腐植酸在水稻育苗上的研究綜述

周橡棋 朱瑩雪 馬獻(xiàn)發(fā) 安 寧 董雯昕 亢艷紅 周紫琪

東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院 哈爾濱 150030

水稻是重要的糧食作物，民以食為天，水稻的重要性不言而喻。目前我國種植水稻的方法是先育秧、后移栽。想要培育出健康、茁壯的水稻，育苗起到非常重要的作用。水稻育苗對基質(zhì)、苗床肥和土壤調(diào)理劑等都有一定的要求，水稻生長初期不需要大量的營養(yǎng)元素，但育苗過程中必需的17種營養(yǎng)元素不可缺少。育苗基質(zhì)最好具有保熱、保水性，溫?zé)?、濕潤的環(huán)境更有利于水稻秧苗的生長。水稻育苗用的苗床肥應(yīng)當(dāng)能夠滿足育苗中秧苗的生長需要。而苗床調(diào)理劑應(yīng)具有調(diào)節(jié)苗床土結(jié)構(gòu)從而培育出壯苗的良好效果。腐植酸作為優(yōu)質(zhì)的有機(jī)質(zhì)，具有改良土壤結(jié)構(gòu)、改善土壤理化性質(zhì)、防治土壤環(huán)境污染和促進(jìn)植物生長等作用，這些優(yōu)良性質(zhì)恰好可以滿足水稻育苗中的各種要求。因此我們通過研究腐植酸類物質(zhì)在基質(zhì)、苗床肥以及土壤調(diào)理劑和生物刺激素等方面的應(yīng)用優(yōu)勢來探討腐植酸在水稻育苗方面的最佳應(yīng)用模式，讓腐植酸更好地應(yīng)用到水稻育苗中，以促進(jìn)水稻育苗技術(shù)的發(fā)展。

1 含腐植酸的水稻育苗基質(zhì)

腐植酸廣泛存在于地表水（海洋、湖泊、河流）、地下水、土壤和沉積物中[1]。到目前為止，腐植酸在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要應(yīng)用于肥料、農(nóng)藥、基質(zhì)和保水劑等方面[2]。

腐植酸類育苗基質(zhì)種類繁多，目前應(yīng)用較多的基質(zhì)主要是泥炭或其他處理過的動植物殘?bào)w與珍珠巖、蛭石等填充物按不同比例均勻混合處理后的能促進(jìn)植物更好生長的混合物。

1.1 泥炭基質(zhì)

泥炭是腐植酸三大來源之一，它的性質(zhì)穩(wěn)定，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)協(xié)調(diào)得比較好，緩沖性能好，并且含有豐富的有機(jī)質(zhì)，腐植酸為主要成分[3]。此外，泥炭在植物生育期還能協(xié)調(diào)水、肥、氣、熱。泥炭作為一些育苗基質(zhì)的重要材料，其主要優(yōu)勢是降低肥料、耕作的成本，促使培育的水稻秧苗生長健壯[4]，達(dá)到促進(jìn)水稻增產(chǎn)的效果。

然而使用泥炭作為基質(zhì)也有一定的局限性，比如，泥炭資源是不可再生的，泥炭的成本也越來越高。因此，使用其他材料部分替代泥炭與尋找泥炭的完全替代物勢在必行。有研究表明，可使用樹皮、椰子殼、堆肥、生物炭等替代泥炭[5]。其中，使用農(nóng)用堆肥作為替代品，可有效改善基質(zhì)的理化性質(zhì)[6]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)泥炭與其他填充物如蛭石、珍珠巖等按合適的比例混合后形成的基質(zhì)達(dá)到的效果更好，這就催生出了復(fù)合基質(zhì)。

1.2 復(fù)合基質(zhì)

單一基質(zhì)的使用很難滿足植物生長發(fā)育的需求，同時(shí)也為了降低成本，復(fù)合基質(zhì)便廣泛應(yīng)用于植株的育秧和栽培中。復(fù)合基質(zhì)是指有機(jī)與無機(jī)原材料按一定配比通過科學(xué)的方法混合而成的、優(yōu)于單一基質(zhì)的、用于植物栽培的混合物。復(fù)合基質(zhì)的栽培基質(zhì)配料有珍珠巖、鋸末、巖棉、硅膠、泥炭、樹皮、椰殼、作物秸稈、動物糞便、工業(yè)廢渣等[7]。

復(fù)合基質(zhì)對于育苗的效果一般都強(qiáng)于單一的基質(zhì)。有研究證明，使用橄欖磨廢料混合物（OMWM）作為基質(zhì)栽培作物的效果優(yōu)于泥炭基質(zhì)，不僅效果提升的更強(qiáng)，而且節(jié)省成本，生態(tài)環(huán)保[8]。草炭、蛭石、珍珠巖按體積比4∶3∶2配制而成的復(fù)合基質(zhì)，含腐植酸54.5 g/L（約11.85%），在此基礎(chǔ)上再添加20 g/L的純腐植酸對植株生長的促進(jìn)作用最好[9]。

復(fù)合基質(zhì)的推廣應(yīng)用減少了泥炭資源的損耗，節(jié)省了制作基質(zhì)的成本，大大地降低了對環(huán)境的破壞，起到保護(hù)環(huán)境的作用。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，并且目前仍在不斷地發(fā)展進(jìn)步當(dāng)中。

2 腐植酸肥料用于水稻育苗

腐植酸肥料優(yōu)勢巨大，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通化肥。腐植酸肥料營養(yǎng)全面、肥效長久，不會造成一般化肥帶來的負(fù)面影響，有利于水稻育苗中壯苗的培育。目前肥料市場上也開發(fā)出了多種應(yīng)用于水稻育苗的腐植酸類肥料。

2.1 腐植酸類肥料的優(yōu)缺點(diǎn)

腐植酸做肥料有諸多優(yōu)勢，主要有以下幾點(diǎn)：（1）腐植酸肥料含有N、P、K以及多種中微量營養(yǎng)元素，能夠較好地滿足作物發(fā)芽、生長所需的養(yǎng)分；（2）腐植酸肥料能夠提高土壤的有機(jī)質(zhì)含量和有效養(yǎng)分含量，能夠改善土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)秧苗對養(yǎng)分的吸收，從而提高肥料養(yǎng)分的利用率[10]；（3）腐植酸肥料能夠調(diào)節(jié)土壤及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，改善植物根際環(huán)境，有利于增強(qiáng)植株的抗逆性，提高產(chǎn)量[11]；（4）腐植酸肥料還可改善秧苗酶系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)[12]，提高水稻的品質(zhì)等；（5）腐植酸肥料可防治普通化肥帶來的環(huán)境問題，為發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)提供了新型技術(shù)支撐。

在使用腐植酸肥料時(shí)，也需注意一些問題。例如，未經(jīng)活化的腐植酸原料直接施用于土壤，作用不明顯，見效慢等。因此，我們在利用腐植酸做肥料時(shí)，要謹(jǐn)慎，更要科學(xué)。

2.2 腐植酸肥料對水稻育苗的影響

（1）腐植酸肥料可以改善水稻秧苗質(zhì)量、調(diào)節(jié)水稻秧苗生長發(fā)育，明顯提高水稻產(chǎn)量。當(dāng)腐植酸肥料用于水稻育苗時(shí)，可促進(jìn)秧苗對營養(yǎng)的攝取，進(jìn)而促進(jìn)幼苗的根系發(fā)育。陳木蘭等[13]的試驗(yàn)結(jié)果表明，泥炭作為水稻的育秧基質(zhì)所培育出的不定根數(shù)、最長根長和根干重均大于對照，說明富含腐植酸類物質(zhì)的泥炭在培育水稻秧苗時(shí)培育的秧苗根系基本性狀更好，也可作為底肥摻入育苗基質(zhì)。

（2）腐植酸肥料可以改善育苗土的理化性質(zhì)和養(yǎng)分組成。劉春林等[14]經(jīng)試驗(yàn)得出，由碳粉、玉米秸稈、泥炭、有機(jī)肥、沸石、細(xì)河沙和蛭石等按照一定比例混合而成的肥料對水稻的作用效果最好，此種肥料養(yǎng)分全面且含量高、理化性質(zhì)好，培育出的水稻秧苗健壯、根系發(fā)育的最好、養(yǎng)分積累量最高，可達(dá)到狀秧標(biāo)準(zhǔn)；且合適用量的腐植酸肥料可以提高水稻的株高、分蘗、根重，還可提高氮、鉀的肥效以及植物必需營養(yǎng)元素銅、鐵、錳、鋅等的含量。

（3）腐植酸肥料可以提高水稻的抗逆性。腐植酸強(qiáng)大的吸水能力可提高水稻的抗旱性[15]；腐植酸可增強(qiáng)水稻的新陳代謝和光合作用，從而提高水稻的抗性[16]；合理施用腐植酸肥料可促進(jìn)水稻苗期各項(xiàng)指標(biāo)的改善，使苗期生長相互協(xié)調(diào)，促進(jìn)壯秧形成，提高秧苗抗病、抗凍能力[17]。

（4）腐植酸作為肥料具有肥效長、肥力足、可促進(jìn)養(yǎng)分釋放等優(yōu)點(diǎn)，能夠極大地增強(qiáng)水稻的各項(xiàng)指標(biāo)，從而促進(jìn)增產(chǎn)。如王曉林等[18]和吳家強(qiáng)等[19]用黃腐酸處理水稻種子，根據(jù)研究結(jié)果得出：腐植酸苗床肥料通過促進(jìn)水稻根系的生長發(fā)育、增強(qiáng)根系活力、提高水稻葉片葉綠體含量、促進(jìn)水稻生長時(shí)的氣體交換和光合效率、增加水稻的干物質(zhì)積累，從而促進(jìn)水稻增產(chǎn)。

（5）腐植酸肥料還可以防治水稻育苗中的污染和重金屬離子的毒害作用，改善一系列由于使用化肥造成的土壤問題。張沁怡[20]和徐冰等[21]的盆栽試驗(yàn)研究表明，腐植酸苗床肥可降低水稻中鎘等有毒元素的含量，增加水稻產(chǎn)品的淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、提高水稻的品質(zhì)，并增加產(chǎn)量。腐植酸能有效改善水稻的農(nóng)藝特性，且不會造成土壤板結(jié)、利用率低、環(huán)境污染等問題。

合理有效地施用腐植酸肥不僅能培育出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻苗，還使培育出的水稻壯苗更能適應(yīng)惡劣環(huán)境，證明腐植酸肥料對水稻育苗技術(shù)的發(fā)展大有益處。

3 腐植酸土壤調(diào)理劑用于水稻育苗

腐植酸是富含營養(yǎng)的天然有機(jī)肥，可以供給水稻育苗時(shí)期所需的養(yǎng)分；腐植酸也是非常環(huán)保的土壤改良劑。因腐植酸具有豐富的養(yǎng)分、良好的理化性質(zhì)、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)以及一定的生理活性等，故腐植酸可以應(yīng)用于育苗基質(zhì)苗床調(diào)理劑。

土壤調(diào)理劑是由農(nóng)用保水劑及富含腐植酸的天然泥炭或其他有機(jī)物為主要原料，輔以生物活性成分及營養(yǎng)元素組成，經(jīng)科學(xué)工藝加工而成的產(chǎn)品，有極其顯著的“保水、增肥、透氣”三大土壤調(diào)理性能[22]。

土壤調(diào)理劑具有改良土壤結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)土壤酸堿度、降低土壤鹽堿危害、改善土壤水分狀況及修復(fù)污染土壤等作用[23]。熊思健等[24]的試驗(yàn)結(jié)果表明，新型腐植酸土壤調(diào)理劑對治理酸性土壤和修復(fù)被鎘污染的農(nóng)田具有一定作用，其原因是腐植酸是一種帶負(fù)電的膠體，施入苗床中能與各種重金屬陽離子結(jié)合，通過吸附作用使其沉淀下來，降低重金屬離子的有效性和活性，阻礙了重金屬離子進(jìn)入植物體，從而減免了重金屬離子對植物的毒性[25]。

腐植酸土壤調(diào)理劑可同時(shí)作為有機(jī)生長調(diào)節(jié)劑，對水稻具有促進(jìn)生根、調(diào)控生長、促進(jìn)葉綠素生成、促進(jìn)增產(chǎn)的作用。腐植酸通過刺激植物促進(jìn)植物合成與增強(qiáng)抗逆性相關(guān)的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、相關(guān)酶類等，從而增強(qiáng)植物的抗性。如嚴(yán)萍等[26]研究結(jié)果表明：（1）腐植酸土壤調(diào)理劑對水稻幼苗的株高、鮮干重、根的總長度、根系活力都有一定的促進(jìn)作用；（2）腐植酸土壤調(diào)理劑處理后水稻幼苗葉片的可溶性糖含量和SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性都有不同程度的下降；（3）腐植酸土壤調(diào)理劑對水稻劍葉的葉綠素含量有一定的促進(jìn)作用；（4）腐植酸土壤調(diào)理劑對水稻的每穗粒數(shù)和千粒重以及籽粒中淀粉和可溶性糖含量都有一定的促進(jìn)作用。其作用機(jī)理為腐植酸由多種元素構(gòu)成，一般含C 55%～65%、H 5.5%～6.6%、O 25%～35%、N 3%～4%，還有少許的S、P 等[27]。

腐植酸加入苗床土中，可通過富集土壤中的營養(yǎng)元素以促進(jìn)水稻幼苗的生長。腐植酸通過促進(jìn)植物分泌有機(jī)酸和提供微生物生長的合適環(huán)境以增強(qiáng)土壤微生物的活性，植物根的分泌物和土壤微生物活動能促進(jìn)土壤中N、P、K等養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化，提高其有效性，從而增強(qiáng)植物對養(yǎng)分的吸收。此外，腐植酸是膠體，土壤團(tuán)聚體也是一種膠體，二者通過絮凝作用形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。土壤中的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增加，增強(qiáng)了土壤的保水、通氣、保溫的能力，使土壤適于植物生長。腐植酸還可結(jié)合土壤中的陽離子，形成腐植酸-腐植酸鹽的緩沖溶液，從而改善土壤的pH。同時(shí)腐植酸膠體增加了土壤中的膠體數(shù)量，使得土壤中陽離子交換量（CEC）增加[28]。

4 腐植酸生物刺激素應(yīng)用于水稻育苗

生物刺激素是指一類物質(zhì)和（或）微生物，當(dāng)被應(yīng)用于植物葉圍或根圍時(shí)，可以刺激植物體內(nèi)自然的生理過程，以提高植物體對養(yǎng)分的吸收和利用效率，增強(qiáng)其非生物脅迫抗性及提高品質(zhì)，且功效與其營養(yǎng)成分相獨(dú)立[29]。腐植酸類的生物刺激素是一種輔助作物生長的新成員。

谷端銀[30]和張強(qiáng)等[31]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)腐植酸處理的幼苗或種子能耐多種環(huán)境因素的脅迫，且合適濃度的腐植酸可促進(jìn)水稻幼苗的生長和根系的形成，證明在水稻育苗過程中，用腐植酸生物刺激素浸種或噴施可使植株的活性氧含量處于合理的范圍，進(jìn)而增強(qiáng)水稻幼苗對不良環(huán)境因子的抗性，有利于幼苗苗期及之后的生長。腐植酸生物刺激素有著十分強(qiáng)的陽離子吸附和交換能力，輸入土壤后能有效調(diào)節(jié)土壤的CEC、pH，并沉淀有毒重金屬使其失活，優(yōu)化土壤的理化性質(zhì)。因此，腐植酸生物刺激素用于苗床土，不僅可以提高水稻幼苗的抗性，還可以有效改良水稻幼苗的生長環(huán)境，對于增強(qiáng)水稻秧苗質(zhì)量具有十分重要的意義。

5 展望

近幾年的研究表明，腐植酸在水稻育苗方面具有很大優(yōu)勢。但腐植酸在實(shí)踐過程中還有許多不足的地方，需要我們不斷去發(fā)現(xiàn)并完善，才能加快推進(jìn)腐植酸的實(shí)際應(yīng)用。腐植酸在水稻育苗方面應(yīng)該推進(jìn)以下3個(gè)方面的研究。

（1）推進(jìn)對促進(jìn)腐植酸養(yǎng)分釋放的研究。

腐植酸是大分子有機(jī)物，所以養(yǎng)分的釋放比較緩慢，從而使肥效期延長，在育苗期間秧苗可能會因?yàn)闊o法得到充足的養(yǎng)分而影響正常生長。但若將腐植酸與氮肥按一定比例配合施用，則可有效提升各養(yǎng)分的含量，彌補(bǔ)因肥效期長而導(dǎo)致的養(yǎng)分不足的狀況[32]?？傮w上腐植酸肥料的N、P、K等含量較化肥低，各種元素的含量參差不齊，可能導(dǎo)致某些元素的含量不能滿足秧苗的需求。因此，如何促進(jìn)腐植酸的養(yǎng)分釋放、提高腐植酸的活性，如何補(bǔ)充腐植酸沒有或者缺少的養(yǎng)分等這些問題需要我們?nèi)ミM(jìn)一步研究。

（2）推進(jìn)對控制腐植酸用量的研究。

腐植酸進(jìn)入水稻育苗基質(zhì)的方式有多種，如作為基質(zhì)、苗床肥、土壤調(diào)理劑等，因此也容易造成腐植酸的濫用。腐植酸過量施用可導(dǎo)致水稻育苗成本的增加。因此，探索腐植酸在水稻育苗上的最佳施用量也有待研究。

（3） 推進(jìn)對腐植酸生產(chǎn)工藝、技術(shù)改良的研究。

現(xiàn)有的腐植酸廠家多為中小企業(yè)，生產(chǎn)工藝參差不齊，生產(chǎn)的腐植酸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一。因此，亟需加強(qiáng)對腐植酸生產(chǎn)工藝和技術(shù)改良的研究。