腐植酸在农业生产中具有至关重要的作用,主要体现在以下五大功效:改良土壤、提高肥料利用率、刺激作物生长、提高作物抗逆性、增产提质。
一、改良土壤
1、降低土壤盐碱特性:
将腐植酸施用于大庆苏打盐碱土开展玉米田间小区种植试验,结果表明土壤pH和碱化度均随着腐植酸施用量的增多而减少。
高量腐植酸处理相比于空白对照,土壤pH降低了20.9%,碱化度降低了41%。
2、增加土壤有机质和阳离子交换量:
土壤有机质和阳离子交换量均随着腐植酸施用量的增多而增多,相比于CK分别升高100%和28%。
3、改善土壤结构:
腐植酸能够通过增加盐的淋洗和优化土壤团聚体结构来改善盐碱土壤。腐植酸能使土壤中酸性官能团增加、分子量降低、脂肪族碳转化,从而改善盐碱土壤。
二、提高肥料利用率
与养分结合提高有效性:腐植酸能够通过与氮素、磷素和钾素发生结合效应,固持、活化土壤与肥料中的养分,提高土壤肥料有效性和缓释性能。
腐植酸肥料对夏玉米产量和氮素利用有积极影响,与不添加腐植酸的普通尿素/复合肥对照相比,腐植酸尿素和腐植酸复合肥均能增加玉米产量,提高氮肥利用率。
促进无机氮释放:腐植酸复合肥料,能显著提高NH₄⁺-N在第7天的释放量和NO₃⁻-N在第14天的释放量。
腐植酸复合肥料能够在土壤培养的初期为土壤提供更多的无机氮,并在后期保持较高的氮含量,从而提高土壤氮利用效率。
三、刺激作物生长
增加根系活力:腐植酸能够对植物产生类似生物刺激素的效应,提高植物根系H⁺-ATP酶等的活性,刺激植物根伸长和侧根生长点的增加,从而增加根系活力及植物根系与土壤养分的接触面积,增加植物对养分的吸收。
促进幼苗生长:含腐植酸水溶肥料在西瓜生产上能显著提高西瓜的产量、品质和抗逆性,表明腐植酸对西瓜的生长有促进作用。
在西葫芦幼苗期,施用煤基腐植酸(CHA)、黄腐酸(FA)和生化腐植酸(BHA)三种不同的腐植酸,可通过提高抗氧化酶活性和增加可溶性糖及脯氨酸含量,降低氧化损伤,提高西葫芦幼苗的低温耐受性,尤其是生化腐植酸(BHA)处理效果更佳。
比较转录组分析显示,三种腐植酸处理共诱导了17个差异表达基因,包括钙调蛋白、乙烯响应转录因子、过氧化物酶和10个转录因子,这些基因参与了活性氧清除、植物激素代谢或信号转导途径,从而改善了西葫芦幼苗的低温耐受性。
四、提高作物抗逆性
缓解逆境胁迫:在逆境胁迫下,腐植酸能够通过调节植物体内的新陈代谢并改善植物生长环境,缓解甚至消除逆境胁迫对植物的伤害。
在低温胁迫下,腐植酸可提高西葫芦幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,降低氧化损伤,提高幼苗的低温耐受性。
腐植酸处理可以显著增加玉米种子的发芽指数和幼苗的干重,激活苯丙烷生物合成、氧化磷酸化途径和植物激素信号转导,诱导一些转录因子的表达,从而缓解碱胁迫对玉米根系的伤害。
增强作物抗逆性机制:腐植酸还能够影响土壤中与养分转化相关的酶活性和微生物群落结构及数量,在活化养分的同时,保蓄养分,降低养分的损失,为植物生长保障持久的养分供应,从而增强作物的抗逆性。
五、增产提质
增加产量:腐植酸肥料能增加玉米产量,腐植酸尿素及腐植酸复合肥最大增产率分别为12.97%和11.74%。
腐植酸肥料对玉米干物质量的累积也有一定促进作用,尤其是Ⅳ型腐植酸尿素处理和Ⅴ型腐植酸复合肥处理玉米的生物量分别比对照提高9.7%和10.8%。
水稻增施含腐植酸水溶肥,有利于促进水稻个体生长,增加有效穗数,增大穗型,提高千粒重,从而获得高产。
改善品质:含腐植酸的水溶肥料作叶面肥时,能够促进根系生长,提高作物抗逆性,从而改善品质,但应用效果不会像出现虫害时喷药那样速效与明显。