木本泥炭腐植酸鉀的田間應(yīng)用效果

李健鵬 陳 清 譚 鈞 邢文軍 潘 慧 黃振瑞 張 毅( 香港中向國際有限公司 北京 000052 中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院 北京 009 廣州甘蔗糖業(yè)研究所 廣州 506 湖南農(nóng)業(yè)大學煙草學院 長沙 028)

木本泥炭腐植酸鉀的田間應(yīng)用效果

李健鵬1陳 清2*譚 鈞1邢文軍1潘 慧1黃振瑞3張 毅4
(1 香港中向國際有限公司 北京 100005
2 中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院 北京 100193
3 廣州甘蔗糖業(yè)研究所 廣州 510316
4 湖南農(nóng)業(yè)大學煙草學院 長沙 410128)

選用木本泥炭腐植酸鉀(HA-K)在不同土壤類型及多種作物上進行試驗。結(jié)果表明，在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上增施HA-K，農(nóng)作物產(chǎn)量有不同程度增加，幅度為6.01%～39.10%；農(nóng)產(chǎn)品總糖、Vc等營養(yǎng)成分含量均有增加，增幅分別為8.44%～39.04%、0.50%～55.60%；農(nóng)產(chǎn)品總酸度、硝酸鹽等限制成分有所降低，降幅分別為6.30%～44.70%、25.90%；甘蔗、黃瓜、菠菜的生長指標均有不同程度提高；土壤有機質(zhì)的增幅介于1.97～4.34 g/kg；南方酸性土壤pH提高了0.43個單位；煙草花葉病發(fā)病率由40%降低至20%。

木本泥炭 腐植酸鉀 產(chǎn)量 品質(zhì) 有機質(zhì) 抗逆性

腐植酸主要來源于泥炭、褐煤和風化煤(腐植酸含量從10%到80%不等)。其中，泥炭來源可分為木本泥炭、草本泥炭、蘚類泥炭3種類型，以木本泥炭腐植酸含量最高，草本泥炭次之，蘚類泥炭最低[1]。腐植酸類肥料在農(nóng)業(yè)上資源化利用已開展過很多田間試驗并取得一定試驗效果[2～10]。腐植酸在提高作物的抗病性方面也有很多報道，對桃果實痘斑病、裂果病，水稻褐變穗、鞘腐病，番茄裂果病、臍腐病，棉花黃萎病，魔芋軟腐病，辣椒疫病，蘋果粗皮病、腐爛病等均有不同程度防治效果[11～18]。

本文中總結(jié)了木本泥炭腐植酸鉀(HA-K)在全國不同土壤類型、多種作物上開展的田間試驗，系統(tǒng)研究了木本泥炭HA-K在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的試驗效果，以期為其生產(chǎn)應(yīng)用提供參考借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用HA-K由香港中向國際有限公司生產(chǎn)提供，屬木本泥炭。產(chǎn)品性質(zhì)如表1所示。

1.2 試驗點、作物及方案

試驗點涉及的土壤類型有南方地區(qū)磚紅壤和紅壤(湛江、海南等)、水稻土(湖南)、石灰性土壤(北京、天津)，供試土壤的理化性質(zhì)如表2所示。試驗作物有番茄、黃瓜、菠菜、煙草、葡萄、甘蔗、香蕉、芒果等。各試驗點的簡要試驗方案及肥料施用方法如表3、表4所示，各處理施用無機肥時要扣除HA-K帶入的鉀量，使各處理養(yǎng)分保持一致。

表1 HA-K的理化性質(zhì)Tab.1 Physical and chemical properties of HA-K

表2 供試土壤理化性質(zhì)Tab.2 Physical and chemical properties of tested soils

表3 田間各試驗點的簡要試驗方案Tab.3 The brief experimental designs of f eld sites

表4 各試驗點肥料施用方法Tab.4 Fertilizer application methods of f eld sites

2 結(jié)果與分析

2.1 HA-K對作物增產(chǎn)的影響

HA-K對各作物的增產(chǎn)效果見表5。與各常規(guī)施肥相比，增施HA-K后各作物對應(yīng)畝產(chǎn)量均有不同程度的提高，各作物產(chǎn)量增幅為6.01%～39.10%。其中設(shè)施蔬菜中番茄、黃瓜分別增產(chǎn)1170千克/畝和1104千克/畝，芒果增產(chǎn)效果最好，增幅達39.10%，煙草、葡萄、甘蔗、香蕉增產(chǎn)幅度在15.00%左右。

2.2 HA-K對作物品質(zhì)的影響

農(nóng)作物品質(zhì)主要包括營養(yǎng)成分和限量成分，表6重點列出各作物共性的品質(zhì)指標，HA-K對品質(zhì)的改善主要體現(xiàn)在農(nóng)產(chǎn)品營養(yǎng)成分的增加以及限量成分的降低。除葡萄外，與常規(guī)施肥相比，各作物增施HA-K后農(nóng)產(chǎn)品中總糖含量均有所提高，增幅為8.44%～39.04%，農(nóng)產(chǎn)品中Vc含量也有所增加。糖酸比一般作為評價作物口感的指標，黃瓜、菠菜等作物的糖酸比均明顯增加；葉綠素含量作為葉菜類營養(yǎng)成分的指標，增施HA-K后菠菜中葉綠素含量增加了23.10%，黃瓜和菠菜中可溶性蛋白分別增加2.50%和3.90%。增施HA-K能明顯降低作物中的限量指標，總酸度降幅為6.30%～44.70%，總酸度的降低對于提高果實風味，平衡糖酸比有重要作用；黃瓜中硝酸鹽含量也有明顯的降低，降幅達25.90%，HA-K對黃瓜和菠菜中單寧含量的影響不大。

HA-K對初烤煙葉化學成分的影響見表7。施用HA-K可以不同程度降低初烤煙葉中淀粉的含量，這有利于卷煙產(chǎn)品香氣、吃味質(zhì)量的提高；還能有效提高煙葉中的總糖和還原糖含量，下部葉、上部葉總糖和還原糖含量均為最高(21.61%、14.50%，22.37%、17.83%)，這有利于提高煙葉香氣的醇和性，降低煙氣的刺激性和嗆味。施用HA-K可以不同程度降低煙葉中氯離子的含量，氯離子降低可提高煙草的燃燒性，施用HA-K僅降低了中部葉氮含量，對上部葉和下部葉氮含量以及煙葉中煙堿含量影響不大。

表5 HA-K對各作物產(chǎn)量影響Tab.5 Effects of HA-K on yield in different crops

表6 HA-K對各作物品質(zhì)改善效果Tab.6 Effects of HA-K on quality improvement in different crops %

表7 HA-K對初烤煙葉化學成分的影響Tab.7 Effects of HA-K on chemical composition in f ue-cured tobacco leaves%

2.3 HA-K對作物生長的影響

HA-K刺激作物生長作用在各個試驗中均有體現(xiàn)。以香蕉(“亞馬遜”臺風過后新生的二代幼苗)和甘蔗為例。HA-K對新生二代香蕉幼苗的促進作用體現(xiàn)在吸芽高度和葉綠素含量等指標(圖1)。與常規(guī)施肥相比，增施HA-K后香蕉幼苗吸芽高度和葉綠素含量明顯增加，說明其促進二代幼苗生長作用明顯；對于甘蔗后期的生長促進作用也較明顯，體現(xiàn)在甘蔗株高和莖粗等指標(圖2)，常規(guī)施肥的株高和莖粗分別為293 cm、2.98 cm，增施HA-K后株高和莖粗分別為304 cm、3.21 cm，株高和莖粗的增加對甘蔗產(chǎn)量有顯著貢獻。

圖1 HA-K對香蕉生長的影響Fig.1 Effects of HA-K on banana growth

圖2 HA-K對甘蔗生長的影響Fig.2 Effects of HA-K on sugarcane growth

HA-K對設(shè)施黃瓜和菠菜生長的促進作用體現(xiàn)在葉片數(shù)、株高、葉面積等生長指標(表8)。黃瓜生長初期，增施HA-K后株高和葉面積明顯增加，與常規(guī)施肥相比，黃瓜增施HA-K后葉面積增加了29.2 cm2，株高增加了3.2 cm，葉片數(shù)增加0.5片；黃瓜生長后期，增施HA-K各生長指標也有不同程度的增加。HA-K對設(shè)施菠菜生長的促進作用主要體現(xiàn)在增加菠菜的葉面積。在生長初期，常規(guī)施肥葉面積僅為50.0 cm2，HA-K處理葉面積達86.7 cm2；菠菜生長后期，HA-K刺激生長作用更明顯，株高和葉面積指標明顯增加，其中HA-K葉面積達141.3 cm2，常規(guī)施肥葉面積僅為61.5 cm 。但施用HA-K對菠菜整個生育期內(nèi)葉片數(shù)影響較小。

表8 HA-K對黃瓜和菠菜生長的影響Tab.8 Effects of HA-K on cucumber and spinach growth

2.4 HA-K對作物抗逆性的影響

在湖南寧鄉(xiāng)煙區(qū)，區(qū)域性煙草花葉病爆發(fā)嚴重，導致寧鄉(xiāng)煙區(qū)部分地塊煙葉絕收，煙葉產(chǎn)量難以保證。在寧鄉(xiāng)煙草試驗中發(fā)現(xiàn)(圖3)，與常規(guī)施肥處理煙草花葉病發(fā)病率(40%)相比，施用HA-K后，煙草花葉病發(fā)病率降低至20%。該試驗結(jié)果表明：HA-K的施用，能提高烤煙的抗病性，降低花葉病的發(fā)病率，保證煙葉產(chǎn)量。

圖3 HA-K對煙草花葉病發(fā)病率的影響Fig.3 Effects of HA-K on incidence rate of tobacco mosaic disease

HA-K的施用還能提高作物的抗逆性，如表9、圖4所示，用HA-K對番茄灌根處理，在低溫脅迫下，與對照(蒸餾水灌根)相比，植株干重增加2 g，根系干重增加0.09 g，根系可溶性糖增加2.3 mg/g。在高鹽脅迫下，HA-K灌根后根系各指標也呈增加的趨勢。在低溫高鹽雙重脅迫下，與對照相比，HA-K灌根處理后根系干重、根系活力、根系可溶性糖都明顯提高，增幅分別為56.00%、17.95%、22.50%，說明HA-K對刺激根系生長作用明顯。

2.5 HA-K對土壤理化性質(zhì)的影響

通過在不同土壤類型上開展了HA-K田間試驗，統(tǒng)計了HA-K對土壤理化性質(zhì)的影響(表10)。與常規(guī)施肥相比，增施HA-K后土壤有機質(zhì)均有不同程度的提高，增幅為1.97～4.34 g/kg，南方紅壤和磚紅壤區(qū)域以及水稻土區(qū)域，有機質(zhì)增幅明顯，比常規(guī)施肥增加3.85～4.34 g/kg，在石灰性土壤區(qū)由于屬于設(shè)施溫室種植，基肥施用有機肥量較大(2～3噸/畝)，因此，增施HA-K后土壤有機質(zhì)增加不明顯(1.97 g/kg)；施用HA-K后土壤中速效氮有所增加，增福為10.0～18.9 mg/kg，但紅壤中全氮含量變化不明顯。土壤速效磷在北方石灰性土壤及紅壤上增加比較明顯，分別比常規(guī)施肥增加19.8 mg/kg和45.0 mg/kg；對于土壤速效鉀，與常規(guī)施肥相比，各土壤類型施用HA-K后速效鉀均有所增加，其中磚紅壤速效鉀增幅達128.89%，水稻土增加10.78%，石灰性土壤上增幅10.23%，說明HA-K對土壤中速效鉀含量有顯著的提高作用。HA-K對土壤pH值的影響在酸性土壤磚紅壤上表現(xiàn)明顯，與常規(guī)施肥相比，增施HA-K土壤pH升高了0.43個單位，緩解了酸性土壤環(huán)境對作物的危害。

表9 HA-K灌根對番茄抗逆性的影響Tab.9 Effects of HA-K f lling root on tomato stress resistance

圖4 HA-K對番茄抗低溫、抗高鹽的影響Fig.4 Effects of HA-K on tomato resistance to low temperature and high salt

表10 HA-K對不同土壤改良效果Tab.10 The improvement effect of HA-K on different soils

3 結(jié)論與討論

通過在不同土壤類型多種作物上施用木本泥炭HA-K，試驗結(jié)果表明：在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上增施木本泥炭HA-K能夠促進作物根系及地上部分的生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)指標(提高可溶性固形物、Vc等營養(yǎng)成分含量，降低硝酸鹽、總酸度等限量成分含量)，提高作物抗逆性及抵抗病蟲害能力；同時還能改善土壤生態(tài)環(huán)境，增加土壤中有機質(zhì)及養(yǎng)分含量，提高土壤肥力。

木本泥炭HA-K中富含腐植酸(50%)。有研究表明腐植酸能夠刺激作物生長發(fā)育，特別對促進根系生長、伸長有顯著作用[19，20]。木本泥炭中含有的腐植酸等物質(zhì)對農(nóng)作物根系生長及地上部生長有促進作用，進而提高作物產(chǎn)量。農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的提升與植物糖酸代謝以及酶的活化有關(guān)系，腐植酸分子中的酚羥基和醌基有效參與植物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)，從而促進糖類、核酸和蛋白質(zhì)代謝[21]。國外研究報道發(fā)現(xiàn)，腐植酸通過影響酶(醛縮酶、蔗糖酶、磷酸酶和淀粉酶)而改變糖類代謝，促進還原糖的積累。養(yǎng)分增效作用與土壤環(huán)境相關(guān)。腐植酸是一種高分子有機膠體混合物質(zhì)，能與土壤粘土礦物形成有機-無機復合體，以促進土壤團粒結(jié)構(gòu)形成，協(xié)調(diào)土壤通氣透水能力，提高土壤的化學肥力，增加土壤有機質(zhì)含量，對氮、磷、鉀、微量元素等肥料具有增效作用[22～24]，本試驗中腐植酸對土壤肥力的提升與前人研究結(jié)果一致。

木本泥炭HA-K抗逆性以及抵抗病蟲害的能力機理可能表現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 腐植酸作為植物體內(nèi)多酚的來源[19，20]，而多酚通常與呼吸酶的活性密切相關(guān)，呼吸酶能促進根系呼吸，根系依靠呼吸作用產(chǎn)生的能量能夠主動吸收營養(yǎng)元素。(2) 腐植酸能影響植株體內(nèi)硝酸還原酶(NR)、過氧化氫酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)、轉(zhuǎn)化酶類的活性[25～27]，使植物生理代謝旺盛進行，生理活性提高，植株健壯生長，抗病性也隨之提高。(3)腐植酸對細胞膜具有保護作用，植物細胞膜對環(huán)境變化最為敏感，當植物處于逆境或者有病害發(fā)生時，會產(chǎn)生活性氧積累，使脂膜過氧化水平提高，導致細胞膜系統(tǒng)受到傷害而影響新陳代謝[28]；腐植酸分子中含有許多酚羥基和醌基等活性官能團，酚羥基和醌基之間通過電子傳遞相互轉(zhuǎn)化[29]，其自身形成氧化還原體系，緩沖活性氧對細胞膜的損傷。

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Field Application Effect of Woody Peat Potassium Humate

Li Jianpeng1, Chen Qing2*, Tan Jun1, Xing Wenjun1, Pan Hui1, Huang Zhenrui3, Zhang Yi4
(1 View Sino International Co. Ltd., Beijing, 100005
2 College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing, 100193
3 Institute of Guangzhou Sugarcane Industry Research, Guangzhou, 510316
4 College of Tobacco Research, Hunan Agricultural University, Changsha, 410128)

The woody peat potassium humate (HA-K) fertilizer was applied in different soil types and crops. The result showed that compared with conventional fertilization, adding the application of HA-K could improve crop yield by 6.01%～39.10%, increase the total sugar, Vc and other nutrients of agricultural products by 8.44%～39.04% and 0.50%～55.60% respectively. However, the total acidity, nitrates and other limiting components of agricultural products were decreased by 6.30%～44.70% and 25.90% respectively. The growth indexes of sugarcane, cucumber, spinach were improved. Soil organic matter content was promoted by 1.97～4.34 g/kg. The pH value of south acid soil was increased by 0.43 units. Additionally, the incidence rate of tobacco mosaic disease decreased from 40% to 20%.

woody peat; HA-K; yield; quality; organic matter; stress resistance

TQ444.6+3

1671-9212(2017)01-0041-08

A

10.19451/j.cnki.issn1671-9212.2017.01.006

2015-11-06

李健鵬，男，1987年生，農(nóng)藝師，主要從事作物營養(yǎng)與施肥方面的研究。*通訊作者：陳清，男，教授/博士生導師，E-mail：qchen@cau.edu.cn。