甲壳素的两大作用机理

国际医学营养食品学会将甲壳素命名为除蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质五大生命要素之外的第六大生命元素。在农业生产上的应用主要表现在可作为生物肥料、生物农药、植物生长调节剂、土壤改良剂、农用保鲜防腐剂、饲料添加剂等，作为新一代的肥料产品。

甲壳素（chitin）又名甲壳质、几丁质，其来源广泛，是仅次于纤维素的第二大多糖类物质。在自然界中甲壳素广泛存在于节肢动物虾、蟹、昆虫的外壳，而且蘑菇、木耳、藻类、贝类、软体动物（如鱿鱼、乌贼）的软骨和表皮、以及真菌类的细胞壁中，也存在着甲壳素。其中，甲壳素在虾、蟹甲壳中含量较高，约含10%-30%（李燕婷等，2009）。

甲壳素安全无毒，并且由于其分子间和分子内存在强烈的氢键，它化学性质不活泼，不易溶于水、稀酸、稀碱或一般的有机溶剂中，因此在应用中受到限制，平常用的大多数是甲壳素的衍生物壳聚糖（Chitosan）。

甲壳素及壳聚糖主要来源于虾蟹等海洋生物的外壳，而中国的海洋资源又十分丰富，如果从海洋生物中提取甲壳素，年产量可达1000t（周寿祖，2000），可以说是一种取之不尽用之不竭的生物资源。由于甲壳素多种功能融为一体、以及各种优点聚于一身的特点，21世纪是甲壳素的大研究、大开发、大应用时代。

甲壳素的作用机理表现在以下两个方面：

（一）对土壤生态环境的改善作用

（1）土壤有益微生物的培养基

甲壳素是土壤有益微生物的营养源和保健品，是土壤有益微生物的良好培养基，对土壤微生物区系有良好的识别作用。灌根1次，15天后纤维分解细菌、自生固氮细菌、乳酸细菌等有益菌增加10倍，放线菌增加30倍，而常见霉菌等有害细菌减少1/10。

（2）有益微生物的综合作用

放线菌分泌出抗生素类物质可抑制有害菌（如腐霉菌、丝核菌、尖镰孢菌等）的生长。纤维素分解酶可加速土壤中有机质的矿化分解速度，分解成氮、磷、钾、微量元素、形成黄腐酸、褐腐酸等有机物质。自生固氮菌可固定空气中的氮气，提高土壤中的氮素水平，减少氮肥的使用量。

（3）改良土壤

甲壳素可以被微生物分解后作为养分供植物生长，而且可以改善土壤的微生物体系以及团粒结构。可以作为土壤改良剂，使土壤中的多种养分处于有效活化状态，可提高养分利用率，减少化肥用量。

（4）螯合微量元素

甲壳素分子结构中含有-NH2（氨基），与微量元素铁、铜、锰、锌等能产生螯合作用，使肥料中的微量元素有效态养分增加，同时使被土壤固定的微量元素养分释放出来，供作物吸收利用，从而提高了肥效。

（二）对植物本身的整理调节和对细胞的活化作用

（1）诱导抗病抗逆性

早在1979年，Allan等就发现壳聚糖具有广谱抗菌性，可迅速活化细胞，短时间内诱导植物自身产生多种抗性物质。甲壳素可以使土壤中放线菌数量增加，病原菌的数量减少。诱导植物一系列防御反应，提高植物的抗病能力和低于不良环境条件的能力。1963 年美国Michell等在土壤中添加龙虾壳或直接添加甲壳素，可以减少土壤中植物病原菌引起的病害。

（2）对细胞的活化作用

诱导内源激素的整体调节，喷施于植物叶面具有透气、保水的功效。喷施于叶面或施入土壤可促进根系细胞的分生，使根系发达，增强植物抗旱抗倒伏能力，茎节缩短粗壮，叶片浓绿润泽，显著提高光合作用，促进光合产物的定向运输。