Nella moderna produzione agricola, gli aminoacidi sono ampiamente utilizzati in tutte le fasi della coltivazione delle colture come regolatori della crescita delle piante e integratori nutritivi efficienti ed ecologici. Glutammato, lisina e prolina sono tre amminoacidi agricoli rappresentativi che svolgono un ruolo importante nel promuovere la crescita delle colture, nel migliorare la resistenza allo stress e nel migliorare la qualità. Tuttavia, a causa delle differenze nella struttura molecolare e nella funzione fisiologica, i loro scenari applicativi specifici e i metodi di utilizzo differiscono in modo significativo.
Funzioni comuni del glutammato agricolo, della lisina e della prolina
Sebbene le funzioni fisiologiche di questi tre amminoacidi differiscano, condividono le seguenti funzioni comuni nelle applicazioni agricole:
1. Integrare la nutrizione delle piante e promuovere la crescita e lo sviluppo
Glutammato, lisina e prolina sono tutte materie prime importanti per la sintesi proteica nelle piante. Possono essere assorbiti e utilizzati direttamente dalle colture attraverso l'irrorazione fogliare o l'applicazione delle radici, partecipando alla costruzione della struttura cellulare e alla sintesi degli enzimi, promuovendo così la crescita delle piante e aumentando la biomassa. Ad esempio, se applicati durante la fase della piantina, tutti e tre possono accelerare lo sviluppo delle radici e l’espansione delle foglie, ponendo le basi per la crescita successiva.
2. Migliorare la resistenza allo stress delle colture
Tutti e tre i tipi di aminoacidi possono migliorare l'adattabilità delle colture a condizioni avverse come siccità, salinità e basse temperature regolando l'equilibrio osmotico e attivando i sistemi antiossidanti. Quando le colture incontrano uno stress abiotico, il contenuto di aminoacidi liberi nella pianta aumenta in modo significativo e l'integrazione esogena può migliorare ulteriormente la capacità di ritenzione idrica-e la stabilità della membrana delle cellule, riducendo il danno cellulare causato dallo stress.
3. Migliorare la qualità del raccolto e aumentare la resa
Tutti e tre possono migliorare la resa e la qualità del raccolto partecipando al metabolismo dell’azoto e promuovendo l’accumulo di prodotti fotosintetici. Ad esempio, l'applicazione durante la fase di ingrossamento del frutto può aumentare il contenuto di zuccheri solubili e vitamine nel frutto, migliorandone gusto e valore nutritivo; allo stesso tempo, favorisce la traslocazione dei nutrienti verso gli organi raccolti, aumentando il peso dei mille-grani o del singolo frutto.
4. Migliorare l'utilizzo dei fertilizzanti
Come fonti di azoto organico, il glutammato, la lisina e la prolina possono essere utilizzati in combinazione con fertilizzanti inorganici. Attivando i microrganismi del suolo e promuovendo l’assorbimento da parte delle radici di azoto, fosforo, potassio e altri elementi, riducono la perdita di fertilizzanti, migliorano l’utilizzo dei fertilizzanti e riducono il rischio di inquinamento ambientale.
Differenze nelle funzioni del glutammato agricolo, della lisina e della prolina
1. La funzione principale del glutammato
Il glutammato è un prodotto intermedio chiave del metabolismo dell'azoto nelle piante e la sua funzione si concentra maggiormente sulla "regolazione metabolica" e sulla "trasformazione dei nutrienti":
(1) Partecipazione al metabolismo dell'azoto e alla sintesi degli amminoacidi
Il glutammato è un precursore della sintesi di vari aminoacidi (come glutammina, prolina e arginina) nelle piante. Attraverso la transaminazione, fornisce gruppi amminici per altri amminoacidi ed è un hub centrale per l'assimilazione e la distribuzione dell'azoto. Pertanto, l’applicazione del glutammato durante le fasi di crescita in cui le colture hanno un elevato fabbisogno di azoto (come la fase di crescita vegetativa) può promuovere in modo significativo l’assorbimento e l’utilizzo dell’azoto.
(2) Promozione della sintesi e della fotosintesi della clorofilla
Il glutammato è un componente dell'anello porfirinico della clorofilla. L’integrazione esogena può accelerare la sintesi della clorofilla e aumentare il tasso fotosintetico delle foglie. Quando le foglie delle colture ingialliscono o l’efficienza fotosintetica diminuisce (come durante giornate nuvolose prolungate o senescenza prematura), l’irrorazione di glutammato può alleviare rapidamente i sintomi e ripristinare la funzione fogliare.
(3) Regolazione dell'apertura e della chiusura stomatica e del bilancio idrico
Il glutammato può regolare l'apertura e la chiusura degli stomi influenzando la pressione osmotica delle cellule di guardia, riducendo la traspirazione dell'acqua in condizioni di siccità e garantendo al contempo l'apporto di CO₂, bilanciando così il rapporto tra ritenzione idrica e fotosintesi. Questo effetto è particolarmente importante nella coltivazione delle colture nelle regioni aride.
2. Il ruolo principale della lisina
La lisina è un amminoacido essenziale nelle piante (essenziale per l'uomo ma sintetizzabile dalle piante). Il suo ruolo si concentra maggiormente sulla "regolazione dell'attività fisiologica" e sul "miglioramento della qualità":
(1) Attivare il sistema di difesa delle piante e migliorare la resistenza alle malattie
La lisina può essere convertita in sostanze con attività antibatterica (come la cadaverina, un prodotto della lisina decarbossilasi) all'interno delle piante, inibendo la crescita e la riproduzione degli agenti patogeni; contemporaneamente, può indurre le colture a produrre proteine-correlate alla patogenesi (proteine PR), migliorando la resistenza alle malattie fungine e batteriche. Pertanto, l’applicazione della lisina durante i periodi di elevata incidenza della malattia (come le fasi intermedie e tardive della crescita del raccolto) può ridurre l’insorgenza della malattia.
(2) Promuovere la crescita riproduttiva e migliorare la qualità dei frutti
La lisina ha uno speciale effetto regolatore sulla fioritura e sull'allegagione dei frutti nelle colture, promuovendo lo sviluppo del polline, aumentando il tasso di impollinazione e accelerando l'accumulo di proteine e aminoacidi essenziali nei frutti. L'applicazione di lisina durante le fasi di fioritura e di sviluppo dei frutti di alberi da frutto e ortaggi può migliorare significativamente il tasso di allegagione dei frutti, aumentare il contenuto di aminoacidi essenziali come la lisina nei frutti e aumentare il valore nutrizionale.
(3) Alleviare lo stress da metalli pesanti
La lisina può legarsi agli ioni di metalli pesanti (come piombo e cadmio) nel terreno attraverso la chelazione, riducendone la biodisponibilità e diminuendo l'assorbimento dei metalli pesanti da parte delle colture; contemporaneamente, regola l'attività degli enzimi di disintossicazione dai metalli pesanti nella pianta, mitigando la tossicità dei metalli pesanti per le cellule. Questo effetto lo rende prezioso per la piantumazione correttiva in terreni contaminati da metalli pesanti-.
3. Il ruolo fondamentale della prolina
La prolina è uno dei regolatori osmotici più importanti nelle piante, il cui ruolo è incentrato sulla "protezione dallo stress" e sulla "riparazione cellulare":
(1) Protezione osmotica sotto forte stress
In condizioni di stress estremi come siccità e salinità, la prolina è l’amminoacido libero più abbondante nelle piante. La sua struttura molecolare ha una forte idrofilicità, che può ridurre il potenziale osmotico aumentando la concentrazione di linfa cellulare, riducendo la perdita di acqua e mantenendo la pressione del turgore cellulare. Pertanto, l'applicazione della prolina prima o durante lo stress ha un effetto di resistenza allo stress-molto migliore rispetto agli altri due tipi di aminoacidi.
(2) Stabilizzazione della struttura delle macromolecole biologiche
La prolina può legarsi a macromolecole biologiche come proteine e acidi nucleici, mantenendo la stabilità della loro struttura spaziale e prevenendo la denaturazione delle proteine e la perdita di attività enzimatica in condizioni di stress. Ad esempio, in condizioni di stress da basse-temperature, la prolina può proteggere le membrane cellulari e i sistemi enzimatici, mantenendo una normale attività metabolicaattività.
(3) Antiossidante e eliminazione dei radicali liberi
La prolina può eliminare direttamente le specie reattive dell'ossigeno (come i radicali idrossilici e il perossido di idrogeno) generate sotto stress o ridurre il danno ossidativo migliorando l'attività degli enzimi antiossidanti come la superossido dismutasi (SOD) e la perossidasi (POD). Questo effetto è particolarmente evidente quando le colture sono soggette a siccità e stress da alte-temperature.
Metodi di utilizzo del glutammato agricolo, della lisina e della prolina
1. Colture applicabili e fasi di crescita
(1) Glutammato
Colture applicabili: tutti i tipi di colture (soprattutto verdure a foglia e cereali).
Momento ottimale: fase di semina (promuove la crescita vegetativa), fase di ingiallimento delle foglie (ripristina la funzione fotosintetica), fase di picco della domanda di azoto (come la fase di giunzione del grano, la fase di accrescimento del riso).
(2) Lisina
Colture applicabili: alberi da frutto, ortaggi, legumi (colture che richiedono una migliore qualità e resistenza alle malattie).
Periodo ottimale: periodo di fioritura (migliora il tasso di allegagione dei frutti), periodo di ingrossamento dei frutti (migliora la qualità), periodo ad alta incidenza di malattie (aumenta la resistenza alle malattie).
(3) Prolina
Colture applicabili: colture resistenti alla siccità-(come mais e cotone), colture su terreni salini-alcalini e colture-in campo aperto sensibili a condizioni avverse.
Momento ottimale: 1-3 giorni prima dello stress avverso (ad esempio prima della siccità o dell'ondata di freddo), durante lo stress (allevia i danni) e durante il periodo di recupero post-stress (promuove la riparazione).
2. Metodi di applicazione e concentrazioni
(1) Irrorazione fogliare
Glutammato: la concentrazione è solitamente dello 0,2%-0,5%, il dosaggio è di 50-100 grammi per acro, diluito in 30-50 kg di acqua, spruzzato uniformemente su entrambi i lati delle foglie, una volta ogni 7-10 giorni, per 2-3 volte consecutive.
Lisina: Concentrazione 0,1%-0,3%, dosaggio 30-50 grammi per mu (667 mq), diluito in 30 kg di acqua. Concentrarsi sulla spruzzatura di fiori e frutti, applicando 2-3 volte dalla fioritura alla maturazione dei frutti.
Prolina: Concentrazione 0,1%-0,2%, dosaggio 20-40 grammi per mu (667 mq), diluito in 30 kg di acqua. Spruzzare prima o durante lo stress abiotico. In caso di stress grave, l'intervallo può essere ridotto a 5 giorni, applicato due volte consecutive.
(2) Applicazione principale
Glutammato: può essere miscelato con fertilizzanti organici o chimici, dosaggio 100-200 grammi per mu (667 mq), applicato con acqua di irrigazione o applicazione su solco. Adatto per piantine di colture o quando l'azoto del terreno è insufficiente.
Lisina: spesso utilizzata in combinazione con fertilizzanti composti, dosaggio 50-100 grammi per mu (667 metri quadrati). Applicare durante l'ingrossamento del frutto insieme all'irrigazione per favorire il trasporto dei nutrienti al frutto.
Prolina: applicare sulle radici a una concentrazione dello 0,3%-0,5%, utilizzando 50-100 grammi per mu (circa 0,067 ettari). Adatto per migliorare i terreni salini-alcalini o per l'irrigazione delle radici prima della semina in regioni aride, migliorando la resistenza delle radici.
(3) Trattamento delle sementi
La lisina e la prolina possono essere utilizzate per l'ammollo dei semi ad una concentrazione dello 0,1% -0,2%. Il tempo di ammollo deve essere regolato in base al tipo di coltura (ad esempio, 6-8 ore per il grano, 8-12 ore per il mais). Ciò può migliorare il tasso di germinazione dei semi e la resistenza delle piantine. Il glutammato ha un effetto più debole e viene usato raramente da solo.
Precauzioni
1. Uso combinato
I tre aminoacidi possono essere miscelati a seconda delle esigenze della coltura. Ad esempio, durante la fase di semina, il glutammato dovrebbe essere il componente principale, combinato con la prolina per potenziare la resistenza; durante la fase di fruttificazione, la lisina dovrebbe essere il componente principale, combinato con il glutammato per favorire la conversione dei nutrienti. Tuttavia, il controllo della concentrazione è necessario per evitare un'eccessiva concentrazione totale di aminoacidi che potrebbe causare danni al fertilizzante.
2. Evitare la miscelazione con sostanze incompatibili
Non mescolare direttamente con pesticidi fortemente alcalini (come poltiglia bordolese o zolfo calcico) o fertilizzanti ad alta-concentrazione, poiché ciò potrebbe danneggiare la struttura degli amminoacidi. Si consiglia l'uso da solo o in combinazione con sostanze neutre o debolmente acide.
3. Tempo di spruzzatura
L'irrorazione follicolare deve essere effettuata al mattino o alla sera soleggiate, evitando periodi di alta temperatura e forte luce solare per ridurre la perdita per evaporazione e la bruciatura delle foglie. Non spruzzare nei giorni di pioggia; se piove entro 6 ore dalla spruzzatura, spruzzarla nuovamente.
4. Condizioni di conservazione
I prodotti a base di aminoacidi sono igroscopici e devono essere sigillati e conservati in un luogo fresco e asciutto, evitando la luce solare diretta e le alte temperature per prevenire la degradazione dei principi attivi.
