腐殖酸復合肥料在農作物中的應用研究進展

白志浩，雷治兵，張智敏，田金磊

(1.北方民族大學 化學與化學工程學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏新方向生物科技有限公司，寧夏 銀川 750205)

腐殖酸是腐殖物質的主要組成部分，是土壤的主要有機成分。腐殖酸肥料是由草炭或泥炭與化學肥料化合而成的新型肥料，也是一種多功能肥料[1]，主要產品有腐殖酸銨、腐殖酸鈉、腐殖酸磷、腐殖酸鉀、腐殖酸氮磷鉀復合肥以及硝基腐殖酸銨、硝基腐殖酸鉀等硝基復合肥類。作為潛在的可開發(fā)利用的一類有機資源，腐殖酸受到國內外研究人員的日益重視，也為煤炭行業(yè)和農業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了新的契機。

腐殖酸可以通過絡合無機氮源、磷源、鉀源形成鹽類，與普通肥料形成高效的復合肥料，為作物生長提供養(yǎng)分，對作物的生長發(fā)育具有明顯的促進作用，并且可以提高作物的抗旱性、抗寒性、抗病性等。腐殖酸氮肥復合肥料的生產工藝路線可通過腐殖酸與尿素反應，生成水溶性腐殖酸尿素復合物，或者硫酸銨與腐殖酸鹽作用，生成腐殖酸銨和硫酸鹽[2]。

1 腐殖酸肥料的作用

1.1 刺激作物生長

腐殖酸可明顯的促進農作物的生長發(fā)育，陳振德等研究了腐殖酸與尿素配合施用對玉米養(yǎng)分吸收、產量和氮素利用率的影響，發(fā)現腐殖酸能明顯提高玉米產量及氮素利用率，綜合玉米產量和氮素利用率兩個因素來看，在尿素中添加質量分數10%腐殖酸的綜合效果最好[3]，該研究為在尿素中直接加入腐殖酸加工生產復混肥提供了理論基礎。

1.2 改良土壤結構

腐殖酸對土壤的改善作用明顯。首先，腐殖酸具有膠體性能，在土壤中有助于提高土壤保水、保肥能力；其次，腐殖酸中含有大量多種類的活性基團，在吸附可溶性鹽的同時阻礙有害陽離子，可改良鹽堿土壤，還可與重金屬離子、放射性核素以及芳香化合物等物質發(fā)生吸附、離子交換、氧化還原、絡合鰲合等各種物理化學反應，對轉化和降解污染物，凈化土壤環(huán)境起重要作用[4]；最后，腐殖酸能增加土壤微生物數量及活性，改善植物根系營養(yǎng)。劉繼培等研究發(fā)現腐殖酸肥料能顯著改善草莓地土壤理化性質，提高土壤有機質含量[5]。孫煥頃等研究發(fā)現腐植酸鉀能使土壤有機質增加，起到增氮、解磷、促鉀作用，有效調節(jié)果園土壤中營養(yǎng)元素的合理比例[6]。

1.3 肥料增效

國內肥料平均利用率不高，對環(huán)境污染嚴重，腐殖酸對氮肥、磷肥、鉀肥及微量元素均有顯著增效及提高利用率的作用。隋常玲等通過試驗發(fā)現對火龍果施用腐殖酸功能肥，可顯著增加火龍果對N和P的吸收率[7]。杜會英等研究對葡萄樹施用腐殖酸肥料后的影響效果，發(fā)現腐殖酸能減緩氮向土壤的釋放[8]。裴瑞杰等在河南省焦作市博愛縣孝敬鎮(zhèn)開展田間定位試驗研究腐殖酸肥料與氮肥配施對土壤理化性質的影響，發(fā)現二者配施可以有效改善土壤理化性質，以常規(guī)施肥減氮15%并配施腐殖酸肥料的效果最佳，對應條件下土壤容重最低，pH值最低，有機質含量、氮素含量、有效磷含量和速效鉀含量最高，與常規(guī)施肥相比，土壤有機質含量增加了0.44%，土壤全氮和堿解氮含量分別增加了5.41% 和21.76%，土壤有效磷含量增加了4.66%，土壤速效鉀含量增加了1.65%[9]。

1.4 改善作物品質

腐殖酸可提高作物的品質，促進作物的光合作用和營養(yǎng)積累[10]。研究表明腐植酸在果樹上應用后，顯著增加果實的含糖量，具有風味濃，內在品質得到明顯改善，果實著色好、艷麗、果大等特點[11]。田明武等研究腐殖酸肥在蔬菜生產中的作用，研究結果表明腐殖酸對蔬菜有顯著的增產作用，并且減少蔬菜中硝酸鹽的含量，提高含氮、磷、鉀的利用率，改善蔬菜的品質[12]。劉增照等研究發(fā)現腐殖酸能提高獼猴桃果實可溶性糖、維生素C及干物質的濃度，降低可滴定酸濃度，增大糖酸比，改善果實的營養(yǎng)品質與口感品質。 周超等研究發(fā)現噴施腐殖酸葉面肥后西瓜的總糖增加2.2%，總酸降低0.029%，糖酸比提高13.63%[13]。

1.5 提高作物抗病性

腐殖酸無毒、無公害、有抗病作用，具有抗病蟲害、多官能團和高吸附性等特點[14,15]，腐殖酸可抑制農藥的分解速率，且其用量越大分解速度越慢，腐殖酸可鈍化生物中農藥毒性敏感酶的活性，激發(fā)果樹中對農藥有拮抗作用的酶的活性，緩解和降低農藥毒性[16]。將腐植酸與除草劑、殺菌劑及殺蟲劑復配，腐植酸可以作為農藥的吸附劑、緩釋劑、增效劑和優(yōu)良助劑等應用，起到增強藥效、降低毒性及減少農藥流失的作用，從而能直接或間接地增強土壤的自然凈化能力，減少環(huán)境污染[17]。

2 腐殖酸復合肥料的應用

2.1 腐殖酸復合肥料在水果蔬菜方面的應用

腐殖酸復合肥料在水果蔬菜方面的應用一直是研究熱點，劉文璐等采用隨機區(qū)組設計研究了布利塔設施茄子生產施用的腐殖酸復合肥中腐殖酸的含量對茄子產量和養(yǎng)分利用率的影響。發(fā)現含腐殖酸復合肥增產幅度可達10.72%～16.46%，腐殖酸可顯著提高茄子植株氮素、磷素、鉀素的吸收利用率、生理利用率和農學利用率，含腐殖酸質量分數為15%的腐殖酸復合肥效果最佳[18]。李小玉等研究發(fā)現腐殖酸肥施用量過高或過低都不利于番茄品質的提高[19]。趙滿興等研究發(fā)現與常規(guī)施肥相比，化肥減量配施腐殖酸肥或生物有機肥能夠顯著增加土壤有機質濃度，但降低了土壤堿解氮和速效磷的濃度，增加紅棗產量和單個棗果果型，但出干率降低，代表棗果品質的維生素C、蛋白質、還原糖、黃酮、總可溶性糖均有讓所增加[20]。張煥菊等[21]研究發(fā)現復合肥中同時添加腐殖酸、微量元素對大蔥的生長、產量、質量促進作用最好，與單用復合肥相比經濟收益增加1795.28元/hm2。

2.2 腐殖酸肥料在糧食作物方面的應用

為了促進腐殖酸資源在農業(yè)生產上的合理利用，緩解有機肥源不足的問題，中國研究者做了大量的研究，史鶴等通過優(yōu)質秈稻的田間試驗研究發(fā)現施用腐殖酸液肥1號的大米中鈣、鐵、銅、蛋白質含量高于清水和施用普通復合肥，并且施用36 g/m2腐植酸液肥1號鈣、硅、鐵、蛋白質含量最高，說明腐殖酸液肥1號施肥量以36 g/m2為最佳，施用后會改變土壤礦物質元素含量、增加大米中鈣、鐵、銅、硅、蛋白質含量，提高稻米中銅和蛋白質含量的效果優(yōu)于復合肥，因此可以通過施用腐殖酸液肥改善稻米品質，提高稻米蛋白質和礦物質含量[22]。赫臣等在土質差、稻米品質低的鹽堿地上開展了減施化肥并增施腐殖酸對墾粳7號水稻品質影響的研究，發(fā)現增施腐殖酸提高了糙米率、精米率，降低水稻直鏈淀粉，對整精米率、蛋白質影響不明顯，每盆增施15.84 g腐殖酸配施減量30%化肥可明顯提升稻米食味品質，但降低了稻米的外觀品質[23]。袁麗峰等通過研究發(fā)現風化煤與化肥配施、單施腐殖酸有機肥均比單施化肥能顯著改善玉米生長，增加根重、秸稈重、籽粒產量，提高玉米各部位氮磷含量及肥料的利用率，還能顯著促進植株對鉀的吸收，提高根系和秸稈中鉀含量[24]。代明等研究不同濃度的腐殖酸、3，4-二甲基吡唑磷酸鹽( DMPP) 及其復配劑添加到復合肥中對玉米生長的影響，發(fā)現腐殖酸和DMPP 均可提高玉米株高、莖粗、葉綠素含量(SPAD)及生物量，二者復配肥效提升，最佳處理組合為5 kg/t腐殖酸+ 1.0 kg/t DMPP復配，該復合肥配方更適宜在玉米生產中應用[25]。

2.3 腐殖酸肥料在林木方面的應用

腐殖酸肥料在林木方面的應用也引起研究者關注，以尾巨桉DH3229 組培苗木為研究對象，云朝光等研究了五種施肥方式(常規(guī)復合肥、桉樹專用肥、桉樹專用肥+泥炭腐殖酸、桉樹專用肥+風化褐煤腐殖酸、不施肥)對桉樹苗木生長、養(yǎng)分利用和積累及土壤養(yǎng)分的影響。發(fā)現施用腐殖酸肥處理后的苗高、地徑生長量、根系生物量比常規(guī)復合肥相比均有提高，對尾巨桉苗木中養(yǎng)分積累量的提高不明顯，但泥炭腐殖酸對巨尾桉苗木中P元素積累量明顯增加，泥炭腐殖酸對土壤速效養(yǎng)分及鎂元素的提高效果顯著，特別是有效磷含量能提高59.70%以上，風化褐煤腐殖酸土壤基質中N、Ca 含量最高[26]。朱友飛等對比分析了五種施肥方式下桉樹苗木生長及抗性生理特性差異，發(fā)現腐殖酸極大地促進了根的生物量累積，能明顯改變尾巨桉苗木葉片酶的活性，其中施桉樹專用肥+泥炭腐殖酸對提高植株葉片的抗性生理能力比施桉專用肥+風化褐煤腐殖酸要好[27]。

3 腐殖酸肥料的發(fā)展方向

腐殖酸類肥料是協(xié)調資源與環(huán)境的有效手段[28]，近年來腐殖酸及腐殖酸肥料的研究進展喜人，在果蔬、糧食、林木等生產中，合理施用腐殖酸類肥料，尤其是化肥配施腐殖酸類肥料獲得良好的效果，為農業(yè)生產注入了新的活力。今后還須在確定腐殖酸原料的主要成分、研究不同成份的生物效應的作用機理、改進生產工藝、細化配施技術、制定質量標準、降低生產成本、探索生物降解機理等方面進行深入研究，并做好監(jiān)督管理工作。