农药的植物健康作用及机理研究

摘要：植物健康作用是近几年在农药行业提出的一个新概念，也是农药除了防治有害生物以外的一个新功能。本文对具有植物健康作用的农药种类及其机理进行了概述，并对未来发展趋势提出了展望

关键词：农药；植物健康作用；机理

中图分类号：S481+.3文献标识号：A文章编号：1001-4942（2015）04-0143-05

农约，是指任何能够预防、摧毁、驱逐或减轻害虫的物质，一直以来，人们只关注农药的杀菌、杀虫、除草等作用，而忽视了农药改善植物健康状态，激发植物活力，从而提高植物品质和产量的作用，即植物健康作用。

植物健康作用最早出现在美国。2009年，巴斯夫公司宣布HeadlineAMP杀菌剂获得美国环保署的登记批准，登记名为作物病害防治以及植物健康作用；同时，欧洲食品链和动物健康常务委员会也批准了巴斯大公司吡唑醚菌酯产品“植物健康作用”的登记。三年后，巴斯夫公司的凯润成为首个在中国获得植物健康登记的产品。由此看出，植物健康作用已逐渐被社会认同和重视。

在我国已取得登记的农药中，除了植物生长调节剂，还有一些具有植物健康作用的农药[1，2]。本文着重对这些农药的种类以及作用机制进行综述。

1具有植物健康作用的农药种类

1.1化学类农药

1.1.1植物生长调节剂植物生长调节剂是人们在了解天然植物激素的结构和作用机制后，通过人工合成的与植物激素具有类似生理和生物学效应的物质[3]，例如生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类、乙烯和脱落酸。在农业生产上使用，有效调节作物的生育过程，达到稳产增产、改善品质、增强作物抗逆性等目的。

除合成上述与天然植物激素生物作用类似的激素外，还合成了许多与天然激素结构无关但具有类似效应的化合物[22]，如矮壮素、三碘苯甲酸、多效唑等。

收稿日期：2014-07-02

基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201003004、201303025.201303018）；山东省现代农业产业技术体系花生创新团队资助项目；山东省农业科技成果转化资金项目；蔬菜有害生物绿色配套控制技术集成与示范。

植物生长调节剂在农业上的应用十分广泛。例如：赤霉素能够使葡萄树体生长旺盛，葡萄果穗伸长，增加产量[44，45]。矮壮素能使植株变矮，秆茎变粗，叶色变绿，可使作物耐早耐涝，防止作物徒长倒伏，抗盐碱[22]。

1.1.2三唑类杀菌剂三唑类杀菌剂能促进幼苗的生长发育并提高抗逆性。段辉国等（2008）[4]利用三唑类杀菌剂三唑酮对豇豆进行浸种，发现三唑酮溶液浸种对豇豆幼苗生长发育有较好促进作用，其最佳浓度为30mg/L。张秀芳等（2008）[5]用0～1000mg/L三唑酮处理玉米幼苗叶片，幼苗表现出良好的抗干旱胁迫能力。何霞等（2006）[46]利用不同浓度的烯效唑对高羊茅两个品种进行浸种处理，结果表明烯效唑浸种处理对高羊茅这两个品种的最终出苗率没有影响，但能够降低草层高度、抑制倒二叶的伸长和促进叶片增宽，在适宜的浓度下能增强植株抗逆性。

三唑类杀菌剂还有延缓植物衰老的作用。Petróczi等（2002）[6]发现，喷洒三唑类杀菌剂比如三唑醇，不仅能够增加小麦产量，还能够长时间保留叶绿素，从而延缓小麦旗叶衰老。卢少云等（2000）[7]用20mg/L三唑酮溶液处理水稻叶片，发现叶片蛋白质含量和叶绿素含量提高，证明三唑酮能延缓水稻叶片衰老。周子燕等（2006）[47]研究发现，烯唑醇使用浓度高于30μg/mL时，在辣椒和番茄的苗期和成株期使用，都会使植株叶绿素的含量增加。

1.1.3甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂试验证明，甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂能使禾谷类作物保持绿色直到收获，从而使作物产量和品质显著提高[8，9]。Grossmann等（1997）[10]发现，醚菌酯有类似于生长素的作用方式，从而诱导小麦的一些生理变化以增加产量。肟菌酯还能增加作物的抗倒伏性[11]。

吡唑醚菌酯是在我国取得登记并在玉米上获得植物健康作用登记的一种农药[1]。王绍敏（2010）[12]研究了吡唑醚菌酯对玉米生长发育的影响，表明吡唑醚菌酯能够使玉米穗增粗、增长，空秆率减少；吡唑醚菌酯处理区玉米外观品质好。此外，施用吡唑醚菌酯后，亦能使棉花[13]、马铃薯[14]、大豆[15]等作物品质及产量提高。

1.1.4烟碱类杀虫剂烟碱类杀虫剂种类繁多，目前发现的具有植物健康作用的有吡虫啉、噻虫嗪等。这两种农药主要用于拌种，在多种农作物上都表现出了增产作用。

刘爱芝等（2005）[16]、张国彦等（2013）[17]、周棱波等（2013）[18]分别在小麦、小麦、高粱上进行了试验，结果表明，吡虫啉拌种以作物增产明显，在一定浓度内，随着有效成分的增加，千粒重增加；拌种后的种子出苗率高，幼苗根系发达，长势健壮。

孙洪全（2013）[19]采用不同剂量70%噻虫嗪可分散粉剂处理姜种进行大田试验，结果显示，处理区出苗整齐，叶色浓绿有光泽，叶片伸展又长又宽，不易扭曲。刘志伟等（2009）[20]、安丽芬等（2012）[21]用不同剂量的噻虫嗪种衣剂处理玉米种子，进行大田试验，结果表明，包衣后苗全苗壮，玉米根数、植株鲜重、根鲜重和株高、茎粗均有明显增加，对玉米生长发育有一定促进作用。

1.2生物农药

1.2.1苦豆草生物碱类苦豆草生物碱属双稠哌啶类生物碱，主要包含苦豆碱、苦参碱、氧化苦参碱等[33]。

王鸣华等（2005）[34]研究发现，在水稻抽穗期喷洒苦参碱，水稻籽粒产量比对照显著增加，与喷洒苦参碱量成正比；穗部的干物质积累量和积累速度都明显高于对照，随喷洒量增加显著增加。蒋雨等（2009）[35]利用苦参碱对大豆和玉米进行拌种试验，发现与对照比较，大豆幼苗期根系发育良好，根系发达，根瘤菌数量与根鲜重均有所增加，固氮能力增强，植株长势健壮，株高增加4～6cm；玉米拔节期株高增加3cm，茎粗增加0.2cm，根数增加4条。

1.2.2糖类农药糖类农药主要包括氨基寡糖素和香菇多糖等[37]。

薛改妮等（2012）[37]对氨基寡糖素在小麦上的应用进行研究，结果显示，氨基寡糖素拌种可提高麦苗的出苗率，使株高增加，也可增加小麦抗逆性，小麦灌浆期发病率降低。在小麦不同生长时期用药，其产量都在一定程度上增加。

单红英等（2012）[38]研究香茹多糖对烟草灰霉病的防治效果时发现，各个浓度的香菇多糖在一定程度上能够促进烟草种子萌发，但对促进幼苗生长无明显作用。0.5%香菇多糖对烟草种子萌发的促进作用最明显，不同浓度香菇多糖处理后烟苗长势好、无畸形。

1.2.3印楝素印楝素是从印楝这种植物的树皮、种子、叶片等部位提取的杀虫性物质。张学河等（2006）[43]使用0.3%印楝素乳油1000倍液进行苹果害虫防治试验，发现0.3%印楝素乳油1000倍液能促进叶片生长，使新梢增粗，增加短枝和叶从枝尤其是增加一类短枝比率，延长叶片寿命，起到增产和改善果实质量的作用。

Tomar等（2009）[23]研究发现，印楝素对作物根和芽的生长有促进作用。

1.2.4枯草芽孢杆菌尹汉文等（2006）[41]研究了在盐胁迫下枯草芽孢杆菌对黄瓜植株生长、生理生化代谢、产量和品质的影响，结果证明，在无盐胁迫栽培时，枯草芽孢杆菌能促进黄瓜植株生长：在1g/LNaCl胁迫下，枯草芽孢杆菌也可促进植株生长，增加株高和叶面积，提高植株超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性，降低丙二醛含量，产量比对照的增加18%，并且提高果实品质。

2植物健康作用的机制

2.1延缓植物衰老

Koehle等（2003）[24]研究发现，在小麦体内吡唑醚菌脂能够代谢成为吲哚乙酸的前体物质，因此能够影响吲哚乙酸在小麦体内的含量。低水平的生长素延迟叶片衰老，通过刺激维管束、花芽、果实形成来增加产量。醚菌酯能够通过减少ACC合成酶活性抑制小麦芽组织中乙烯合成，延缓叶片衰老，从而延长光合作用[25]。

Stevens等（1980）[28]通过田间试验发现，即使在没有真菌侵染时，三唑类杀菌剂也能使产量增加5%～10%，这种杀菌剂有类似于细胞分裂素的效应。喷施三唑类杀菌剂能够延缓小麦旗叶衰老，保持叶绿素含量，从而增加产量[30]。

卢少云等（2000）[7]研究三唑酮对离体水稻叶片衰老的延缓作用时发现，三唑酮处理能够减轻膜脂过氧化程度，保护膜结构功能，因而能够延缓离体水稻叶片衰老。

2.2增加氮的吸收和同化

Koehle等（2003）[24]提出，吡唑醚菌酯能刺激硝酸盐在植物体内的吸收，在施用吡唑醚菌酯7天后，芽组织中硝酸盐含量减少10%，这说明硝酸盐被用于更复杂的代谢。

2.3提高植物对环境胁迫的适应能力

Koehle等（2003）[24]提出，吡唑醚菌酯能够提高植物体内脱落酸含量，而脱落酸可显著降低高温对叶绿体超微结构的破坏，增加叶绿体热稳定性；脱落酸可诱导某些酶的重新合成而增加植物的抗冷性、抗涝性和抗盐性[17，28]。

Buta等（1991）[30]发现，多效唑能够降低小麦幼苗高度、鲜重和脱落酸含量，从而增加小麦幼苗对干旱[31]、水涝的抗性[32]。

余清等（2002）[39]研究发现，施用氨基寡糖素后，烟草植株内游离脯氨酸增加，丙二醛含量降低。脯氨酸具有分子伴侣的功能并且具有清除活性氧的作用[41]，说明氨基寡糖素能有效地诱导烟株自身抗逆性。

闫海霞等（2010）[42]研究发现，在低盐胁迫下，枯草芽孢杆菌能提高根际脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性，其中过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的提高达显著水平，说明在低盐胁迫下，枯草芽孢杆菌能通过调节根际中某些酶的活性，从而调节不同物质的转化来促进植株正常生长，并缓解盐胁迫对作物造成的伤害。

2.4增加作物干物质的积累

王鸣华等（2005）[34]等研究发现，喷施苦参碱，水稻叶片中蔗糖磷酸合成酶活性提高，酸性转化酶活性降低，同时蔗糖含量相应提高，表明苦参碱有利于水稻叶片中蔗糖形成，从而调节蔗糖生物合成和籽粒灌浆。

3应用与展望

随着人口不断增长，对粮食供给的需求也越来越大，不断提高作物产量和品质是一项迫在眉睫的任务。特别是在我国，农业生产中经常遇到干旱、冻害、涝害等情况。如果农药能够在防治病虫害的同时促进作物生长发育，提高作物抗逆能力，将会对促进我国农业发展、保障粮食安全等起到积极作用。由此看来，开发应用具有植物健康作用的农药是发展高产优质高效农业的一项重要措施，应用前景广阔。

植物健康作用的研究和利用方面还存在一些问题：（1）对于农药增产、抗逆等的研究很多，但是很少提及“植物健康作用”这个概念；（2）一些农药企业以增产、抗逆作为农药的卖点，但取得“植物健康作用”登记的农药很少，只有巴斯夫公司的“凯润”；（3）对农药具有植物健康作用的机制研究比较浅，多数是从酶活性、内源激素等方面研究，缺乏更深层面的探索。

因此，应该注意：（1）将植物健康作用作为农药研发的新方向。科研人员在开发农药产品时，不应只关心其对作物病虫害的防治效果，还要注意其在试验中表现出来的促进作物生长发育的特性。（2）植保技术人员应该将植物健康作用纳入技术开发和推广的目标中。农药能促进植物生长发育的新观念正被越来越多的人接受和重视，植保的功能已经从单一治病灭虫扩展到促进产量增加、改善作物品质等方面。植保技术人员应针对不同农作物优化农药组合，为农民推荐几套成熟的农药配套使用方案，增加作物的产量和品质[2]。（3）将具有植物健康作用的生物源农药作为研究热点。生物源农药对于发展绿色食品、实现农业可持续发展具有重要意义[1]。（4）现在对植物健康作用机理的研究主要集中在表观农艺性状、生理生化层次，今后应从基因调控、基因转录、蛋白表达、信号传导等层面入手深入研究，从而揭开植物健康作用的神秘面纱。

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