CPPU(氯吡脲)是膨大劑的有效成分,去年江蘇丹陽“西瓜爆炸”事件經媒體報道后,引起了社會各界廣泛的關注。后來根據(jù)農業(yè)部農產品質量安全監(jiān)督檢驗測試中心(南京)對瓜農所使用的“西、甜瓜膨大增甜劑”檢測結果發(fā)現(xiàn),其根本不含膨大劑的有效成分氯吡脲。實際上西瓜“爆炸”的提法不科學,正確的提法是西瓜“裂瓜”,是生產中比較常見的現(xiàn)象。
1 CPPU 的推廣歷程
氯吡脲屬于人工合成細胞分裂素類物質,也叫吡效隆、CPPU、4PU-30、KT-30 等(以下簡稱CPPU)。1978 年日本的Takahashi 等首次報道合成了CPPU,國際提純及化學應用聯(lián)盟將其命名為1-(2-氯-4-吡啶)-3-苯基脲。1984 年,Kyowa Hakko 公司生產出CPPU,并在日本注冊了專利。此后,CPPU 開始廣泛地應用到園藝作物上。在通過了實驗使用許可程序(experimental usepermit,EUP)后,美國環(huán)保局于2004 年9 月在PesticideFact Sheet 中發(fā)布了氯吡脲(英文名為Forchlorfenuron,其商品名為CPPU、KT-30)作為一種新型植物生長調節(jié)劑被注冊在葡萄和獼猴桃上使用。美國環(huán)保局認為CPPU 是一種人工合成的細胞分裂素,可以促進果實膨大,提高坐果率,增加產量,延長葡萄和獼猴桃的冷藏時間,并保持了果實的品質。經實驗證明對環(huán)境和人類安全后,CPPU 被批準作為農藥進行登記并進入市場。2005 年,美國的ValentBioSciences 公司將CPPU 的商品名注冊為Prestige,并正式被批準在美國加州葡萄和獼猴桃上商業(yè)使用。由SKW Trostberg AG 和Kyowa Hakko Kogyo 公司申請,在經過對人體健康和環(huán)境的安全評價后,歐盟于2006 年1 月也批準了CPPU 作為植物生長調節(jié)劑在獼猴桃上使用(Official Journal of the EuropeanUnion,2006. 1. 28)。在日本,CPPU 是一種在農業(yè)上被廣泛使用的化學物質,被用來提高獼猴桃、葡萄、梨等的產量和品質,同時也用來提高甜瓜、西瓜和南瓜的坐果率。據(jù)日本農林水產省所屬的植物保護協(xié)會2005 年統(tǒng)計,在日本CPPU 每年船運數(shù)量大約是2.5 t 。在韓國,Arysta Lifescience Haesom 公司生產的CPPU 的商品名是Fulmet SL,其在韓國和日本都已經被登記在西瓜上使用,藥效是促進西瓜坐果。在我國,成都施特優(yōu)化工有限公司生產的氯吡脲,于1992 年獲準國內農藥新品種登記(登記號LS92543),2007 年獲準氯吡脲原藥正式登記(PD20070132) 和0.1% 氯吡脲可溶液劑的正式登記(PD20070131)。
2 CPPU 在西瓜上的應用
CPPU 的作用機理與嘌呤類細胞分裂素如6-BA、細胞激動素、玉米素相似,但其活性高,所需濃度低,優(yōu)于一般同類植物生長調節(jié)劑。CPPU 在西瓜上的應用主要體現(xiàn)在促進坐果和誘導單性結實等方面。
2.1 促進西瓜坐果和誘導單性結實
Hayata 等研究了人工合成細胞分裂素BA、激動素和CPPU 對溫室栽培的不同二倍體西瓜品種的坐果及單性結實的影響,發(fā)現(xiàn):開花期在子房上噴施200 mg•kg-1 CPPU,所有品種都顯著提高了坐果率和誘導了單性結實;噴施500 mg•kg-1 BA 顯著促進了授粉花的坐果,但并不誘導單性結實;500 mg•kg-1激動素對坐果和單性結實的影響較小。Um 等用CPPU 處理二倍體西瓜,發(fā)現(xiàn)處理后的西瓜坐果率在89.2% 以上,而對照人工授粉西瓜坐果率僅有61.0%~69.5%。CPPU 處理的西瓜成熟后果實里沒有成熟的種子,只存在少量的種皮。譚素英等用CPPU 處理晚熟大果型普通西瓜,結果發(fā)現(xiàn)CPPU 顯著提高了西瓜坐果率。孫竹波等也曾報道用0.1%氯吡脲可溶性液劑涂抹西瓜雌花果柄,可顯著提高西瓜坐果率,從而提高西瓜產量,認為在西瓜上最佳使用劑量為45 mg•kg-1。Hayata 等對未授粉的西瓜子房噴施200 mg•kg-1 CPPU,發(fā)現(xiàn)可以達到89.5% 的坐果率,認為施用CPPU 對于促進坐果和生產無籽西瓜是可行的。Camacho 等研究了在溫室種植二倍體西瓜的過程中,不用蜜蜂和人工授粉,而僅用CPPU 和2,4-D處理的效果,可以生產無籽西瓜。2,4-D 濃度分別為8、12、16 mg•kg-1,CPPU 濃度分別為50、100、200mg•kg-1,CPPU 只噴雌花,而2,4-D 噴施整個植株。結果發(fā)現(xiàn)產量隨著2,4-D 濃度的升高而降低,但隨著CPPU 濃度的升高而升高。200 mg•kg-1 CPPU 處理西瓜產量最高,同時其無籽西瓜比率也最高,達到了97.8%。Kwon 等評價了軟X-射線輻射花粉授粉和CPPU 處理對生產二倍體無籽西瓜的影響。用50 mg•kg-1 的CPPU 噴子房,100 mg•kg-1 的CPPU 涂抹雌花花;1 000 mg•kg-1 的CPPU 涂抹雌花上下莖的效果相似,都可以誘導產生95% 的無籽西瓜。劉世琦等研究也表明,用110~116 mg•kg-1 CPPU處理,可有效促進西瓜子房發(fā)育成正常商品無籽果實,誘導西瓜單性結實的處理時期為子房開花當天或花后1 d。在西瓜生產中使用CPPU 的主要目的是為了提高西瓜坐果率。在早春設施栽培時,由于溫度比較低,設施又是一個相對密閉的環(huán)境,低溫下花粉生活力低下和設施內沒有傳粉昆蟲,西瓜坐果非常困難,而使用CPPU 具有成本低、坐果率高的優(yōu)點,因此在西瓜生產中得以運用。露地西瓜生產時,由于開花期溫度一般都比較高,傳粉昆蟲活動旺盛,無需施用CPPU 即可實現(xiàn)坐果,因此露地西瓜一般不需要采用CPPU 來促進坐果。在設施西瓜栽培中,CPPU 一般用于早春第1 茬西瓜的坐果中,第2 茬和以后的西瓜坐果時,由于溫度等環(huán)境條件比較適宜,采用人工授粉方法容易坐果。
2.2 解決三倍體無籽西瓜授粉問題
雖然通過CPPU 等植物生長調節(jié)劑誘導可以獲得二倍體無籽西瓜,但當前大規(guī)模商業(yè)化生產的無籽西瓜仍舊是三倍體無籽西瓜。由于三倍體無籽西瓜生產是以四倍體西瓜為母本,以二倍體西瓜為父本通過雜交獲得。因此,在三倍體西瓜生產中,在田間需種植一定數(shù)量的二倍體西瓜作為花粉源。但既使如此,在早春西瓜開花時,溫度較低,昆蟲活動很少,導致自然授粉率很低。其次,種植二倍體西瓜作為花粉源時,減少了三倍體無籽西瓜面積,因而,降低了三倍體無籽西瓜的總體產量。近年來歐洲國家,尤其是西班牙,非常注重用CPPU 處理來代替
二倍體西瓜授粉,用于生產三倍體無籽西瓜。
Miguel 等研究了CPPU 處理對嫁接三倍體無籽西瓜單果質量、產量和坐果率等參數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)100 mg•kg-1 CPPU 處理后坐果率在87.2%~97.9%。Miguel 等還將4 個紅瓤和1 個黃瓤三倍體無籽西瓜品種,用2,4-D 和CPPU 處理,2 種處理都獲得了高產,不同品種之間產量無差異。2,4-D 處理的瓜要比CPPU 處理的稍小,但含糖量高。Maroto 等在無籽西瓜開花階段對子房進行局部噴施100 mg•kg-1 CPPU,發(fā)現(xiàn)和自由授粉坐果效果是一樣的,但無籽西瓜產量可以增加50%,增產是因為不需要種植用來授粉的二倍體西瓜。整株噴施8 mg•kg-1 2,4-D 也能促進三倍體無籽西瓜坐果,但產量比CPPU 處理低10%,不過施用2,4-D 的費用要低。CPPU 和2,4-D 對果實品質沒有不利影響,它們的有效性已經在商業(yè)西瓜生產中進行了4年的評估。而在子房上局部施用50 mg•kg-1 2,4-D對促進坐果效果較差,同時會提高果實的空腔率。Maroto 等認為局部噴施CPPU 和整株噴施2,4-D都能提高三倍體無籽西瓜的坐果率和產量,并且對果實品質無不良影響。對這2 種生長調節(jié)劑的選擇主要是依據(jù)成本,尤其是人工成本而定。1 hm2 西瓜采用機械整株噴施2,4-D,不要1 h 就可以完成,而子房涂抹CPPU 則需要24~48 h。Huitron 等在塑料大棚里連續(xù)做了2 年實驗來評價植物生長調節(jié)劑對嫁接無籽西瓜產品和品質的影響。在子房發(fā)育階段噴施2,4-D 和CPPU,結果表明,CPPU 處理后獲得的西瓜產量和坐果數(shù)同蜜蜂授粉相似,用濃度100~200 mg•kg-1 CPPU 處理時,西瓜產量最高。使用CPPU 獲得的產量和坐果數(shù)量都要高于2,4-D。Nunez在其發(fā)展的立體高密度無籽西瓜栽培模式中,將施用CPPU 處理子房作為一項重要的技術之一,來提高三倍體無籽西瓜的種植效率,降低生產成本。由以上研究報道可以看出,CPPU 已經在歐洲三倍體無籽西瓜生產中得到了應用,施用CPPU 是解決三倍體無籽西瓜授粉問題的一個切實有效的途徑,對于提高三倍體無籽西瓜的生產效益具有重要的實踐意義。