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腐植酸在作物生長發(fā)育化學控制中的作用及機理探討 中文摘要:腐植酸在作物生長發(fā)育化學控制中有刺激生長、改善品質(zhì)和提高抗逆能力等作用。其作用機制為促進對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、提高酶的活性、調(diào)節(jié)內(nèi)源激素合成、增強呼吸強度和提高光合作用效率等。 關(guān)鍵詞:腐植酸 作物生長發(fā)育化學控制 內(nèi)源激素 酶活性 光合效率 世界上對腐植酸(humic acid)的研究與應用
一、我國農(nóng)業(yè)上應用腐植酸的現(xiàn)狀 我國的腐植酸的試驗、研究及綜合利用開始于二十世紀五十年代。而在農(nóng)業(yè)上的推廣應用則是從二十世紀七十年代就有腐植酸肥料的研發(fā)和試驗示范推廣。當時開發(fā)的品種有腐植酸銨、腐植酸納、腐植酸生化有機肥等系列產(chǎn)品。八十年代初,國家化工部、江西省化工廳在江西萍鄉(xiāng)進行了“腐植酸銨和腐植酸鉀產(chǎn)品定型鑒定”。之后,全國大量農(nóng)業(yè)科技單位進行了腐植酸肥料的研制、生產(chǎn)和推廣應用,并由單純的生產(chǎn)腐植酸銨發(fā)展到腐植酸銨磷鉀復合肥料及腐植酸與大、中、微量元素結(jié)合的葉面肥等,而且在農(nóng)、林業(yè)上推廣應用,取得多方面的良好肥效。進入二十一世紀后,腐植酸作為復合肥料或復混肥料的主要成分之一,已經(jīng)廣泛應用到肥料生產(chǎn)中,尤其是肥料的二次加工領(lǐng)域,已進入了配方肥基礎(chǔ)原料行列。實踐證明,應用腐植酸配方肥料對提高化學肥料利用率和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)作用非常明顯。近年來,腐植酸液態(tài)環(huán)保地膜的研發(fā)成功及推廣示范,更證明了腐植酸產(chǎn)品的應用前景越來越廣闊。 現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)上推廣應用的腐植酸類產(chǎn)品據(jù)腐植酸來源可分成2類: 1、原生腐植酸類:即在農(nóng)田直接利用含有大量有機質(zhì)、腐植酸的泥炭資源作肥料。例如,用泥炭土配置營養(yǎng)土、作土壤改良劑等。 2、次生腐植酸類: ①風化煤再生腐植酸類產(chǎn)品; ②褐煤再生腐植酸類產(chǎn)品; ③生化腐植酸類產(chǎn)品; ④生物腐植酸類產(chǎn)品。 至于應用腐植酸二次加工的肥料,主要有腐銨、腐鈉、腐鉀、腐植酸復合肥、腐植酸摻混肥、腐植酸葉面肥等種,以腐植酸鈉、腐植酸復混肥、腐植酸葉面肥推廣較多。 二、腐植酸在作物生長發(fā)育化學控制中的作用 1、刺激生長,協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長的關(guān)系。 1.1刺激根系生長 據(jù)我們在江西鷹潭、上饒等地觀察,腐植酸葉面肥對促進水稻、花生、葛等作物根系生長作用明顯[4],資料列成表1。 表1 腐植酸葉面肥對作物根系生長的影響
(江西省余江縣土肥站,2002) 數(shù)據(jù)表明,應用腐植酸以后,作物的根系生長發(fā)育刺激效果很好,根幅擴大,根干重增幅大,根系活力也明顯增強,表現(xiàn)在白根比例提高顯著,說明根系的活力旺盛,吸收養(yǎng)分能力增強,能夠有效地利用深層土壤的養(yǎng)分和水分,打下了作物高產(chǎn)的營養(yǎng)基礎(chǔ)。 1.2促進莖葉生長 經(jīng)過試驗示范,施用腐植酸葉面肥后,茶葉、桑葉、白菜葉的刺激生長效果明顯[4],資料列成表 2。 表2 腐植酸葉面肥對作物葉生長的影響
(江西華農(nóng)公司技術(shù)部) 北京市農(nóng)科院果樹研究所試驗場通過根部施用腐植酸肥,鴨梨的新梢長度及葉片數(shù)、葉大小均明顯優(yōu)于對照,資料列成表3: 表3 腐植酸對鴨梨樹地上部分生長的影響
我們在江西余江縣應用腐植酸葉面肥進行試驗示范,資料表明,腐植酸葉面肥對水稻莖和分蘗的生長促進不明顯,但對劍葉的生長促進效果明顯[4],資料見表4。 表4 腐植酸對水稻莖葉生長的影響
(江西余江縣土肥站,2000年) 1.3有利于生殖生長 據(jù)我們的大面積推廣應用實踐,施用腐植酸對農(nóng)作物的生殖生長極為有利。例如,促進花芽分化,減少花(蕾、果)的脫落,;、座果,增果效果優(yōu)于常用的化學;ū9麆。 1.3.1 柑桔類果樹應用腐植酸后座果率顯著提高。 臍橙是一種落花落果相當嚴重的果樹,據(jù)Erickson(1960)測定:一株臍橙總花蕾數(shù)為198693個,落蕾落花落果總數(shù)高達198274個,結(jié)果419個,座果率僅0.2%。目前江西省用于臍橙;ū9淖罴鸦瘜W藥劑為細胞分裂素類加赤霉素類,即通常稱為BA+GA混合噴施效果較好。2003年我們在贛州市果業(yè)技術(shù)推廣站施大敏、曾慶鑾專家的幫助下,在信豐縣大塘埠鎮(zhèn)市法院果園場進行了腐植酸葉面肥;ū9囼炗^察,結(jié)果使用腐植酸葉面肥的臍橙樹座果率為6.8%,使用BA+GA保果的臍橙樹座果率為5.5%,提高了一點三個百分點[4]。 表5 腐植酸葉面肥對柑桔座果率及產(chǎn)量的影響
(江西華農(nóng)公司科技部,2003) 1.3.2 棉花應用腐植酸后,花芽發(fā)育提前,伏前桃增加,果枝層數(shù)增多,蕾鈴脫落減少,伏桃和秋桃也明顯增加,棉花產(chǎn)量增加顯著。資料見表6。 表6 腐植酸葉面肥對棉花生長發(fā)育的影響
(江西華農(nóng)公司技術(shù)部,2003) 1.3.3 西瓜、甜瓜應用腐植酸后,瓜多、瓜大,增產(chǎn)2—3成。 表7 腐植酸葉面肥對西瓜、甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)的影響
(江西華農(nóng)公司技術(shù)部,2003—2004) 2、調(diào)節(jié)生理,增強作物對不良條件的抵抗能力 2.1 增強抗旱耐澇能力:根據(jù)我們在江西省大面積推廣腐植酸葉面肥的實踐資料,施用腐植酸后,棉花、花生、水稻等作物的抵抗伏秋干旱、夏季洪澇能力顯著增強,促進災年增產(chǎn)增收。2003年贛北棉花產(chǎn)區(qū)發(fā)生了罕見的夏秋連續(xù)干旱,造成大面積減產(chǎn)減收。但是,凡是應用了腐植酸的棉花卻創(chuàng)造了奇跡,棉株青秀老健,結(jié)桃累累,大災之年大增產(chǎn)。德安縣長龍村16組棉農(nóng)熊時東,1.7畝棉地,其中1.2畝噴施了4次,計0.8公斤腐植酸葉面肥,其余0.5畝則為常規(guī)施肥對照區(qū),結(jié)果腐植酸區(qū)棉株高出0.21米,果枝增加5層,每株棉鈴增加11.4個,畝產(chǎn)籽棉高出1.3倍。2002年,余江縣五萬畝花生,遭遇嚴重干旱,普遍減產(chǎn)3成以上。這個縣的劉家站墾殖場一分場艾隆村農(nóng)民官元開等5戶農(nóng)民,在20多畝花生地里,連續(xù)噴施了三次腐植酸葉面肥,這些地的花生卻茂盛生長,未受干旱影響,平均畝產(chǎn)在300公斤左右,臨近成百畝花生卻旱得火燒一樣,畝產(chǎn)僅150多公斤。2000年,樂平市馬家良種場晚稻遇到了嚴重秋旱,該場的柴油機壞了一段時間,抽不到水灌田,結(jié)果未噴腐植酸葉面肥的晚稻大都干枯減產(chǎn),畝產(chǎn)不到200公斤,而噴施了兩遍腐植酸葉面肥的晚稻依然生長良好,畝增稻谷200公斤。至于耐澇方面,余江縣平定鄉(xiāng)洪橋村農(nóng)民就認識到,施用了腐植酸肥料的早稻,雖然兩度山洪淹沒,禾苗長勢仍旺,未用的田塊長勢差,還發(fā)病嚴重。有一戶農(nóng)民有一坵田,噴施葉面肥時有幾分田未噴到。結(jié)果,腐植酸葉面肥噴到那里,那里的禾苗長勢好,明顯分界。 2.2. 增強抗病蟲害能力。 2.2.1防治作物病害:自1979年起,河北農(nóng)業(yè)大學唐山分校、北京市農(nóng)科院林科所試驗站和北京市土肥 站等相繼進行了腐植酸鈉防治蘋果樹腐爛病的試驗,取得了很好的效果。唐山分校的資料列成表8[2]。表8 腐植酸鈉防治蘋果腐爛病的效果
注:品種為國光、紅星等27年生樹。 山西農(nóng)業(yè)大學1978年起,應用腐植酸鈉防治棉花炭疽病、黃瓜霜霉病、番茄白粉病等進行了試驗,獲得顯著防效。江西省彭澤縣1979年在棉花幼苗地噴灑腐植酸鈉,結(jié)果立枯病發(fā)病率減少50%以上、炭疽病發(fā)病率減少65%以上。北京市土肥站1981年施用腐鈉、腐鉀和腐植酸氮磷鉀等對青椒病毒病的防治效果較好,防治率比對照(清水)高65.9%、73%和76%。據(jù)我們在花生及辣椒上做的試驗調(diào)查,說明腐植酸葉面肥具有良好的防治效果[4]。 表9 腐植酸葉面肥對作物抗病性的影響
注:數(shù)據(jù)來自余江縣鄧埠鎮(zhèn)、劉家站場。 另據(jù)在江西省余干縣鷺鷥港鄉(xiāng)茶林村的調(diào)查,該村委會主任何來廣2000年5月24日在自己的1.2畝水稻田中噴施了腐植酸葉面肥兩遍,結(jié)果禾苗粗壯、挺拔、穗長粒飽,未發(fā)生病害,而在同一個茶林畈上的禾苗幾乎全感染了紋枯病、稻瘟病,每畝都因病減產(chǎn)三、四百斤。于是,鄉(xiāng)人民政府在這里組織了一個現(xiàn)場會,推廣何來廣施用腐植酸葉面肥防病增產(chǎn)的試驗。 2.2.2 防治作物蟲害:山西農(nóng)業(yè)大學發(fā)現(xiàn),應用腐植酸鈉防治麥蚜、棉蚜的作用優(yōu)于當時的化學農(nóng)藥,殺蟲效率在90%以上。北京市1979年試驗0.03%腐植酸鈉與800倍樂果作對照,防治菜蚜,24小時殺蟲率分別為90.5%和85.8%,一周后分別為96.8%和92.3%。我們2003年在江西省星子縣、德安縣發(fā)現(xiàn),施用腐植酸葉面肥后,果樹上的梨紅蜘蛛、桃蚜等蟲口密度顯著降低,有一定的防治效果。 3、改善品質(zhì),提高農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力。 3.1 提高農(nóng)產(chǎn)品的營養(yǎng)品質(zhì)。例如,糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素的數(shù)量與質(zhì)量都能增加和改善。 江西省樂平鎮(zhèn)糧管所,2001年加工測定,應用腐植酸葉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%。據(jù)我們2003年在星子縣澤泉鄉(xiāng)測定,應用腐植酸葉面肥的晚稻出米率為70.6%,碎米率為4.2%,對照田出米率為68.7%,碎米率8.2%。至于提高含糖量的資料列成表10[2] [4]。 表10 腐植酸肥提高瓜果含糖量的效果
腐植酸對煙葉、茶葉的提質(zhì)作用也較顯著,據(jù)河南省農(nóng)林科學院煙草研究所1981—1982年對比試驗[2],試驗面積為430.2畝,施腐植酸復合肥的煙葉的上等煙比例占6.73%,比無機復合肥煙葉提高116%,平均每斤煙葉價為0.906元,比無機復合肥煙葉提高0.136元。卷煙質(zhì)量經(jīng)評吸鑒定結(jié)果,質(zhì)量好,煙葉含糖量17.71%,比無機復合肥高0.73%,施木克值為2,比無機復合肥高0.06,而且香氣量足。雜氣含量低。江西九江市廬山區(qū)茶科所的茶樹噴施腐植酸的茶葉的水浸出物濃度提高2.66個百分點,茶多酚增加2.95%,咖啡堿增加0.05%(江西省蠶茶研究所化驗)[4]。 3.2 改善農(nóng)產(chǎn)品的外觀品質(zhì)(商品品質(zhì)),例如減少畸形果、大小均勻、色澤艷,提高產(chǎn)品的商品等級。據(jù)我們2003年在江西贛州市測定,臍橙應用腐植酸后,果面光滑,色澤鮮亮,大果率(商品果)增加。應用腐植酸的臍橙7—8cm的商品果占70.91%,而對照區(qū)的商品果僅占42.72%[4]。同年,在江西九江市星子縣桃花源果場調(diào)查,應用了腐植酸的畸形果率僅7.9%,對照處理畸形果達41.4%。據(jù)宋紅勤觀察[6],大白菜應用了黃腐植酸有機無機復合肥后,外觀品質(zhì)顯著改善,一是結(jié)球緊實度高,二是未發(fā)生軟腐病,而應用等量化肥的處理則緊實度稍差,稍有焦變現(xiàn)象,并輕度感染軟腐病。 3.3 延長瓜果、花卉的保鮮和貯運時間。2003 年,江西省永修縣的農(nóng)民告訴我們,應用了腐植酸葉面肥的草莓保鮮期長。據(jù)我們?nèi)踊貙嶒炇覝y定,應用了腐植酸葉面肥的草莓,室內(nèi)貯存到第11天才開始出現(xiàn)爛果跡象,而對照處理的草莓室內(nèi)貯存到第4天就開始出現(xiàn)爛果,草莓保鮮期至少延長了7天。江西省德安縣花農(nóng)認為噴施4次腐植酸葉面肥后,百合花期比對照處理延長了五天。 三、腐植酸在作物生長化學調(diào)控中的機制探討 1、促進作物對營養(yǎng)元素的吸收利用 中國科學院化學研究所通過質(zhì)壁分離復原試驗,揭示了腐植酸可以影響作物細胞膜的通透性,從而促進作物對營養(yǎng)元素的吸收利用[2]。日本按50ppm的濃度向土壤施入腐植酸肥料后,用α—萘胺氧化能力測定根的吸收能力,發(fā)現(xiàn)水稻提高155%,小麥提高110%,黃瓜提高86%,大豆提高37%,資料見圖2。 圖2 腐植酸對作物根系吸收能力的影響 我國北京農(nóng)業(yè)大學測定,施腐植酸銨的玉米比施等量硫酸銨的多吸收氮8.8%,單株含氮量施腐銨的多36.6%。廣西省農(nóng)科院測定,在早稻齊穗期施腐銨較施等量碳銨植株多吸收氮11.4%,晚稻育穗期多吸收氮8.6%。腐植酸對促進作物吸收磷的能力也很顯著,可以大大提高磷肥的利用率。北京農(nóng)業(yè)大學用放射示蹤法測定,在等氮條件下,過磷酸鈣利用率為23.3%,添加腐銨后,利用率為28.8%;添加硝基腐植酸銨后,利用率為32%。同時,腐植酸可以抑制土壤的鉀肥的固定,提高對鉀肥的利用率。日本試驗,當對照區(qū)的速效鉀流失率為11.55%時,腐植酸鉀僅流失7.4%。至于添加腐肥防止土壤固鉀的效果見圖3。 圖3 腐植酸防止土壤固鉀的效果 2、促進酶的活性 施用腐植酸可以增加瓜果、甘蔗、甜菜的含糖量,主要內(nèi)因就是使作物體內(nèi)酶的活性強度增高,使新陳代謝作物旺盛,從而有利于物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和積累,提高農(nóng)產(chǎn)品的糖、酸、維生素的含量。1980年,西南農(nóng)學院研究[2],對照處理的西瓜葉片過氧化氫酶活性:O2(毫升/克/2分鐘),為46.4%,施用各種腐植酸處理的西瓜葉片則提高到89.13—134.68。 北京大學測定吲哚乙酸氧化酶的活性表明,黃腐植酸能使豌豆下胚軸中的內(nèi)源生長素活性上升,這是由于體內(nèi)的吲哚乙酸氧化酶受到黃腐植酸的抑制所致。國外,也有研究報導,腐植酸成分中的酚類物質(zhì)能引起吲哚乙酸氧化酶的破壞而促進體內(nèi)生長素含量的相對提高,因而促進作物根系和莖葉、花、果的強烈生長。多項重復試驗表明,1/10000腐植酸鈉溶液強烈刺激小麥根系生長,水培第三天就能表現(xiàn)出來,在一周內(nèi)效果最明顯,比對照根長增加75%。1/10000腐植酸鈉水溶液培養(yǎng)棉花,當對照尚未長出真葉時,處理苗已長出2—3片真葉[2]。而且,在低溫、缺磷、缺氧和干旱條件下,腐植酸鈉刺激生長的作用更為明顯,說明,腐植酸鈉可提高作物的抗逆性。 3、促進葉綠素的形成,提高光合作用效率 據(jù)陳淑云等研究[5],花卉施用腐植酸營養(yǎng)液后,葉綠素含量明顯增加。腐植酸營養(yǎng)液栽培的美女櫻,葉綠素含量2.34mg/Kg,對照處理為1.90mg/Kg,增加24%;四季梅的葉綠素含量為1.64mg/Kg,比對照增加24.34%。 為了探索腐植酸葉面肥對農(nóng)作物葉片光合作用機能的影響,我們曾在2000年7月利用從美國進口的光合作用測定儀進行測定[4]。結(jié)果是使用腐植酸葉面肥使農(nóng)作物葉片的光合作用強度提高,效率提高,資料列成表11。 表11 腐植酸葉面肥對作物光合作用的影響
注:數(shù)據(jù)來自中國科學院紅壤生態(tài)實驗站,按10點平均。 4、促進呼吸作用 大量研究表明,腐植酸分子中的多元酚結(jié)構(gòu)可以作為氧的活化劑和氫的接受體,可有效促進作物體氧化還原的作用,加強呼吸作用強度,可以為作物在缺氧環(huán)境下繼續(xù)生長提供一定條件。 表12 腐植酸鈉對水稻植株酶活性及根葉呼吸強度的影響
(北京農(nóng)業(yè)大學) 參考文獻 1、中國科學院山西煤炭化學研究所等 腐植酸類肥料 科學出版社 1979年 2、秦萬德 《腐植酸的綜合利用》 科學出版社 1987年 3、張會春 《腐植酸肥料在農(nóng)業(yè)上應用前景初探》 農(nóng)業(yè)與技術(shù) 1999 19(6) 4、吳金發(fā)等 腐植酸葉面肥的增產(chǎn)機制及其施用技術(shù) 2006.5 5、陳淑云等 “綠生源”高效植物營養(yǎng)液的研制及其應用 《腐植酸》 2006.1 6、宋紅勤 黃腐酸有機無機復混肥在蔬菜上的施用效果 山東農(nóng)業(yè)科技2004年增刊 |
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