第六章　植物生长调节剂在
大田作物上的应用

第一节　概　　述

作物生产对保障我国粮食安全、推动国民经济发展具有重要意义。作物是指田间大面积栽培的农艺作物，即农业上所指的粮、棉、油、麻等农作物，因其栽培面积大，地域广，又称为大田作物。传统的作物栽培技术在我国农业发展中起到了十分重要的作用，对解决人们的温饱问题起决定性作用。然后，面对农业逆境出现频率的不断提高以及现代化农业高产、优质、高效和可持续发展的目标，传统栽培技术的一些局限性也显现出来。通过应用植物生长调节剂，影响植物激素系统，调节作物生长发育过程的作物化学控制技术已可在提高作物抗逆性、简化栽培程序、稳定优质等方面发挥作用。

一、应用概况

植物生长调节剂的研发和应用，是近代农业科学的重大进步之一，是农业科技水平提高的重要标志，在全世界农业生产中得到广泛应用。植物生长调节剂科学应用于大田作物生产，可达到破除种子休眠、控制种子发芽、促进植物生根、控制开花、提高植物抗逆性能、增加作物产量或改善农产品品质等功效，在克服环境限制、缓和遗传限制、提高产量、改善收获等方面发挥了积极作用。

早在20世纪60年代初，欧洲就大面积地应用矮壮素防止麦类倒伏。20世纪70年代，北美洲用乙烯利催熟棉花，巴斯夫公司推出了新植物生长延缓剂甲哌（商品名为缩节安），开始了世界范围内棉花等作物生产的革命。

我国是一个农业大国，也是世界上应用植物生长调节剂最早的国家之一。20世纪70年代以后，我国专家学者对乙烯利、缩节安、多效唑、烯效唑等植物生长调节剂进行了全国性的应用研究，在大田作物上，将乙烯利用于水稻、棉花催熟，调控瓠瓜性别，促进橡胶树泌胶，梨、柑、香蕉等多种果实催熟，柿子脱涩，促进菠萝开花等。其中推广面积较大的是促进橡胶树泌胶和棉铃成熟，如用乙烯利促进棉铃成熟的技术在1978年就开始组织在全国主要棉区示范推广，迄今每年应用面积约为15万～20万公顷。该项技术是大面积应用植物生长调节剂主动控制作物生长发育的成功范例，更是一次作物管理观念更新的尝试，影响深远。随后，以缩节安为主的棉花系列化控技术成功解决了棉花徒长问题，增产增效、改善品质的效果显著，随其机理研究的深入和技术内容的不断更新，连续被列为国家重点科技推广成果。20世纪90年代以来，每年推广面积约占总植棉面积的70%以上，被列为新中国成立后棉花栽培领域三大技术变革之首。

20世纪80年代中期，多效唑的应用研究成为我国作物化控研究的热点之一，有关应用技术与应用理论方面的研究成果，也将我国化控事业推向一个较为成熟的阶段。1984年江苏农药研究所成功研制多效唑。1985年中国农科院水稻所等组织了全国性的多效唑应用研究协作组，开始研究用多效唑控制连作晚稻秧苗徒长技术和机理，被列为八五科技成果推广重点项目，1993年应用面积达700多万公顷。中国农业科学院针对移栽油菜“高脚苗”、倒伏和越冬死苗问题，开展应用多效唑培育油菜壮苗及抗寒性机理与技术研究，1993年应用面积达120万公顷，农业部将“多效唑培育水稻、油菜壮秧及配套增产技术”列为“八五”至20世纪末十大高产技术之一。我国多效唑的商品销售量居世界之最。此外，多效唑防止水稻倒伏和增产技术、多效唑控制花生徒长等技术也均有推广应用。

但是研究发现，多效唑的应用存在残留和残效问题，在小麦等旱地作物上更为突出。随后，开发活性更高的烯效唑等延缓剂和复混剂，研制多效唑的替代产品。1991年开始，四川农业大学系统研究了烯效唑在水稻、小麦、玉米上的应用；中国农业大学研究20%甲·多微乳剂（麦业丰）在小麦上的应用，1999年开始研究甲哌与烯效唑的复配制剂，全面替代多效唑成分，并于2008年登记开发了20.8%甲·烯微乳剂（麦巨金），除了稳定的防倒增产效果外，表现出更高的生理活性。

近20年来，植物生长调节剂的发展更快，无论是植物生长调节剂的品种还是应用的广度和深度，一些产品的应用技术已赶上或超过了某些发达国家。现已在我国大规模推广的植物生长调节剂比较多，如赤霉素应用于杂交水稻制种过程，解决包颈问题，替代人工剥苞，同时调节花期，使花期相遇，有效节约劳动力，提高杂交种产量；应用甲哌防止棉花徒长，增加产量；多效唑应用于水稻幼苗，促蘖增产；多效唑应用于油菜秧苗，壮秧抗逆，增加产量；乙烯利用于玉米矮化增密、抗倒增产；仲丁灵、二甲戊灵等用于烟草打顶后抑制腋芽生长等。这些技术已成为生产上的常规技术，经济有效地解决了生产难题，其推广应用的规模、普及程度和产生的巨大效益，是任何其他国家无法比拟的。因此，目前我国植物生长调节剂在大田作物上的研究和应用居国际领先地位。

二、应用前景

农业生产的现代化离不开机械化、集约化和规模化，随着土地流转、新型经营主体的出现，规模经营有了发展，生产效率、效益越来越受到重视，对植物生长调节剂及使用技术的需求显得更加迫切。

1．作物生产机械化需要植物生长调节剂及配套技术

稻麦机械化收割要求作物不倒伏，否则收获效率低，质量差；工厂育秧，机械移栽要求秧苗矮健；旱育稀植、抛秧、直播等省工技术无不借助于多效唑控制作物顶端生长优势的生物效应。谷物烘干最好有化学脱水配合，马铃薯机收要求地上部分催枯和脱叶，摘棉机械要求棉花经化学催熟和脱叶。

2．作物模式化栽培需要植物生长调节剂及其配套技术

近年来，我国在作物管理上重视高产模式栽培的研究，丰产模式要求作物在不同发育阶段具有相应的形态指标、组织结构和生理功能。面对多变环境，如果缺乏有效控制手段，很难实现栽培模式的预期目标，化学控制技术正是提供了实现栽培模式的最有效控制手段，因而植物生长调节剂及其使用技术是作物模式化栽培必需的产品和技术支撑。

3．作物抗逆丰产优质高效多目标的实现需要植物生长调节剂及其配套技术

现代农业生产的目标是高产、优质、高效、生态、安全，多目标的实现往往要借助于植物生长调节剂的应用。如良种是高产高效农业的基础，但良种并非十全十美，往往伴随一些遗传缺陷，如株高太高不抗倒伏、对温度敏感不耐低温等。选用适宜的生长调节剂，可弥补品种缺陷。例如高产优质但株型松散的棉花品种，在缩节安的调控下其株型趋向紧凑，有利于集中成铃和增加密度。

优质也是人们日益重视的指标，从遗传育种上改良品质并非易事，因为作物品质多属数量性状，且受环境、栽培技术等因素影响较大。常规技术在品质改良上的研究很多，但进展缓慢。植物生长调节剂具有调节同化物运输和分配、协调营养生长和生殖生长的作用，可有效调控营养物质向产品器官运转，达到改良品质的效果。如应用6-BA和乙烯利配合在小麦灌浆期使用，可有效延长叶片功能期，改善其功能，促进碳、氮、矿物质元素等营养物质向籽粒中分配，提高产量的同时改善品质。

逆境一直是限制作物良种潜力发挥和增产增收的症结，而大田生产条件下有些逆境难以控制或控制成本太高，如温度逆境、水分逆境、空气污染等。已证实有些植物生长调节剂（如脱落酸、水杨酸、茉莉酸甲酯等）在诱导抗逆性方面有良好效应和应用效果。

在人口刚性增长、耕地面积减少的情况下，提高复种指数是确保粮食安全的途径之一。生产中前作与后作的协调高产也需要植物生长调节剂及其配套技术。例如，针对粮棉争地的北方棉区短季棉栽培，以甲哌和乙烯利的应用为主，以密植和优势成铃争取早熟高产，推动了黄淮海地区麦棉两熟的发展，对稳定植棉面积和产量起到重要作用。华北地区为发展亩产吨粮田，夏玉米改种生育期较长的品种，冬小麦播种晚、播量大，春季肥水运筹就面临难题，过量与不足都有减产的危险，倒伏威胁已成为关键难题。应用20%甲·多微乳剂等可以有效控制旺长、防止倒伏，保障晚播小麦的高产。连作晚稻秧龄长、秧苗素质差，移栽到本田后易倒伏和败苗严重，这些问题曾经是限制我国南方双季稻发展的难题，多效唑的应用有效解决了上述问题，为连作稻和中晚稻丰产创造了条件。用多效唑培育冬油菜壮苗，不仅解决了长江中下游地区“水稻—冬油菜”复种中的油菜“高脚苗”问题，提高了油菜籽产量，而且增强了油菜抗寒性，使这一复种模式的适用区域北移。在我国东北和西北地区种植冬小麦试验中，植物生长调节剂在增加小麦抗寒性和越冬安全方面也显示了良好效果，一旦成功，将会引起这些地区种植制度的重大变革。

4．精准调控需要植物生长调节剂及其配套技术

20世纪60年代，半矮秆水稻和小麦品种的大面积推广有效地解决了高产和倒伏的制约矛盾，使主要粮食作物的产量得到极大提高，在全世界范围内解决了由于人口快速增长对粮食安全带来的严峻危机，这一历程即为众所周知的“绿色革命”。经过了40多年的探索和研究，从分子水平上认识到第一次“绿色革命”的本质，水稻“绿色革命”基因SD1是控制水稻赤霉素合成途径的关键酶基因，而小麦“绿色革命”基因Rhtl则是赤霉素信号转导途径的关键元件DELLA蛋白基因。

近年来生物技术发展迅速，对植物基因调控、信号物质研究、抗逆机理等研究发现，植物自身的调节能力和对逆境的适应能力以及对病、虫害的耐抗性能均可以通过一些激素类物质或信号分子进行调节和控制。因此，结合生物技术的进步，人们预测，通过化学处理和基因工程揭示激素调节对植物的控制，在靶标发现及分子设计上突破，然后基于分子和基因水平进行“靶标”设计植物生长调节剂，其目的性、有效性、稳定性更强，效率更高，则可成为改善产量、诱导对病害抗性和对生物/非生物逆境忍耐性的一把钥匙。如基于抑制乙烯的保鲜剂，已经开始针对乙烯生物合成、乙烯受体和信号转导等关键位点的关键蛋白或基因进行分子设计和筛选。植物生长调节剂的应用已成为现代化农业的重要措施之一，在生产上的前景是不可估量的。作物化学调控在美国发展21世纪早期农业技术白皮书中也被列为10项高新技术之一。