腐植酸是天然形成的一種有機(jī)高分子混合物, 其成分較為復(fù)雜, 由微生物細(xì)胞以及動(dòng)植物殘?bào)w分解轉(zhuǎn)化, 在自然界化學(xué)作用下累積形成。自然界中腐植酸的來(lái)源與分布極為廣泛, 并在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。腐植酸可以促進(jìn)植物生產(chǎn)和高產(chǎn), 改善作物品質(zhì), 并能夠提高氮磷鉀等肥料利用率, 改善土壤結(jié)構(gòu), 降低植株發(fā)病率。下面一起來(lái)看看關(guān)于腐植酸在植物生長(zhǎng)的應(yīng)用吧。

一、 腐植酸對(duì)植物根系生長(zhǎng)產(chǎn)生刺激, 可促進(jìn)養(yǎng)分吸收

在植物生長(zhǎng)過(guò)程中, 腐植酸的刺激是促進(jìn)植物根系生長(zhǎng)的源動(dòng)力, 這一效應(yīng)集中表現(xiàn)在根數(shù)量和長(zhǎng)度明顯增加上。研究發(fā)現(xiàn), 經(jīng)過(guò)腐植酸處理的番茄植株側(cè)根數(shù)量較普通植株更多, 增幅約為150%~264%, 長(zhǎng)度增幅更是高達(dá)405%~2280%。腐植酸對(duì)植株的影響主要是與大量使用或低劑量添加的外援生長(zhǎng)素相類似的一種刺激反應(yīng), 與細(xì)胞激肽酶類等一些生物刺激素存在密切關(guān)聯(lián)。使用腐植酸后植物生物化學(xué)活性進(jìn)一步提升, 根系受到類似生長(zhǎng)素刺激的影響, 植物生長(zhǎng)素以及內(nèi)生細(xì)胞激肽類物質(zhì)生成量增加, 從而改變細(xì)胞質(zhì)膜滲透性能植物蛋白合成加快, 細(xì)胞生長(zhǎng)加快, 植物根系生長(zhǎng)速度較普通植株更為顯著, 產(chǎn)量也大大增加。

腐植酸能夠促進(jìn)植物根系養(yǎng)分吸收, 這通常以硝酸鹽吸收為主要表現(xiàn)。腐植酸不僅可促進(jìn)植物根系中與硝酸鹽吸收同化相關(guān)基因的表達(dá), 同時(shí)也可改善根系內(nèi)環(huán)境, 加快硝酸鹽吸收速度。研究指出, 腐植酸可對(duì)硝酸鹽的吸收轉(zhuǎn)移和同化加以調(diào)控, 進(jìn)而加快植物根系對(duì)硝態(tài)氮的吸收利用。此外, 腐植酸自身也是一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì), 同樣可以為植株根系吸收利用。以小分子量物質(zhì)為主的腐植酸到達(dá)高等植物細(xì)胞質(zhì)膜的幾率更高, 更易于為植物吸收利用。

二、 腐植酸可提高植物抗逆性, 加快植物生長(zhǎng)

植物生長(zhǎng)很容易受到生物或者非生物脅迫的影響, 而腐植酸則可有效緩解這一進(jìn)程, 通過(guò)改善外部生理形態(tài)特征為逆境脅迫下的植株生長(zhǎng)提供必要保護(hù), 而且可發(fā)揮預(yù)防氧化應(yīng)激的效果, 對(duì)植物生態(tài)安全性而言意義重大。諸多研究發(fā)現(xiàn), 當(dāng)植物受到逆境脅迫時(shí) (譬如水分、重金屬、溫度或者鹽分等) , 腐植酸可對(duì)植物器官內(nèi)酶與蛋白質(zhì)合成產(chǎn)生刺激, 增強(qiáng)各類與活性氧代謝相關(guān)酶 (如超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶以及過(guò)氧化氫酶等) 的活性, 同時(shí)降低質(zhì)膜透性以及丙二醛水平, 降低活性氧含量, 緩解膜脂過(guò)氧化程度。在此情況下, 植物生長(zhǎng)速度受到外部不良環(huán)境的影響減小, 細(xì)胞膜滲透性得以保持, 植株對(duì)抗災(zāi)害的性能提升。

在改變植株抗逆性方面, 腐植酸的作用不僅僅在于改變其生理特征和外部形態(tài), 同時(shí)亦可通過(guò)調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)提高植物抗逆性。例如在鹽分脅迫的環(huán)境下, 腐植酸可改善土壤電導(dǎo)率, 促進(jìn)銀杏以及挪威楓幼苗生長(zhǎng), 增加植株內(nèi)部葉綠素表達(dá)水平;干旱環(huán)境下腐植酸膠體容易受根系釋放有機(jī)酸的影響, 分解出足夠小的個(gè)體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)分子, 經(jīng)由細(xì)胞壁基質(zhì)抵達(dá)細(xì)胞膜, 對(duì)植株基因表達(dá)以及酶活性產(chǎn)生良性干預(yù)。

三、 腐植酸可促進(jìn)肥料和土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化, 加快植株生長(zhǎng)

文獻(xiàn)研究指出, 腐植酸可直接與肥料或土壤養(yǎng)分發(fā)生化學(xué)反應(yīng), 從而轉(zhuǎn)化養(yǎng)分形態(tài), 使之利用效率提升, 更易于為植株吸收利用, 最終促進(jìn)植物生長(zhǎng)。腐植酸能夠調(diào)控土壤養(yǎng)分形態(tài), 在土壤養(yǎng)分表面吸附位點(diǎn)上與磷酸鹽形成競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系, 減少磷酸鹽在礦物表面的吸附;腐植酸可與土壤鈣離子相結(jié)合, 降低Ca-P沉淀生成, 強(qiáng)化肥料或者土壤磷素作用。研究發(fā)現(xiàn), 腐植酸可與土壤鉀離子相結(jié)合, 提高抗土壤吸附特性, 因此認(rèn)為腐植酸對(duì)土壤鉀素的有效性有相當(dāng)?shù)恼{(diào)控效果。除此之外, 腐植酸內(nèi)部酸性基團(tuán)很多, 可改善土壤酸堿值, 增強(qiáng)Zn、Mn、Cu和Fe等土壤微量元素的有效性。

腐植酸在自身酚羥基、羧基和尿酸酰胺基的反應(yīng)下分泌腐植酸-脲絡(luò)合物, 其穩(wěn)定性較高, 對(duì)尿素分解有較好的抑制作用, 可提高氮素利用率, 調(diào)節(jié)尿素性能, 使其變得長(zhǎng)效緩效。此外, 肥料中銨態(tài)氮可被腐植酸固定, 進(jìn)而形成包含吲哚、酰胺-縮氨酸以及吡咯在內(nèi)的化學(xué)物或者結(jié)合形式。腐植酸對(duì)肥料中的鉀素有固定與吸附作用, 或者直接與之反應(yīng), 生成腐植酸鉀, 這是一種膠體化合物, 隨水流失的幾率較小, 鉀肥緩釋性得到提升。

四、腐植酸對(duì)土壤中酶與微生物活性產(chǎn)生調(diào)控效應(yīng), 加快植物生長(zhǎng)

土壤腐殖質(zhì)成分中, 腐植酸是非常重要的一部分, 其碳形態(tài)相對(duì)穩(wěn)定, 對(duì)微生物活性有重要意義。腐植酸可激發(fā)土壤中酶物質(zhì)與微生物活性, 保蓄肥料養(yǎng)分, 促進(jìn)植株生長(zhǎng)。以脲酶為例, 腐植酸的影響集中體現(xiàn)在土壤酶活性上。有觀點(diǎn)認(rèn)為, 初期加入腐植酸既可對(duì)土壤脲酶活性產(chǎn)生抑制, 遲滯尿素水解, 降低氨揮發(fā);后期則可維持脲酶活性的穩(wěn)定, 在相對(duì)穩(wěn)定速度下促進(jìn)尿素向氨轉(zhuǎn)化, 加快植物生長(zhǎng)。腐植酸抑制脲酶活性的原因主要是其中不飽和鍵含量較高, 能預(yù)防巰基, -SH等活性官能團(tuán)發(fā)生氧化。同時(shí), 腐植酸亦可螯合Cu與Hg2種脲酶巰基抑制劑。土壤中有機(jī)質(zhì)含量豐富的情況下, 腐植酸對(duì)脲酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶以及酸性磷酸酶活性亦有強(qiáng)力抑制效果。

腐植酸對(duì)土壤中微生物以及數(shù)量有較大影響。有研究證實(shí)褐煤腐植酸可遲滯尿素水解速度, 對(duì)土壤p H值亦有緩沖作用, 進(jìn)而改變微生物群落數(shù)量與成分組成。此種情況下施用尿素對(duì)土壤細(xì)胞總量以及多樣性的干擾得到緩沖, 氨向硝酸以及亞硝酸氧化的速度減慢, 反硝化轉(zhuǎn)化引起的氮?dú)鈸p失也得到控制, 植物生長(zhǎng)過(guò)程中得到更充足的氮元素支持, 這顯然更有利于作物生長(zhǎng)和增產(chǎn)。值得注意的是, 不同種類的腐植酸對(duì)土壤微生物產(chǎn)生的影響也存在差異, 例如胡敏酸以及富里酸對(duì)固氮菌生長(zhǎng)均有比較明顯促進(jìn)作用, 可增強(qiáng)固氮能力, 但是富里酸的應(yīng)用效果則更為突出, 同時(shí)對(duì)固氮菌數(shù)量的影響較其對(duì)固氮能力的影響更為顯著。

五、小結(jié)

近年來(lái)學(xué)者們對(duì)于腐植酸的研究不斷深入, 其研究技術(shù)與方法逐步完善, 也取得了諸多成果。相信隨著關(guān)于腐植酸基本特征、影響腐植酸效果的主控因子、腐植酸推動(dòng)植物生長(zhǎng)的主控因子、對(duì)功能性微生物影響等研究課題的不斷突破, 腐植酸將被更廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。