葉面肥發展現狀與展望

馬彩珺 ， 呂 葉 ， 彭賢輝 ， 陶思宇 ， 孫 棟 , 侯翠紅

(鄭州大學 化工與能源學院 ， 河南 鄭州 450001)

?

?綜述與述評?

葉面肥發展現狀與展望

馬彩珺 ， 呂 葉 ， 彭賢輝 ， 陶思宇 ， 孫 棟 , 侯翠紅*

(鄭州大學 化工與能源學院 ， 河南 鄭州 450001)

介紹了葉面肥的類別，闡述了葉面肥的營養機理以及葉面施肥相比于根部施肥的優點。綜述了葉面肥的研究現狀，總結了當前葉面肥在技術方面仍存在的一些問題，并提出表面活性劑的使用對于改善葉面肥潤濕性、滲透性、穩定性具有重要的意義。

葉面肥 ； 機理 ； 特點

絕大多數的陸生植物依靠根系吸收養分，但是植物的葉片在吸收水分時能像根一樣吸收所需的營養物質[1]。經研究，將不同形態和種類的養分噴施于植物葉面，作物對葉面吸收養分的利用效果與根部施肥是一樣的[2]。這給葉面肥的施用提供了合理的依據。葉面肥作為強化作物的營養和防治某些缺素病狀的有效途徑，已經被廣泛應用。

1 葉面肥的分類

我國葉面肥的種類繁多，按照作用功能，可分為以下幾種類型。

1.1 營養型葉面肥

此類葉面肥中氮、磷、鉀及微量元素等養分含量較高，主要功能是為作物提供各種營養元素，改善作物的營養狀況，尤其是適宜于作物生長后期各種營養的補充，能有效、快速地補充植物的營養，改良植物的缺素癥。

1.2 調節型葉面肥

此類葉面肥中含有調節植物生長的物質，如生長素、激素類等，主要功能是調控作物的生長發育等。適于植物生長前期、中期使用。

1.3 生物型葉面肥

含微生物體及代謝物，如氨基酸、核苷酸、核酸類物質。主要功能是刺激作物生長，促進作物代謝，減輕和防止病蟲害的發生等。

1.4 復合型葉面肥

此類葉面肥種類繁多，復合混合形式多樣，凡是植物生長發育所需的營養元素均可加入，其功能有多種，既可提供營養，又可刺激生長調節發育，其作用主要取決于加入的成分種類。

1.5 肥藥型葉面肥

除加入營養肥料外，還添加一定成分的殺菌劑或植物抗病物質，以此提供營養的同時，對植物提供抗病性或殺菌抗病性，不僅能促進作物的生長發育，而且能控制病蟲害，減少病蟲害的發生。

2 葉面肥營養機理

葉子是植物的重要營養器官之一，葉片對養分吸收的形態和機理符合施肥的五大機理，即養分歸還學說、最小養分律、最適因子律、報酬遞減率和因子綜合作用率[3]。噴施在葉表的水溶液先潤濕固體表面，然后擴散進入葉片，最終到達細胞內部發揮作用。有實驗表明，殘留在葉表的養分含量占原始含量的比例與滲透時間呈指數關系[4]。

2.1 養分進入細胞的途徑

2.1.1 通過氣孔進入葉肉細胞

氣孔主要用于和外界進行氣體交換及蒸騰作用，但在特殊情況下，也可以允許噴施液通過。有研究表明，在助劑的作用下，將溶液的表面張力降至22～24 mN/m時，水溶養分可經氣孔進入葉肉細胞[5]。

2.1.2 養分以吸附—擴散—解吸—跨膜運輸的方式穿過植物角質膜，進入表皮細胞

在角質膜上有蠟質運輸和親水運輸兩種物質運輸途徑。植物的角質膜由表面蠟質層和下面的角質層組成，角質層又可分成上面的正角質層和下面的角化層。蠟質層的成分是疏水性有機化合物，其組成復雜多樣。蠟質化合物分子之間有空隙，養分分子可以擴散穿過空隙，到達角質層。角質層是生物聚酯物質，其單體主要是C16、C18或C16/C18的混合脂肪酸及其衍生物[6]。角質層中的羥基、羧基等極性官能團可參與氫鍵形成，成為水合離子和水分子的吸附位點，形成物質親水性運輸通道。此外，角質層的果膠質等物質所產生的負電荷具有陽離子交換作用，可促進陽離子穿過角質層。

2.1.3 養分直接通過外質連絲到達表皮細胞膜

外質連絲是連接角質層和表皮細胞膜的微細孔道，植物體可以通過這些微孔主動吸收穿過蠟質層的營養物質；若植物葉片沒有角質膜，表皮細胞直接靠細胞壁內的外質連絲吸收養分。

2.2 養分葉面吸收影響因子

2.2.1 植物遺傳特性

不同種類植物，葉的形狀、組織結構以及各結構的組成成分都會有差異，以致養分吸收情況千差萬別。如水生植物相比于陸生植物，沒有氣孔和角質膜或角質膜很薄。不同植物臨界表面張力值不同，其值越大，越有利于葉表養分吸收。通常，雙子葉植物的葉面肥吸收效果優于單子葉植物。

2.2.2 噴施部位

葉片背面的氣孔數一般比葉表面多，且背面角質膜厚度較薄，臨界表面張力較大，利于養分吸收；如鐵元素等移動性差的養分噴于新葉效果較好。

2.2.3 環境條件

外界的光照強度、濕度、溫度等對葉片吸收效果均有影響。環境既會影響植物的生命活動從而影響角質膜的組成結構，同時也會影響葉面肥的物化性質而改變吸收效果。

2.2.4 葉面肥的特性

葉面肥的組成成分及組分含量均有影響。從組成成分上講，養分在溶液中的存在形式將會影響其吸收效果，如螯合態的金屬離子比游離態的金屬離子吸收效果好；溶液中陰陽離子的種類也有影響，如在果樹葉面噴施含不同陰離子的鉀肥時，磷酸二氫鉀的效果最好；表面活性劑可以改變葉面肥的潤濕時間、鋪展面積、滲透特性等，從而有效促進吸收[8]。在組分含量方面，無論是植物的營養物質還是葉面肥中的助劑，在特定條件下使用時都存在一個最佳濃度，適宜的物質含量既要保證好的吸收效果，又不能對植物造成傷害。

3 葉面肥的特點

葉面施肥作為作物吸收養分的一條有效途徑，其不同于土壤施肥的特點有以下這些方面：

3.1 肥料利用效率高，用量少

葉面肥是直接噴施在葉面上，肥料中的養分不經過土壤作用，可以避免因土壤固定、淋失、徑流等因素所造成的損失，有效地提高了養分的利用率。一般來說，通過土壤施肥當季氮利用率只有25%～35%，而葉面施肥在24 h 內即可達到70%以上[9]。而且葉面施肥與土壤施肥相比，用量僅為土壤施肥的1/10～1/5，可以避免因大量施肥而造成的作物受害。

3.2 養分吸收快，肥效好

葉面肥可以在較短的時間內補充作物生長所需要的營養成分，肥料中的養分通過葉片直接進入植物體內參與作物的新陳代謝過程和有機物合成過程，可以及時改善作物的營養狀況，一般施用1～2 d即可呈現效果。作物葉片對養分的吸收速率遠大于根部，尿素土施后經過4～6 d才見效，噴施數小時可達養分吸收高峰、1～2 d即能見效[10]。

3.3 針對性強

根據噴施作物生長過程中所表現出的缺素癥狀，噴施缺少的營養元素，可及時矯正或改善作物的缺素癥。葉面肥可以在作物不同的生長階段噴施，而且不受作物生長高度和密度的影響。

3.4 便于噴施，經濟環保

傳統的土壤施肥，肥料中的營養元素除部分被作物吸收外，其余的殘存在土壤中，會對作物生長產生不利影響，造成土壤和地下水污染，葉面施肥則可以降低污染。例如，土壤施肥過程中，鋅元素未被完全吸收，殘存在土壤之中會導致作物出現鋅毒害或者缺鐵癥狀，而通過葉面施肥可降低葉片鋅濃度，緩解鋅毒害[11]。許多葉面肥可以與其他農藥、植物生長調節劑一起施用，提高養分的利用率，節省成本。

3.5 可以補充作物根部對養分吸收的不足

作物苗期根部不發達，作物生長后期根部系統功能衰退，養分吸收能力弱。葉面肥可以及時補充養分，滿足作物生長發育的需求，起到增產的作用。

4 葉面肥的研究現狀

葉面肥在農業生產中的應用歷史悠久，200年前，浙江省的農民就用河泥糞對水稻進行葉面肥施用。理論實驗研究是從19世紀40年代，英國的E.Gorie 用實驗證明植物的莖、葉可吸收營養物質，探究出作用機理開始。隨著后繼研究的快速發展，20世紀初期，在美國、蘇聯等西方發達國家，葉面肥作為重要發展項目被廣泛研究。目前為止，葉面肥已歷經三代：第一代商品是將配比好的無機鹽經機械加工的簡單摻合型肥料，代表性產品有美國的“綠葉”、國內的葉面肥1#、 2#等[12]。20世紀70年代初，隨著螯合態復合肥的流行，高濃螯合復合型的第二代葉面肥應運而生，促使作物吸收和利用率的添加劑、表面活性劑等助劑的添加，讓作物的質量有顯著且穩定的提高，目前市場上銷售的第二代葉面肥以美國的crop-up、日本的“營養液”等為代表[13]。仍在探索、有待完善的高效功能型第三代葉面肥，是葉面肥未來發展趨勢[15]。提高作物產品產量，以及環境友好的延長添加助劑效果，原材料的天然化、環保化成為葉面肥發展的主導方向。

相比較，我國葉面肥研究起步較晚。目前，我國學術界以對螯合微肥與天然汁液型葉面肥的研究為主。2003年，萬強[14]研發出氨基酸螯合微肥，對作物有加速生長，提高產品質量的效用。2005年，杜紅星等[15]憑借連鎖螯合技術，開發出高濃度稀土與大量氮、磷、鉀等營養元素復合的生產工藝。2007年，王昆等[16]以環保為主題，設計、優選出環保型蔬菜專用葉面肥，不僅可提高蔬菜的產量，還能降低亞硝酸鹽的含量，達到無公害的要求。2010年，華中農業大學用不同濃度沼液與營養元素復配，提供了沼液在葉面肥中精確應用的理論基礎。目前國內市場上葉面肥的品牌主要有四川國光生產的多效唑、施特優沖施肥，北京新禾豐生產的禾豐硼、禾豐鋅、果蔬鈣寶，江蘇龍燈生產的鉀多多、根多多(氨基酸類)、海精靈(海藻酸類、激素)等[17]。

雖然目前葉面肥已經得到了廣泛的應用，但其在技術上還存在一些問題。例如：葉面肥中的一些營養元素之間存在拮抗作用，營養元素之間不能穩定地共存于一種溶液之中，易發生沉淀，元素的利用效率不高。當葉面肥的濃度超過其原料的溶解度時會產生沉淀，或在低溫情況下發生結晶，故葉面肥的濃度會受一定的限制[18]。而且一些葉面肥的滲透性以及鋪展性不好，特別是對于一些角質層厚的作物透過率低，故在噴施的過程中會有一定數量的流失[19]。但是應用表面活性劑可以有效地降低葉面肥的表面張力，使之趨近于葉片臨界表面張力，增加葉面肥在作物葉面的潤濕度以及增加養分的滲透性，提高養分吸收的效率[20]。同時可以改善葉面肥的物理、化學特性，使葉面肥得到有效利用，從而達到增產、增收的目的。

5 發展方向和前景

根據當今國內外葉面肥的發展現狀，未來葉面肥發展的總趨勢將是“四化二結合”。所謂“四化”即多元高效化、復合專用化、 長效多功能化和綠色環保化；“二結合”就是有機成分和無機成分的相互結合以及生物性和非生物性的結合[21]。而表面活性劑由于具有增溶、乳化、潤濕、助懸以及改變植物葉片結構等特點而廣泛地應用于葉面肥中。目前葉面肥加工和使用的核心內容是如何選用和配伍表面活性劑種類，以便使肥料的有效成分能夠均勻到達靶標表面，形成最有效的劑量轉移， 因此一些高效、安全、經濟和環境相容的表面活性劑正在興起[20]。

目前葉面肥中所用的表面活性劑均屬于正吸附型，根據其在水中是否解離以及基團帶電情況，可分為離子型和非離子型，離子型又包括陽離子型、陰離子和兩性離子型，此外還有特種表面活性劑(如有機硅、含氟和天然表面活性劑)，當不同的表面活性劑相容性好且具有協同作用時，將其復配可達到更好的植物吸收效果。考慮到溶液性質、價格、毒性的高低、降解的難易程度等因素，陽離子型不適用于葉面肥；兩性離子型表面活性劑在低濃度時對葉面肥表面張力的影響沒有陰離子型和非離子型好，因而也不宜用在葉面肥上；葉面肥中的潤濕劑和滲透劑常選用陰離子型和非離子型表面活性劑[23]。陰離子表面活性劑是產量最大、品種最多的一類產品，其中SDS常用作復合型表面活性劑的配制成分之一；氨酮是一種非離子表面活性劑，在含腐植酸水溶肥料中添加體積分數0.06%的新氨酮，可以顯著降低肥料的表面張力，增大潤濕面積。

葉面肥作為一種新興肥料，目前已開始向混合型、多功能、高養分、環保型方向發展。其中表面活性劑的添加使葉面肥得到更有效地利用。隨著科技不斷進步，葉面肥品種的不斷更新，生產成本和肥料價格的下降，葉面肥使用技術的不斷發展和普及，農資市場管理的進一步規范，農業種植結構調整和土地規模化經營趨勢的加強，葉面肥必將迎來大范圍、大面積推廣應用的浪潮。

[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] 于廣武,何長興,陶國臣,等.可溶性葉面肥及其發展趨勢——黃萎葉噴劑的研究新進展[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,張長峰,龐 杰,等.植物角質層生物學特性及水分滲透性研究進展[J].植物學報,2013,48(5):573-587.

[7] 陸景陵.植物營養學(上冊)[M].第2版.北京:中國農業大學出版社,2003:188.

[8] 閆立軍.葉面施肥技術在果樹上的應用[J].河北林業科技,2012(1):63-65.

[9] 李燕婷,李秀英,肖 燕,等.葉面肥的營養機理及應用研究進展[J].中國農業科學,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] 葛建軍,程光明,夏桂平,等.葉面肥的種類和發展趨勢探析[J].現代農業科技,2008(23):367-368.

[13] 易德超.川西南土壤微量元素特征[J].中國土壤與肥料,2001(6):24-26.

[14] 萬 強.氨基酸螯合稀土微肥(大豐收)的研制及其施用效果[J].四川稀土,2005(1):21-25.

[15] 杜紅星,謝孟峽,劉 媛.稀土多元植物營養液的研制[J].稀土,2005,26(6): 61-64.

[16] 王 昆,趙 瑛,文善雄,等.環保型蔬菜專用葉面肥配方研究及試驗[J].磷肥與復肥，2007,22(1): 69-70.

[17] 王曉燕.淺析我國葉面肥研究現狀及發展對策[J].黑龍江科技信息,2014(21):277-278.

[18] 于廣武,何長興,陶國臣,等.葉面肥及其發展趨勢[J].中國農資,2006(2):50-54.

[19] 張 剛.螯合態腐殖酸型葉面肥的開發及生產運用[D].大慶:東北石油大學,2010.

[20] 肖 艷,曹一平,王敬國,等. 提高作物葉面養分吸收的復合型助劑研究[J].植物營養與肥料學報,2004,10(3):281-285.

[21] 姜素榮.高效復合葉面肥制備與性能研究[D].西安:西安科技大學,2008.

[22] 莊占興,路福綏,劉 月,等. 表面活性劑在農藥中的應用研究進展[J].農藥,2008,47(7)：469-475.

[23] 楊雙峰,韓效釗,張 旭,等.新氮酮對水溶肥料潤濕性能的影響[J].化肥工業,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

國家大學生創新實驗計劃項目(201610459042)

馬彩珺(1994-)，女，鄭州大學化學工程與工藝專業學生；聯系人：侯翠紅(1970-)，女，教授，研究方向為磷復肥、生態農業與資源材料，E-mail: hch92@zzu.edu.cn。

TQ440

A

1003-3467(2017)05-0007-04