有机高产优质农业技术体系研究(4)

　　4. 2次生代谢产物中的抗性物质以及品质和风味物质
　　
　　植物新陈代谢除了有维持生命和生长的基本代谢，还有适应环境的次生代谢[47].基本代谢包括光合和呼吸作用、遗传物质产生、氮代谢、碳代谢，最终形成植物的根、茎、叶、花、果实、种子。次生代谢是在受到胁迫后开启并运转，其产物是形成植物各个器官抵抗不良环境和提高生存竞争能力的功能性物质[39]: 抗击病、虫、草害和灾害性天气的物质，能除草物质，具有自身修复功能的物质，形成优良品质和独特风味物质[47].
　　
　　植物在逆境环境中[47]一般需打开20条次生代谢途径，其中有5条与形成植物的抗逆性、品质和风味有关，其功能如下所述[48]:
　　
　　氨基酸生物碱代谢途径： 生物碱产生脯氨酸；生物碱具有抗旱、涝、冷、热、早衰和杀虫杀菌作用，吲哚生物碱能直接杀蚜虫； 生物碱是农产品品质和风味的重要组成。
　　
　　芳香剂酚类衍生物代谢途径： 酚类衍生物由莽草酸代谢产生； 酚类衍生物具有植物杀菌、伤口愈合、防腐败作用，可延长农产品的货架期，酚类衍生物对人类有防癌作用； 其中的芳香类化合物是食品风味组成成分。
　　
　　类黄酮类代谢途径： 黄酮类由丙二酸途径产生，由乙酰辅酶A到乙酸聚乙酰途径合成； 类黄酮类化合物是杀灭各种植物真菌病害的有效物质，对人类来说是增强免疫力的药物； 类黄酮也是食品风味组成成分。
　　
　　有机酸次生代谢途径[48]: 有机酸的产生比较复杂，其前体三羧酸循环本属于基本代谢，是呼吸作用的核心代谢途径之一，其氧化磷酸化过程产生高能磷酸键 （ATP） 和二氧化碳 （CO2） 属于呼吸作用，但当在某种胁迫环境下使这个过程不再产生ATP和CO2,而是将在三羧酸循环中所形成的柠檬酸、草酰乙酸、丙酮酸、α异戊二酸等物质脱离三羧酸循环系统，直接进入植物的体液储藏起来，形成植物体内的酸性环境，这一过程已不属于基本代谢，而是有机酸次生代谢，最终形成各类有机酸类化合物。有机酸可使植物体内液泡p H值小于4. 2,能够杀死进入植物体内的细菌性病原体； 有机酸代谢与糖代谢产物联合组成不同比例的糖酸比，是形成食品风味的重要组成。
　　
　　异戊二烯焦磷酸酯代谢途径： 发现该途径的学者已经获诺贝尔生理学医学奖，异戊二烯焦磷酸酯代谢是由甲羟戊酸到异戊二烯磷酸脂途径合成类萜、甾类化合物； 类萜和甾类化合物能杀死各种害虫、线虫、细菌性、真菌性和各类病毒性病原体；萜烯类和甾类化合物的进一步反应形成脱落酸与脯氨酸、甜菜生物碱，共同实现抵抗灾害性和抗早衰的作用； 类萜也是风味组成成分[48].
　　
　　不同的次生代谢途径产生不同的化感物质，而化感物质在不同学科里赋予了不同的称谓，不同的代谢途径在植 物体内的生 理功能也 有差 别（ 表3） .
　　
　　次生代谢产物中具有防止其他生物入侵的相生相克的物质[49 - 50],还有清除杂草的物质[51],中草药特殊有效物质等[52].
　　
　　对农产品质量检测可考虑用作物代谢产物的多少作为指标，比如： 生物碱、酚类衍生物、类黄酮类化合物、类胡萝卜素、超氧化物歧化酶、风味物质； 这些成分含量高低有明显排他性，恰恰反映出种植者的理念和生产技能。
　　
　　作物的次生代谢产物中含有很多对人类健康有巨大影响的生理活性物质： 维生素E、超氧化物歧化酶、烟酸、酚类化合物、类胡萝卜素、前花青素、青 蒿 素、儿 茶 酚、类 黄 酮 类 化 合 物 等 有 益物质。
　　
　　综上所述，在作物有机高产优质栽培中综合技术体现在足量碳、有益微生物菌群、天然矿物质和田间管理4项技术，单独使用一项或两项技术没有可持续性，也没有显着效果，具体操作： 前茬收获同时将鲜秸秆粉碎、均匀撒矿物质肥料和喷微生物菌剂、深翻至25 ~ 30 cm土壤中； 基肥配方有机肥、微生物肥或部分添加矿物质肥； 种子处理用营养拌种剂拌种，喷在种子上拌匀晾干后可播种； 田间管理在间苗、铲、趟、耘等管理后须紧跟一次植物营养液和微生物菌剂叶面喷洒，作物出现衰弱还需追加，这就是胁迫加营养的做法； 喷施时间在太阳落前效果好； 活杆收获农作物自然成熟的好处：一是保障农产品品质，二是鲜秸秆营养丰富，水分足，微生物作用下秸秆能快速降解。
　　
　　5结论
　　
　　目前我国农业中普遍存在过量使用氮、磷、钾肥，同时使用农药和除草剂控制病虫草害，此模式已走到瓶颈期，有学者认为已无经济学意义[53],采用减少化肥用量逐步过渡到中国式有机农业是可行之路； 中国式有机农业采取以防为主方针，为作物提供生长所需的营养，用略带伤害性胁迫打开作物的次生代谢，生产出营养价值高、抗逆性强、风味独特、耐储存、产量高的农产品。此技术体系有理论意义也有社会生态意义，值得进一步研究和推广。
　　
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