腐植酸在作物生长发育化学控制中的作用及机理探讨
腐植酸在作物生长发育化学控制中的作用及机理探讨中文摘要：腐植酸在作物生长发育化学控制中有刺激生长、改善品质和提高抗逆能力等作用。其作用机制为促进对营养物质的吸收、提高酶的活性、调节内源激素合成、增强呼吸强度和提高光合作用效率等。关键词：腐植酸 作物生长发育化学控制 内源激素 酶活性 光合效率世界上对腐植酸（humicacid）的研究与应用
已有两百多年的历史，获得了大量的科技成果、、。但是，也存在着一些有待进一步研究与明确的疑难问题，诸如有关腐植酸的化学组成成分及化学方程式、分子式等，还有关于腐植酸在作物生长发育中的化学控制作用机理等也有待于深入探讨。笔者在综合国内有关文献资料的基础上，结合多年从事的腐植酸在农业生产中的应用实践，重点从作物营养科学角度探讨腐植酸在作物生长发育中的化学控制作用及机理，仅供参考。
一、我国农业上应用腐植酸的现状我国的腐植酸的试验、研究及综合利用开始于二十世纪五十年代。而在农业上的推广应用则是从二十世纪七十年代就有腐植酸肥料的研发和试验示范推广。当时开发的品种有腐植酸铵、腐植酸纳、腐植酸生化有机肥等系列产品。八十年代初，国家化工部、江西省化工厅在江西萍乡进行了“腐植酸铵和腐植酸钾产品定型鉴定”。之后，全国大量农业科技单位进行了腐植酸肥料的研制、生产和推广应用，并由单纯的生产腐植酸铵发展到腐植酸铵磷钾复合肥料及腐植酸与大、中、微量元素结合的叶面肥等，而且在农、林业上推广应用，取得多方面的良好肥效。进入二十一世纪后，腐植酸作为复合肥料或复混肥料的主要成分之一，已经广泛应用到肥料生产中，尤其是肥料的二次加工领域，已进入了配方肥基础原料行列。实践证明，应用腐植酸配方肥料对提高化学肥料利用率和提高农产品品质作用非常明显。近年来，腐植酸液态环保地膜的研发成功及推广示范，更证明了腐植酸产品的应用前景越来越广阔。
现阶段我国农业上推广应用的腐植酸类产品据腐植酸来源可分成2类：1、原生腐植酸类：即在农田直接利用含有大量有机质、腐植酸的泥炭资源作肥料。例如，用泥炭土配置营养土、作土壤改良剂等。
2、次生腐植酸类：①风化煤再生腐植酸类产品；②褐煤再生腐植酸类产品；③生化腐植酸类产品；④生物腐植酸类产品。
至于应用腐植酸二次加工的肥料，主要有腐铵、腐钠、腐钾、腐植酸复合肥、腐植酸掺混肥、腐植酸叶面肥等种，以腐植酸钠、腐植酸复混肥、腐植酸叶面肥推广较多。
二、腐植酸在作物生长发育化学控制中的作用1、刺激生长，协调营养生长与生殖生长的关系。1.1刺激根系生长 据我们在江西鹰潭、上饶等地观察，腐植酸叶面肥对促进水稻、花生、葛等作物根系生长作用明显[4]，资料列成表1。
表1 腐植酸叶面肥对作物根系生长的影响
参试作物施肥处理克/亩根幅cm2根干重g其中
白根％黄根％黑根％
水稻腐植酸叶面肥200克/亩53.840.458.927.713.4
腐植酸叶面肥400克/亩59.144.359.229.511.2
CK31.423.146.024.729.3
花生葛腐植酸叶面肥200克/亩63.246.758.522.119.4
腐植酸叶面肥400克/亩132.171.464.521.713.8
CK37.331.733.424.542.1
腐植酸叶面肥500克/亩主根长34.1厘米，平均粗9.8cm566.1
CK主根长24.4cm，平均粗7.1cm419.7
(江西省余江县土肥站，2002)数据表明，应用腐植酸以后，作物的根系生长发育刺激效果很好，根幅扩大，根干重增幅大，根系活力也明显增强，表现在白根比例提高显著，说明根系的活力旺盛，吸收养分能力增强，能够有效地利用深层土壤的养分和水分，打下了作物高产的营养基础。1.2促进茎叶生长经过试验示范，施用腐植酸叶面肥后，茶叶、桑叶、白菜叶的刺激生长效果明显[4]，资料列成表
2。表2 腐植酸叶面肥对作物叶生长的影响
示范地点示范户姓名参试作物施肥处理叶数平均单叶叶幅鲜叶重实测备注
片/株％cm2%公斤/亩％
婺源詹建明茶叶腐植酸叶面肥300克/亩14.3131.51.96149.664.4176.42001
CK10.8100.01.31100.036.5100.0
修水吴章富桑腐植酸叶面肥300克/亩86.9159.516.4139.0840.0155.52003
CK54.5100.011.8100.0540.0100.0
德安王大汉白菜腐植酸叶面肥500克/亩6.8161.98.8144.31458.3130.02003
CK4.2100.06.1100.01121.6100.01
（江西华农公司技术部）北京市农科院果树研究所试验场通过根部施用腐植酸肥，鸭梨的新梢长度及叶片数、叶大小均明显优于对照，资料列成表3：表3 腐植酸对鸭梨树地上部分生长的影响
施肥处理新梢长度cm(1979年)叶片数（个/叶丛枝）叶片大小（厘米）
19791980
19791980纵径横径纵径横径
有机肥＋等量化肥40.74.94.913.08.711.78.3
腐植酸肥料49.95.95.313.09.112.59.2
等量化肥4.811.78.5
我们在江西余江县应用腐植酸叶面肥进行试验示范，资料表明，腐植酸叶面肥对水稻茎和分蘖的生长促进不明显，但对剑叶的生长促进效果明显[4]，资料见表4。表4腐植酸对水稻茎叶生长的影响
供试品种施肥处理（克/667m2）株高（厘米）剑叶长（厘米）分蘖数（根/兜）有效蘖数（根/兜）有效蘖率（％）
优1402腐植酸叶面肥20089.132.115.414.896.1
CK89.127.415.614.895.5
金优402腐植酸叶面肥20092.531.519.818.693.8
CK91.429.719.617.689.9
(江西余江县土肥站，2000年) 1.3有利于生殖生长 据我们的大面积推广应用实践，施用腐植酸对农作物的生殖生长极为有利。例如，促进花芽分化，减少花（蕾、果）的脱落，保花、座果，增果效果优于常用的化学保花保果剂。 1.3.1 柑桔类果树应用腐植酸后座果率显著提高。 脐橙是一种落花落果相当严重的果树，据Erickson(1960)测定：一株脐橙总花蕾数为198693个，落蕾落花落果总数高达198274个，结果419个，座果率仅0.2％。目前江西省用于脐橙保花保果的最佳化学药剂为细胞分裂素类加赤霉素类，即通常称为BA+GA混合喷施效果较好。2003年我们在赣州市果业技术推广站施大敏、曾庆銮专家的帮助下，在信丰县大塘埠镇市法院果园场进行了腐植酸叶面肥保花保果试验观察，结果使用腐植酸叶面肥的脐橙树座果率为6.8％，使用BA+GA保果的脐橙树座果率为5.5％，提高了一点三个百分点。表5 腐植酸叶面肥对柑桔座果率及产量的影响
供试品种保果处理平均座果率％实测产量（公斤）增产％
株产亩产
纽荷尔（脐橙）腐植酸叶面肥6.823.601888.0164.0
BA+GA5.514.391151.20100.0
宫川（温柑）腐植酸叶面肥2.3129.892391.20151.96
BA+GA1.0919.671573.60100.00
宫川（温柑）腐植酸叶面肥2.5428.002242.90178.60
BA+GA1.0215.701256.00100.00
（江西华农公司科技部，2003）1.3.2棉花应用腐植酸后，花芽发育提前，伏前桃增加，果枝层数增多，蕾铃脱落减少，伏桃和秋桃也明显增加，棉花产量增加显著。资料见表6。表6 腐植酸叶面肥对棉花生长发育的影响
试验示范地点农户姓名施肥处理克/亩平均株高cm平均果枝层数结桃情况籽棉亩产公斤产量比较％
总数伏前桃伏桃秋桃
永修县梅塘乡中心村刘喜林400131.316.637.07.021.28.8305.5150.3
对照119.815.127.64.017.85.8203.3100.0
（江西华农公司技术部，2003） 1.3.3西瓜、甜瓜应用腐植酸后，瓜多、瓜大，增产2—3成。表7 腐植酸叶面肥对西瓜、甜瓜产量、品质的影响
示范地点农户姓名作物品种施肥处理实测产量公斤/亩产量比较％含糖量%
星子县温泉镇通书院村八组陈爱民早西瓜西农八号腐植酸叶面肥300克/亩3262.0145.112.6
常规施肥2248.0100.08.8
陈爱民甜瓜日本2号腐植酸叶面肥300克/亩1851.3139.512.5
常规施肥1327.4100.09.4
德安县高塘乡高塘村孙发育日本甜珍西瓜腐植酸叶面肥300克/亩1380.0121.413.5
常规施肥1120.0100.010.0
永修县三角乡农技站袁自行秋西瓜红玉腐植酸叶面肥500克/亩1600.0132.012.6
常规施肥1212.0100.09.6
（江西华农公司技术部，2003—2004） 2、调节生理，增强作物对不良条件的抵抗能力 2.1增强抗旱耐涝能力：根据我们在江西省大面积推广腐植酸叶面肥的实践资料，施用腐植酸后，棉花、花生、水稻等作物的抵抗伏秋干旱、夏季洪涝能力显著增强，促进灾年增产增收。2003年赣北棉花产区发生了罕见的夏秋连续干旱，造成大面积减产减收。但是，凡是应用了腐植酸的棉花却创造了奇迹，棉株青秀老健，结桃累累，大灾之年大增产。德安县长龙村16组棉农熊时东，1.7亩棉地，其中1.2亩喷施了4次，计0.8公斤腐植酸叶面肥，其余0.5亩则为常规施肥对照区，结果腐植酸区棉株高出0.21米，果枝增加5层，每株棉铃增加11.4个，亩产籽棉高出1.3倍。2002年，余江县五万亩花生，遭遇严重干旱，普遍减产3成以上。这个县的刘家站垦殖场一分场艾隆村农民官元开等5户农民，在20多亩花生地里，连续喷施了三次腐植酸叶面肥，这些地的花生却茂盛生长，未受干旱影响，平均亩产在300公斤左右，临近成百亩花生却旱得火烧一样，亩产仅150多公斤。2000年，乐平市马家良种场晚稻遇到了严重秋旱，该场的柴油机坏了一段时间，抽不到水灌田，结果未喷腐植酸叶面肥的晚稻大都干枯减产，亩产不到200公斤，而喷施了两遍腐植酸叶面肥的晚稻依然生长良好，亩增稻谷200公斤。至于耐涝方面，余江县平定乡洪桥村农民就认识到，施用了腐植酸肥料的早稻，虽然两度山洪淹没，禾苗长势仍旺，未用的田块长势差，还发病严重。有一户农民有一坵田，喷施叶面肥时有几分田未喷到。结果，腐植酸叶面肥喷到那里，那里的禾苗长势好，明显分界。 2.2. 增强抗病虫害能力。 2.2.1防治作物病害：自1979年起，河北农业大学唐山分校、北京市农科院林科所试验站和北京市土肥站等相继进行了腐植酸钠防治苹果树腐烂病的试验，取得了很好的效果。唐山分校的资料列成表8。表8 腐植酸钠防治苹果腐烂病的效果
处理方式原发病株率％原发病指数％处理病块数发病率％块平均愈合量（毫米）现病情指数％
81年（10月23日）82年（7月24日）82年（10月18日）83年（8月8日）81年（10月23日）82年（7月24日）82年（10月8日）83年（3月3日）
腐植酸钠（1％）5.6239.12909.19.19.112.2119.6723.022.740.1
砷平液（2％）66.038.93006.727.737.510.029.5911.812.143.0
注：品种为国光、红星等27年生树。 山西农业大学1978年起，应用腐植酸钠防治棉花炭疽病、黄瓜霜霉病、番茄白粉病等进行了试验，获得显著防效。江西省彭泽县1979年在棉花幼苗地喷洒腐植酸钠，结果立枯病发病率减少50％以上、炭疽病发病率减少65％以上。北京市土肥站1981年施用腐钠、腐钾和腐植酸氮磷钾等对青椒病毒病的防治效果较好，防治率比对照（清水）高65.9％、73％和76％。据我们在花生及辣椒上做的试验调查，说明腐植酸叶面肥具有良好的防治效果[4]。表9 腐植酸叶面肥对作物抗病性的影响
试验年份施肥处理辣椒花生
调查株数青枯病发病率％调查株数锈病发病率％烂果率％
2000年腐植酸叶面肥5007.230011.313.8
CK50083.430086.737.1
2001年腐植酸叶面肥5005.830019.414.3
CK50087.530097.841.7
注：数据来自余江县邓埠镇、刘家站场。 另据在江西省余干县鹭鸶港乡茶林村的调查，该村委会主任何来广2000年5月24日在自己的1.2亩水稻田中喷施了腐植酸叶面肥两遍，结果禾苗粗壮、挺拔、穗长粒饱，未发生病害，而在同一个茶林畈上的禾苗几乎全感染了纹枯病、稻瘟病，每亩都因病减产三、四百斤。于是，乡人民政府在这里组织了一个现场会，推广何来广施用腐植酸叶面肥防病增产的试验。 2.2.2 防治作物虫害：山西农业大学发现，应用腐植酸钠防治麦蚜、棉蚜的作用优于当时的化学农药，杀虫效率在90％以上。北京市1979年试验0.03％腐植酸钠与800倍乐果作对照，防治菜蚜，24小时杀虫率分别为90.5％和85.8％，一周后分别为96.8％和92.3％。我们2003年在江西省星子县、德安县发现，施用腐植酸叶面肥后，果树上的梨红蜘蛛、桃蚜等虫口密度显著降低，有一定的防治效果。 3、改善品质，提高农产品的市场竞争力。 3.1提高农产品的营养品质。例如，糖类、蛋白质、脂肪、维生素的数量与质量都能增加和改善。 江西省乐平镇粮管所，2001年加工测定，应用腐植酸叶面肥的稻谷出米率提高4—5％，花生和油菜籽出油率提高1.5—2%。据我们2003年在星子县泽泉乡测定，应用腐植酸叶面肥的晚稻出米率为70.6％，碎米率为4.2％，对照田出米率为68.7％，碎米率8.2％。至于提高含糖量的资料列成表10[2] [4]。表10腐植酸肥提高瓜果含糖量的效果
参试作物测定地点腐植酸区含糖量％对照区含糖量％比较测定时间
苹果北京果树试验场8.438.08＋0.361979
鸭梨北京果树试验场11.5010.00＋1.51980
黄桃广东茂名8.87.80＋1.01980
水蜜桃江西星子12.59.3＋3.22003
脐橙江西永修9.97.6＋2.32003
温柑江西余江10.28.7＋1.52002
草莓江西信丰12.911.7＋1.22003
杨梅江西永修12.59.0＋3.52003
甜瓜江西星子12.59.3＋3.22003
西瓜江西永修12.69.6＋3.02003
腐植酸对烟叶、茶叶的提质作用也较显著，据河南省农林科学院烟草研究所1981—1982年对比试验，试验面积为430.2亩，施腐植酸复合肥的烟叶的上等烟比例占6.73％，比无机复合肥烟叶提高116％，平均每斤烟叶价为0.906元，比无机复合肥烟叶提高0.136元。卷烟质量经评吸鉴定结果，质量好，烟叶含糖量17.71％，比无机复合肥高0.73％，施木克值为2，比无机复合肥高0.06，而且香气量足。杂气含量低。江西九江市庐山区茶科所的茶树喷施腐植酸的茶叶的水浸出物浓度提高2.66个百分点，茶多酚增加2.95％，咖啡碱增加0.05％（江西省蚕茶研究所化验）。 3.2改善农产品的外观品质（商品品质），例如减少畸形果、大小均匀、色泽艳，提高产品的商品等级。据我们2003年在江西赣州市测定，脐橙应用腐植酸后，果面光滑，色泽鲜亮，大果率（商品果）增加。应用腐植酸的脐橙7—8cm的商品果占70.91％，而对照区的商品果仅占42.72％。同年，在江西九江市星子县桃花源果场调查，应用了腐植酸的畸形果率仅7.9％，对照处理畸形果达41.4％。据宋红勤观察，大白菜应用了黄腐植酸有机无机复合肥后，外观品质显著改善，一是结球紧实度高，二是未发生软腐病，而应用等量化肥的处理则紧实度稍差，稍有焦变现象，并轻度感染软腐病。 3.3延长瓜果、花卉的保鲜和贮运时间。2003 年，江西省永修县的农民告诉我们，应用了腐植酸叶面肥的草莓保鲜期长。据我们取样回实验室测定，应用了腐植酸叶面肥的草莓，室内贮存到第11天才开始出现烂果迹象，而对照处理的草莓室内贮存到第4天就开始出现烂果，草莓保鲜期至少延长了7天。江西省德安县花农认为喷施4次腐植酸叶面肥后，百合花期比对照处理延长了五天。三、腐植酸在作物生长化学调控中的机制探讨1、促进作物对营养元素的吸收利用中国科学院化学研究所通过质壁分离复原试验，揭示了腐植酸可以影响作物细胞膜的通透性，从而促进作物对营养元素的吸收利用。日本按50ppm的浓度向土壤施入腐植酸肥料后，用α—萘胺氧化能力测定根的吸收能力，发现水稻提高155％，小麦提高110％，黄瓜提高86％，大豆提高37％，资料见图2。图2腐植酸对作物根系吸收能力的影响 我国北京农业大学测定，施腐植酸铵的玉米比施等量硫酸铵的多吸收氮8.8％，单株含氮量施腐铵的多36.6％。广西省农科院测定，在早稻齐穗期施腐铵较施等量碳铵植株多吸收氮11.4％，晚稻育穗期多吸收氮8.6％。腐植酸对促进作物吸收磷的能力也很显著，可以大大提高磷肥的利用率。北京农业大学用放射示踪法测定，在等氮条件下，过磷酸钙利用率为23.3％，添加腐铵后，利用率为28.8％；添加硝基腐植酸铵后，利用率为32％。同时，腐植酸可以抑制土壤的钾肥的固定，提高对钾肥的利用率。日本试验，当对照区的速效钾流失率为11.55％时，腐植酸钾仅流失7.4％。至于添加腐肥防止土壤固钾的效果见图3。图3 腐植酸防止土壤固钾的效果 2、促进酶的活性 施用腐植酸可以增加瓜果、甘蔗、甜菜的含糖量，主要内因就是使作物体内酶的活性强度增高，使新陈代谢作物旺盛，从而有利于物质的转化和积累，提高农产品的糖、酸、维生素的含量。1980年，西南农学院研究，对照处理的西瓜叶片过氧化氢酶活性：O2（毫升/克/2分钟），为46.4％，施用各种腐植酸处理的西瓜叶片则提高到89.13—134.68。 北京大学测定吲哚乙酸氧化酶的活性表明，黄腐植酸能使豌豆下胚轴中的内源生长素活性上升，这是由于体内的吲哚乙酸氧化酶受到黄腐植酸的抑制所致。国外，也有研究报导，腐植酸成分中的酚类物质能引起吲哚乙酸氧化酶的破坏而促进体内生长素含量的相对提高，因而促进作物根系和茎叶、花、果的强烈生长。多项重复试验表明，1/10000腐植酸钠溶液强烈刺激小麦根系生长，水培第三天就能表现出来，在一周内效果最明显，比对照根长增加75％。1/10000腐植酸钠水溶液培养棉花，当对照尚未长出真叶时，处理苗已长出2—3片真叶[2]。而且，在低温、缺磷、缺氧和干旱条件下，腐植酸钠刺激生长的作用更为明显，说明，腐植酸钠可提高作物的抗逆性。 3、促进叶绿素的形成，提高光合作用效率 据陈淑云等研究，花卉施用腐植酸营养液后，叶绿素含量明显增加。腐植酸营养液栽培的美女樱，叶绿素含量2.34mg/Kg，对照处理为1.90mg/Kg，增加24％；四季梅的叶绿素含量为1.64mg/Kg，比对照增加24.34％。 为了探索腐植酸叶面肥对农作物叶片光合作用机能的影响，我们曾在2000年7月利用从美国进口的光合作用测定仪进行测定。结果是使用腐植酸叶面肥使农作物叶片的光合作用强度提高，效率提高，资料列成表11。表11 腐植酸叶面肥对作物光合作用的影响
测定时间测定作物施肥处理光合有效辐射微摩尔/m2/秒净光合速率微摩尔/m2/秒蒸腾速率毫摩尔/m2/秒气孔导度毫摩尔/m2/秒
上午10时花生CK958.8-5.420.4215.58
腐植酸叶面肥200克/亩974.80.270.9922.28
下午3时苦瓜CK1256.31.160.5411.30
腐植酸叶面肥500克/亩1386.61.731.1523.40
下午4时茄子CK1271.51.412.0659.5
腐植酸叶面肥200克/亩1399.55.382.2464.9
注：数据来自中国科学院红壤生态实验站，按10点平均。4、促进呼吸作用大量研究表明，腐植酸分子中的多元酚结构可以作为氧的活化剂和氢的接受体，可有效促进作物体氧化还原的作用，加强呼吸作用强度，可以为作物在缺氧环境下继续生长提供一定条件。表12 腐植酸钠对水稻植株酶活性及根叶呼吸强度的影响
处理抗坏血酸氧化酶（抗坏血酸毫克/克重/小时）多酚氧化酶、（二茶酚毫克/克重/小时）根系呼吸强度CO2毫克/小时/100克叶片呼吸强度CO2毫克/小时/100克
含量％含量％含量％含量％
对照2.09100.02.35100.0167100.066.0100.0
300ppm浸种2.11101.03.05128.011770.091.5139.0
600ppm浸种2.38113.82.72115.0183109.567.5102.0
900ppm浸种2.15102.52.1993.0312187.079.5120.0
（北京农业大学）参考文献 1、中国科学院山西煤炭化学研究所等 腐植酸类肥料科学出版社 1979年 2、秦万德 《腐植酸的综合利用》 科学出版社 1987年 3、张会春 《腐植酸肥料在农业上应用前景初探》 农业与技术199919（6） 4、吴金发等 腐植酸叶面肥的增产机制及其施用技术 2006.5 5、陈淑云等 “绿生源”高效植物营养液的研制及其应用 《腐植酸》 2006.1 6、宋红勤 黄腐酸有机无机复混肥在蔬菜上的施用效果 山东农业科技2004年增刊
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