腐植酸與農(nóng)業(yè)節(jié)水

農(nóng)水資源是制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，存在水資源數(shù)量不足、分布不均，比例下降、缺口加大，旱災(zāi)頻發(fā)、超采嚴(yán)重，大量浪費(fèi)、生產(chǎn)力低等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，腐植酸及其衍生產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)抗旱節(jié)水方面效果顯著。現(xiàn)介紹腐植酸在增強(qiáng)土壤保水性、提高作物抗旱性以及與水肥一體化結(jié)合等3個(gè)方面的研究和應(yīng)用案例，與大家分享。

一、腐植酸與土壤保水性

腐植酸是含有多種含氧官能團(tuán)的高分子有機(jī)膠體，既是一種兩性膠體也是一種親水膠體，具有較強(qiáng)的吸附、絡(luò)合、螯合和離子交換能力，可以增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，特別是毛細(xì)管孔隙度，提高土壤持水量。此外，腐植酸還可與其他高分子材料聚合，形成高分子三維網(wǎng)狀聚合物，如腐植酸-聚丙烯酸類(lèi)保水劑、腐植酸-丙烯酰胺-丙烯酸類(lèi)保水劑、腐植酸-黏土-聚丙烯酸類(lèi)保水劑、腐植酸-淀粉-聚丙烯酸類(lèi)保水劑等，通過(guò)滲透作用機(jī)制吸水，提高土壤保水性。因此，腐植酸既可單獨(dú)作保水劑使用，又可與其他保水劑、土壤改良劑或與肥料復(fù)配使用。

【案例1】山東省植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室馬征等（2018）以“濟(jì)麥22”為材料，研究了4種不同類(lèi)型的保水劑對(duì)土壤團(tuán)聚體組成及土壤微生物量碳、氮的影響。結(jié)果表明：復(fù)合類(lèi)型腐植酸保水劑的施用更有利于提高土壤水穩(wěn)性大團(tuán)聚體含量及穩(wěn)定性，且對(duì)土壤微生物量碳、氮含量的促進(jìn)作用更為顯著，可以有效改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤質(zhì)量。

【案例2】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院郭世文等（2017）研究了保水劑和黃腐酸對(duì)土壤水分保持以及作物耗水的影響效果。結(jié)果表明：土壤缺水會(huì)嚴(yán)重影響玉米的株高、葉面積、穗粒數(shù)、干重、產(chǎn)量和收獲指數(shù)，單獨(dú)施用保水劑和黃腐酸均可以緩解干旱對(duì)這些指標(biāo)引起的不良影響，但保水劑和黃腐酸配施顯著降低了玉米的蒸騰速率，提高了玉米產(chǎn)量。在干旱缺水條件下，施用45 kg/hm2保水劑的基礎(chǔ)上再施用120 kg/hm2黃腐酸效果最好，水分利用效率提高了約90%，產(chǎn)量增加了50%。

【案例3】中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)農(nóng)業(yè)水問(wèn)題研究中心王曉娟等（2015）研究了不同黃腐酸土壤改良劑施用量對(duì)大豆耗水動(dòng)態(tài)、養(yǎng)分吸收及水肥表觀利用率的影響。結(jié)果表明：黃腐酸土壤改良劑可降低大豆0～60天耗水量，其中以砂土上0～30天耗水量降低效果顯著；可顯著提高壤土和黏土上種植的大豆生物量水分利用效率，分別提高5.0%～44.3%和26.5%～40.9%；可顯著提高大豆氮吸收量、磷吸收量、氮肥表觀利用率、磷肥表觀利用率及大豆產(chǎn)量；30 kg/hm2黃腐酸土壤改良劑對(duì)砂土和壤土上種植的大豆養(yǎng)分吸收、肥料利用和產(chǎn)量提升效果最明顯，黏土上為15 kg/hm2。

【案例4】南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院王曉洋等（2013）研究了不同改良劑對(duì)濱海鹽漬土水鹽特性的影響。結(jié)果表明：腐植酸土壤改良劑在抑制濱海鹽漬土鹽分和降低土壤容重方面效果最佳，經(jīng)腐植酸（300 kg/hm2）處理后，0～5、5～20和20～40 cm土層鹽分含量較CK分別減少了29.2%、32.6%和25.9%，土壤容重較CK減少了10.2%，土壤孔隙度和飽和導(dǎo)水率較CK相對(duì)提高；腐植酸土壤改良劑促進(jìn)作物增產(chǎn)效果最為明顯，玉米和油菜產(chǎn)量較CK分別增加了104.8%和41.6%。

【案例5】河北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院劉磊等（2012）研究了腐植酸復(fù)合肥對(duì)玉米生育期土壤含水量、玉米生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：腐植酸復(fù)合肥深松分層一次性施用能使10～90 cm土層內(nèi)土壤含水量平均提高7.16%，玉米產(chǎn)量達(dá)到1883 kg/hm2，較對(duì)照提高16.06%，差異顯著。

二、腐植酸與作物抗旱性

腐植酸可通過(guò)調(diào)控酶活性、調(diào)節(jié)滲透壓、減少干旱條件下膜結(jié)構(gòu)損傷、降低蒸騰強(qiáng)度等作用來(lái)提高作物的抗旱性。腐植酸具有類(lèi)似脫落酸作用，能抑制鉀離子在保衛(wèi)細(xì)胞中的積累，從而減小氣孔的開(kāi)張度；腐植酸可刺激植物合成脯氨酸，使其超常積累，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)溶物質(zhì)濃度和水分生理代謝過(guò)程，維持滲透壓，減少水損失；腐植酸可提高超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶等酶的活性，清除活性氧自由基，刺激作物生命活動(dòng)，提高滲透壓和抗脫水性能；腐植酸可激活硝酸還原酶活性，抑制吲哚乙酸過(guò)氧化物酶和吲哚乙酸氧化酶活性，降低脂質(zhì)過(guò)氧化物丙二醛的含量，以減少植物在干旱逆境下膜結(jié)構(gòu)的損害，維持體內(nèi)氧的代謝平衡，降低蒸騰強(qiáng)度。

【案例1】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所宋文靜等（2017）研究了干旱脅迫下黃腐酸鉀對(duì)烤煙幼苗保水滲透調(diào)節(jié)能力的影響。結(jié)果表明：干旱脅迫下，增施黃腐酸鉀提高了烤煙葉片含水量，顯著增加了葉片可溶性糖和脯氨酸含量，促進(jìn)了可溶性蛋白的積累，從而增強(qiáng)了細(xì)胞的吸水能力，提高烤煙植株的抗旱性。

【案例2】西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院張玲（2016）研究了黃腐酸和甜菜堿對(duì)蘋(píng)果抗旱生理及果實(shí)產(chǎn)量品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：?jiǎn)问┗騼烧吲涫┚煌潭忍岣咛O(píng)果砧木“平邑甜茶”葉片可溶性糖、可溶性蛋白及脯氨酸含量，提高了超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶活性，降低了丙二醛含量，提高了“平邑甜茶”葉片相對(duì)含水量，改善了葉片水分狀況，提高了葉片凈光合速率及水分利用率，從而緩解了“平邑甜茶”的受旱害程度，提高了其抗旱性，且兩者配施效果好于單施處理。

【案例3】?jī)?nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院劉偉（2014）研究了腐植酸水溶肥料對(duì)燕麥抗旱生理特性的影響。結(jié)果表明：水分脅迫下噴施腐植酸水溶肥料，提高了燕麥葉片的光合作用，葉綠素相對(duì)含量增加了5.62%～8.32%，光合速率增加了12.65%～63.14%，氣孔導(dǎo)度降低了7.50%～34.33%，蒸騰速率降低了7.56%～43.63%；改善了燕麥葉片滲透調(diào)節(jié)系統(tǒng)，游離脯氨酸增加了4.25%～23.47%，可溶性糖增加了6.41%～26.27%，可溶性蛋白增加了10.28%～14.06%；改善了燕麥葉片質(zhì)膜系統(tǒng)，相對(duì)電導(dǎo)率降低了5.52%～17.31%，丙二醛含量降低了13.25%～20.91%；改善了燕麥葉片保護(hù)酶系統(tǒng)，超氧化物歧化酶增加了19.54%～29.76%，過(guò)氧化物酶增加了17.42%～20.12%，過(guò)氧化氫酶增加了29.86%～44.84%。隨著水分脅迫程度增加，噴施腐植酸水溶肥料燕麥單產(chǎn)增幅越大。

【案例4】新疆昌源水務(wù)科學(xué)研究院農(nóng)藝所劉廣成等（2014）研究了在正常灌水量的100%和70%條件下，“FZ-多功能生物抗蒸騰劑”和“FA-新型植物抗蒸劑”2種含黃腐酸新型抗蒸騰劑對(duì)小麥抗旱增產(chǎn)效果的影響。結(jié)果表明：在同等條件下，與對(duì)照相比，噴施兩種抗蒸騰劑后，小麥葉片氣孔導(dǎo)度減少了24.4%～57.5%，葉綠素含量增加了8%～25%，土壤含水量平均提高了13.8%～27.2%，產(chǎn)量平均增加了13.41%～15.98%，增產(chǎn)最高可達(dá)19.9%。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，2種抗蒸騰劑均達(dá)到了促進(jìn)小麥抗旱增產(chǎn)的理想效果，以FZ-多功能生物抗蒸騰劑效果較好。

【案例5】河北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院程趙慧等（2014）比較了不同質(zhì)量濃度的腐植酸鈉對(duì)丹參抗旱性的影響。結(jié)果表明：在干旱條件下利用5 g/L腐植酸鈉溶液對(duì)丹參種子進(jìn)行浸種能夠顯著提高其萌發(fā)率；噴施1 g/L腐植酸鈉可明顯使丹參幼苗氣孔收縮，從而降低蒸騰速率，使丹參幼苗抗旱性得到顯著提高。生理檢測(cè)結(jié)果表明，噴施5 g/L腐植酸鈉溶液可明顯提高丹參幼苗的可溶性糖和葉綠素含量，這是提高丹參抗旱能力的一個(gè)影響因素。

三、腐植酸與水肥一體化技術(shù)

水肥一體化是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一號(hào)技術(shù)，具有省水、省肥、省工、省力、高效的優(yōu)勢(shì)。腐植酸水溶肥產(chǎn)品種類(lèi)多、數(shù)量大，適用作物廣泛（包含大田作物、蔬菜作物、果樹(shù)作物等），除增強(qiáng)肥效外，還兼具“育化土壤+增強(qiáng)作物抗逆性+改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)”等效果，與水肥一體化技術(shù)結(jié)合，可以產(chǎn)生1+1大于2的效果。

【案例1】河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院席奇亮（2018）基于水肥一體化技術(shù)，對(duì)烤煙增產(chǎn)提質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：水肥一體化施用含黃腐酸煙草專(zhuān)用液體肥料處理的煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值分別可達(dá)到3604.5 kg/hm2和69957.0元/公頃，較常規(guī)栽培處理分別提高25.4%和29.9%，同時(shí)還能降低生產(chǎn)成本3820元/公頃，增加煙農(nóng)純收入19904.5元/公頃；明顯提升了煙葉的品質(zhì)；顯著提高了煙株氮肥表觀利用率，較常規(guī)栽培處理提高了70.42%，氮肥偏生產(chǎn)力提高了12.87%，土壤氮素依存率降低了15.24%。

【案例2】中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李莉等（2018）以番茄為試材，采用膜下滴灌方式，對(duì)比了不同腐植酸復(fù)混肥（適合滴灌）的施用量和配比對(duì)番茄產(chǎn)量與品質(zhì)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明：增施不同用量腐植酸復(fù)混肥均能提高番茄的單株結(jié)鈴數(shù)、單果質(zhì)量和產(chǎn)量，顯著影響了番茄果實(shí)中可溶性固形物、番茄紅素、硝酸鹽、亞硝酸鹽、總酸、總糖和維生素C含量及pH。綜合性價(jià)比，推薦適宜番茄的腐植酸復(fù)混肥基肥配方：N-P-K配比為9-17-12、腐植酸為17.5 kg、微量元素為0.5 kg、有機(jī)質(zhì)為12.5 kg、膨潤(rùn)土為7.5 kg；追肥配方：氮為115 g/L、鉀為50 g/L、腐植酸為161 g/L、微量元素為0.3 g/L，每7天追肥一次，追肥2100 L/hm2，增產(chǎn)幅度達(dá)到10.73%。

【案例3】西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院聶文瀚（2017）通過(guò)研究水肥一體化滴灌黃腐酸鉀和水溶性化肥，探討了減量施用化肥的途徑及其對(duì)黃瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：水肥一體化滴灌黃腐酸鉀能有效增強(qiáng)土壤的保氮能力，降低土壤的硝化作用強(qiáng)度，防止次生鹽漬化的發(fā)生，抑制兼性厭氧的硝酸還原酶活性，減少土壤中氮素的流失和溫室氣體的排放。使用水肥一體化滴灌黃腐酸鉀，施肥量為常規(guī)施肥量一半時(shí)，即N：209.1 kg/hm2、P2O5：166.2 kg/hm2、K2O：265.2 kg/hm2、黃腐酸鉀：225 kg/hm2，黃瓜株高、莖粗和葉綠素含量等生長(zhǎng)指標(biāo)均超過(guò)常規(guī)施肥，產(chǎn)量最高，達(dá)35.41 t/hm2，比常規(guī)施肥處理增加10.8%。

【案例4】石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院高翔（2016）通過(guò)優(yōu)化腐植酸液體滴灌肥生產(chǎn)工藝，研究了其在棉花上的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：在原材料的選擇方面，將腐植酸鉀、小顆粒尿素、料漿法的磷酸一銨以及曼海姆法的硫酸鉀作為生產(chǎn)腐植酸液體滴灌肥的原材料較為合適；優(yōu)化生產(chǎn)腐植酸液體滴灌肥的生產(chǎn)工藝后，腐植酸液體滴灌肥的腐植酸含量、大量元素（氮、磷、鉀）以及微量元素的含量都有所提高，且高于《含腐植酸水溶肥料》（NY 1106-2010）標(biāo)準(zhǔn)的要求；將腐植酸液體滴灌肥應(yīng)用到滴灌棉花試驗(yàn)中，與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥相比，棉花增產(chǎn)率7%，畝凈收益提高105.28～115.92元。

【案例5】新疆雙龍腐植酸有限公司蔣晨義等（2016）研究了腐植酸水溶肥在膜下滴灌水稻種植中的應(yīng)用效果。結(jié)果表明：施用7 kg/667 m2腐植酸水溶肥處理水稻株高、平均分蘗數(shù)、凈光合速率等方面優(yōu)于5 kg/667 m2處理；但施用5 kg/667 m2處理在根系發(fā)育、葉綠素含量、理論產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素等方面要優(yōu)于7 kg/667 m2施用量處理；施用腐植酸水溶肥處理各指標(biāo)均優(yōu)于未施用腐植酸肥料的對(duì)照組。綜合考慮肥料成本和經(jīng)濟(jì)效益，建議在推廣水稻膜下滴灌種植時(shí)施用腐植酸水溶肥5 kg/667 m2為宜。

綜上，腐植酸抗旱節(jié)水產(chǎn)品于土壤，可增強(qiáng)保水性；于植物，可提高抗旱性；于水肥一體化技術(shù)，具有很多優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，水資源緊缺與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的矛盾越來(lái)越凸顯，充分發(fā)揮腐植酸及其抗旱節(jié)水產(chǎn)品的作用，一定會(huì)為我國(guó)節(jié)水農(nóng)業(yè)作出更大貢獻(xiàn)。