腐殖酸尿素研究進(jìn)展及其在甘薯上的應(yīng)用前景

王丹鳳 唐忠厚 張愛君 靳容 劉明 趙鵬 李臣 蔣薇 陳曉光

摘要：施用氮肥是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要生產(chǎn)措施之一，但長(zhǎng)期不合理的施用導(dǎo)致作物產(chǎn)量和氮肥利用率下降，造成環(huán)境污染。腐殖酸作為一類生物活性分子，因其具有較強(qiáng)的吸附、絡(luò)合能力，可與尿素形成絡(luò)合物制備腐殖酸尿素肥料。腐殖酸尿素具有增產(chǎn)、增效、改善品質(zhì)等作用，兼具制備原料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，受到學(xué)術(shù)界越來越多的關(guān)注。本文將從腐殖酸尿素在作物中的應(yīng)用效果及對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控作用進(jìn)行綜述，以期為腐殖酸尿素在甘薯上的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。本文著重綜述了腐殖酸結(jié)構(gòu)、絡(luò)合作用、腐殖酸尿素的制備方式，并就腐殖酸尿素在多種作物中的應(yīng)用效果，如腐殖酸尿素在調(diào)控作物根系伸長(zhǎng)生長(zhǎng)、作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成、改善土壤理化性質(zhì)及微生物群體結(jié)構(gòu)等方面的作用進(jìn)行分析和總結(jié)。文章進(jìn)一步探討了腐殖酸尿素在甘薯生產(chǎn)中的應(yīng)用前景，以及腐殖酸尿素調(diào)控甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)形成理論的相關(guān)研究在未來應(yīng)著重解決的問題。

關(guān)鍵詞：腐殖酸尿素;糧食作物;甘薯;產(chǎn)量;品質(zhì)

中圖分類號(hào)： S531.06? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）20-0056-08

收稿日期：2021-01-18

基金項(xiàng)目：徐州市重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（編號(hào)：KC19116）;江蘇省自然科學(xué)基金（編號(hào)：BK20171167）;國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：CARS-10-B11）。

作者簡(jiǎn)介：王丹鳳（1996—），女，上海人，碩士研究生，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生理機(jī)制及其調(diào)控技術(shù)研究。E-mail：1669377367@qq.com。

通信作者：陳曉光，博士，副教授，主要從事作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生理機(jī)制及其調(diào)控技術(shù)研究。E-mail：chenxggw@163.com。

施用化肥是提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要生產(chǎn)措施[1]，然而不恰當(dāng)?shù)氖┯脮?huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)、重金屬殘留、化肥利用率低下等問題[2]。氮肥在肥料用量中占比達(dá)60%以上，其中尿素作為最常用的氮肥，在氮肥產(chǎn)品構(gòu)成中占比66.7%以上[3]，但利用率僅為25%～35% [4]，容易造成水體富養(yǎng)化等各種環(huán)境污染[5]。

近年來，隨著人們對(duì)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的迫切需求[6]，世界各國(guó)開始投入大量資源研發(fā)新型肥料[7]。腐殖酸類肥料是一種新型有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥料，因其吸附能力強(qiáng)、對(duì)農(nóng)作物起積極效應(yīng)、成本低且來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注[8-11]。腐殖酸含有大量的生物活性分子，具有較強(qiáng)的絡(luò)合能力，可與尿素作用形成腐殖酸尿素[12]，增強(qiáng)氮素活性及緩釋效果，優(yōu)化土壤理化性質(zhì)、提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)[13]。目前，腐殖酸尿素主要應(yīng)用于玉米[14-16]、棉花[17-18]、小麥[19-20]等作物上，對(duì)甘薯[Ipomoea batatas （L.） Lam.]產(chǎn)量及品質(zhì)的影響和作用機(jī)制研究還較為缺乏。因此，本研究將從腐殖酸尿素在作物中的應(yīng)用效果及對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控作用進(jìn)行綜述，以期為腐殖酸尿素在甘薯上的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 腐殖酸尿素的生產(chǎn)

1.1 腐殖酸結(jié)構(gòu)

腐殖酸作為生物活性分子，具有螯合、絡(luò)合、離子交換與表面吸附等功能[21-23]，組成復(fù)雜且沒有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，通常是由位于核心區(qū)域的芳環(huán)與周圍直鏈或支鏈通過酯鍵、醚鍵等結(jié)合而成[24]。Singhal等對(duì)腐殖質(zhì)進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果表明，腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)大多以—COOH、—OH、CO等含氧功能團(tuán)為主，并根據(jù)前人的研究成果推斷出腐殖酸的大致結(jié)構(gòu)（圖1）[25]。

1.2 腐殖酸尿素的增效作用

1.2.1 腐殖酸尿素開發(fā)

腐殖酸配伍尿素可增加產(chǎn)量，減少肥料氮損失[26]。前人研究結(jié)果表明，腐殖酸與適量的尿素配合施用可顯著改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤中堿解氮及全氮含量[27]，促進(jìn)作物各器官對(duì)氮素的吸收和累積，從而減少氮損失，提高光合作用，最終增加作物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益[28]。而腐殖酸可與多價(jià)陽離子作用形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，在酸性條件下，腐殖酸與尿素質(zhì)子化的羧基或酚基之間形成氫鍵;在堿性條件下，銨根離子與腐殖酸結(jié)合，形成含氧官能團(tuán)的離子鹽[29]。與腐殖酸+尿素配伍處理相比，復(fù)合物腐殖酸尿素的施用能促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物對(duì)氮的同化和分配作用，有利于地上部干物質(zhì)的積累，并減少硝酸鹽含量，最終提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)[30-31]?？傊?，腐殖酸與尿素通過絡(luò)合作用形成腐殖酸尿素，與尿素結(jié)合更緊密，更有利于氮素的緩慢釋放及氮肥利用率的提高。因此，開發(fā)腐殖酸尿素新型肥料有利于減少因不合理施氮而造成的環(huán)境污染、產(chǎn)量及品質(zhì)下降等問題，減少配施比例的困擾，提高便捷性，大幅增加作物經(jīng)濟(jì)效益，有利于綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展道路的發(fā)展。

1.2.2 腐殖酸尿素減少氮損失

腐殖酸尿素減少氮損失的機(jī)制有以下3點(diǎn)。

（1）腐殖酸與尿素絡(luò)合或形成氫鍵、物理吸附等作用[32]，或者在COO—基團(tuán)的誘導(dǎo)下，使得尿素中—NH2轉(zhuǎn)變?yōu)镹H+4，腐殖酸尿素中部分速效氮轉(zhuǎn)變?yōu)榫徯У猍33]。不少研究證明，腐殖酸尿素的施用可顯著提高氮素吸收量及氮素利用率，增加作物產(chǎn)量并減少溫室氣體的排放[34-35]。原因可能在于腐殖酸與尿素絡(luò)合形成腐殖酸尿素，對(duì)氮素具有明顯的緩釋增效功能[36]。

（2）腐殖酸與尿素發(fā)生絡(luò)合作用后，能減少尿素與脲酶的接觸并抑制脲酶活性，減少氮損失?；谇叭岁P(guān)于腐殖酸提高氮素利用率的研究基礎(chǔ)[37-42]，腐殖酸氮肥通過減少氮損失，提高肥效。由圖2可知，腐殖酸尿素的施用能抑制脲酶活性，在少量脲酶的條件下水解為銨根離子并緩慢釋放NH3，一部分NH+4被作物所吸收，另一部分在硝化細(xì)菌的作用下生成NO-3，同樣NO-3既可被作物吸收也能發(fā)生反硝化作用生成溫室氣體排放入大氣中。腐殖酸尿素絡(luò)合物可與NH+4結(jié)合，通過減少被硝化量并對(duì)后續(xù)的化學(xué)反應(yīng)起抑制作用，提高氮素利用率。

（3）腐殖酸尿素中因腐殖酸的存在，促進(jìn)了作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育，提高了根系活力，從而促進(jìn)作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，減少氮肥損失。許俊香等的研究結(jié)果表明，腐殖酸尿素的施用能明顯降低氨揮發(fā)，作物吸氮量提高24%，氮肥利用率增加7.4百分點(diǎn)[39]。同樣，李軍等研究發(fā)現(xiàn)，腐殖酸尿素能顯著促進(jìn)玉米地上部和籽粒對(duì)氮素的吸收，分別提高11.6%～17.0%和16.8%～25.9%[40]。因此，腐殖酸尿素的施用可顯著提高作物各器官對(duì)氮素的吸收，有利于氮素的同化，減少氮素的淋溶或揮發(fā)損失，最終提高作物產(chǎn)量及品質(zhì)。

可見，施用腐殖酸氮肥進(jìn)而提高肥料利用率和養(yǎng)分吸收的原機(jī)制包括以下3個(gè)方面：（1）腐殖酸的存在能顯著抑制土壤中脲酶活性，減少氮肥被水解的機(jī)率，抑制硝化與反硝化作用，增加土壤中有益細(xì)菌含量，提高氮素利用率;（2）腐殖酸被作物吸收后在體內(nèi)發(fā)生相互作用，有利于硝酸鹽的吸收;（3）腐殖酸具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與絡(luò)合作用，可與礦質(zhì)元素結(jié)合，提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。

1.3 腐殖酸尿素的生產(chǎn)工藝

造粒是指從熔體或泥漿中形成最佳尺寸，接近球形產(chǎn)品的過程，使肥料中的養(yǎng)分得以緩慢釋放[43]。目前，造粒技術(shù)大致分為滾筒造粒、高塔造粒、擠壓造粒3種。

1.3.1 滾筒造粒

滾筒造粒是指當(dāng)原料（小顆粒氮肥）處于傳送帶上時(shí)，蒸汽噴頭將其噴濕，進(jìn)而使腐殖酸附著在上面，并在滾筒中慢慢滾動(dòng)變大，形成圓形顆粒肥料[44]。運(yùn)用這種造粒的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量較大、透濕性強(qiáng)且易于溶解，但顆粒均勻性差、強(qiáng)度低[45]，易導(dǎo)致顆粒中所含的養(yǎng)分有所區(qū)別，對(duì)作物促進(jìn)生長(zhǎng)的效果也將有所差異。

1.3.2 高塔造粒

高塔造粒是指在熔融的原料中按比例加入預(yù)熱過的氮肥、填料及添加劑，將其運(yùn)送至高塔造粒機(jī)中進(jìn)行噴灑造粒，在掉落過程中，由于塔底上升的氣體使得二者發(fā)生熱交換，落入塔底后形成顆粒肥料[46]。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是養(yǎng)分更均勻，比表面積較大，在施用過程中養(yǎng)分釋放速度較快[47]，缺點(diǎn)是在儲(chǔ)藏或運(yùn)輸過程中易吸潮結(jié)塊，導(dǎo)致顆粒中的養(yǎng)分有所損失，且該工藝兼容性差，成本較高[48]。

1.3.3 擠壓造粒

擠壓造粒是指將各種原料混合運(yùn)輸至攪拌機(jī)，攪拌均勻后由運(yùn)輸帶送至擠壓機(jī)進(jìn)行造粒，造粒出半成品后運(yùn)輸至拋圓機(jī)，成品形成后進(jìn)入篩分機(jī)篩選出均勻的顆粒肥料[49]。由于在制造過程中不加水或加水量較少，擠壓法屬于干法造粒，成品大小較為接近，且適用于生產(chǎn)含有機(jī)成分較多的顆粒肥[50]，但團(tuán)粒強(qiáng)度較差，顆粒肥的形態(tài)變化對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育有較大影響。

2 腐殖酸尿素施用效果研究

2.1 腐殖酸尿素對(duì)根系生長(zhǎng)的刺激作用

腐殖酸通過釋放具有類似于植物激素（如生長(zhǎng)素、赤霉素、細(xì)胞分裂素）信號(hào)傳導(dǎo)途徑的功能[31，51]，通過激活根中質(zhì)膜H+-ATPase活性，并影響幾種代謝途徑的酶促活性[52-54]，提高根系對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收速率[55-56]。如處于聚乙二醇（PEG）脅迫的植物根系受腐殖酸刺激后，根系內(nèi)抗氧化酶活性迅速升高，活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）含量及根系通透性顯著降低[57]。在前人的研究中發(fā)現(xiàn)，施用腐殖酸尿素可顯著提高根系活性、總根長(zhǎng)、根直徑、根表面積和總體積，增加超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）和過氧化氫酶（CAT）活性，增加根系中可溶性蛋白含量并降低丙二醛含量[58]，最終提高作物產(chǎn)量。同時(shí)，腐殖酸誘導(dǎo)受生長(zhǎng)素依賴性信號(hào)通路控制的基因上調(diào)[59]，在根系發(fā)育前期顯著增加吲哚乙酸及赤霉素等內(nèi)源激素水平[60]。

此外，腐殖酸促使編碼硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體的BnNRT1.1和BnNRT2.1基因表達(dá)，硝酸還原酶活性增強(qiáng)，加速作物對(duì)氮素的吸收[56]，下調(diào)擬南芥根毛細(xì)胞中的負(fù)調(diào)控子基因WEREWOLF和GLABRA2，促使根部形態(tài)重塑及吸收面積增加，有利于養(yǎng)分的吸收及生長(zhǎng)發(fā)育[61]?？梢?，腐殖酸氮肥通過提高調(diào)控作物根系發(fā)育的基因表達(dá)量，增強(qiáng)根系活力，進(jìn)而促進(jìn)養(yǎng)分吸收。

總之，腐殖酸尿素可通過3個(gè)方面促進(jìn)作物根系的生長(zhǎng)：（1）增加作物根系生物量及根系活力，增大根系吸收面積，提高其抗逆性，有利于根系吸收養(yǎng)分及伸長(zhǎng)生長(zhǎng);（2）促使作物體內(nèi)生長(zhǎng)素等內(nèi)源激素水平的提高，或腐殖酸本身就具有類似于植物激素的作用，從而促進(jìn)根系的生長(zhǎng);（3）調(diào)控根系生長(zhǎng)相關(guān)基因表達(dá)量，提高與根系生長(zhǎng)相關(guān)的酶活性，最終刺激作物根系生長(zhǎng)。

2.2 腐殖酸尿素對(duì)光合作用的影響

葉片是作物進(jìn)行光合作用的主要場(chǎng)所，對(duì)產(chǎn)量的形成具有至關(guān)重要的作用。

葉面積的大小影響作物干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量的構(gòu)成[62]。適宜的葉面積具有2個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）不浪費(fèi)光熱資源;（2）植株間遮蔽小，通風(fēng)透光性良好，有利于作物進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物供植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)[63]。目前，不合理的施用氮肥易造成作物莖葉徒長(zhǎng)，導(dǎo)致植株間透風(fēng)透光性差，不利于作物光合作用[64]。而通過施用含有腐殖酸的肥料可顯著提高作物葉面積系數(shù)，較大的葉片中葉綠素含量較高，有利于作物進(jìn)行高效的光合作用，合成大量有機(jī)物質(zhì)供作物生長(zhǎng)所需[20，65]。

在一定范圍內(nèi)，葉綠素（葉綠素a+葉綠素b）含量與凈光合速率成正比，葉綠素含量越多，光合速率就越強(qiáng)[66]。氮素是葉綠素的主要成分，施用氮肥能促進(jìn)葉綠素的合成[67]。過少和過多的氮肥用量易導(dǎo)致葉片葉面積系數(shù)及葉綠素含量降低，使葉片提前早衰，不利于葉片進(jìn)行光合作用[68]。與普通尿素相比，腐殖酸尿素具有緩慢釋放氮素的特點(diǎn)，可滿足作物生長(zhǎng)階段所需。前人研究證明，施用腐殖酸氮肥可極顯著增加作物葉面積系數(shù)，提高葉片中的葉綠素含量，促進(jìn)功能葉作物光合速率[30，69-70]，并在一定程度上提高作物抗逆性，增強(qiáng)作物生長(zhǎng)勢(shì)。

光合速率與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，而功能葉葉面積和葉綠素含量的降低都能引起光合速率的下降，造成作物減產(chǎn)[71]。研究表明，腐殖酸的施用可顯著提高作物葉綠素含量（SPAD值）、光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs），降低蒸騰速率（Tr）及細(xì)胞間CO2濃度（Ci）等生理指標(biāo)[72]。原因在于腐殖酸能有效提高PSⅡ捕捉光能的能力，增加葉綠素含量，葉綠體中的基粒片層堆積更緊密，類囊體組織良好，可以加速光的吸收、轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)光合作用[73]。

可見，腐殖酸氮肥絡(luò)合物的施用可適當(dāng)增大功能葉葉面積，提高葉綠素含量，促進(jìn)光合速率的提高，調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)性能，并在一定程度上延緩作物葉片衰老，使作物合成更多有機(jī)物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提高。

2.3 腐殖酸尿素對(duì)養(yǎng)分吸收的影響

腐殖酸尿素絡(luò)合物通過減少游離態(tài)尿素分子與脲酶的接觸機(jī)會(huì)，延緩尿素水解，對(duì)脲酶具有顯著的抑制作用[74]。錢惠祥等的研究結(jié)果表明，腐殖酸的存在對(duì)脲酶的抑制效果可達(dá)8.8%～29.5%，土壤中的氮?dú)埩袅扛哂谄胀蛩靥幚?，顯著提高氮肥利用率7.2%～23.0%[75]。相同的結(jié)果在前人的研究中均有所體現(xiàn)[14，76]，但不同用量的腐殖酸尿素（腐脲）對(duì)脲酶的抑制效果有所區(qū)別，當(dāng)腐脲占尿素用量的10%時(shí)抑制效果最佳，超過20%時(shí)反而對(duì)脲酶具有促進(jìn)作用[77]。總之，腐殖酸的存在能促進(jìn)作物吸收其他養(yǎng)分。腐殖酸與氮肥的配施可顯著提高土壤中速效磷、速效鉀、堿解氮的含量，原因在于腐殖酸富含多種官能團(tuán)，通過螯合作用提高磷（P）、鉀（K）在土壤中的溶解度，阻礙其固定化，促進(jìn)作物對(duì)礦質(zhì)元素、硝酸鹽等養(yǎng)分的吸收，對(duì)作物生長(zhǎng)及單產(chǎn)具有積極作用[78-82]。

可見，施用腐殖酸氮肥進(jìn)而提高肥料利用率和養(yǎng)分吸收的原機(jī)制包括以下3個(gè)方面：（1）腐殖酸的存在能顯著抑制土壤中的脲酶活性，減少氮肥被水解的機(jī)率，抑制硝化與反硝化作用，增加土壤中有益細(xì)菌含量，提高氮素利用率;（2）腐殖酸被作物吸收后在體內(nèi)發(fā)生相互作用，有利于硝酸鹽的吸收;（3）腐殖酸具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)與絡(luò)合作用，可與礦質(zhì)元素結(jié)合，提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收。

2.4 腐殖酸尿素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響

氮素是作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的大量元素之一，對(duì)作物最終產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)40%～50%[83]。目前，氮肥的投入已超過農(nóng)作物的需求，不僅造成產(chǎn)量的降低，同時(shí)使得氮肥利用率下降[84]。不合理的氮肥施用方式造成作物地上部的生長(zhǎng)、株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積等農(nóng)藝性狀出現(xiàn)下降趨勢(shì)[85-86]，而在前人的研究中發(fā)現(xiàn)，新型肥料——腐殖酸尿素的施用對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育具有明顯的促進(jìn)效果，能有效提高氮肥利用率，并改善環(huán)境污染[87]。

許俊香等的研究結(jié)果表明，與普通尿素處理相比，腐殖酸尿素能明顯促進(jìn)盆栽玉米的生長(zhǎng)，干物質(zhì)量提高33.9%，吸氮量增加24.0%，氮肥利用率提高7.4百分點(diǎn)[39]。同樣，在李軍等的研究中也表明，施用腐殖酸尿素顯著提高了作物各器官對(duì)氮素的吸收量，肥料氮的收獲指數(shù)提高2.5～4.2百分點(diǎn)，明顯提高氮素在土壤中的殘留量，減少氮素的損失[40]?？梢?，腐殖酸尿素施入土壤后通過降低氨揮發(fā)，維持土壤中氮素水平，并降低土壤中硝態(tài)氮含量，促進(jìn)氮素向作物的轉(zhuǎn)移[39]，維持作物對(duì)氮素的需求，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，并提高氮素利用率。此外，因腐殖酸本身就具有類似植物激素的功能，在一定程度上與作物體內(nèi)的生長(zhǎng)素等激素協(xié)同促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，或通過上調(diào)控制作物生長(zhǎng)的基因表達(dá)量，由此提高相關(guān)酶活性，促進(jìn)作物根系及地上部生長(zhǎng)發(fā)育，提高光合作用，合成大量有機(jī)物質(zhì)供作物生長(zhǎng)所需。

2.5 腐殖酸尿素對(duì)產(chǎn)量的影響

前人研究表明，腐殖酸尿素對(duì)多種作物的產(chǎn)量均具有顯著的促進(jìn)作用[88-89]。與普通氮肥處理相比，施用腐殖酸氮肥將進(jìn)一步提高18.3%的產(chǎn)量[46]。

以地上部為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的作物為例，對(duì)小麥-玉米施用腐殖酸尿素后，葉綠素含量及光合作用強(qiáng)度明顯提高，并且與對(duì)照組相比，兩者產(chǎn)量分別顯著增長(zhǎng)63%～81%、55%～57%[90];同樣，對(duì)加工番茄施用腐殖酸尿素后，能明顯提高作物對(duì)氮素的吸收量，增加干物質(zhì)量及單果質(zhì)量，產(chǎn)量提高1031%[91]。原因在于腐殖酸尿素在作物生長(zhǎng)發(fā)育前期抑制脲酶活性，促使土壤供氮速度與作物需氮速度保持一致，并提高葉綠素含量及光合速率，最終顯著提高作物產(chǎn)量[16]。

對(duì)地下部為主要經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的作物來說，腐殖酸尿素的施用同樣起到提高產(chǎn)量的作用。在趙欣楠等關(guān)于新型尿素對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的研究中表明，與普通尿素相比，腐殖酸尿素提高馬鈴薯產(chǎn)量15.73%，氮肥吸收效率提高14.5%[92];梁太波等關(guān)于腐殖酸尿素對(duì)生姜產(chǎn)量和品質(zhì)的研究中發(fā)現(xiàn)，腐殖酸尿素的施用能明顯促進(jìn)生姜根系的生長(zhǎng)發(fā)育，增加根系生物量，顯著提高葉片和根莖中氮素含量及積累量，增大氮素在根莖中的分配比例，從而提高根莖中蛋白質(zhì)含量[31]。同樣，Chen等的研究結(jié)果表明，施用腐殖酸尿素能促進(jìn)甘薯根系中不定根向貯藏根分化，增加貯藏根數(shù)量、生物量、根系吸收面積并提高根系中相關(guān)抗氧化酶活性，延緩根系老化，最終提高甘薯產(chǎn)量[58]。

總之，腐殖酸尿素提高產(chǎn)量的原因在于2點(diǎn)：（1）腐殖酸尿素提高地上部葉綠素含量及光合強(qiáng)度，有利于有機(jī)物質(zhì)的合成，并迅速轉(zhuǎn)運(yùn)至“庫”中進(jìn)行儲(chǔ)存，提高產(chǎn)量;（2）腐殖酸尿素促進(jìn)地下部根系生物量，加速氮素吸收及同化效率，合成蛋白質(zhì)及能量，有利于有機(jī)物質(zhì)及氮素向根系的轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)地下器官的膨大及發(fā)育，最終提高地下部經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

2.6 腐殖酸尿素對(duì)品質(zhì)的影響

不合理的氮肥施用易造成產(chǎn)量及品質(zhì)的降低，且對(duì)人體健康造成危害[93-94]。通過腐殖酸尿素的施用協(xié)調(diào)氮素和碳素營(yíng)養(yǎng)來改善作物品質(zhì)，從而提高其經(jīng)濟(jì)效益。

在氮素營(yíng)養(yǎng)方面，施用腐殖酸尿素能顯著改善作物生長(zhǎng)的環(huán)境條件，對(duì)氮素進(jìn)行更優(yōu)質(zhì)的分配，參與各種生化反應(yīng)，有利于合成蛋白質(zhì)及有機(jī)物質(zhì)，最終起到提高品質(zhì)的作用。梁太波等的研究表明，腐殖酸尿素的施用有利于氮素在根莖中的分配，提高蛋白質(zhì)含量，降低硝酸鹽含量，顯著提高生姜品質(zhì)[31]。同樣，張喜峰等的研究表明，與單施氮肥相比，腐殖酸與尿素的配施處理能更好地協(xié)調(diào)煙葉中的化學(xué)成分含量，提高煙堿和氮含量，降低還原糖含量，最終顯著提高中性香味物質(zhì)含量及上等煙比例，提高煙葉品質(zhì)[95]。其中，煙葉氮含量與煙堿含量呈正相關(guān)，與糖含量呈負(fù)相關(guān)，但氮含量過高易造成煙葉貪青晚熟，影響產(chǎn)量及品質(zhì)[96]。由上述可知，腐殖酸尿素能顯著提高作物對(duì)氮素的吸收，并通過調(diào)控氮素在作物不同器官中的分配比例，從而提高作物品質(zhì)。

除氮素營(yíng)養(yǎng)以外，糖含量及糖組分（即碳素營(yíng)養(yǎng)）在決定作物品質(zhì)方面也處于極其重要的地位。果實(shí)中的糖組分包括葡萄糖、果糖、蔗糖等，其中蔗糖是決定果實(shí)可溶性糖含量的關(guān)鍵，如當(dāng)甜瓜中心胎座蔗糖積累量與酸性轉(zhuǎn)化酶（AI）活性呈負(fù)相關(guān)，與蔗糖磷酸合成酶（SPS）活性呈正相關(guān)時(shí)，甜瓜糖分成梯度分布（形成糖梯度），即中果肉向中心胎座蔗糖含量上升，葡萄糖及果糖含量下降[97]。其中，糖梯度是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要因素，當(dāng)中心與邊緣含糖量的梯度越小，則糖分越均勻，說明品質(zhì)越好。研究表明，施用腐殖酸尿素能降低哈密瓜的糖梯度，使其糖分更均勻[98]。根據(jù)上述研究可知，品質(zhì)的形成與同化物代謝、糖代謝相關(guān)酶活性等生理活動(dòng)相關(guān)。在甘薯生產(chǎn)中尚缺乏關(guān)于腐殖酸尿素對(duì)甘薯品質(zhì)的研究，尤其是蔗糖與淀粉轉(zhuǎn)化方面的研究還較少，要對(duì)此方面進(jìn)行深入探討。

總之，腐殖酸尿素通過2個(gè)方面提高作物品質(zhì)：（1）腐殖酸尿素提高作物各器官對(duì)氮素的吸收量，合成蛋白質(zhì)或協(xié)調(diào)各器官中氮素的分配比例，從而提高作物中的氮素營(yíng)養(yǎng);（2）腐殖酸尿素的施用可顯著提高糖代謝關(guān)鍵酶活性，促進(jìn)糖類的合成與分解，有利于糖類在果實(shí)中的積累，提高作物中的碳素營(yíng)養(yǎng)，最終達(dá)到提高作物品質(zhì)的目的。

3 腐殖酸尿素在甘薯上的應(yīng)用展望

甘薯富含多種營(yíng)養(yǎng)成分以及保健功能，逐漸成為餐桌上的主要食物之一。然而，很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)農(nóng)民還是單純注重對(duì)產(chǎn)量的追求，往往忽略了對(duì)食味品質(zhì)的要求，極大地限制了甘薯的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。盡管前人就腐殖酸尿素對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響做了大量的研究。但是，在甘薯上的應(yīng)用研究較少，對(duì)甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的提高作用的機(jī)制尚缺乏系統(tǒng)研究。

可見，未來仍需要研究3個(gè)方面：（1）腐殖酸尿素調(diào)控耕層土壤氮素轉(zhuǎn)化及根系養(yǎng)分吸收的機(jī)制;（2）腐殖酸尿素在土壤-植物系統(tǒng)中促進(jìn)甘薯生長(zhǎng)和改善土壤環(huán)境的機(jī)制;（3）腐殖酸尿素改善甘薯食味品質(zhì)的分子生理機(jī)制等。對(duì)這些方面進(jìn)行深入理論探索，促進(jìn)腐殖酸尿素的推廣應(yīng)用。

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