腐植酸在农业生产中的应用效果分析

杨雪贞 马萌萌 杨明慧 孙志梅

河北农业大学资源与环境科学学院 保定 071001

中国作为农业大国，耕种历史悠久。但由于人口众多，耕地资源有限。同时在农业生产中，农民为追求高产，长期不合理施肥，不仅使得土壤理化性质与作物产量、品质发生变化，更对环境产生不利影响[1～3]。腐植酸作为一种绿色、生态、来源广泛的天然有机物质被化肥企业视为无机养分的“最佳伴侣”。大量研究表明，腐植酸不仅能刺激作物生长、改善作物品质，更可提高肥料利用率、控制面源污染、改善土壤的理化性质[4～8]。黄腐酸是腐植酸中分子量较小、活性较大的全水溶有机芳香族类物质[9]。黄腐酸与氮、磷、钾肥配施能达到协同增效的效果，可以改善土壤结构、提高地力和肥料利用率[10～13]。本文通过对腐植酸/黄腐酸在农业生产中的应用效果文献进行汇总分析，旨在明确腐植酸/黄腐酸在农业生产中的重要作用，为农业的绿色可持续发展提供科学依据。

1 腐植酸在农业领域的相关文献分析

1.1 Web of Science系统的相关文献分析

（1）发表相关文献的研究方向分布

在Web of Science系统中输入“humic acid and agriculture”进行检索，检索年份为1950—2021年，总计检索到相关文献1820篇，涉及腐植酸在农业领域的研究方向有农业、环境科学生态学、植物科学、化学、生理学、毒理学、营养饮食学等多个方面（图1），但在农业、环境科学生态学、植物科学、化学中的研究较多，分别占比95.5%、68.2%、60.9%和59.2%。

图1 Web of Science系统中腐植酸在农业领域的研究方向分布Fig.1 Research direction distribution of humic acid in agriculture field in Web of Science system

（2）发表相关文献的国家和地区分布

从图2可知，从事腐植酸农业领域研究发表文献数量不少于20篇的国家总计23个。其中，中国和美国在此方面的相关研究最多，中国发表相关文献的数量为426篇，占总量的23.7%；美国发表的文献数量为293篇，占总量的16.3%。意大利、巴西、西班牙发表相关文献的数量均在100～170篇之间，而其他国家发表文献数量均在100篇以下。其中，阿根廷的发文量为20篇，仅占总数量的1.1%。

图2 不同国家/地区发表腐植酸在农业领域应用的文献数量Fig.2 Numbers of applied literatures on the application on humic acid in agriculture field in different countries/regions

1.2 超星发现系统的相关文献分析

（1）发表各类型文献的数量变化

在超星发现系统上输入“腐植酸+农业”进行检索，总计检索到各类型学术文献共7991篇，检索年限为1953—2021年；输入“黄腐酸+农业”进行检索，总计检索到各类型学术文献2632篇，检索年限为1975—2021年。从历史的发展来看，自有记录以来，腐植酸/黄腐酸在各类型学术文献上的数量整体上呈现上升趋势（图3）。特别是在期刊上，随着年限的增加文献数量不断上升。在2000年以后，人们对腐植酸在农业领域应用的研究越来越重视，文献数量迅速增加，21年间增加了6.5倍。

图3 1953—2021年发表腐植酸（A）/黄腐酸（B）文献的各类型刊种学术发展趋势Fig.3 Academic development trend of literatures on humic acid (A) / fulvic acid (B) in various types of journals from 1953 to 2021

（2）发表相关文献的院校分布

腐植酸具有改善土壤理化性质，促进植物光合作用、呼吸作用，提高抗逆性，直接影响植物代谢，从而显著促进植株生长等方面作用[14]。黄腐酸分子量小，活性官能团多，能溶于水、酸、碱、乙醇和丙醇，易被植物吸收，具有较强的生物活性[15]。由图4可知，对腐植酸/黄腐酸在农业方面研究的农业院校占了绝大多数，主要有中国农业大学、中国农业科学院、吉林农业大学、山东农业大学、河北农业大学等。

图4 发表腐植酸（A）/黄腐酸（B）在农业领域应用文献的院校分布Fig.4 Institution distribution of applied literatures on humic acid (A) / fulvic acid (B) in agriculture field

（3）发表相关文献的关键词分布

在发表腐植酸/黄腐酸在农业领域应用的文献中，通过关键词分布（图5）可见，腐植酸/黄腐酸在小麦、玉米、水稻等粮食作物中的应用较为广泛，且腐植酸/黄腐酸作为肥料对作物产量、品质有重要影响。此外，黄腐酸的施用方式多为叶面喷施。

图5 腐植酸（A）/黄腐酸（B）在农业领域应用文献的关键词分布Fig.5 Keywords distribution of applied literatures on humic acid (A) / fulvic acid (B) in agriculture field

（4）发表相关文献的学位论文类型统计

从图6中可以看出，腐植酸在农业领域应用的文献中，硕士论文有541篇，占总文献数量的80.8%，博士论文有128篇，占总文献数量的19.2%。黄腐酸在农业领域应用的文献中，硕士论文有126篇，占总文献数量的87.5%，博士论文有20篇，占总文献数量的12.5%。由此可见，腐植酸/黄腐酸在农业领域的应用已得到了科研领域足够的重视。

图6 腐植酸（A）/黄腐酸（B）在农业领域应用的学位论文类型统计Fig.6 Types of dissertations on humic acid (A) / fulvic acid (B) in agriculture field

（5）发表相关文献的刊物种类统计

通过对刊载腐植酸在农业领域应用文献的刊物进行统计分析（图7），结果发现，以《腐植酸》杂志上刊载的相关文献最多，高达1545篇（占57.2%）；其次是《农业环境科学学报》与《中国农资》，发表文献数量分别为175篇（占6.4%）和162篇（占6.0%）；在农业和化工领域具有一定学术影响力的杂志如《土壤学报》《植物营养与肥料学报》《中国土壤与肥料》以及《磷肥与复肥》也有一定数量的刊载，分别占全部文献数量的2.8%、1.5%、1.5%、1.2%。刊载黄腐酸在农业领域应用文献的刊物同样以《腐植酸》杂志为主（图8），总文献数量为196篇，占到了所有刊物刊载量的36.5%，其他刊载相关文献的刊物种类较多，但比较分散。

图7 腐植酸在农业领域应用文献的刊物种类统计Fig.7 Publications type statistics of applied literatures on humic acid in agriculture field

图8 黄腐酸在农业领域应用文献的刊物种类统计Fig.8 Publications type statistics of applied literatures on fulvic acid in agriculture field

总的来看，《腐植酸》杂志是当前宣传腐植酸/黄腐酸相关研究成果的主要平台，而其他影响力大的刊物较少。由此可见，腐植酸/黄腐酸在农业领域应用的相关研究还需要更多的科研力量的投入及更多权威性、影响力的媒介大力宣传报道。

（6）发表相关文献的地区统计

从发表腐植酸在农业领域应用文献的地区分布来看（图9），山东、吉林、北京、安徽、江苏地区位居前列，分别为379篇（10.59%）、359篇（10.03%）、345篇（9.64%）、293篇（8.19%）和256篇（7.15%）。新疆、云南、甘肃、重庆地区发表的文献数量较少，分别为83、81、72和62篇，占比均在2%左右。发表黄腐酸在农业领域应用文献的地区中（图10），安徽、山东、北京地区发表相关文献数量较多，分别为192篇（14.45%）、181篇（13.62%）和135篇（10.16%）。湖北、贵州地区发表文献数量较少，分别仅为21篇（1.58%）和17篇（1.28%）。

图9 腐植酸在农业领域应用文献的发表地区统计Fig.9 Area statistics of applied literatures on humic acid in agriculture field

图10 黄腐酸在农业领域应用文献发表地区统计Fig.10 Area statistics of applied literatures on fulvic acid in agriculture field

由此可见，腐植酸资源较丰富地区如新疆、内蒙古、云南等地，对腐植酸的相关研究成果并不多，仍然需要政产学研共同推进腐植酸资源的有效利用。

（7）发表相关文献的支持基金统计

由图11可以看出，腐植酸在农业领域应用的基金支持类型中，由国家自然科学基金、省市基金、科技部国家科技基金支持的文献数量较多，分别为394篇（占41.6%）、259篇（占27.3%）、230篇（占24.2%）；中国科学院基金支持的文献数量较少，仅为6篇（占0.6%）。黄腐酸在农业领域应用的基金支持类型中，由省市基金、国家自然科学基金、科技部国家科技基金支持的文献数量较多，分别为55篇（占38%）、51篇（占35%）和31篇（占21%）；国家教育部基金、其他基金支持的文献数量较少，分别仅为5篇（占3%）和3篇（占2%）。

图11 腐植酸(A)/黄腐酸（B）在农业领域应用文献支持基金统计Fig.11 Support fund statistics of applied literatures on humic acid (A) / fulvic acid (B) in agriculture field

2 腐植酸在农业领域的应用效果分析

对2015年2月—2021年4月，中国知网上的研究性成果进行统计（图12），仅腐植酸文献总量为340篇，涉及作物种类20余种，其中水稻51篇，水果47篇，玉米42篇，蔬菜42篇，小麦41篇；仅涉及土壤方面的48篇。

图12 2015年2月—2021年4月腐植酸在不同作物的研究文献分布Fig.12 Distribution of applied literatures on humic acid about different crops in February 2015 to April 2021

2.1 腐植酸在三大粮食作物上的应用效果分析

2.1.1 在玉米上的应用效果分析

（1）对玉米株高的影响

从腐植酸在不同省份对玉米株高的影响效果看（图13），与不施用腐植酸的CK相比，施用腐植酸的玉米株高增幅为2.0%～11.2%，平均提高5.3%。其中腐植酸在河南地区应用对玉米株高的影响最大，提高11.2%。由此可见，腐植酸具有促进玉米生长，提高株高的作用。

图13 施用腐植酸对玉米株高的影响（n=22）Fig.13 Effects of humic acid on plant height of maize (n=22)

（2）对玉米穗长的影响

对各省份施用腐植酸对玉米穗长的影响结果进行分析（图14）。各省份施用腐植酸对玉米穗长的影响有一定差异。与CK相比，吉林地区施用腐植酸的玉米穗长增加15.6%，而北京、河南地区，在施用腐植酸后，玉米穗长相对CK有所降低。各省份施用腐植酸处理与CK相比平均提高2.8%。由此可见，腐植酸对玉米穗长影响较小。

图14 施用腐植酸对玉米穗长的影响（n=27）Fig.14 Effects of humic acid on spike length of maize (n=27)

（3）对玉米百粒重的影响

由图15可知，施用腐植酸对各省份玉米百粒重有一定的促进作用，提高幅度在0～19.2%，平均提高5.4%。其中，施用腐植酸对陕西地区的玉米百粒重影响最大，与CK相比，提高19.2%。由此可见，施用腐植酸对玉米百粒重有明显的提高作用。

图15 施用腐植酸对玉米百粒重的影响（n=31）Fig.15 Effects of humic acid on 100-grain weight of maize (n=31)

（4）对玉米穗粒数的影响

对各省份施用腐植酸后的玉米穗粒数结果进行分析（图16），结果表明，施用腐植酸后玉米穗粒数有所提高，增加幅度在0.1%～36.7%，平均增加9.9%。其中，江苏地区的增加幅度最大，为36.7%。

图16 施用腐植酸对玉米穗粒数的影响（n=26）Fig.16 Effects of humic acid on spike numbers of maize (n=26)

（5）对玉米茎粗的影响

由图17可知，施用腐植酸对各省份玉米茎粗有较好的促进作用，与CK相比，增加幅度在1.1%～84.7%，平均增加14.7%。山西地区对玉米茎粗的影响最大，增幅为84.7%。由此可见，使用腐植酸能够提高玉米的茎粗。

图17 施用腐植酸对玉米茎粗的影响（n=14）Fig.17 Effects of humic acid on stem diameter of maize (n=14)

（6）对玉米产量的影响

对各省份施用腐植酸后的玉米产量结果进行分析（图18），可知，各省份施用腐植酸后玉米产量均有不同程度提高，增幅为3.8%～25.8%，平均增加12.4%。其中，山西地区增幅最大，为25.8%。由此可见，施用腐植酸对玉米增产效果明显。

图18 施用腐植酸对玉米产量的影响（n=39）Fig.18 Effects of humic acid on yield of maize (n=39)

（7）小结

综上所述，使用腐植酸对玉米穗长影响不大，对株高、百粒重、茎粗和穗粒数都有一定的促进作用，尤其对穗粒数的影响最为显著。可见，施用腐植酸主要是通过提高玉米穗粒数而提高玉米产量。

2.1.2 在小麦上的应用效果分析

（1）对小麦株高的影响

对各省份施用腐植酸后的小麦株高结果进行分析，结果如图19所示。与CK相较，施用腐植酸对小麦株高有不同的影响，其中有增加的报道，也有影响不大、甚至降低的报道，株高增加幅度为-2.8%～5.6%，平均提高1.9%。由此可见，施用腐植酸对小麦株高的影响不明显。

图19 施用腐植酸对小麦株高的影响（n=20）Fig.19 Effects of humic acid on plant height of wheat (n=20)

（2）对小麦穗长的影响

通过对各省份施用腐植酸后的小麦穗长结果进行分析（图20），可得出，与CK相比，施用腐植酸的小麦穗长增幅在-2.2%～15.1%，平均提高4.2%。其中大部分地区施用腐植酸对小麦穗长影响不明显。

图20 施用腐植酸对小麦穗长的影响（n=7）Fig.20 Effects of humic acid on spike length of wheat (n=7)

（3）对小麦穗粒数的影响

由图21可知，施用腐植酸对小麦穗粒数的影响既有正效应，也有负效应。与CK相比，施用腐植酸的小麦穗粒数提高幅度为-4.7%～7.0%，平均提高2.2%。其中，山东地区对小麦穗粒数的影响最为明显。而山西地区，与CK相比，穗粒数降低4.7%。

图21 施用腐植酸对小麦穗粒数的影响（n=18）Fig.21 Effects of humic acid on on spike numbers of wheat (n=18)

（4）对小麦千粒重的影响

从图22中各省份施用腐植酸对小麦千粒重的效果来看，施用腐植酸后小麦千粒重的增幅在-0.8%～19.9%，平均增加4.6%。在山西地区增幅最大，为19.9%。而江苏、江西地区施用腐植酸的小麦千粒重均低于CK。

图22 施用腐植酸对小麦千粒重的影响（n=37）Fig.22 Effects of humic acid 1000-grain weight of wheat (n=37)

（5）对小麦产量的影响

对各省份施用腐植酸后的小麦产量结果进行分析（图23）。结果表明，施用腐植酸后小麦产量增幅在0.4%～24.1%，平均增加8.9%。施用腐植酸对某些省份增产效果不明显，如甘肃、河北、河南、内蒙古；而有些省份效果明显，如安徽、山西、江苏、新疆、江西、山东，其中在江苏地区施用腐植酸对小麦增产效果最为明显，其增产率达到了24.1%。

图23 腐植酸对小麦产量的影响（n=35）Fig.23 Effects of humic acid on yield of wheat (n=35)

（6）小结

综上所述，通过对各省份施用腐植酸后小麦株高、穗长、穗粒数、千粒重的效果进行分析，可以看出，上述指标并没有明显的一致性。但对小麦产量的影响结果是一致的，总体还是表现出了一定的增产趋势。

2.1.3 在水稻上的应用效果分析

（1）对水稻株高的影响

由图24可知，与CK相比，施用腐植酸对水稻株高总体表现出提高的趋势，增幅在-0.1%～17.3%，平均增加4.4%。其中安徽地区增加最大，为17.3%。但对水稻主产区黑龙江的20对数据的统计分析，施用腐植酸后的株高变化不明显。

图24 施用腐植酸对水稻株高的影响（n=37）Fig.24 Effects of humic acid on plant height of rice (n=37)

（2）对水稻穗长的影响

对各省份施用腐植酸后的水稻穗长结果进行分析得出（图25），不同地区施用腐植酸对水稻穗长的影响不同，既有增加的报道，如安徽地区，穗长提高了34.0%，也有影响不明显的报道，如黑龙江地区，该地区施用腐植酸对穗长的影响并不明显。总的来说，与CK相比，施用腐植酸后水稻穗长的增幅在-3.3%～34.0%，平均增加8.9%。

图25 施用腐植酸对水稻穗长的影响（n=31）Fig.25 Effects of humic acid on spike length of rice (n=31)

（3）对水稻穗粒数的影响

由图26可知，施用腐植酸对水稻穗粒数有促进效果。与CK相比，腐植酸的施用使水稻穗粒数的增幅为-3.4%～44.4%，平均增加8.9%。其中安徽地区增加最大，为44.4%。

图26 施用腐植酸对水稻穗粒数的影响（n=37）Fig.26 Effects of humic acid on spike numbers of rice (n=37)

（4）对水稻千粒重的影响

对各省份施用腐植酸后的水稻千粒重结果进行分析（图27）。结果表明，施用腐植酸后水稻千粒重的提高幅度为-2.0%～20.2%，平均增加3.5%。从黑龙江的20个试验点的平均结果看，腐植酸对水稻千粒重的影响不大。

图27 施用腐植酸对水稻千粒重的影响（n=48）Fig.27 Effects of humic acid on 1000-grain weight of rice (n=48)

（5）对水稻产量的影响

由图28可知，与CK相比，施用腐植酸后水稻产量总体表现出一定的增加趋势，增产幅度0.1%～92.0%，平均增产为14.8%。其中安徽地区水稻增产最大，为92.0%。

图28 施用腐植酸对水稻产量的影响（n=34）Fig.28 Effects of humic acid on yield of rice (n=34)

（6）小结

综上所述，腐植酸的施用有提高水稻产量的作用，但对水稻株高、穗长、穗粒数和千粒重等生长性状的影响并不一致。这可能与各省份的气候条件、土壤环境、品种特性等因素不同有关。

2.2 腐植酸在蔬菜上的应用效果分析

2.2.1 对蔬菜株高的影响

由图29可知，11种蔬菜作物在施用腐植酸后使蔬菜株高平均提高了9.04%，蔬菜作物株高增加幅度大小的顺序为黄秋葵＞生菜＞马铃薯＞白菜＞辣椒＞莴笋＞番茄＞黄瓜＞油菜＞芹菜＞韭菜，其中黄秋葵株高的增加幅度最大，增加了39.00 cm，与CK相比，提高了43.53%；韭菜的增幅最低，仅为0.45 cm，与CK相比，提高了0.87%。

图29 施用腐植酸对蔬菜株高的影响（n=17）Fig.29 Effects of humic acid on plant height of vegetables (n=17)

2.2.2 对蔬菜Vc含量的影响

从图30中可知，6种蔬菜作物的Vc含量受腐植酸的作用效果比较明显，Vc含量平均提高了15.13%。其中Vc含量增加比较明显的蔬菜作物主要有辣椒、白菜和黄瓜，分别提高了29.88%、20.65%和19.78%。莴笋的Vc含量最高，但是施用腐植酸对其Vc含量增加幅度中等，为7.77%，低于平均值。

图30 施用腐植酸对蔬菜Vc含量的影响（n=10）Fig.30 Effects of humic acid on Vc content of vegetables (n=10)

2.2.3 对蔬菜硝酸盐含量的影响

由图31可知，蔬菜作物的硝酸盐含量在施用腐植酸后没有呈现出一致的增加或减少的趋势，但其硝酸盐含量平均增加了6.14%。在3种蔬菜作物中，施用腐植酸使白菜硝酸盐含量明显增加，增加了33.81%，而芹菜和黄瓜在施用腐植酸后的硝酸盐含量减少，分别减少了3.75%和25.91%。

图31 施用腐植酸对蔬菜硝酸盐含量的影响（n=6）Fig.31 Effects of humic acid on nitrate content of vegetables (n=6)

2.2.4 对蔬菜单果重的影响

由图32可知，4种蔬菜作物的单果重在施用腐植酸后都有所提高，但是提高幅度较小，平均增加5.90%，单果重增加幅度的大小顺序为黄秋葵＞番茄＞黄瓜＞辣椒，其单果重提高分别为12.20%、6.74%、4.00%、2.93%。

图32 施用腐植酸对蔬菜单果重的影响（n=8）Fig.32 Effects of humic acid on per fruit weight of vegetable (n=8)

2.2.5 对蔬菜可溶性固形物的影响

从图33中可知，3种蔬菜作物在施用腐植酸以后，可溶性固形物含量都有明显增加，平均增加15.46%。蔬菜的可溶性固形物含量增加顺序依次为黄秋葵＞黄瓜＞白菜，分别增加17.88%、14.60%和14.13%。

图33 施用腐植酸对蔬菜可溶性固形物的影响（n=4）Fig.33 Effects of humic acid on soluble solid state material of vegetable (n=4)

2.2.6 对蔬菜产量的影响

从图34中可知，施用腐植酸对12种蔬菜作物有明显的增产现象，作物整体的平均产量增加12.41%，不同蔬菜作物产量的增加幅度有所差异，产量增加效果明显的蔬菜作物分别为娃娃菜、生菜、黄秋葵、油菜、芹菜和芥菜，分别增加了35.95%、20.47%、19.64%、14.93%、14.25%、14.15%。虽然黄瓜的产量最高，但是施用腐植酸后产量的增加幅度是最低的。

图34 施用腐植酸对蔬菜产量的影响（n=31）Fig.34 Effects of humic acid on yield of vegetable (n=31)

2.3 腐植酸在水果上的应用效果分析

2.3.1 对果品品质的影响

从表1中可知，11种水果在施用腐植酸后的Vc、可滴定酸、可溶性固形物含量的增减作用各有差异。施用腐植酸后的苹果、芒果、甜瓜、枣和猕猴桃的Vc含量增加，梨、香蕉的Vc含量降低。梨、苹果、甜瓜和枣的可滴定酸含量在施用腐植酸后增加，桃、杏和葡萄可滴定酸含量降低，西瓜在施用腐植酸后可滴定酸含量不变。施用腐植酸后可溶性固形物含量增加的水果有梨、苹果、桃、芒果、杏、甜瓜、香蕉、西瓜、枣和葡萄。总体来看，Vc含量提高最明显的是猕猴桃，提高了30.83%；可滴定酸含量降低最明显的是杏，降低了29.81%；葡萄的可溶性固形物含量增幅最大，提高了12.36%。Vc含量平均增加13.02 mg/kg，提高了17.78%；可滴定酸含量平均减少了0.04 mg/kg，降低了8.51%；可溶性固形物含量平均增加了0.1 mg/g，提高了6.58%。

表1 腐植酸对果品品质的影响Tab.1 Effects of humic acid on fruit quality

2.3.2 对水果产量的影响

由图35可知，总体来说，施用腐植酸能够促进水果产量增加，平均增加16.91%。7种水果作物中，只有枣在施用腐植酸后产量有所降低，降低了5.64%。其他水果产量增加的顺序为草莓＞葡萄＞苹果＞甜瓜＞猕猴桃＞梨，分别增加了86.34%、15.49%、9.99%、5.12%、3.80%、2.05%，草莓产量的增幅最大。

图35 施用腐植酸对水果产量的影响（n=13）Fig.35 Effects of humic acid on yield of fruit (n=13)

2.4 腐植酸对土壤的改良效果分析

通过对施用腐植酸后的土壤理化性质进行分析，结果如表2所示。施用腐植酸会降低土壤容重，平均降低6.8%。而且对土壤pH有一定的影响，其中江西地区的pH变化最为明显，较CK增加0.9个单位；与CK相比，施用腐植酸后土壤有机质含量的增加幅度为0.20%～75.95%，平均增加23%，其中江苏地区的增加幅度最大，为75.95%；施用腐植酸后土壤中碱解氮含量与CK相比，提高幅度为2.71%～76.23%，平均增加23.41%；江西地区的土壤有效磷含量增幅最大，为70.39%，平均提高26.32%；土壤速效钾含量最高提高了13.49%，平均提高了4.22%；土壤速效氮含量最高提高了34.96%，平均降低了4.28%。

表2 续

表2 施用腐植酸对土壤质量的影响Tab.2 Effects of humic acid on soil quality

总体而言，施用腐植酸能够降低土壤容重、pH和速效氮含量，提高土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾的含量。

3 结论及展望

综上所述，腐植酸作为一种绿色高效肥料，已广泛应用于国内外的研究中，特别是在中国、美国、意大利和巴西等国。在国内的相关研究中，得到了国家自然科学基金、省市基金的资助。虽然腐植酸在农业领域的应用效果受作物品种、土壤类型、气候条件等影响，但总体上讲，腐植酸对于改善土壤理化性质及三大粮食作物、蔬菜、水果的产量品质有重要作用。在扎实推进碧水、蓝天、净土保卫战的国家政策背景下，推动腐植酸环境友好产业的发展是一项重要举措。