[4]马雪梅,杨靖韬,戴兴玉.水稻应用化控剂吨田宝及加其助剂试验总结[J].北方水稻,2011(4)：66-67.

[5]吴成春.米粉稻稻米直链淀粉含量化学调控及其生理基础研究[D].长沙：湖南农业大学,2007：62.

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[7]王熹. 多效唑的生物效应及农业应用[M].北京:中国农业科技出版社,1993.

[8]李丕明,奚惠达.农作物化控栽培工程技术的发展与中国农业现代化前景[J].北京农业大学学报,1999(增刊):1-5.

[9]段留生,田晓莉.作物化学调控技术与原理[M].北京:中国农业大学出版社,2005.

[10]张石城,刘祖祺.植物化学调控技术与原理[M].北京：中国农业科技出版社,1992.

[11]何钟佩,闵祥佳.植物生长延缓剂缩节胺(DPC)对棉花根系的生理作用[J].北京农业大学学报,1998,14(3):235-241.

[12]周风兰,陈泽光,张吉川，等.浅谈植物生长调节剂在农业生产上的应用[J].吉林农业科学，1997,4:76-79.

2016-11-8

向运佳(1983-)，女，主要从事科研管理工作。*为通讯作者。