农药快讯:2020年第3期
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开发环保新农药的重要资源——植物精油
作者:张一宾,俞强华,陈经国 更新时间:2020-03-03 点击量:1254

  自有种植历史以来,各种农作物受到的虫害和微生物等病虫害不计其数。1949年前我国农村多次发生大批蝗虫吞噬农作物造成的灾害就是一个例证。灾害发生后,农田颗粒无收,无数灾民携家带口背井离乡,过着食不果腹、衣不蔽体的流浪生活。

 

  经世界卫生组织统计,全球如果不使用农药,农作物的产量将减少70%,全球会有50%的人口因饥饿而死亡。有人做过调查,假如没有农药,全球会因疾病饥饿而泛滥成灾,人类的生存就会受到严重的威胁。

 

  随着科技的发展和社会的进步,合成化学农药逐渐被人们使用在农业生产上。农药的使用,保证了农作物的生长稳定,对人类的生存环境改善和生活水平提高做出了巨大贡献。

 

  全球现约有七百余个农药品种,销售额约达180亿美元。但是由于合成化学农药本身的缺陷以及人们长期的不合理使用,也逐渐暴露出不少严重问题。诸如,对非靶标生物的毒性,使用合成化学农药后害虫产生的抗药性以及对环境污染和农药残量导致农作物食用的安全性大大降低,严重危害人类的身体健康,因此开发生物活性高、对非靶标生物安全、环境相容性好的生物农药,已经成为科技工作者迫切需要解决的课题。

 

  在长期的科学实践中,人们发现天然植物中本身有不少品种具有能抵御病虫害的能力,从天然源物质中寻找取代合成化学农药的生物农药是十分理想的途径。天然植物源是一个庞大的资源库,从中寻求及开发新农药品种是值得人们为之努力和奋斗的方向。最近有人发现生姜的姜黄素对很多禾本科和双子叶杂草的消除效果都十分有效,是取代百草枯的有效物质。有可能解决百草枯被禁用引起的灭生菌除草剂的替代问题。

 

  植物精油是从植物中提取的能对病虫菌害抵御和消除的活性物质。早在20世纪八九十年代已被欧美等发达国家的相关部门批准,其中取代合成化学农药上市的有几十种之多,植物精油及其含有的次生代谢物具有选择性高、容易降解,在环境中残留低、不污染作物、维护生态平衡等优点。

 

植物精油的性质

  植物精油是植物体内各部位(花、枝叶、果实、种子、树干等)的一类次生代谢物,经水蒸汽蒸馏所得挥发性油状液体总称,因为大多数具有特异香气,所以也称精油或芳香油。

 

  挥发油主要由萜类、芳香族和脂肪族及其含氧衍生物组成,它的物理常数是折光率、相对密度、比旋度、沸点等,化学常数是反映挥发油中含氧衍生物的含量,主要是酸值和皂化值。

 

  植物精油一般由几十种甚至几百种化合物组成,根据化合物的成分可分成萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族直链化合物以及含氮含硫类的化合物,其中萜烯类化合物是很多精油的主要成分,如柠檬烯、萜品烯和月桂烯等,由于植物精油具有杀虫、灭菌、抗病害的能力,广泛存在于自然界,作为植物源的生物农药,环境相容性好,不污染农作物,不产生抗药性,因而在农业生产中的应用将十分广泛,前景也会十分美好。

 

植物精油用于植物保护

  由于植物精油具有抗病毒以及驱避、触杀、熏蒸、引诱害虫的作用,能保护植物免受各种害虫病菌和微生物的侵害,有的植物本身具有除自身的生理保护作用外,还具有同种或异种生物产生的化感作用,如胡椒木全枝具有浓烈的胡椒香味,自身少有病毒,周边植物也少有病虫害,所以植物精油作为天然的植物保护剂替代合成农药的使用有着十分重要的意义。

 

  近日,贵州海生生物科技有限公司开发生产的精油次生代谢物——纯露,作为助剂,用于西北地区的黄瓜种植地,与合成化学农药以1:4的比例配比喷洒在种植作物上,10天后,喷施混剂的田地作物生长情况显著好于单用合成化学农药,前者作物的株高84 cm,叶片12个,后者作物的株高仅48 cm,叶片8个。从叶片的颜色看,前者的叶片碧绿光亮,无虫害吞咬痕迹,而后者的叶片却相对暗淡,叶片中间呈枯黄及有病虫害吞咬痕迹。作为生物农药和合成农药混用,不仅提高药效,不污染环境,无农药残留,也有利于调节植物生长。

 

植物精油用于除草剂

  植物精油在维持生态平衡中发挥至关重要的作用,它可以引诱、触杀、熏蒸、驱避害虫,可以破坏微生物的细胞生物膜和某些酶的合成,导致微生物代谢系统的紊乱。Singh等对猪毛蒿精油的除草效果及除草机理进行了研究,猪毛蒿精油主要化学成分为单萜类,以月桂烯、柠檬烯、罗勒烯、萜品烯为多。经过猪毛嵩精油对香附子草的处理,香附子脂质过氧化,细胞膜破裂,内溶物外渗,细胞结严重损伤,甚至全部枯萎死亡。

 

  贵州海生生物科技有限公司自行研发了以植物精油为主要原料的除草剂,其一种配方是植物精油,以单品种植物精油或两、三种植物精油组成。另一种是该公司生产的精油次生代谢物——纯露和草甘膦混配。试验证明了植物精油其次生代谢物除草效果好,是很有前途的生物除草的主要原料。

 

植物精油用于食品果蔬的保鲜

  新鲜的果蔬从采收,贮藏到消费,由于病原微生物的侵袭,导致果蔬的腐败变质,损失严重,不少果蔬作物因受病虫害和微生物的侵袭,营养及各种功能均被破坏,食品的安全性也大为降低,只能作为垃圾倒掉处理,不仅在经济上损失重大,还影响了市场的正常供应。对于这种情况,人们通常就是使用防腐剂和低温保存,虽然化学防腐剂在杀灭害虫和抑制微生物有一定作用,但这些化学防腐剂给农作物带来的农药残留存在致癌、致畸、致突变的安全隐患,所以改用安全无毒的植物精油生物防腐剂就非常有必要。

 

  有关植物精油用于果蔬保鲜的报道已经屡见不鲜。笔者在苹果的保鲜上采用了植物精油壳聚糖裹膜的方法,壳聚糖是自然界中唯一含游离氨基碱性阳离子的可食性动物纤维,壳聚糖和有机酸的复合物具有较高的黏度,当涂裹苹果后,就在苹果表面形成一层无色透明的薄膜,苹果的呼吸就完全被膜包住,与外界隔绝。苹果外面的膜就似乎像保鲜用的气调库,这种微型气调库起着调节苹果呼吸和气体交换的作用,阻止病菌微生物侵害,从而延长苹果贮藏保鲜的时间。

 

  该苹果保鲜液配制步骤为:取壳聚糖(脱乙烯度大于90%)有机酸(食品级)氯化钙(食品级)和蒸馏水按一定比例搅拌,充分溶解后,加入植物精油——丁香精油和丁香酚到配制液中,搅拌均匀即可。

 

  挑选无虫蛀、硬度合适的苹果进行保鲜,把挑选过的苹果用干净布抹干净后,逐个倒入有保鲜液的容器中,完全浸没在保鲜液2 min,不能使苹果与空气接触,然后把浸过的苹果取出,让其自然晾干,把晾干后的苹果放入PVC食品袋中,袋口扎紧,做好记录,放入冷库或者常温下进行保存。笔者进行多次试验表明,该保鲜方法对苹果具有较好的保鲜效果。

 

农药快讯, 2020 (3): 28-29.

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