腐植酸对尿素硝铵溶液增效作用研究

腐植酸对尿素硝铵溶液增效作用研究

程学刚1，2洪丕征1，2陈士更1，2于 建1，2丁方军1，2，3*

(1 山东农大肥业科技有限公司 泰安 271000 2 山东省腐植酸高效利用工程技术研究中心 泰安 271000 3 山东农业大学资源与环境学院 泰安 271018)

以菜花(Brassica oleracea L. var. botrytis L.)为供试作物，研究了在尿素硝铵溶液中添加腐植酸和黄腐酸2种增效剂的作用效果。结果表明，尿素硝铵溶液加入5%黄腐酸后植株叶绿素含量明显升高，加入腐植酸有助于植株根系发育，提高了根系活力；同时加入腐植酸和黄腐酸2种增效剂后，菜花幼苗的株高、茎粗、干鲜重、叶绿素含量以及根系活力等指标均显著提高，氮肥利用率大幅度提升，对植株生长发育的促进作用更为明显。腐植酸与黄腐酸作为增效剂对速效氮肥的提质增效作用显著，以配比91%UAN+5%FA+4%HA效果最佳。

腐植酸 黄腐酸 尿素硝铵溶液 菜花 增效剂

氮肥作为最重要的农业生产投入品之一，为作物增产发挥了极大贡献[1]。据世界粮农组织(FAO)统计，世界氮肥用量自20世纪60年代到90年代的30年间增长了6.5倍。其中，我国氮肥消费稳居世界首位，占全世界的30%[2]。然而，近年来农产品产量的增速却明显低于氮肥使用量的增速，氮肥利用率偏低是目前氮肥使用中存在的主要问题，从而导致了氮肥的过量使用。研究发现，过量氮肥投入不仅无益于农作物品质的提高，还会造成硝酸盐超标，危害食用者健康。另一方面，过量施氮引起的养分流失还会使得土壤酸化、污染水体，引发一系列环境问题[3]。因此，研发廉价且高效的氮肥增效剂以及减施增效成为近年来的热点。

氮肥增效剂是指进入土壤后影响土壤生化环境，可调节某些土壤酶活性，影响土壤微生物对氮肥作用，从而降低氮素损失的一类物质[4，5]。目前的氮肥增效剂以化学合成无机物为主，存在着价格昂贵、易挥发迁移、对动植物产生毒害以及污染土壤等诸多局限性[6，7]，难以推广和普及。近年来，具有多种功效的腐植酸、木质素等无害的高分子物质作为新型氮肥增效剂受到了重视[8～10]。陆欣等的研究验证了煤炭腐植酸作为脲酶抑制剂的可行性[8]。

本试验以菜花幼苗为研究对象，在尿素硝铵溶液中添加腐植酸和黄腐酸2种植物生长调节剂，探究腐植酸和黄腐酸作为速效氮肥增效剂的效果，为速效氮肥的提质增效及其在蔬菜上的应用提供参考借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料与地点

试验地点：在山东农大肥业有限公司的温室大棚进行。

供试作物：菜花，品种为“雪宝”。2016年7月25日把菜花种子播种于育苗盘中，8月15日从育苗盘中挑选出长势一致的菜花苗移栽到盆中。

供试土壤：采自山东肥城王瓜店镇农田表土，其基本理化性状见表1。

表1 供试土壤基本理化性状Tab.1 Basic physical and chemical properties of the tested soil

供试肥料：尿素硝铵溶液，N含量为28%。

所采用的2种增效剂分别为腐植酸和黄腐酸。供试腐植酸的原料为新疆风化煤，经碱溶酸析法提纯获得，游离腐植酸含量65%，pH 6.5；供试黄腐酸采用硫酸法抽提获得，黄腐酸含量55%，pH 2.5。

1.2 试验设计

本研究以盆栽试验形式进行，每盆加入3 kg过5 mm筛的风干土。为补充磷、钾肥，每盆土中均一次性施过磷酸钙350 mg和硫酸钾300 mg。试验共设9个处理(表2)，每个处理设置3次重复，3盆为1个处理，每盆各移栽一棵长势一致的菜花苗。每个处理每次取肥液5 mL，溶于745 mL水中，搅拌均匀，向每盆施加250 mL稀释后的肥液。所有处理每8天灌根1次，共施加6次。菜花自移栽起55天后收获。各盆栽处理浇水、除草等日常管理措施均一致。

表2 试验设计表Tab.2 Table of experimental design

1.3 指标测定

于2016年10月采样前测定株高、茎粗和冠幅。植株叶绿素含量采用SPAD-502plus型叶绿素测定仪测定，每株选取三片功能叶的尖端，避开大的叶脉，原位测定其SPAD值。鲜重生物量用天平测定，采样后用蒸馏水将植株冲洗干净，吸干水分后称量。植株根系活力采用TTC法测定。地上部分和地下部分干重用天平测定，将植株样品于烘箱中105 ℃下杀青30 min，然后在65 ℃下烘干至恒重，称量。根冠比为植株地下部分干重与地上部分干重之比。用半自动定氮仪分别测定各植株叶片及茎秆的含氮量，氮肥利用率=(施氮处理地上部分吸氮量－空白处理地上部吸氮量)/施氮量×100%。

1.4 数据统计与分析

方差分析利用IBM SPSS 20.0软件进行。图表采用Microsoft Excel 2003绘制。

2 结果与分析

2.1 不同处理对菜花幼苗生长的影响

不同处理下菜花幼苗生长各指标如表3所示。与CK相比，尿素硝铵溶液中仅加入黄腐酸(T1、T2、T3)后，植株的各生长指标均未有显著提高(P＞0.05)；当尿素硝铵溶液中仅加入腐植酸(T4)后，植株的根冠比显著提高，而其余指标没有显著变化。由此可见，腐植酸可显著促进植株根系的发育。当尿素硝铵溶液中同时加入黄腐酸和腐植酸(T5、T6、T7)后，植株的株高、茎粗、鲜重、干重及根冠比等指标均有显著提高，分别平均提高了23.07%、11.49%、84.83%、125.09%以及6%，T7处理的生长状况最好。

表3 不同处理对菜花幼苗生长指标的影响Tab.3 Effect of different treatments on the growth index of caulifl ower seedlings

2.2 不同处理对菜花幼苗叶绿素含量的影响

不同处理对菜花幼苗叶绿素含量的影响见图1。由图可知，单独添加黄腐酸(T1、T2、T3)后，叶片的叶绿素含量较CK组分别提高了7.02%、10.67%、13.59%，且T3组与CK组差异显著，因此适量的黄腐酸可提高植株叶绿素含量，促进光合作用。单独添加腐植酸(T4)后，与CK相比差异并不显著，因此单独添加腐植酸对植株叶绿素含

量无显著影响。与单纯添加黄腐酸(T1、T2、T3)和腐植酸(T4)的处理相比，同时添加腐植酸和黄腐酸(T5、T6、T7)后菜花幼苗叶片的叶绿素含量分别平均提高了7.94%、15.23%。

2.3 不同处理对菜花幼苗根系活力的影响

不同处理菜花幼苗根系活力的影响如图2所示。由图可见，与空白相比，施加尿素硝铵溶液后植株根系活力显著提高(P＜0.05)。CK与单独添加黄腐酸(T1、T2、T3)处理之间差异并不显著，因此在尿素硝铵溶液加入少量黄腐酸对提高菜花幼苗根系活力的效果并不明显。而在加入腐植酸(T4)后，植株根系活力显著提高，较CK提高了27.02%。在同时加入腐植酸和黄腐酸(T5、T6、T7)后，菜花幼苗的根系活力又有明显的提高。各处理中，T7的根系活力值最大，达到了205.21 mg/(g·h)。

图1 不同处理对菜花幼苗叶绿素含量的影响Fig.1 Effect of different treatments on the chlorophyll content of caulifl ower seedlings

图2 不同处理对菜花幼苗根系活力的影响Fig.2 Effect of different treatments on root activity of caulifl ower seedlings

2.4 不同处理对菜花幼苗氮肥利用率的影响

不同处理下对菜花幼苗氮肥利用率的影响如图3所示。图中显示，无论是单独施加腐植酸(T4)亦或是黄腐酸(T1、T2、T3)，菜花幼苗的氮素利用率均有显著提升，分别平均提高了2.28%以及1.63%。同时添加2种增效剂(T5、T6、T7)后，菜花幼苗的氮肥利用率较单加腐植酸和黄腐酸分别平均提升了3.76%和4.41%。同时，随着增效剂添加量的增加，氮肥利用率呈上升趋势。其中，T7处理的氮肥利用率为11.80%，为各处理的最大值。

图3 不同处理对菜花幼苗氮肥利用率的影响Fig.3 Effect of different treatments on N use effi ciencies of caulifl ower seedlings

3 讨论与结论

研究发现，腐植酸对根系生长发育具有良好的促进作用，部分学者将腐植酸冠以“根系肥料”的称号[11]。在本研究中，尿素硝铵溶液中添加腐植酸处理(T4)相比单施尿素硝铵溶液处理(CK)，根系活力提高了27.02%，根冠比提高了8%。其原因可能有以下3个方面：(1) 腐植酸中含有的多种活性基团，增强了菜花幼苗体内的SOD和POD活性，刺激了根系极端分生组织分裂与增长，使菜花发根快，根系伸长，根量增加，提高其根系活力；(2) 腐植酸中含有的酚羟基和羧基等官能团具有很强的离子交换和吸附能力，可减少尿素硝铵溶液中铵态氮的损失，同时抑制土壤中脲酶活性，减少尿素挥发，因此可全面提高速效氮肥的利用率，从而促进作物生长；(3) 腐植酸可以促进土壤团粒结构的形成，调节土壤水、肥、气、热等状况，提高土壤保水保肥能力，促进土壤微生物活动，增加微生物数量，改良土壤结构，从而有利于根系生长发育。因此，尿素硝铵溶液中加入腐植酸对植株地下部分的生长发育具有更强的刺激作用。

黄腐酸是腐植酸中分子量最小、活性基团含量最高的水溶性组分，易被植物吸收利用。其虽为腐植酸的一种组分，但两者分子量和活性基团却差异明显，因此其对作物生长发育的调控作用也不尽相同。姚东伟认为黄腐酸能够促进番茄对Mg2+或Fe2+的吸收，从而提高叶绿素含量[12]。另外，苹果叶面喷施黄腐酸同样能够有效提高叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量[13]。而叶绿素含量能够反映叶片进行光合作用的能力，一定范围内光合作用与叶绿素含量呈显著正相关[11]。本研究中在尿素硝铵溶液中加入黄腐酸后，菜花幼苗的叶绿素含量明显提高，因此黄腐酸增效剂对于促进植株光合同化的作用明显，这与前人的研究结果一致[14]。

本研究中，尿素硝铵溶液中同时加入腐植酸和黄腐酸后，菜花幼苗的各生长和生理指标均高于单独添加任一种增效剂。尤其是在减少9%的氮肥添加量的情况下，T7组株高较CK组提高了38.61%，其干物质量和氮肥利用率分别为CK组的2.53和3.32倍，其增效作用极为明显。究其原因，可能是黄腐酸可提高植株叶绿素含量，增强光合作用，增大干物质积累；而腐植酸可显著改善土壤生态环境，促进根系发育及其对养分的吸收，进而提高了氮肥利用率。因此，当腐植酸和黄腐酸同时添加时，对植株生长发育的促进作用更为明显。

本试验分别探究了腐植酸和黄腐酸2种增效剂在单独和混配使用下的作用效果，但是在试验设计上存在一定的不足：由于单加腐植酸与黄腐酸的量并不一致，因此本试验尚无法确定两者作为增效剂的优劣；另一方面，2种增效剂混用的总添加量高于单施的量，而将3种处理下增效剂的添加量统一一致的话，结论将更具说服力。本试验仅是氮肥增效剂混配优化之初探，初步验证了增效剂混配具有良好的效果，下一步将进行补充实验，以得到更加深入准确的结论。

综上所述，在尿素硝铵溶液加入适量黄腐酸和腐植酸，可显著促进菜花幼苗的生长发育，提高氮肥的利用率。今后在速效氮肥的生产中，可以考虑加入适量的黄腐酸和腐植酸作为增效剂，本研究中得出，以配比为91%UAN+5%FA+4% HA时，效果最佳。

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Effect of Humic Acid on the Effi ciency of Urea Ammonium Nitrate Solution

Cheng Xuegang1,2, Hong Pizheng1,2, Chen Shigeng1,2, Yu Jian1,2, Ding Fangjun1,2,3*
(1 Shandong Agricultural University Fertilizer Science & Technology Co. Ltd., Tai’an, 271000 2 Engineering & Technology Research Center of High Effi cient Utilization of Humic Acid of Shandong Proince, Tai’an, 271000 3 College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University, Tai’an, 271018)

The effect of adding humic acid and fulvic acid into urea ammonium nitrate solution as two kinds of synergist were studied with caulifl ower as test crops. The results showed that the content of chlorophyll was signifi cantly increased after adding urea ammonium nitrate solution with 5% fulvic acid, that could promote root growth and activity. Moreover, the height, stem diameter, fresh and dry weight, content of chlorophyll, root activity and N use effi -ciency of caulifl ower seedling all improved signifi cantly when both fulvic acid and humic acid added, indicating the promotion of plant growth and development. Humic acid and fulvic acid as synergist had obvious effect on the quality and effi ciency of available nitrogen fertilizer. The optimum composing ratio of humic acid and fulvic acid was 91%UAN+5%FA+4%HA.

humic acid; fulvic acid; urea ammonium nitrate solution; caulifl ower; synergist

TQ314.1

1671-9212(2017)02-0026-05

A

10.19451/j.cnki.issn1671-9212.2017.02.004

泰安市科技计划“新型土壤调理剂关键技术研发与应用”(项目编号2015NS1060)。

2016-10-28

程学刚，男，1989年生，硕士，主要从事新型肥料研发、肥料应用技术研究。*通讯作者：丁方军，男，教授/博士生导师，E-mail:sdndfyjs@163.com。