年11月19日在美丽的意大利佛罗伦萨市会议中心,名代表参加的第二届世界农用生物刺激素大会落下了帷幕。在年的第一届到第二届世界大会之间只有短短的三年。三年来,植物生物刺激素的产品不断的涌现。研究论文的数量也是成倍的增加。不论是个人,还是大众对植物生物刺激素的理解都在深入。植物生物刺激素的定义基本上定型了,只是大家对产品分类的认知上还存在有不同的看法。即便是两次大会,有些困惑还是依然存在。首先就植物生物刺激素与植物生长调节剂之间的关系做个介绍。
植物激素(planthormone,phyto-hormone)是指植物细胞接受特定环境信号诱导产生的、低浓度时可调节植物生理反应的活性物质。它们在细胞分裂与伸长、组织与器官分化、开花与结实、成熟与衰老、休眠与萌发以及离体组织培养等方面,分别或相互协调地调控植物的生长、发育与分化。这种调节的灵活性和多样性,可通过使用外源激素或人工合成植物生长调节剂的浓度与配比变化,进而改变内源激素水平与平衡来实现(援引自百度百科)。
植物自身产生的、运往其他部位后能调节植物生长发育的微量有机物质称为植物激素。人工合成的具有植物激素活性的物质称为植物生长调节剂(plantgrowthregulator)。已知的植物激素主要有以下5类:生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸和乙烯。而油菜素甾醇也逐渐被公认为第六大类植物激素(援引自百度百科)。美国科学界和管理机构也在六大类产品之后又认定了几类新的植物激素(实为植物生长调节剂)。其中包括茉莉酸类,水杨酸类,多胺类,肽激素类,独脚金内酯类,一氧化氮等六类新植物生长调节剂。同时还有两类待确认的产品类别:成花素类和壳盾孢素类。
肥料fertilizer,是提供一种或一种以上植物必需的营养元素,改善土壤性质、提高土壤肥力水平的一类物质。农业生产的物质基础之一。中国早在西周时就已知道田间杂草在腐烂以后,有促进黍稷生长的作用。《齐民要术》中详细介绍了种植绿肥的方法以及豆科作物同禾本科作物轮作的方法等;还提到了用作物茎秆与牛粪尿混合,经过践踏和堆制而成肥料的方法(援引自百度百科)。
植物生物刺激素:是指一类物质和(或)微生物,当被应用于植物叶围或根围时,具有刺激植物体内自然的生理过程,以提高营养吸收,营养利用效率,耐非生物胁迫及提高作物品质,且功效与其营养成分相独立。植物生物刺激素的产品包括有四大类:植物源(藻类和植物)提取物,微生物制剂(含有活体微生物或微生物发酵物),多肽和游离氨基酸类(蛋白质分解物,微生物发酵提纯物及其他),腐殖酸和黄腐酸类。植物生物刺激素的一个特点就是多种活性组分的有机复合体。
我们在意大利的第二次生物刺激素大会上的报告中听到,已经有科学家在分子水平,蛋白质水平开始着手研究生物刺激素的作用原理和有效成分。随着投入的人力和财力不断增加,植物生物刺激素中的活性成分会更多的被揭露出来。人们也会更多地接受这类产品。
总部坐落于法国小镇上的NEWAGINTERNATIONAL公司分别在年和年召开了两次世界农用生物刺激素大会。在全世界范围内起到了良好的推动作用。无论是研究论文和报告的数量,还是市场上开始上市的产品都比年之前有了大幅度的增加。
目前,仍然有很多的人还不知道什么是生物刺激素。最近美国环保署的官员也在咨询专家,因为他们收到了生物刺激素产品的登记申请而不知如何来管理。这件事说明市场上的植物生物刺激素产品已经开始大量出现了,而同时也说明很多国家还没有相应的登记法规。另外科学界也没有一个准确统一的认识。即便是进展最快的欧洲也由于认识的不统一也放慢了脚步。相比欧洲各国机构对与这类产品的定义相距甚远,中国现有的肥料管理政策确也做到了一统天下的管理。
激素,植物生长调节剂,植物生物刺激素和肥料的作用对象都是农作物。至少这四类物质的作用靶标都是植物。而农药,特别是传统的农药定义虽然也把植物包括在其作用靶标之中。但是农药是用于控制,甚至是杀灭这些对植物(主要是农作物)产生胁迫的生物体。而前四类产品则是养护植物(主要是农作物),当然包括调控植物生长。所以这四类产品应该归属到同一大类来管理。
无论是科技界还是企业界,对于激素和肥料的差别都是非常明确的。但是植物生长调节剂和植物生物刺激素的差别就没有那么准确和明确了。下表中介绍了目前对这两类产品的认识。
比较项目
植物生长调节剂
植物生物刺激素
使用目的
调控植物生长
包括提高植物抗性的生长调控
活性成分
单一成份
复合成分
分子结构
明确到分子结构式
部分成分是明确
作用机理
作用机理已知
大部分是未知的
使用剂量
每亩地仅仅需要几克,甚至更低的有效成分
根据产品不同,一亩地的用量从几十公斤到几克不等。
使用效果
公开的知识
根据产品而定,需要更多的探索
来源
包括化学合成等多种来源
生物源
生产工艺
化学合成和提取
微生物发酵,提取
安全性
对使用技术和剂量要求高
大部分产品的用量幅度大
使用时期
特别讲究使用时期
绝大部分产品要求不高
环保绿色
部分产品可以是有机产品
绝大部分都是可用于有机农业
随着研究程度的深入,这两类产品有可能走到同一类别中。特别是从科学研究的角度,更应该属于一类。但是从商业和生产的角度。这两类产品不应该混到一起,无论从工艺水平和经济程度上来讲。但是就像中药和西药一样,两类产品是可以分开独立存在的。
百度百科上一段话很有意思。“中国早在西周时就已知道田间杂草在腐烂以后,有促进黍稷生长的作用。《齐民要术》中详细介绍了种植绿肥的方法以及豆科作物同禾本科作物轮作的方法等;还提到了用作物茎秆与牛粪尿混合,经过践踏和堆制而成肥料的方法”。这里不仅仅是肥料的营养概念,而且也应该包括并涉及到了生物刺激素的概念。田间植物(杂草)在腐烂后对其他植物有促进生长的作用。与欧洲的海藻肥发展历程中早期的认知是一样的。海藻经过简单的堆沤后施用到田间,农作物就会表现出更好的生长势。这个现象不仅仅与海藻初期的利用现象相同,而且目前市场上流通的一些产品中的有效成分也是来自于紫花苜蓿。这说明这些植物中不仅仅是含有植物可以利用的营养元素,同时也含有一些其他的物质。植物内源激素肯定被包括在内。科学研究一定还会发现出更多的有效成分。这些现象都证明生物刺激素一直都在伴随着肥料而发挥作用。
有些欧盟成员国允许在其境内使用这样一类物质,植物强壮剂(plantstrengtheners)并且设有其相应的管理制度。植物强壮剂(植物生物刺激素)增强植物对有害生物的抗性,保护植物不受非生物因素的损伤。总体来讲植物强壮剂(植物生物刺激素)属于一种介乎于肥料和农药之间的灰色地段产品。
植物生物刺激素(植物强壮剂)不属于农药,因为他们对有害生物没有直接的作用效果和机理,他们只能增强植物的耐性和抗性。植物生物刺激素也不属于肥料,因为他们不具有直接给植物提供养分的功能,虽然他们可以是植物重要组成成分例如叶绿素,水杨酸等的合成前体物质以及构成成分。因此在欧洲没有通行的登记法规。有些国家设立有管理法规,但是其他国家则设有不同的规定。但是比较农药而言,植物强壮剂(生物刺激素)登记要求的资料要少很多。更有趣的现象是在不同国家有这截然不同的看法,因此也被归属到不同的农业投入品管理法规中。例如藻类提取物在意大利被认定为肥料,而在德国就是植物保护用品,在西班牙被归为植物强壮剂。氨基酸类产品在一些国家根本不需要登记,另外一些国家则要求登记为农药。有些国家允许同一种物质可以做为肥料,农药和植物强壮剂进入市场。在德国,如果这种物质被登记为植物强壮剂,那么就不能作为肥料或者植物保护用品进行销售。
欧盟委员会起草过一个“低风险的植物强壮剂登记资料要求”的草案(SANCO//).这个草案并没有要求各个国家统一法规。这个草案将植物强壮剂归属到了农药登记的管理范围(Directive91//EEC).结果是在很多成员国内并没有收到登记的申请。原因大致有以下几点:
质疑植物强壮剂的登记地位,是否应该属于农药管理范围;
高昂的登记成本和相对有限的用途;
大多数植物强壮剂属于低风险类物质的特性。
欧盟委员会和成员国都认为植物强壮剂首要问题是在欧盟内部要尽快被确认为属于植物保护用品。化学植物保护用品登记资料要求的根据是这些物质具有高风险性。因此,低风险性的植物强壮剂就需要先判断其是否需要提供更多的资料要求。在必要时,登记者会被要求提供更多的资料。如果是微生物源的产品具有高风险性,就会被要求按照化学品的登记要求来执行。新的农药登记修订案(ECNo/)认定登记的物质可以分为四类:高风险性物质,中度风险(标准的)物质,低风险物质,和未定者。其中,植物强壮剂属于低风险物质。
年欧洲有机认证者委员会(EOCC)发布了一份文件“EOCC纪要:农药法规附录1和附录2种的灰色区域”。从一个认证者的角度分析并披露了现存的问题。主要是有机认证中遇到标准不一的问题。植物强壮剂存在有很多不确定的地方,他们要求欧盟委员会提供一个指导建议。具体的解决办法有三种:
1.在ECNo./单独附录三以包括植物强壮剂;
2.属于肥料登记ECNo./;
3属于农药登记ECNo1/.
年意大利颁布了一个在有机农业中使用特殊天然物质的规定。这个规定与其他国家的类似规定相似,主要目的就是消除意大利农民所会面临的与其他国家相比较时的不利处境。其中第38条规定参照了法规DPR/(植物保护用品和助剂的登记程序简化规定)中有机农业中许可使用的天然和特殊产品。这一法规中规定在EC/91法规(有机农业生产)附录2B中的,硫酸铜,原硫或精致硫,硫酸亚铁和DPR/法规附录2中的蜂胶,硅藻土,岩石和岩石粉,硅酸钠,碳酸氢钠,明胶,源于药用和芳香植物的产品,生物动力产品都不需要任何新的登记。但是标签必须注明其内含物质的名称。这项法规的规定惹怒了那些农药公司,因为他们认为这造成了不公平竞争。其他的植物保护用品的登记在很长一段时间内都是一项昂贵的过程。同时也降低了有机农业生产安全和质量的形象。欧盟委员会甚至发起了一项针对意大利的活动,就是因为这项法规不符合欧盟法律91/(农药登记管理)。欧盟委员会还开展了有机农业与传统农业之间存在有歧视的争论,因为这些产品都不是有机农业而是传统农业所管辖的范围。最后意大利废除了条款38中的第一和第二段落,从而避免遭受欧盟委员会所提议的惩罚措施。
意大利农业,食品和森林部(此处是一个部的名字)从此也开始了一个长期的并且是十分谨慎的修改条款38的工作。这项工作需要综合其他部门和投资人的不同看法,最终达成一个符合欧盟植物保护用品法规的法规。年2月28日颁布了这项修订案。其中包括:
Corroborantii(植物强壮剂)的定义:部颁规定/附录1中的产品名录。植物强壮剂增加植物对有害生物的抗性并保护植物以抵抗非寄生物的损伤。具有机械的或生理性功能的产品都可以被认作是植物强壮剂。这些即不属于肥料也不属于植物保护用品。
Corroborantii(植物强壮剂)的范围:如果是单一成分,而且在商标上明确标注其有效成分,对人类和畜禽类无有害作用,DM/法规附录1中所包括的,商标上对其成分有数量和质量、使用技术和注意事项、注册商和生产和包装工厂的名称和地址、用途都有明确说明的植物强壮剂可以不需要登记。
登记程序必须符合DM/法规附录1中的规定。申请资料必须包括对人类和动物健康以及环境影响的评估报告;登记人和生产和包装工厂的名称和地址,内含成分的名称;使用技术和注意事项;标签。资料必须送至农业食品和森林部并有该部指派技术委员会审核。
建立为颁证机关,操作人员,检查人员和消费者使用的数据库。
这些产品最终将归入针对肥料调节剂生物刺激素类产品的法律75/。根据这部法规第4.1款规定,附录6收录了生物刺激素类产品。该类产品包括有,根际细菌,菌根类真菌,藻类提取物,氨基酸和多肽类物质。
年德国颁布的植物保护法规“GesetzzumSchutzderKulturpflanzen(Pflanzenschutzgesetz–PflSchG)”。其中第二款对植物抗性改良剂的定义为:能够提高植物对有害生物的抗性;能够保护植物抵抗非寄生物的损害;能够用于观赏植物非繁殖用的割条。织物抗性改良剂进入市场的条件是:具有适当的使用技术,对人类和畜禽,地面水和自然平衡无副作用;是消费者保护和食品安全联邦办公室所公布的植物抗性改良剂产品名单所包括的产品;包装物必须明确地印刷有产品名称和上述名单中的号码。
年2月14日,颁布的新法规中使用植物强壮剂代替了植物抗性改良剂。植物强壮剂包括那些不是EC1/中第2(1)款中所规定植物保护用品以外的可以用来维护植物健康或避免植物遭受非寄生物损伤的单剂或混剂,其中也包括微生物产品。那些能为植物提供养分,微量元素和促进生长的产品应该归属肥料类。在新法规中对于进入市场的要求是:如果按推荐方法使用时,植物强壮剂不能对人类,畜禽,地面水造成影响,特别是不能具有对环境有不可接受的影响效果;必须到消费者保护和食品安全联邦办公室BVL备案;商标必须符合新法规中的有关规定。
消费者保护和食品安全联邦办公室BVL负责审核产品是否符合植物强壮剂的定义,以及是否符合其他的相关规定。消费者保护和食品安全联邦办公室BVL负责制定可进入市场销售的植物强壮剂产品名单。根据法律规定,德国农民可以把大蒜提取物,水解蛋白质,微生物如枯草芽孢杆菌作为植物抗性改良剂来使用,而在其他欧洲国家,这些产品都属于植物保护用品或EU/法规附录I中的产品:能够被用于植物保护用品中的有效物质)。德国农民还可以使用亚磷酸钾和乙二胺四乙酸作为植物强壮剂来使用,而其他国家则认定这些产品是肥料。
年奥地利的新肥料规定生效。其中植物强壮剂为认为是植物护理剂PLANTCONDITIONER(植物抗性改良剂Pflanzenst?rkungsmittel)可以在奥地利境内使用而不需要新的审核。不论他们是有机产品还是传统产品。
年之前在荷兰,根据年的Bestrijdingsmiddelenwet(农药法)那些低风险的植物保护用品不需要经过常规登记程序可以进入市场。该法附录1列举了特殊农药的登记要求RegelingUitzonderingestrijdingsmiddelen(RUG).
年十月17日的新法规WetGewasbeschermingsmiddelenenBiociden–WGB.新法律管理的范围是植物保护用品和杀生物剂。前面的那部法律RUG就自然被废除并且被新法规取代了。因此也不可能要求那些新产品被列入老法律中的附录1中。在市场上,含有附录1中所包括有效成分的产品还被允许继续使用。
年2月1日,荷兰的农药管理机构“Collegevoordetoelatingvangewasbeschermingsmiddelenenbiociden”(CTGB)发布了一个通知。他们计划在年7月1日取消老法律的授权。主要的原因是因为年7月14日颁布了法律91//EEC的修订案1/。为了防治农民使用良好的产品从市场上消失,CTGB在年3月16日宣布取消老法规RUG的日期延迟到年一月一日。然而法规RUG中有机农业使用的产品则归属于EC/08中附录2之中。
西班牙的保护植物卫生的其他物质Otrosmediosdedefensefitosanitaria
西班牙在年颁布了ORDENAPA//法规。认可“保护植物卫生的其他物质”(Otrosmediosdedefensefitosanitaria。这个法规解除了是使用特殊保护方法的法律问题。也是填补了由于肥料的皇家法规/所造成的空白。ORDENAPA//法规管理生物防治产品,诱杀器,其他防治有害生物的方式或方法,以及其他不是植物保护用品的产品。保护植物卫生的其他物质可以促进植物对有害生物的抗性并且保护植物免受非寄生物的损伤。ORDENAPA//法规不包括用于植物保护用品,肥料和外部生物防治用品,用于喷洒植物保护用品的机械。
法国在年颁布的NFU44-法规认定农业添加剂additifsagronomiques可以用作于肥料,土壤调理剂的添加成分。农业添加剂可以改善肥料和土壤调理剂的农业有效性,并且还能降低农业对环境的影响。农业添加剂包括有微生物制剂,腐植酸类产品,植物生长和发育刺激素等。农业添加剂必须获得农业渔业法规中的第L-2条规定才能进入市场销售。NFU44-法规不包括植物保护用品。
植物强壮剂的使用是一个关键点,虽然在一些国家的法规中植物强壮剂都具有相似的定义,但是那些是可以进入市场的产品确还不是很明确。不同国家的法规框架也存在很大的差异,同时也是很不完整的。十分有必要去制定一个统一的法规来改变这种混乱的状况。要确保法规中的一致性,从而避免由于不同国家的规定不同而导致一部分农民得到帮助,而另外一些则受到惩罚。统一的法规有助于增加欧洲农业的竞争力,也确保人类和环境的安全。
欧盟肥料登记法规EC/似乎能够解决这个问题。最近的一次修订案EC1/并没有解决这个灰色地带的问题。因此,欧盟还需要做再一次的修订案。同时肥料法规的覆盖范围将扩大到其他肥料品种:如有机肥,生长基质,土壤改良剂,以及生物刺激素。新词“生物刺激素”会在未来取代“植物强壮剂”。但是新的修订案也一定要避免与EC1/和REACH等其他法规相互重复和相互冲突。在年底得时候,大家一致认为年这个新修订案一定会出炉。
年原本是充满了希望的一年,但结果还是以一个未来不十分确定的结果结束了。原订在年退出的肥料登记法规的修订版无限期的推迟了。28个国家的联盟至少要有28票的民主,但是最后还是要集中在关键因素上。不同民族文化的差异,现有法规的限制,国家实力的体现和商业集团利益的竞争等等都在影响植物生物刺激素的进展。欧盟对植物生物刺激素的法律地位的确定还是要继续等待。与此同时,一个十分有趣的现象就是欧洲生物刺激素生产企业联盟在年成立时的11家企业目前已经成长为50家公司的联盟了。
相比欧盟各个国家的多方向的发展。中国的优势就体现的很好了。氨基酸,腐殖酸,海藻酸和微生物制剂目前归类在肥料管理体制内。中国的生产厂商还没有认识到这种体制的优越性。欧洲国家由于多样性,所以他们的体会更深。原本自由的体制成了快速发展的限制。这也不是欧盟成立的本意,也不利于应对农业难题的解决。
20世纪农业科学和生产的重点也是保障目前60亿人口生存的基础。主要涵盖了种子,农药,化肥和农膜。其中60年代风靡全球的绿色革命就是以新品种为主导方向的。在上述的四个方面也只有种子才是真正绿色的工作。也是根本性的进步。农药,肥料和农膜的大规模使用确实为粮食,水果和蔬菜能够稳定供应的保障。
大家都清楚地知道上述四类产品的主要功效。种子是基础,这一点没有人会质疑。好种子就是高品质和高产量的基本保障。农药是确保生物因素引发的胁迫不会影响农作物的生长和最终产量。化肥就是确保规模化种植农作物有足够的营养成份。农膜则是确保农作物生长的小环境内的温度能够维持在生命线之上。在20世纪,农业生产水平也确实在过去的60-70年间因为上述四大类产品的投入逐步加大而成效十分突出。北方粮食作物的生产水平从70年代的亩产斤提升为目前-斤的亩产水平。
到了上个世纪末,仍然是这四个方面确都出现了不同程度的问题。转基因种子的大规模商业化引发不同政见者的抵抗,农业的过量使用引发人们对农副产品中的农药残留问题,大量地使用化肥逐步破坏了农田的土壤结构,而农膜则因其耐久性,残留于田间而不能轻易腐烂消失,从而造成了白色污染。
特别近几十年来,人类的活动引发了全球性的气候变暖问题。也直接或间接地对农业生产有所影响。灾害性气候在短时间内就对局部地区的农业生产形成毁灭性的打击。在局部地区的环境条件因素的变化,即便是幅度不是很大的变化也给农业生产和日常生化造成不小的影响。冬季的雨雪天气,包括年11月到12月间在华北地区连续3-4周的雾霾天气给农业生产造成了很大的障碍。目前农业生产上,非生物因素引发的胁迫障碍也越来越受到重视。年在山东冠县种植的京亚葡萄上观察到由于各种因素造成的胁迫障碍,不仅仅使葡萄的品质下降,而且正常的收获期也要推迟15-20天。因此在葡萄生长后期因为各种胁迫因素的影响,当地葡萄种植者为了满足市场需求还需要采用额外的技术手段促进转色,否则成熟期还需要向后延迟。
从全球的角度来看,农业生产所面临的压力越来越大。首先因为近50年没有大范围的战争和其他因素,全球人口数量还是处于上升的趋势。同时全球的水资源也是有限的,这一点在中国的西部地区表现的特别突出。人口增加对水资源直接的(饮用)和间接的(农牧业)利用量大幅增加,逐步积累的结果就是在一定范围内生态环境的变化(湖泊的消失)。随着工业化的进程,庞大的人口要求不仅仅是粮食和副食品的稳定供应,而且还有质量上日益提高的要求。所以农业生产也还必须面对可持续发展的问题。最后即便是在20世纪做出巨大贡献的上述几类农业投入品在创造财富的同时,也给环境和人来带来了麻烦。过度使用和不正确的使用造成了土壤退化不是中国一个国家的问题,而是一个全球性的问题。
缩小到农药和肥料的领域内,抗性,过量,缺乏,不平衡,以及非生物因素胁迫可以大大地抵消农药和肥料对于农业生产的贡献。植物生物刺激素应运而生。所以植物生物刺激素在近几年越来越受到市场的
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