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第三章 植物生長調節劑的
使用技術與評價

第一節 植物生長調節劑使用的特點和影響因素

2001年起國家將植物生長調節劑列入農藥進行管理,其作用對象為植物(主要為農作物),與殺蟲劑、殺菌劑和除草劑等農藥類似,并且需要充分考慮藥劑本身、植物(作物)對象、使用技術和環境條件等影響作用效果的多個因素,并且需要遵守農藥使用的一般原則。然而,由于植物生長調節劑直接作用于植物,對植物生長發育相關的許多性狀如作物節間伸長、果實膨大等性狀的調節,既要能解決生產問題,又能保障作物高產,且不影響農產品品質。因此,科學使用植物生長調節劑,需要了解植物生長調節劑的作用特點和影響藥效發揮的主要因素。

一、植物生長調節劑作用特點

1.不同植物生長調節劑作用效果不同

每種植物生長調節劑具有特定的一種或多種功效。由于不同種類的調節劑在化學結構、作用原理等方面存在很大差異,因而其作用效果也不相同,有時甚至截然相反,如植物生長促進劑和植物生長延緩劑對植物生長的影響就存在顯著的差異。另外,雖然同一類調節劑的作用效果相似,一般沒有質的區別,但由于各方面的原因(如吸收、運輸、代謝、受體等)卻存在量的差異。如植物生長延緩劑中,不同藥劑在相同濃度時對某一作物的效果不同,生產上若要達到相同效果,使用的濃度通常存在差異。以不同植物生長延緩劑降低小麥株高效果為例,特效烯(tetcyclacis)的效果較好,只需2.8×10-5mol/L就能使小麥株高降低50%,而甲哌(DPC,縮節安)的效果較差,使小麥株高降低50%的濃度高達6.3×10-2mol/L,較前者高出數千倍。

2.同一種植物生長調節劑對不同作物或不同品種的效果不同

由于不同植物形態結構、生理和生長發育特點不同,對外源施用的植物生長調節劑的反應不一,使用同樣劑量的同種調節劑會有不同效果,因而生產上應用時需要根據植物特點和反應確定適宜的劑量。例如縮節安在棉花上效果明顯,一般每畝使用3~5g,使用濃度不超過300mg/L;而小麥對甲哌不敏感,使用到40g/畝反應仍不明顯,使用成本較高。小麥、玉米對多效唑反應敏感,可用作防倒劑,棉花對多效唑敏感,使用技術要求很嚴格,不宜盲目推廣。

同一種植物生長調節劑甚至對同一作物不同品種效果也不同。例如蘋果品種橘蘋表現出能耐高濃度的2,4-D,在濃度高達1000mg/L時仍然不表現出反應;相反布雷姆利實生品種對5mg/L的2,4-D即表現出強烈的生長反應,500mg/L濃度可使植株致死。這是因為橘蘋體內含有一種酶,可脫去2,4-D脂肪側鏈的羧基,而布雷姆利實生品種體內沒有這種酶。乙烯利誘導瓠瓜產生雌花,早熟品種用100mg/L,中熟品種用200mg/L,晚熟品種用300mg/L。另外誘導柑橘類花果疏除的適宜萘乙酸濃度是300~500mg/L,這個濃度比疏除蘋果、桃、梨、橄欖和杏所用的濃度高10~20倍,這可能與柑橘類果樹可迅速形成結合態生長素有關。

3.植物生長調節劑的濃度效應

植物生長調節劑的有效濃度多為每升幾毫克到幾百毫克,每公頃用量多為幾十至幾百克。如蕓薹素內酯在生產上的使用濃度一般為0.01~0.1mg/L,每公頃使用有效成分總量一般0.2~2.0g,屬超低用量農藥。這與一般化肥、殺蟲劑、殺菌劑不同。

不同植物甚至不同品種、不同器官,對同一種植物生長物質敏感性不同。劑量合適則效果好,過低或過高則效果不佳,甚至還會有副作用。通常植物的根、莖、葉對生長素的反應濃度顯著不同。植物生長調節劑應用于作物上濃度效應很明顯:如使用2,4-D處理番茄花蕾時,10~15mg/L可防脫落、促坐果,濃度過高會造成空心、裂果和畸形果,從而降低產量和品質;比該濃度更低的2,4-D都會引起棉花、大豆等闊葉敏感作物上發生“雞爪葉”、莖扭曲等受害癥狀;100~500mg/L能抑制生長與萌發;高濃度(1~2g/L)可殺死許多雙子葉雜草,可以用作除草劑。所以在使用植物生長調節劑時要嚴格掌握濃度和劑量,不可隨意增加。

植物生長調節劑的應用效果與使用濃度密切相關。適宜的使用濃度是相對的,并不是固定不變的。在不同地區、作物品種與長勢、生長調控的目的和藥劑使用方法等情況下,都存在不同的使用濃度。濃度過低,不能產生應有的效果;濃度過高,會破壞植物的正常生理活動,甚至傷害植物。如:乙烯利在1~10g/L促進橡膠樹排膠;1000mg/L催熟番茄、香蕉等;100~200mg/L誘導黃瓜雌花。

4.植物生長調節劑的時間效應

植物生長調節劑一般要在特定生育階段使用才有效果。過早或過晚使用,不但不能達到理想效果,常會有副作用或藥害。如應用植物生長延緩劑防止冬小麥倒伏,最佳時間在小麥基部節間開始伸長的起身至拔節期。使用過早,小麥剛返青,吸收能力差;使用過晚,在小麥拔節后期使用,小麥基部的節間已長成,防止倒伏的效果不佳。如果在抽穗前后使用生長延緩劑,則會影響小麥抽穗或延緩穗下節的伸長,嚴重影響小麥產量。所以使用植物生長調節劑時要嚴格遵照產品說明和要求的時間或生育期,不可隨意改變。

用乙烯利催熟棉花,用藥時期選擇很重要,要把握好大多數需要催熟棉鈴達到鈴期的70%~80%(鈴齡45d以上)。如果使用過早,會影響棉花品質。另外,使用乙烯利的具體日期也要特別注意,處理后要有3~5d日最高溫度在20℃以上。因為乙烯利在棉花體內需要20℃以上的溫度才能迅速釋放乙烯,同時考慮到乙烯利的吸收和發揮作用需要幾天的時間,不能過晚,否則會影響催熟效果。通常地,乙烯利催熟棉鈴應掌握在枯霜期(北方棉區)或拔棉柴(復種棉區)之前15~20d進行處理。

5.植物生長調節劑存在作用期及“反跳”現象

植物生長調節劑進入植物體內,經過運輸和信號轉導過程,才能發揮效能。隨著時間推移,調節劑代謝、降解或向環境逸散,植物體內調節劑減少,作物隨生育過程敏感性變化,作物不再表現反應。使用植物生長調節劑后,從效應表現到消失的時間,一般稱為調節劑的作用期(或效應期)。

植物生長調節劑作用(抑制或促進作用)消失后,植物體有時反而表現出相反的生長效果,一般稱之為“反跳”現象。這是植物生長調節劑的一種普遍現象,如植物生長延緩劑作用消失后,植物某些節間(其伸長生長已處于延緩劑有效期之后)反而長于對照。以小麥上應用多效唑為例推測這一現象的原理:多效唑在抑制赤霉素生物合成時,主要抑制GA3生物合成途徑中的“貝殼杉烯→貝殼杉烯醇→貝殼杉烯醛→貝殼杉烯酸”的3步氧化過程,不抑制貝殼杉烯合成,也不影響貝殼杉烯酸以后的過程。因而當赤霉素合成受到抑制時,使貝殼杉烯在植物體內有一定的積累。當多效唑抑制作用消失后,由于積累了較高水平的貝殼杉烯,赤霉素合成較多,從而促進了生長。棉花上應用DPC、果樹上應用延緩劑也有類似現象。

6.植物生長調節劑的互作和配合使用

作物生長發育包括多種生理過程,調節劑一般影響某個或某些過程,有時對其他過程無效或有害。植物激素間存在各種相互作用,不同調節劑間的作用既相對獨立又相互聯系。合理利用兩種或多種調節劑復合使用,可發揮增效作用。

(1)混合使用 利用不同調節劑的效應,同時使用,達到作用效應的加成、相乘,或取長補短,達到增效和減少副作用的目的。對茶樹穗枝發根,萘乙酸促進生根但扦插后3~4個月對地上部分生長影響弱,而VB1能促進插穗生命活動。用5mg/L VB1溶液加100mg/L萘乙酸溶液處理茶樹短穗插枝,相較于兩者單獨處理,生根早,根多而長,地上部分生長好。乙烯利能矮化玉米和防倒伏,但果穗發育明顯受抑制,胺鮮酯和蕓薹素內酯等植物生長調節劑能促進玉米果穗發育,減少禿尖。二者配合混用,合理密植,可兼有防倒增產作用。

(2)順序使用 利用植物發育階段性和激素作用的順序,先后施用不同調節劑,加強對同一目標的控制效果或解決不同發育階段的問題。要考慮作物發育程序、植物生長調節劑作用效果和作用先后。在植物根系生長發育的不同時期,受不同濃度及不同激素的影響,如不定根誘導期需要激素IAA,起始早期細胞分裂需要較多IAA,高濃度GA會抑制這個過程。在促進作物生根時要考慮在根系生長發育不同時期,不同種類激素的效應差異。研究發現,對綠莖下胚軸生根,先用IBA后用延緩劑效果最好,兩者同時處理其次,先用延緩劑后用IBA效果最差。在棉花的生產上,苗期、蕾期和花鈴期使用縮節安調控株型,協調營養物質分配,有利于棉花增產和品質改善;在棉花的吐絮期,施用乙烯利促進晚熟棉鈴吐絮,施用噻苯隆促進棉花脫葉,利于機械收獲。通過在不同的生育階段進行系統化控,更好地調控作物生長。

二、植物生長調節劑效果的影響因素

植物生長調節劑的種類繁多,功效各異,被植物吸收、運輸、鈍化、降解與轉化的方式也千變萬化,對生長效應的影響亦相差很大,即使藥劑種類相同、作物相同,在不同地區、不同季節或采取不同的使用方法,也會產生不同的效果。因此,在使用調節劑時,應根據使用目的,選擇適當的藥劑種類及劑型,確定使用的時期、濃度、部位和方法,從而達到預期的目的,取得更大的經濟效益。

1.藥劑因素

(1)植物生長調節劑的品種和藥劑質量 選用不同藥劑,其效應、強度、機理、理化性質等不同,藥劑效果顯然會不同。植物生長調節劑質量也會影響效果。植物生長調節劑生產過程中,如果存在與有效成分結構類似的化合物,競爭植物內結合位點,但生理活性相對較低,或含有靶標植物有害雜質,都會降低藥效甚至有副作用。例如縮節安藥品的質量對效果有影響。按照縮節安的質量標準,原藥合格品為有效成分≥96%,雜質含量<1.5%。雜質含量對藥效的影響不容忽視,研究發現,即使有效成分在97%以上,雜質含量超過2%就會影響藥效。

(2)植物生長調節劑的劑型 植物生長調節劑劑型影響藥劑存留、吸收、運輸、穩定性等,對其效應影響很大。生產上要結合藥劑理化特性和應用對象,設計適當劑型。例如三十烷醇在水中溶解度極低,難以被植物吸收,生產上應用效果不穩,甚至多數研究者曾否認其效果。但后來成功開發了三十烷醇乳粉劑型,提高了吸收運轉效率,在生產上應用逐步擴大。赤霉素、多效唑、蕓薹素內酯等的效應也有類似例子。噻苯隆作為棉花脫葉劑,油懸浮劑的效果優于可濕性粉劑,這是由于油基助劑有利于藥劑的滲透和棉花葉片的吸收。

(3)其他化學成分 產品中的其他助劑如滲透劑、增效劑、展著劑、黏著劑、抗蒸騰劑等能增加植物生長調節劑的穩定性,提高吸收和利用效率。與其他調節劑品種、殺菌劑、殺蟲劑、除草劑、肥料等農用化學品配合施用,也會影響效果。

2.作物因素

植物的生育期、生理狀態以及形態特征等,都會影響植物對植物生長調節劑的持留、吸收、敏感性等,這與雜草對除草劑藥效的影響相似。對于植物生長調節劑來說,作物對其的敏感性也是影響藥效很重要的因素。

不同作物對同種或類似植物生長調節劑的敏感性不同,可能與受體數量、分布、特性和信號傳導途徑有關。就降低株高、防止倒伏而言,小麥、玉米、棉花各有其適用的植物生長調節劑。小麥為多效唑,棉花為縮節安,玉米為乙烯利。棉花對縮節安很敏感,小麥和玉米則不然。許多農民在小麥、玉米生產上應用縮節安降低株高防倒伏,但成本提高,效果不佳。棉花對多效唑過于敏感,因而對使用技術要求很嚴格。

即使同種植物,不同品種或生態類型,對植物生長調節劑的敏感性也不同。如大穗型小麥應用20%甲·多微乳劑后穗子更大,多穗型小麥應用后則穗子更多。

3.使用技術因素

(1)施用部位 植物器官與部位不同,對植物生長調節劑反應的敏感程度不同。同一植物的不同器官反應敏感性也不同,如根對IAA濃度的反應最敏感,芽次之,莖最遲鈍。2,4-D防止番茄落花,促進子房生長,需要10~20mg/L,只能涂于花上,不能灑在葉片與幼芽上,否則會引起它們的畸變。施用IAA或赤霉素防止落果,藥劑的作用在于使果實成為代謝庫,以促進植物營養物質向施用部位運輸,故處理的部位以果柄、果實為宜。若只噴灑于葉片,則使葉片成為代謝庫,將起到相反的作用。用乙烯利促進橡膠樹排膠,應將乙烯利油劑涂于樹干割膠口下方寬2cm處,刺激乳膠不斷分泌出來,提高產膠量,否則就收不到預期效果。用萘乙酸或乙烯利刺激鳳梨開花,可將藥液注入筒狀心皮中,直接刺激花序分化,而不是全株噴灑或土壤澆灌。

(2)施用時期 植物生長發育階段不同,對植物生長調節劑反應的敏感性存在差異。要根據使用目的、生育階段、藥劑特性等因素,從當地實際情況出發,經過試驗確定最適宜的用藥時期。如乙烯利催熟棉花,在棉田大部分棉鈴的鈴期達到45d以上時,才有很好的催熟效果。若使用過早,會使棉鈴催熟太快,鈴重減輕,甚至幼鈴脫落;使用過遲,則催熟的意義不大。黃瓜使用乙烯利誘導雌花形成,必須在幼苗三葉期使用,過遲用藥,則早期花的性別已定,達不到誘導早花的目的。水稻和小麥的化學殺雄,以在單核期(花粉內容充實期)施藥最佳,不育率在95%以上,殺雄率高。過早或過遲施藥效果差,有的甚至無效。果樹應用萘乙酸作為疏果劑應在花后使用,作為保果劑應在采前使用。防止小麥倒伏,應在起身至拔節前應用植物生長延緩劑進行處理。

(3)處理濃度、水量和水質 調節劑適宜的應用濃度是相對的,不是固定不變的。地區不同,作物品種、長勢、目的、方法不同,調節劑的使用濃度也不同。濃度過低,不能產生應有的效果;濃度過高,會破壞植物的正常生理活動,甚至產生藥害。幾種植物生長調節劑濃度對作用效果的影響見表3-1。

表3-1 植物生長調節劑濃度對作用效果的影響

常見植物生長物質用量的表示方法有:

① 使用濃度 一般按有效成分的質量濃度計算應采用國際標準單位,質量用毫克(mg)等,體積用升(L)等,即mg/L。

② 單位面積使用量 是用每公頃使用的藥劑有效成分量表示,對植物生長調節劑產品而言多數換算成單位面積使用產品的量。在用水稀釋情況下:

單位面積用量(g/hm2)=使用濃度(mg/L)×單位面積用水量(L/hm2)×10-3

因為不同情況下處理時,用水量并不完全一樣,在使用植物生長調節劑時,僅強調使用濃度或使用量是不夠的,可能會對使用效果有影響。科學和準確地表示方法應同時說明使用濃度、單位面積用藥量(或單位面積用水量)。一般噴施處理時,應根據單位面積需要的有效成分量,結合處理作物特點和噴藥器械的性能,計算合適的用水量,配制后處理。在浸蘸處理等情況下,藥劑濃度的準確性較重要。配制藥液用水的質量有時也影響藥劑效果。水的硬度不同,可能會影響藥劑的分散、溶解、穩定性及吸收效率等。被污染的水不能用來配制藥液。

(4)施用方式和次數 由于不同植物生長調節劑進入植物體的途徑不同,所以施用方式就有所不同。多效唑主要通過根部吸收,所以土施效果好;縮節安主要從葉面進入植物體,所以多進行葉面噴施。

植物生長調節劑的使用次數也影響效果。增加使用次數能使藥劑的持效期延長,對一些需要持續控制的性狀,如株型調節等效果更顯著。在棉花生產上應用甲哌(縮節安)可以控制節間伸長,延緩植株生長。20世紀80年代,中國農業大學作物化學控制研究室提出在棉花的不同生育階段應用縮節安,可以持續控制棉花的株高,達到不徒長,不出現“高大空”的株型。

4.環境因素

施藥時的環境因素如田間溫度、大氣濕度和光照強度等因素,都會影響植物生長調節劑的作用效果。在一定溫度范圍內,植物生長調節劑的應用效果一般隨溫度升高而提高。這是因為溫度升高會加大葉面角質層的通透性,加快葉片對植物生長調節劑的吸收;另一方面,葉片的蒸騰作用和光合作用增強,植物體內的水分和同化物質的運輸也較快,這也有利于植物生長調節劑在植物體內的傳導。例如乙烯利的作用直接受到溫度的影響。溫度高,分解速度加快,效果好;反之,進入植物體內后分解緩慢,應用效果就差。棉花生育后期應用乙烯利催熟時,必須保證至少有3d的日最高氣溫在20℃以上。在棉花吐絮期應用脫葉劑噻苯隆,通常會因為氣溫較低影響棉花植株對藥劑的吸收,從而導致葉片脫落率低的結果。

空氣濕度高,植物生長調節劑在葉上不易干燥,延長了吸收的時間,進入植物體內的量增多,提高應用效果。陽光下,植物氣孔開放,有利于植物生長調節劑滲入;另一方面則加快了植物生長調節劑在植物體內的傳導。陽光過強起反作用,而且過強的陽光常也會引起某些植物生長調節劑活性變化。所以,不宜在中午陽光過強時噴施植物生長調節劑。一般在晴天上午8~10時,下午4~6時施用為宜。另外,風、雨等因素均會降低植物生長調節劑的應用效果。通常跟其他農藥處理一樣,在施藥后4h內遇雨需要補噴,在施藥后6h內遇雨需要減半補噴。

5.栽培管理措施

植物生長發育不僅需要植物生長調節劑進行調控,還需要營養、水分、溫度、光照等物質和環境條件,品種、種植方式、施肥、澆水、耕作措施等應與植物生長調節劑配合,表現出綜合農藝效果(復合效應)。應用植物生長調節劑要達到理想效果,需要最佳的復合效應,必須重視改善環境與常規栽培措施的配合。例如,應用乙烯促進黃瓜多開雌花和多結瓜時,必須配合補充肥水以供應足夠營養,否則容易出現瓜小、落瓜、早衰等,影響產量和品質。應用植物生長調節劑胺鮮酯·乙烯利水劑處理,防止玉米倒伏效果很好,可以降低株高,增加抗倒伏能力,但單株營養體縮小,應配合適當增加密度,才能獲得更高產量。棉花的“矮密早”栽培模式就是在應用縮節安進行化學控制的基礎上,配合增加密度、施肥灌溉等措施形成的綜合技術體系。

下面以20%甲·多微乳劑拌種培育壯苗為例,來說明水分、溫度、土壤質地及平整狀況、種子質量、播期、播深、播量等因素和栽培措施對化學控制效果的影響。

(1)溫度和濕度 20%甲·多微乳劑的有效作用期與溫度和濕度呈負相關,即溫度越高,濕度越大,有效作用期越短,而溫度和濕度越低,有效作用期越長,且作用效果越強烈。因此,20%甲·多微乳劑的用量應根據當時的具體情況進行確定。若播種較早,氣溫較高,土壤濕度大,則宜加大用量(4~5mL/10kg種子);若播種較晚,氣溫下降,土壤比較干旱時,20%甲·多微乳劑用量宜減少(1~2mL/10kg種子),或者不做種子處理,待出苗后根據苗情再進行葉面噴施。

(2)播種量與播深 由于應用20%甲·多微乳劑處理種子后,發芽率和出苗率有所下降,因此生產上應適當增加播種量(10%~15%),以保證適宜的基本苗數。種子處理后由于麥苗的胚芽鞘縮短、地中莖不伸長,使幼苗頂土能力減弱、出苗期推遲。因此,在生產中應嚴格控制播種深度,絕不能超過3~4cm,否則易造成爛種、爛苗和黃芽苗,嚴重影響田間出苗率和出苗期。

(3)土壤質地和整地質量 土壤質地和整地質量與20%甲·多微乳劑種子處理后的出苗有關。黏性土壤中幼苗出土阻力大,并且20%甲·多微乳劑的降解速度較慢,因而宜減少藥劑用量;由于種子處理后小麥幼苗頂土力減弱,因而更應注重整地質量,力求做到上虛下實,無坷垃,無縫隙。

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