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生命、生长、发育。这几个词经常出现在关于植物或作物的文章里，生命是什么，生长是咋回事，发育又是指什么。 其实这也是很多科学家们一直在探讨的问题。 我国著名生物学家贝时璋院士认为生命“无非是自然界三个量（物质、能量、信息）综合运动的表现，。。。” 那么，生长和发育就是生命综合运动的过程了。 蛋白质，是生命的物质基础。几乎所有的生命都含有蛋白质结构。即便是很小的病毒，也有蛋白质外壳。 植物细胞中当然也少不了蛋白质，很多情况下，植物的生长其实也是蛋白质数量上的增加。这也是为什么氮，是植物所必需的的三大营养元素之首的原因。 不管是中国的还是外国的，耕种作物的农民，最大的梦想就是在有限的土壤面积上收获到更高的优质农产品产量，以获取更好的经济收益。施肥是达到这一目标的最常用的措施。比如水肥一体化、高含量水溶肥、缓控释肥等等。但发现不论方式如何先进，肥料怎样的好，也往往难以满足农民的这一基本愿望，甚至还会带来各种意想不到的问题，比如成本越来越高、土壤性质越来越差、缺素症防不胜防。 进入二十一世纪以来，科学家们一直在为如何平衡全球越来越突出的一对矛盾而绞尽脑汁。满足越来越多的人口吃饭问题的同时，还要消解现代化农业生产带来的能源消耗和环境污染问题。 生物刺激素的出现和应用，对于上述问题的解决似乎有了一些帮助。尤其是利用化学的或生物酶的先进技术工艺，从动物的、植物的残体或专用植物中把氨基酸等从蛋白质中萃取出来，作为生物刺激素物质，用于农业生产中，一方面可以促进作物健康生长，另一方面也解决了动物加工残留物带来的环境问题。 目前国内外生物刺激素产品市场中，源自蛋白质水解产物的产品越来越多。那么，这类产品到底是如何生产出来的，含有什么，又是如何促进作物生长的？ 蛋白质是由很多种不同的氨基酸相互缠绕形成的肽链，再交联成具有一定空间结构的大分子含氮物质。 简单说，氨基酸--肽--多肽--蛋白质，是从简单到复杂的一种生化过程。在植物体、动物体和人体的活细胞内，这个过程一直在进行着。 反过来，这些生物体需要各种氨基酸、肽和蛋白质等来维持其生命过程。所以，鸡蛋、大豆制品、肉类等蛋白质食品成为人类最经常食用的营养，施用氮肥成为提升作物产量的基本措施。 众所周知，硝态氮、铵态氮和酰胺态氮是最常使用的肥料，即便是农家肥也要先转换成铵态氮才能被植物根系吸收。在本公众号其它文章里提到过，植物根系也可以从土壤里或叶片通过气孔，直接吸收氨基酸。工业合成氨基酸的成本太高，利用生物自有的蛋白质成分来萃取氨基酸更合算。 动物的毛皮、结缔组织，植物的细胞壁中都含有各种蛋白质。可以利用一定方式把其中的蛋白质分解成更小的肽和氨基酸。这就是蛋白质的水解。 水解蛋白质的工艺方法有两种，一种是化学法，一种是酶解法。
化学法就是用酸或碱直接把蛋白质结构破坏掉，其中，酸解法是在高温（大于121℃）、高压（大于220.6千帕）下用盐酸或硫酸直接处理蛋白质原料；碱解法较简单，先加热溶解蛋白质，然后再加入碱性物质，如氢氧化钠、氢氧化钾等，并把温度控制在某一个水平上。 化学水解法生产的氨基酸含量比较高，但也容易破坏对植物很重要的色氨酸、苏氨酸、半胱氨酸和丝氨酸等，甚至将L-型氨基酸转化为植物不能直接吸收的D-型氨基酸，不但降低了氨基酸的利用率还对植物具有潜在的毒性。高温还破坏了维生素等不耐热的其它成分。另外，酸和碱的使用，增加了产品的盐度。 化学法生产的氨基酸类生物刺激素，成本低、技术难度小，市场中这类产品很多。 尽管有科学家对化学法获取到的动物源的氨基酸类生物刺激素做了一系列安全评测，并证明它对植物和生态是无害的。但欧盟还是出台了一项政策，禁止在有机农业生产的直接食用的器官上喷施这类生物刺激素。 一般的，通过酶解法获取植物源的蛋白质水解物。这些酶类包括源自动物的、微生物的和植物的，比如胰酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶等。酶解法不需要高温（低于60℃）和高压，温和且更精准的针对肽链上的具体位置切割蛋白质肽键。所以，酶解法得到的蛋白质水解物类生物刺激素尽管氨基酸总含量可能比化学法的低一些，但所含氨基酸的类别更容易被植物利用。同时，还含有更多的肽、类黄酮、脂类、碳水化物以及类植物激素。因为具体的原料、生物酶种类、酶解时间控制等环节上的差别，这类生物刺激素之间在功能上往往也各有特色。 不论是化学水解法还是酶解法，得到的蛋白质水解物类生物刺激素实际上是氨基酸、肽分子和蛋白质以及其它生化物质的混合物，或者是多种独特氨基酸的混合物。这些物质对植物具有如下几方面的功效。 1、刺激植物体内碳和氮的代谢循环，促进氮的同化利用。植物从水中获取氢，从空气中获取二氧化碳，在绿色叶片中利用光为动力合成大分子的碳水化合物，这就是发生在叶片及叶绿体内的光合作用，是物质和能量的合成、储存过程。几乎与此同时，在细胞的线粒体内发生着一个与此相反的分解过程，呼吸作用，把大分子的碳水化合物分解成二氧化碳和水，同时释放出能量。 光合作用与呼吸作用看似是两个不同的生化反应，实际上却是相辅相成的系列性代谢过程。可以这样认为，光合作用是为了呼吸作用而生。呼吸作用则是为了驱动植物体内所有的生理活动所生。包括营养的吸收、输送、转化，细胞分裂、组织分化和器官的形成及生长等等，都无不需要物质上的和能量上的支撑。这几乎所有的一切则是通过呼吸作用来提供。氮的吸收和利用也是如此。 当根系吸收到的硝态氮或铵态氮到达细胞质中以后，首先被一系列的酶转化成氨，才能与呼吸作用过程的三羧酸循环中产生的谷氨酸相结合形成谷氨酰胺，这才算是进入了氮的代谢循环并合成为蛋白质。这是一个很复杂的过程，需要很多呼吸作用中产生的生化物质，也需要更多的酶，比如硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶等等。 研究发现，蛋白质水解物中的氨基酸、肽等成分能够刺激三羧酸循环中的三种酶（苹果酸脱氢酶、异柠檬酸脱氢酶和柠檬酸合成酶）和氮同化过程中的五种酶（硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和天门冬氨酸转氨酶）的活性。进而提高植物对氮的吸收和利用率。 另外，氨基酸可以作为植物的氮源被根或叶片直接吸收和利用，也就是说，氨基酸也是一种氮肥。 简单点说，使用这类生物刺激素可以提高植物对氮的吸收和利用率，意味着可以少施点氮肥； 2、调节和促进植物生长。色氨酸是植物生长素合成的前体物，蛋氨酸是乙烯合成的前提物，土壤施用含有这两种氨基酸的蛋白质水解物类生物刺激素，可能会被土壤微生物合成为生长素和乙烯进而调节植物的生长。生长素促进维管系统的分化，形成更多的侧根，调节植物库和源的关系，促进水分和矿质养分进入营养体，促进植物生长。适量的乙烯则可以提高植物的抗逆能力； 3、降低植物体内硝酸盐的含量。硝酸盐，是一种影响人体健康的化合物。不合理施肥有可能会增加植物体内硝酸盐的积累。研究发现，谷氨酸、谷氨酰胺、天门冬氨酸和甘氨酸等氨基酸能够降低植物体内硝酸盐的含量。所以，健康栽培作物生产安全的农产品，最好还是使用含有这些氨基酸成分的生物刺激素； 4、提高植物对生物性和非生物性胁迫的耐受能力。有相当多的证据表明，含有精氨酸、谷氨酸、鸟氨酸、甘氨酸、脯氨酸、甜菜碱、类黄酮、小分子肽等组分的蛋白质水解物类生物刺激素，能够提高植物对温度、盐分、水分等因素出现逆境胁迫时的耐受能力，其机理可能是作为生物信号分子，上调相关基因的表达。 通俗点说，在高温/低温来临之前，使用这类生物刺激素产品可以帮助作物更好的耐受不良环境所带来的压力； 5、降低重金属对植物的毒性。铜、锌、铁、镍、镉、砷、铅等都属于重金属，前三种虽然是 生产中经常需要给作物补充的微量元素，但剂量稍微控制不好就会对植物产生毒害，后几种尽管生产中一般不会直接补充，但可以随着污水、有机肥中进入农田毒害植物。 脯氨酸作为植物细胞的渗透调节剂，能够降低这些重金属对植物的毒害，同时消解受伤后细胞释放出来的自由基对细胞产生进一步的伤害。组氨酸、天门冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、谷胱甘肽等也具有这种能力。 简单说，当植物遭受到重金属伤害之初的时候，赶紧喷施含有这些氨基酸或肽类的生物刺激素。 了解到这些关于蛋白质水解物类生物刺激素的知识以后，作为使用者，选购的时候要弄清楚这样几件事。 1、动物源的还是植物源的？动物源的便宜一些，但植物源的效果可能会更好； 2、使用目的？为了促进生长，选择的面比较宽，动物源的植物源的都可以。提高或改善植物抗胁迫的能力，就要看看产品中是否含有脯氨酸、甜菜碱和类黄酮等为主的成分。以生根为主，就要选择含有色氨酸的产品了； 3、和肥料、农药一样，生物刺激素不是万能的，也不是神药，不能多频次大剂量滥用。要在关键的生长节点巧妙的使用。 作为生产企业和经销商，也最好搞清楚产品的成分及其功能，开发出对应的卖点和最佳使用方法，展现出产品的真正魅力，让农民有更好的体验，才能越卖越好。 比如，小麦和玉米这两种作物，因为价格偏低使其种植效益远没有蔬菜和果树更高，且一个生长季好像就是一两次施肥两三次打药，看似没有什么技术含量，农民也不愿意有更多的投入。实际上，它们的种植面积却是其它作物无法相比的，正是因为收益低，农民更希望低投入高产出的管理技术。那么通过蛋白质水解物类生物刺激素的合理使用来减少化肥施用量这一点就有文章可做。这对于种植有几百亩上千亩的大户来说就是一项很有价值的技术。 秋施基肥，是果树栽培中最重要的环节，但很多果农往往因为时间上或天气上的原因没有在秋季施肥。春季如何给果树补充营养？有很多人，在春季施用大量的肥料。这是错误的，因为此时的果树在萌芽、开花、坐果和新梢生长时尽管需要各种营养，尤其是氮素营养的支持，但根系却因为土壤温度偏低而不能及时恢复到足够的吸收能力，从土壤中吸收氮素。此时，你施用再多的肥料也是没有多大效果的，反而会造成烧根，以及坐果前后的旺长。 在萌芽后，尤其是有新叶出现以后采取下促根的吸收能力上补氨基酸营养再结合追施坐果肥等综合措施来改善果树对营养的需求。 所谓下促根的吸收能力，就是少量追施速效氮肥的同时利用腐殖酸类或海藻提取物类刺激素产品刺激根系恢复生长；上补氨基酸，就是结合喷药，叶面喷施蛋白质水解物类生物刺激素产品，直接通过气孔补充氨基酸营养，待坐果后再行追施适量的肥料。 |
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