叶面肥发展现状与展望

马彩珺 ， 吕 叶 ， 彭贤辉 ， 陶思宇 ， 孙 栋 , 侯翠红

(郑州大学 化工与能源学院 ， 河南 郑州 450001)



•综述与述评•

叶面肥发展现状与展望

马彩珺 ， 吕 叶 ， 彭贤辉 ， 陶思宇 ， 孙 栋 , 侯翠红*

(郑州大学 化工与能源学院 ， 河南 郑州 450001)

介绍了叶面肥的类别，阐述了叶面肥的营养机理以及叶面施肥相比于根部施肥的优点。综述了叶面肥的研究现状，总结了当前叶面肥在技术方面仍存在的一些问题，并提出表面活性剂的使用对于改善叶面肥润湿性、渗透性、稳定性具有重要的意义。

叶面肥 ； 机理 ； 特点

绝大多数的陆生植物依靠根系吸收养分，但是植物的叶片在吸收水分时能像根一样吸收所需的营养物质[1]。经研究，将不同形态和种类的养分喷施于植物叶面，作物对叶面吸收养分的利用效果与根部施肥是一样的[2]。这给叶面肥的施用提供了合理的依据。叶面肥作为强化作物的营养和防治某些缺素病状的有效途径，已经被广泛应用。

1 叶面肥的分类

我国叶面肥的种类繁多，按照作用功能，可分为以下几种类型。

1.1 营养型叶面肥

此类叶面肥中氮、磷、钾及微量元素等养分含量较高，主要功能是为作物提供各种营养元素，改善作物的营养状况，尤其是适宜于作物生长后期各种营养的补充，能有效、快速地补充植物的营养，改良植物的缺素症。

1.2 调节型叶面肥

此类叶面肥中含有调节植物生长的物质，如生长素、激素类等，主要功能是调控作物的生长发育等。适于植物生长前期、中期使用。

1.3 生物型叶面肥

含微生物体及代谢物，如氨基酸、核苷酸、核酸类物质。主要功能是刺激作物生长，促进作物代谢，减轻和防止病虫害的发生等。

1.4 复合型叶面肥

此类叶面肥种类繁多，复合混合形式多样，凡是植物生长发育所需的营养元素均可加入，其功能有多种，既可提供营养，又可刺激生长调节发育，其作用主要取决于加入的成分种类。

1.5 肥药型叶面肥

除加入营养肥料外，还添加一定成分的杀菌剂或植物抗病物质，以此提供营养的同时，对植物提供抗病性或杀菌抗病性，不仅能促进作物的生长发育，而且能控制病虫害，减少病虫害的发生。

2 叶面肥营养机理

叶子是植物的重要营养器官之一，叶片对养分吸收的形态和机理符合施肥的五大机理，即养分归还学说、最小养分律、最适因子律、报酬递减率和因子综合作用率[3]。喷施在叶表的水溶液先润湿固体表面，然后扩散进入叶片，最终到达细胞内部发挥作用。有实验表明，残留在叶表的养分含量占原始含量的比例与渗透时间呈指数关系[4]。

2.1 养分进入细胞的途径

2.1.1 通过气孔进入叶肉细胞

气孔主要用于和外界进行气体交换及蒸腾作用，但在特殊情况下，也可以允许喷施液通过。有研究表明，在助剂的作用下，将溶液的表面张力降至22～24 mN/m时，水溶养分可经气孔进入叶肉细胞[5]。

2.1.2 养分以吸附—扩散—解吸—跨膜运输的方式穿过植物角质膜，进入表皮细胞

在角质膜上有蜡质运输和亲水运输两种物质运输途径。植物的角质膜由表面蜡质层和下面的角质层组成，角质层又可分成上面的正角质层和下面的角化层。蜡质层的成分是疏水性有机化合物，其组成复杂多样。蜡质化合物分子之间有空隙，养分分子可以扩散穿过空隙，到达角质层。角质层是生物聚酯物质，其单体主要是C16、C18或C16/C18的混合脂肪酸及其衍生物[6]。角质层中的羟基、羧基等极性官能团可参与氢键形成，成为水合离子和水分子的吸附位点，形成物质亲水性运输通道。此外，角质层的果胶质等物质所产生的负电荷具有阳离子交换作用，可促进阳离子穿过角质层。

2.1.3 养分直接通过外质连丝到达表皮细胞膜

外质连丝是连接角质层和表皮细胞膜的微细孔道，植物体可以通过这些微孔主动吸收穿过蜡质层的营养物质；若植物叶片没有角质膜，表皮细胞直接靠细胞壁内的外质连丝吸收养分。

2.2 养分叶面吸收影响因子

2.2.1 植物遗传特性

不同种类植物，叶的形状、组织结构以及各结构的组成成分都会有差异，以致养分吸收情况千差万别。如水生植物相比于陆生植物，没有气孔和角质膜或角质膜很薄。不同植物临界表面张力值不同，其值越大，越有利于叶表养分吸收。通常，双子叶植物的叶面肥吸收效果优于单子叶植物。

2.2.2 喷施部位

叶片背面的气孔数一般比叶表面多，且背面角质膜厚度较薄，临界表面张力较大，利于养分吸收；如铁元素等移动性差的养分喷于新叶效果较好。

2.2.3 环境条件

外界的光照强度、湿度、温度等对叶片吸收效果均有影响。环境既会影响植物的生命活动从而影响角质膜的组成结构，同时也会影响叶面肥的物化性质而改变吸收效果。

2.2.4 叶面肥的特性

叶面肥的组成成分及组分含量均有影响。从组成成分上讲，养分在溶液中的存在形式将会影响其吸收效果，如螯合态的金属离子比游离态的金属离子吸收效果好；溶液中阴阳离子的种类也有影响，如在果树叶面喷施含不同阴离子的钾肥时，磷酸二氢钾的效果最好；表面活性剂可以改变叶面肥的润湿时间、铺展面积、渗透特性等，从而有效促进吸收[8]。在组分含量方面，无论是植物的营养物质还是叶面肥中的助剂，在特定条件下使用时都存在一个最佳浓度，适宜的物质含量既要保证好的吸收效果，又不能对植物造成伤害。

3 叶面肥的特点

叶面施肥作为作物吸收养分的一条有效途径，其不同于土壤施肥的特点有以下这些方面：

3.1 肥料利用效率高，用量少

叶面肥是直接喷施在叶面上，肥料中的养分不经过土壤作用，可以避免因土壤固定、淋失、径流等因素所造成的损失，有效地提高了养分的利用率。一般来说，通过土壤施肥当季氮利用率只有25%～35%，而叶面施肥在24 h 内即可达到70%以上[9]。而且叶面施肥与土壤施肥相比，用量仅为土壤施肥的1/10～1/5，可以避免因大量施肥而造成的作物受害。

3.2 养分吸收快，肥效好

叶面肥可以在较短的时间内补充作物生长所需要的营养成分，肥料中的养分通过叶片直接进入植物体内参与作物的新陈代谢过程和有机物合成过程，可以及时改善作物的营养状况，一般施用1～2 d即可呈现效果。作物叶片对养分的吸收速率远大于根部，尿素土施后经过4～6 d才见效，喷施数小时可达养分吸收高峰、1～2 d即能见效[10]。

3.3 针对性强

根据喷施作物生长过程中所表现出的缺素症状，喷施缺少的营养元素，可及时矫正或改善作物的缺素症。叶面肥可以在作物不同的生长阶段喷施，而且不受作物生长高度和密度的影响。

3.4 便于喷施，经济环保

传统的土壤施肥，肥料中的营养元素除部分被作物吸收外，其余的残存在土壤中，会对作物生长产生不利影响，造成土壤和地下水污染，叶面施肥则可以降低污染。例如，土壤施肥过程中，锌元素未被完全吸收，残存在土壤之中会导致作物出现锌毒害或者缺铁症状，而通过叶面施肥可降低叶片锌浓度，缓解锌毒害[11]。许多叶面肥可以与其他农药、植物生长调节剂一起施用，提高养分的利用率，节省成本。

3.5 可以补充作物根部对养分吸收的不足

作物苗期根部不发达，作物生长后期根部系统功能衰退，养分吸收能力弱。叶面肥可以及时补充养分，满足作物生长发育的需求，起到增产的作用。

4 叶面肥的研究现状

叶面肥在农业生产中的应用历史悠久，200年前，浙江省的农民就用河泥粪对水稻进行叶面肥施用。理论实验研究是从19世纪40年代，英国的E.Gorie 用实验证明植物的茎、叶可吸收营养物质，探究出作用机理开始。随着后继研究的快速发展，20世纪初期，在美国、苏联等西方发达国家，叶面肥作为重要发展项目被广泛研究。目前为止，叶面肥已历经三代：第一代商品是将配比好的无机盐经机械加工的简单掺合型肥料，代表性产品有美国的“绿叶”、国内的叶面肥1#、 2#等[12]。20世纪70年代初，随着螯合态复合肥的流行，高浓螯合复合型的第二代叶面肥应运而生，促使作物吸收和利用率的添加剂、表面活性剂等助剂的添加，让作物的质量有显著且稳定的提高，目前市场上销售的第二代叶面肥以美国的crop-up、日本的“营养液”等为代表[13]。仍在探索、有待完善的高效功能型第三代叶面肥，是叶面肥未来发展趋势[15]。提高作物产品产量，以及环境友好的延长添加助剂效果，原材料的天然化、环保化成为叶面肥发展的主导方向。

相比较，我国叶面肥研究起步较晚。目前，我国学术界以对螯合微肥与天然汁液型叶面肥的研究为主。2003年，万强[14]研发出氨基酸螯合微肥，对作物有加速生长，提高产品质量的效用。2005年，杜红星等[15]凭借连锁螯合技术，开发出高浓度稀土与大量氮、磷、钾等营养元素复合的生产工艺。2007年，王昆等[16]以环保为主题，设计、优选出环保型蔬菜专用叶面肥，不仅可提高蔬菜的产量，还能降低亚硝酸盐的含量，达到无公害的要求。2010年，华中农业大学用不同浓度沼液与营养元素复配，提供了沼液在叶面肥中精确应用的理论基础。目前国内市场上叶面肥的品牌主要有四川国光生产的多效唑、施特优冲施肥，北京新禾丰生产的禾丰硼、禾丰锌、果蔬钙宝，江苏龙灯生产的钾多多、根多多(氨基酸类)、海精灵(海藻酸类、激素)等[17]。

虽然目前叶面肥已经得到了广泛的应用，但其在技术上还存在一些问题。例如：叶面肥中的一些营养元素之间存在拮抗作用，营养元素之间不能稳定地共存于一种溶液之中，易发生沉淀，元素的利用效率不高。当叶面肥的浓度超过其原料的溶解度时会产生沉淀，或在低温情况下发生结晶，故叶面肥的浓度会受一定的限制[18]。而且一些叶面肥的渗透性以及铺展性不好，特别是对于一些角质层厚的作物透过率低，故在喷施的过程中会有一定数量的流失[19]。但是应用表面活性剂可以有效地降低叶面肥的表面张力，使之趋近于叶片临界表面张力，增加叶面肥在作物叶面的润湿度以及增加养分的渗透性，提高养分吸收的效率[20]。同时可以改善叶面肥的物理、化学特性，使叶面肥得到有效利用，从而达到增产、增收的目的。

5 发展方向和前景

根据当今国内外叶面肥的发展现状，未来叶面肥发展的总趋势将是“四化二结合”。所谓“四化”即多元高效化、复合专用化、 长效多功能化和绿色环保化；“二结合”就是有机成分和无机成分的相互结合以及生物性和非生物性的结合[21]。而表面活性剂由于具有增溶、乳化、润湿、助悬以及改变植物叶片结构等特点而广泛地应用于叶面肥中。目前叶面肥加工和使用的核心内容是如何选用和配伍表面活性剂种类，以便使肥料的有效成分能够均匀到达靶标表面，形成最有效的剂量转移， 因此一些高效、安全、经济和环境相容的表面活性剂正在兴起[20]。

目前叶面肥中所用的表面活性剂均属于正吸附型，根据其在水中是否解离以及基团带电情况，可分为离子型和非离子型，离子型又包括阳离子型、阴离子和两性离子型，此外还有特种表面活性剂(如有机硅、含氟和天然表面活性剂)，当不同的表面活性剂相容性好且具有协同作用时，将其复配可达到更好的植物吸收效果。考虑到溶液性质、价格、毒性的高低、降解的难易程度等因素，阳离子型不适用于叶面肥；两性离子型表面活性剂在低浓度时对叶面肥表面张力的影响没有阴离子型和非离子型好，因而也不宜用在叶面肥上；叶面肥中的润湿剂和渗透剂常选用阴离子型和非离子型表面活性剂[23]。阴离子表面活性剂是产量最大、品种最多的一类产品，其中SDS常用作复合型表面活性剂的配制成分之一；氨酮是一种非离子表面活性剂，在含腐植酸水溶肥料中添加体积分数0.06%的新氨酮，可以显著降低肥料的表面张力，增大润湿面积。

叶面肥作为一种新兴肥料，目前已开始向混合型、多功能、高养分、环保型方向发展。其中表面活性剂的添加使叶面肥得到更有效地利用。随着科技不断进步，叶面肥品种的不断更新，生产成本和肥料价格的下降，叶面肥使用技术的不断发展和普及，农资市场管理的进一步规范，农业种植结构调整和土地规模化经营趋势的加强，叶面肥必将迎来大范围、大面积推广应用的浪潮。

[1] Neumann P M.Plant growth and leaf-applied chemicals[M].CRC Press,1998.

[2] Peuke A D,Jeschke W D.Foliar application of nitrate or ammonium as sole nitrogen supply in Ricinus communis[J].New Phytologist,1998,138:675-687.

[3] 于广武,何长兴,陶国臣,等.可溶性叶面肥及其发展趋势——黄萎叶喷剂的研究新进展[J].腐植酸,2006(3):9-14.

[4] Jorg Schonherr, Milana Luber.Cuticular penetration of potassium salts:effects of humidity, anions, and temperature[J].Plant and Soil,2001,236,(11):117-122.

[5] Leece DR.Foliar absorption in prunus domestica L.I.nature and development of the surface wax barrier[J].Functional Plant Biology,1978,5(6):749-766.

[6] 魏雪琴,张长峰,庞 杰,等.植物角质层生物学特性及水分渗透性研究进展[J].植物学报,2013,48(5):573-587.

[7] 陆景陵.植物营养学(上册)[M].第2版.北京:中国农业大学出版社,2003:188.

[8] 闫立军.叶面施肥技术在果树上的应用[J].河北林业科技,2012(1):63-65.

[9] 李燕婷,李秀英,肖 燕,等.叶面肥的营养机理及应用研究进展[J].中国农业科学,2009,42(1):162-172.

[10] Gianibelli M C.Effect of foliar urea spraying and nitrogen application at sowing upon dry matter and nitrogen distribution in wheat (triticum aestivum L)[J]. Agronomy Journal,1990(10):183-189.

[11] Kaya C,Higgs D,Burton A.Foliar application of iron as a remedy for zinc toxic tomato plants[J].Journal of Plant Nutrition,1999,22(12):1829-1837.

[12] 葛建军,程光明,夏桂平,等.叶面肥的种类和发展趋势探析[J].现代农业科技,2008(23):367-368.

[13] 易德超.川西南土壤微量元素特征[J].中国土壤与肥料,2001(6):24-26.

[14] 万 强.氨基酸螯合稀土微肥(大丰收)的研制及其施用效果[J].四川稀土,2005(1):21-25.

[15] 杜红星,谢孟峡,刘 媛.稀土多元植物营养液的研制[J].稀土,2005,26(6): 61-64.

[16] 王 昆,赵 瑛,文善雄,等.环保型蔬菜专用叶面肥配方研究及试验[J].磷肥与复肥，2007,22(1): 69-70.

[17] 王晓燕.浅析我国叶面肥研究现状及发展对策[J].黑龙江科技信息,2014(21):277-278.

[18] 于广武,何长兴,陶国臣,等.叶面肥及其发展趋势[J].中国农资,2006(2):50-54.

[19] 张 刚.螯合态腐殖酸型叶面肥的开发及生产运用[D].大庆:东北石油大学,2010.

[20] 肖 艳,曹一平,王敬国,等. 提高作物叶面养分吸收的复合型助剂研究[J].植物营养与肥料学报,2004,10(3):281-285.

[21] 姜素荣.高效复合叶面肥制备与性能研究[D].西安:西安科技大学,2008.

[22] 庄占兴,路福绥,刘 月,等. 表面活性剂在农药中的应用研究进展[J].农药,2008,47(7)：469-475.

[23] 杨双峰,韩效钊,张 旭,等.新氮酮对水溶肥料润湿性能的影响[J].化肥工业,2015,42(6),1-11.

Present Situation and Prospect of Foliar Fertilizer

MA Caijun ， LV Ye ， PENG Xianhui ， TAO Siyu ， SUN Dong ， HOU Cuihong*

(School of Chemical Engineering and Energy ， Zhengzhou University ， Zhengzhou 450001 ， China)

Categories of foliar fertilize are introduced,its nutrition mechanism and advantages comparing with root fertilize have been expounded.Research status of foliar fertilize including some currently existed technology aspects are summarized and the significance of surfactant to improve wettability,permeability,stability of foliar fertilize are proposed.

foliar fertilize ; mechanism ; characteristics

2017-02-19

国家大学生创新实验计划项目(201610459042)

马彩珺(1994-)，女，郑州大学化学工程与工艺专业学生；联系人：侯翠红(1970-)，女，教授，研究方向为磷复肥、生态农业与资源材料，E-mail: hch92@zzu.edu.cn。

TQ440

A

1003-3467(2017)05-0007-04