We współczesnej produkcji rolnej aminokwasy znajdują szerokie zastosowanie na wszystkich etapach uprawy roślin jako efektywne i przyjazne dla środowiska regulatory wzrostu roślin oraz dodatki do składników pokarmowych. Glutaminian, lizyna i prolina to trzy reprezentatywne aminokwasy rolnicze, które odgrywają ważną rolę w promowaniu wzrostu roślin, zwiększaniu odporności na stres i poprawie jakości. Jednakże ze względu na różnice w budowie molekularnej i funkcji fizjologicznej, ich specyficzne scenariusze zastosowań i sposoby stosowania znacznie się różnią.
Wspólne funkcje rolniczego glutaminianu, lizyny i proliny
Chociaż funkcje fizjologiczne tych trzech aminokwasów różnią się, mają one następujące wspólne funkcje w zastosowaniach rolniczych:
1. Uzupełnianie żywienia roślin oraz wspomaganie wzrostu i rozwoju
Glutaminian, lizyna i prolina są ważnymi surowcami do syntezy białek w roślinach. Mogą być bezpośrednio wchłaniane i wykorzystywane przez rośliny uprawne poprzez opryski na liście lub aplikację przez korzenie, uczestnicząc w budowie struktury komórkowej i syntezie enzymów, promując w ten sposób wzrost roślin i zwiększając biomasę. Na przykład, zastosowane na etapie siewek, wszystkie trzy mogą przyspieszyć rozwój korzeni i ekspansję liści, kładąc podwaliny pod dalszy wzrost.
2. Zwiększ odporność upraw na stres
Wszystkie trzy rodzaje aminokwasów mogą zwiększać zdolność roślin do przystosowania się do niekorzystnych warunków, takich jak susza, zasolenie i niska temperatura, regulując równowagę osmotyczną i aktywując systemy antyoksydacyjne. Kiedy rośliny napotykają stres abiotyczny, zawartość wolnych aminokwasów w roślinie znacznie wzrasta, a suplementacja egzogenna może jeszcze bardziej zwiększyć zdolność-do zatrzymywania wody i stabilność błon komórkowych, zmniejszając uszkodzenia komórek spowodowane stresem.
3. Popraw jakość plonów i zwiększ plony
Wszystkie trzy mogą poprawić plony i jakość plonów, uczestnicząc w metabolizmie azotu i promując akumulację produktów fotosyntezy. Na przykład zastosowanie na etapie powiększania owoców może zwiększyć zawartość rozpuszczalnych cukrów i witamin w owocach, poprawiając smak i wartość odżywczą; jednocześnie wspomaga translokację składników odżywczych do zebranych narządów, zwiększając masę tysiąca-ziarna lub masę pojedynczego owocu.
4. Poprawa wykorzystania nawozów
Jako organiczne źródła azotu można stosować glutaminian, lizynę i prolinę w połączeniu z nawozami nieorganicznymi. Aktywizując mikroorganizmy glebowe i wspomagając wchłanianie przez korzenie azotu, fosforu, potasu i innych pierwiastków, zmniejszają straty nawozów, poprawiają wykorzystanie nawozów i zmniejszają ryzyko zanieczyszczenia środowiska.
Różnice w funkcjach rolniczego glutaminianu, lizyny i proliny
1. Podstawowa funkcja glutaminianu
Glutaminian jest kluczowym produktem pośrednim metabolizmu azotu w roślinach, a jego funkcja koncentruje się bardziej na „regulacji metabolicznej” i „transformacji składników odżywczych”:
(1) Udział w metabolizmie azotu i syntezie aminokwasów
Glutaminian jest prekursorem syntezy różnych aminokwasów (takich jak glutamina, prolina i arginina) w roślinach. Poprzez transaminację dostarcza grupy aminowe innym aminokwasom i jest głównym ośrodkiem asymilacji i dystrybucji azotu. Dlatego też stosowanie glutaminianu w fazach wzrostu, gdy rośliny mają duże zapotrzebowanie na azot (takich jak faza wzrostu wegetatywnego), może znacząco sprzyjać wchłanianiu i wykorzystaniu azotu.
(2) Promowanie syntezy i fotosyntezy chlorofilu
Glutaminian jest składnikiem pierścienia porfirynowego w chlorofilu. Suplementacja egzogenna może przyspieszyć syntezę chlorofilu i zwiększyć tempo fotosyntezy liści. Kiedy liście roślin żółkną lub spada wydajność fotosyntezy (na przykład podczas długich pochmurnych dni lub przedwczesnego starzenia), opryskiwanie glutaminianem może szybko złagodzić objawy i przywrócić funkcję liści.
(3) Regulacja otwierania i zamykania szparki oraz bilansu wodnego
Glutaminian może regulować otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych, wpływając na ciśnienie osmotyczne komórek ochronnych, zmniejszając transpirację wody w warunkach suszy, zapewniając jednocześnie podaż CO₂, równoważąc w ten sposób związek między zatrzymywaniem wody a fotosyntezą. Efekt ten jest szczególnie istotny w uprawach roślin na terenach suchych.
2. Podstawowa rola lizyny
Lizyna jest niezbędnym aminokwasem w roślinach (niezbędnym dla ludzi, ale syntetyzowanym przez rośliny). Jego rola skupia się bardziej na „regulacji aktywności fizjologicznej” i „poprawie jakości”:
(1) Aktywacja systemu obronnego roślin i zwiększenie odporności na choroby
Lizyna może zostać przekształcona w substancje o działaniu przeciwbakteryjnym (takie jak kadaweryna, produkt dekarboksylazy lizyny) w roślinach, hamując wzrost i reprodukcję patogenów; jednocześnie może pobudzać rośliny uprawne do wytwarzania białek-związanych z patogenezą (białka PR), zwiększając odporność na choroby grzybowe i bakteryjne. Dlatego też stosowanie lizyny w okresach zwiększonego występowania chorób (takich jak środkowa i późna faza wzrostu roślin) może ograniczyć występowanie chorób.
(2) Promowanie wzrostu reprodukcyjnego i poprawa jakości owoców
Lizyna ma szczególny wpływ regulacyjny na kwitnienie i zawiązywanie owoców w uprawach, promując rozwój pyłku, zwiększając stopień zapylenia i przyspieszając gromadzenie się białka i niezbędnych aminokwasów w owocach. Stosowanie lizyny podczas etapów kwitnienia i rozwoju owoców drzew owocowych i warzyw może znacząco poprawić tempo wiązania owoców, zwiększyć zawartość niezbędnych aminokwasów, takich jak lizyna, w owocach i zwiększyć wartość odżywczą.
(3) Łagodzenie stresu spowodowanego metalami ciężkimi
Lizyna może wiązać się z jonami metali ciężkich (takich jak ołów i kadm) w glebie poprzez chelatację, zmniejszając ich biodostępność i zmniejszając wchłanianie metali ciężkich przez rośliny; jednocześnie reguluje aktywność enzymów detoksykujących metale ciężkie w roślinie, łagodząc toksyczność metali ciężkich dla komórek. Dzięki temu efektowi jest cenny do sadzenia naprawczego na glebach-skażonych metalami ciężkimi.
3. Podstawowa rola proliny
Prolina jest jednym z najważniejszych regulatorów osmotycznych w roślinach, a jej rola koncentruje się na „ochronie przed stresem” i „naprawie komórek”:
(1) Ochrona osmotyczna pod silnym stresem
W ekstremalnych warunkach, takich jak susza i zasolenie, prolina jest najobficiej występującym wolnym aminokwasem w roślinach. Jego struktura molekularna ma silną hydrofilowość, która może zmniejszyć potencjał osmotyczny poprzez zwiększenie stężenia soków komórkowych, zmniejszenie utraty wody i utrzymanie ciśnienia turgoru komórek. Dlatego stosowanie proliny przed stresem lub w jego trakcie zapewnia znacznie lepszą-odporność na stres niż pozostałe dwa typy aminokwasów.
(2) Stabilizacja struktury makrocząsteczek biologicznych
Prolina może wiązać się z makrocząsteczkami biologicznymi, takimi jak białka i kwasy nukleinowe, utrzymując stabilność ich struktury przestrzennej oraz zapobiegając denaturacji białek i utracie aktywności enzymów w warunkach stresu. Na przykład w warunkach stresu nisko-temperaturowego prolina może chronić błony komórkowe i układy enzymatyczne, utrzymując prawidłowy metabolizmaktywność.
(3) Przeciwutleniacze i wymiatanie wolnych rodników
Prolina może bezpośrednio usuwać reaktywne formy tlenu (takie jak rodniki hydroksylowe i nadtlenek wodoru) powstające pod wpływem stresu lub zmniejszać uszkodzenia oksydacyjne poprzez zwiększenie aktywności enzymów przeciwutleniających, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) i peroksydaza (POD). Efekt ten jest szczególnie widoczny, gdy uprawy są poddawane suszy i-stresowi wysokiej temperatury.
Metody wykorzystania rolniczego glutaminianu, lizyny i proliny
1. Obowiązujące uprawy i etapy wzrostu
(1) Glutaminian
Obowiązujące uprawy: Wszystkie rodzaje upraw (zwłaszcza warzywa liściaste i zboża).
Optymalny czas: faza siewki (wspomaga wzrost wegetatywny), faza żółknięcia liści (przywraca funkcję fotosyntezy), faza szczytowego zapotrzebowania na azot (taka jak faza łączenia pszenicy, faza krzewienia ryżu).
(2) Lizyna
Obowiązujące uprawy: Drzewa owocowe, warzywa, rośliny strączkowe (uprawy wymagające lepszej jakości i odporności na choroby).
Optymalny termin: Okres kwitnienia (poprawia tempo zawiązywania owoców), okres powiększania owoców (poprawia jakość), okres dużej zachorowalności (zwiększa odporność na choroby).
(3) Prolina
Obowiązujące uprawy: uprawy-odporne na suszę (takie jak kukurydza i bawełna), uprawy na glebach słonych-alkalicznych i uprawy na otwartych-polach podatne na niekorzystne warunki.
Optymalny czas: 1-3 dni przed niekorzystnym stresem (np. przed suszą lub falą zimna), w trakcie stresu (łagodzi uszkodzenia) i w okresie regeneracji po stresie (wspomaga regenerację).
2. Metody aplikacji i stężenia
(1) Opryskiwanie dolistne
Glutaminian: Stężenie wynosi zwykle 0,2%-0,5%, dawka wynosi 50-100 gramów na akr, rozcieńczony w 30-50 kg wody, równomiernie spryskany po obu stronach liści, raz na 7-10 dni, przez 2-3 kolejne razy.
Lizyna: Stężenie 0,1%-0,3%, dawka 30-50 gramów na mu (667 metrów kwadratowych), rozcieńczona w 30 kg wody. Skoncentruj się na opryskiwaniu kwiatów i owoców, stosując 2-3 razy od kwitnienia do dojrzewania owoców.
Prolina: Stężenie 0,1%-0,2%, dawka 20-40 gramów na mu (667 metrów kwadratowych), rozcieńczona w 30 kg wody. Opryskiwać przed lub w trakcie stresu abiotycznego. W przypadku silnego stresu odstęp można skrócić do 5 dni, stosując dwa razy z rzędu.
(2) Aplikacja root
Glutaminian: Można mieszać z nawozami organicznymi lub chemicznymi, dawka 100-200 gramów na mu (667 metrów kwadratowych), stosować z wodą do nawadniania lub stosować w bruzdach. Nadaje się do sadzonek roślin uprawnych lub przy niedostatecznej zawartości azotu w glebie.
Lizyna: Często stosowana w połączeniu z nawozami wieloskładnikowymi, dawka 50-100 gramów na mu (667 metrów kwadratowych). Stosować w okresie wzrostu owoców wraz z nawadnianiem, aby ułatwić transport składników odżywczych do owoców.
Prolina: Nakładać na korzenie w stężeniu 0,3%-0,5%, stosując 50-100 gramów na mu (około 0,067 hektara). Nadaje się do wzbogacania gleby słono-alkalicznej lub do nawadniania korzeni przed siewem roślin w suchych obszarach, zwiększając odporność korzeni.
(3) Zaprawianie nasion
Do namaczania nasion można stosować lizynę i prolinę w stężeniu 0,1%-0,2%. Czas namaczania należy dostosować do rodzaju uprawy (np. 6-8 godzin dla pszenicy, 8-12 godzin dla kukurydzy). Może to poprawić szybkość kiełkowania nasion i odporność sadzonek. Glutaminian ma słabsze działanie i rzadko jest stosowany samodzielnie.
Środki ostrożności
1. Połączone zastosowanie
Trzy aminokwasy można mieszać w zależności od potrzeb uprawy. Na przykład w fazie siewek głównym składnikiem powinien być glutaminian, w połączeniu z proliną w celu zwiększenia odporności; na etapie owocowania głównym składnikiem powinna być lizyna, w połączeniu z glutaminianem, aby wspomagać konwersję składników odżywczych. Jednakże kontrola stężenia jest konieczna, aby uniknąć nadmiernego całkowitego stężenia aminokwasów prowadzącego do uszkodzenia nawozu.
2. Unikaj mieszania z substancjami niezgodnymi
Nie mieszać bezpośrednio z silnie alkalicznymi pestycydami (takimi jak mieszanka Bordeaux lub siarka wapienna) ani nawozami-o wysokim stężeniu, ponieważ może to spowodować uszkodzenie struktury aminokwasów. Zaleca się stosować samodzielnie lub w połączeniu z substancjami obojętnymi lub słabo kwaśnymi.
3. Czas opryskiwania
Opryski pęcherzykowe należy wykonywać w słoneczne poranki lub wieczory, unikając okresów wysokiej temperatury i silnego nasłonecznienia, aby zmniejszyć utratę parowania i oparzenia liści. Nie rozpylać w deszczowe dni; jeśli w ciągu 6 godzin od oprysku wystąpi deszcz,-spryskaj ponownie.
4. Warunki przechowywania
Produkty aminokwasowe są higroskopijne i należy je szczelnie zamknąć i przechowywać w chłodnym, suchym miejscu, unikając bezpośredniego światła słonecznego i wysokich temperatur, aby zapobiec degradacji składników aktywnych.
