腐植酸在农业领域的应用成果分析

杨雪贞 王贺鹏 康锁倩 牛劭斌 王 东 赵伟鹏 孙志梅

河北农业大学资源与环境科学学院 保定 071001

随着经济的不断发展和耕地面积的不断减少，粮食生产日益成为制约我国发展的重要问题。为了提高粮食产出，农业生产中化肥、农药、农膜等农用生产资料被大量施用，给环境带来了巨大压力，不利于农业可持续发展。腐植酸是一种有机高分子物质，是泥炭、风化煤及褐煤中最有价值的成分[1]，含有多种对植物生长有重要作用的活性物质[2]。同时，它也是绿化环境的重要组成部分，是实现高产、优质、高效现代化农业的重要资源。据研究发现，腐植酸生物有机肥有改善土壤理化性质、增产增收等作用[3～6]。俞巧钢等[7]研究发现，稻田施用含腐植酸增效剂的尿素，有助于降低无机氮流失的风险，减轻氮素径流损失和对地下水的污染。本文通过对腐植酸在农业领域应用成果的文献调研与分析，明确了腐植酸/黄腐酸对农业生产的重要作用，给现代农业绿色化生产提供指导借鉴。

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，检索年份范围为1950—2019 年，总计检索到相关文献1519 篇，涉及腐植酸在大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、生物化学分子生物学、公共环境职业卫生学、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96.6%、69.0%、62.4%和60.0%。

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 in Web of Science system

（2）发表相关文献的国家和地区分布。

从发表腐植酸文献的国家和地区分布来看（图2），从事腐植酸农业领域研究的国家总计24 个，其中，中国和美国对此方面的相关研究最多，中国发表的文献数量达297 篇，占到了总量的19.6%；美国发表的文献数量为262 篇，占到了总量的17.2%。意大利、巴西和西班牙发表的文献数量均在100 ～150 篇之间，而其他国家发表的文献数量均在100 篇以下。马来西亚和沙特阿拉伯发表的文献数量均只有18 篇，占比1.2%。

1.2 超星发现系统的相关文献分析

（1）发表相关文献的数量变化。

在超星发现系统上输入“腐植酸+农业”进行检索，总计检索文献7578 篇；输入“黄腐酸+农业”进行检索，总计检索文献2490 篇，检索年份范围均为1975—2019 年。从历史发展来看（图3），自有记录的1975 年以来，腐植酸文献的数量总体上呈现上升趋势。特别是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，20 年间增加了6.2 倍。

（2）发表相关文献的院校分布。

腐植酸在农业领域所具有的改良土壤、刺激作物生长、提高作物抗逆性和产量、改善品质等方面的作用已受到社会的广泛关注。由图4 可以看出，对腐植酸和黄腐酸方面的研究农业类院校占了绝大多数，如：中国农业大学、中国农业科学院、西北农林科技大学、南京农业大学、河北农业大学等。

（3）发表相关文献的单位发文量。

从图5 可以看出，在发表腐植酸/黄腐酸文献的院校/单位中，中国腐植酸工业协会发表的文献数量最多，高达478 篇；其次是山东农业大学、河北农业大学、中国农业大学、山西农业大学等，发表文献数量在60 ～110 篇之间。

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 publications on the application of humic acid in agriculture in different countries/regions

图3 1975—2019 年腐植酸文献数量Fig.3 Numbers of humic acid references in 1975-2019

图4 腐植酸(A)和黄腐酸（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) and fulvic acid (B) in agriculture

图5 腐植酸/黄腐酸在农业领域应用文献的单位发表文献数量Fig.5 Number of units publishing applied literatures on humic acid/fulvic acid in agriculture

（4）发表相关文献的关键词分布。

从图6 可以看出，在腐植酸/黄腐酸的文献中，腐植酸/黄腐酸在小麦、玉米、水稻等粮食作物中应用较为广泛，而且腐植酸/黄腐酸能够起到增产、提高作物品质的作用。

（5）发表相关文献的学位论文类型统计。

从图7 中可以看到，腐植酸在农业领域应用的文献中，硕士论文有485 篇，占了总文献数量的81%，博士论文有114 篇，占了总文献数量的19%。黄腐酸在农业领域应用的文献中，硕士论文有107 篇，占了总文献数量的86%，博士论文有18 篇，占了总文献数量的14%。

（6）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8），结果发现，以《腐植酸》杂志上刊载的相关文献数量最多，高达1420 篇（占57.03%）；其次是《中国农资》和《农业环境科学学报》，发表文献数量和占比分别为157 篇（占6.31%）和145 篇（占5.83%）；在农业和化工领域具有一定学术影响的较高水平杂志如《土壤学报》《植物营养与肥料学报》《中国土壤与肥料》《磷肥与复肥》以及《化肥工业》也有一定数量的刊载，但分别仅占全部文献数量的2.97%、1.49%、1.41%、1.33%和1.33%。

图6 腐植酸(A)和黄腐酸（B）在农业领域应用文献的关键词分布Fig.6 Keyword distribution of applied literatures on humic acid (A) and fulvic acid (B) in agriculture

图8 腐植酸在农业领域应用文献发表刊物种类统计Fig.8 Publications type statistics of applied literatures on humic acid in agriculture

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9），总计文献数量174篇，占到了所有杂志载文总量的34.39%，其他刊载相关文献的刊物种类较多，也较分散。

总体来看，《腐植酸》杂志是当前宣传推介腐植酸/黄腐酸相关研究成果的主要平台，而其他有影响力的刊物占比较少。可见，腐植酸/黄腐酸在农业领域应用的相关研究还需要科研力量广而深的投入，腐植酸/黄腐酸在农业领域的应用成果还需要有更多权威性、影响力的媒介大力宣传和报道。

（7）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10），吉林、北京、山东文献数量位居前列，分别为334 篇（占10.33%）、323 篇（占9.99%）、319 篇（占9.87%）；湖北和内蒙古发表的文献数量较少，分别为99 篇（占3.06%）、98 篇（占3.03%）。发表黄腐酸在农业领域应用文献的地区中（图11），以安徽、山东、北京占据较明显优势，分别为185 篇（占16.00%）、146篇（占12.63%）、127 篇（占10.99%）；新疆、湖南、四川、山西发表的文献量较少，分别仅为29 篇（占2.51%）、28 篇（占2.42%）、27 篇（占2.34%）、26 篇（占2.25%）。

由上述分析可见，腐植酸资源较丰富的区域如新疆、内蒙古、山西、黑龙江、云南等，对腐植酸的相关研究成果并不丰富，需要政产学研用协同推动腐植酸资源的有效利用。

图9 黄腐酸在农业领域应用文献发表刊物种类统计Fig.9 Publications type statistics of applied literatures on fulvic acid in agriculture

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

图11 黄腐酸在农业领域应用文献发表地区统计Fig.11 Area statistics of applied literatures on fulvic acid in agriculture

（8）发表相关文献的支持基金统计。

从图12 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、省市基金项目、科技部国家科技基金支持的文献数量较多，分别为348 篇（占40.23%）、239 篇（占27.63%）、217 篇（占25.09%）；中国科学院基金、其他基金支持的文献数量较少，分别为6 篇（占0.69%）、19 篇（占2.20%）。黄腐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、省市基金项目、科技部国家科技基金支持的文献数量较多，分别为43 篇（占35.54%）、41 篇（占33.88%）、29 篇（占23.97%）；国家教育部基金、其他基金支持的文献数量较少，分别为5 篇（占4.13%）、3 篇（占2.48%）。

图12 腐植酸(A)/黄腐酸（B）在农业领域应用文献支持基金统计Fig.12 Support fund statistics of applied literatures on humic acid (A) / fulvic acid (B) in agriculture

2 腐植酸在农业领域的应用效果分析

在中国知网上择选出2015—2019 年的“腐植酸＋农业”文献的研究性成果（总文献数298 篇）进行统计（图13），涉及作物种类30 余种，含粮食作物、蔬菜作物、果树作物、经济作物，其中玉米文献38 篇，小麦39 篇，水稻49 篇，蔬菜32 篇，果树41 篇，土壤31 篇。

图13 2015-2019 年腐植酸在不同作物上的研究文献分布Fig.13 Distribution of humic acid research literatures about different crops in 2015-2019

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的应用效果看（图14），与不施用腐植酸的CK 相比较，施用腐植酸的玉米株高提高幅度为2.2%～11.2%，平均提高了5.1%。其中以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，施用腐植酸具有促进玉米生长，提高玉米株高的作用。

（2）对玉米穗长的影响。

对不同省份施用腐植酸对玉米穗长的影响结果进行分析。由图15 可以看出，各省份施用腐植酸对玉米穗长的影响结果有所不同，既有明显提高的结果，如吉林，与CK 相比，穗长提高15.6%；也有影响不明显，甚至穗长有所降低的结果，如黑龙江、北京、河南。所有统计省份施用腐植酸处理的穗长与CK 相比，平均提高1.8%。由此可见，施用腐植酸对玉米穗长的影响不大。

（3）对玉米百粒重的影响。

从图16 中可知，不同地区施用腐植酸对玉米百粒重有较好的促进作用，总体增幅为0～19.15%，平均提高4.9%。而陕西地区对百粒重的影响最大，与CK 相比，提高了19.15%。

（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17），结果表明，施用腐植酸后玉米的穗粒数都有一定程度的提高，提高幅度为0.2%～36.7%，江苏地区增幅最大，为36.7%，各地区平均增幅为10.0%。由此可见，施用腐植酸可以促进玉米穗粒数的增加。

图14 施用腐植酸对玉米株高的影响（n=21）Fig.14 Effects of humic acid on plant height of maize (n=21)

图15 施用腐植酸对玉米穗长的影响（n=24）Fig.15 Effects of humic acid on spike length of maize (n=24)

图图1166 施施用用腐腐植植酸酸对对玉玉米米百百粒粒重重的的影影响响（（nn==2277））Fig.16 Effects of humic acid on 100-grain weight of maize (n=27)

图17 施用腐植酸对玉米穗粒数的影响（n=26）Fig.17 Effects of humic acid on spike numbers of maize (n=26)

（5）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），结果表明，各省份施用腐植酸后的玉米产量均得到了不同程度的提高，提升幅度为3.8%～16.6%，在山西地区增幅最大，为25.8%；河南、山东、新疆增幅较小；各地区平均增幅为11.9%。由此可见，施用腐植酸促进玉米增产的效果明显。

图18 腐植酸对玉米产量的影响（n=36）Fig.18 Effects of humic acid on yield of maize (n=36)

（6）小结。

综上所述，施用腐植酸对玉米穗长影响不大，对株高、百粒重和穗粒数均有一定促进作用，尤以对穗粒数的影响最为明显。可见，施用腐植酸主要是通过提高玉米产量构成因子穗粒数而起到了提高玉米产量的效果。

2.1.2 在小麦上的应用效果分析

（1）对小麦株高的影响。

从各省份施用腐植酸对小麦株高的影响结果看（图19），与CK 相比较，施用腐植酸后小麦株高有增加的报道，也有影响不大，甚至下降的报道，增幅为-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。

（2）对小麦穗长的影响。

小麦穗长因品种和气候条件、栽培条件而异，但在品种、气候和栽培技术条件等完全一致的情况下，与不施用腐植酸的CK 处理相比较，施用腐植酸的小麦穗长提高幅度为-2.2%～15.1%，平均5.6%（图20）。

（3）对小麦穗粒数的影响。

施用腐植酸对小麦穗粒数增长幅度为1.58%～5.21%，平均为2.09%，总体呈现增加的效果（图21）。其中河南地区对小麦穗粒数的影响最为明显。

（4）对小麦千粒重的影响。

从图22 中各省份的应用效果可以看出，施用腐植酸对小麦千粒重的影响既有正效应，也有负效应，如在江苏、江西、山东等省份施用腐植酸的小麦千粒重均低于CK。但在安徽、内蒙古、宁夏等省份，腐植酸处理小麦千粒重均高于CK，提高幅度为0.2%～20.0%，在山西增幅最大，为20.0%，全国平均增幅为4.6%。

图19 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)

图20 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)

图21 腐植酸对小麦穗粒数的影响（n=17）Fig.21 Effects of humic acid on on spike numbers of wheat (n=17)

图22 腐植酸对小麦千粒重的影响（n=35）Fig.22 Effects of humic acid 1000-grain weight of wheat (n=35)

（5）对小麦产量的影响。

从各省份施用腐植酸对小麦产量的影响结果看（图23），有些省份的增产作用并不明显，如甘肃、河北、河南、内蒙古；而有的省份增产效果明显，如安徽、江苏、江西、山东、山西、新疆，其中以江苏报道的增产效果最大，施用腐植酸后小麦增产率达到了25.1%，全国小麦增产率平均为9.0%。

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。

通过对各省份施用腐植酸后小麦株高、穗长、穗粒数、千粒重的变化进行分析，可以看出，上述各指标对施用腐植酸的响应程度可能受品种、气候条件、土壤条件和栽培技术等各方面因素的影响，因此没有表现出明显的一致效果。最终对小麦产量的影响结果也是相似的，但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。

从图24 可以看出，与CK 相比，施用腐植酸总体表现出提高水稻株高的趋势。其中以安徽的提高幅度最大，为17.3%；其次是湖南，提高了15.7%。但对水稻主产区黑龙江20 对数据的统计分析，施用腐植酸后的株高变化不明显。全国37对试验数据的株高平均提高了4.4%。

（2）对水稻穗长的影响。

施用腐植酸对水稻穗长的影响结果表明（图25），既有增效的结果，如安徽，穗长提高了34.0%，也有影响不明显的结果，如对黑龙江20个试验点结果的统计分析，施用腐植酸的穗长变化不明显。与CK 相比较，施用腐植酸后全国范围内的水稻穗长提高幅度为-3.3%～34.0%，平均8.9%。

（3）对水稻穗粒数的影响。

施用腐植酸对水稻穗粒数的影响均表现出一定的正效应（图26），结果表明，与不施用腐植酸的CK 相比较，腐植酸的施用使得水稻穗粒数平均提高了4.6%，最高提高了11.4%。

图24 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)

图25 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)

图26 腐植酸对水稻穗粒数的影响（n=36）Fig.26 Effects of humic acid on spike numbers of rice (n=36)

（4）对水稻千粒重的影响。

由图27 可以看出，施用腐植酸后水稻千粒重的提高幅度为-2.0%～10.6%，全国平均提高仅为3.7%。从水稻主产区黑龙江20 个试验点的平均结果看，腐植酸对水稻千粒重的影响也不大。

（5）对水稻产量的影响。

由图28 结果表明，与CK 比较，施用腐植酸后水稻产量总体表现出了一定的增产趋势，其中安徽地区水稻产量增加最多，为92.0%，33 对试验结果的产量平均提高了14.5%。

图27 腐植酸对水稻千粒重的影响（n=47）Fig.27 Effects of humic acid on 1000-grain weight of rice (n=47)

图28 腐植酸对水稻产量的影响（n=33）Fig.28 Effects of humic acid on yield of rice (n=33)

（6）小结。

总而言之，腐植酸的施用有提高水稻产量的趋势，但对水稻株高以及穗长、穗粒数、千粒重等生长性状的影响可能是受土壤环境、气候条件、品种特性等多方面因素的影响，各地施用效果并不完全一致。

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 可以看出，施用腐植酸对多数蔬菜的影响效果不明显，但黄秋葵的株高施用腐植酸后显著提高了43.53%。

2.2.2 对蔬菜Vc 含量的影响

施用腐植酸对蔬菜Vc 含量的影响总体比较突出（图30），与不施腐植酸的CK 相比，腐植酸处理的蔬菜Vc 含量提高幅度为7.98%～29.88%，平均提高20.15%。

2.2.3 对蔬菜硝酸盐含量的影响

由图31 可知，腐植酸的施用对蔬菜硝酸盐含量的影响因蔬菜品种而异，对黄瓜硝酸盐含量的降低程度最明显，达到了25.91%。

2.2.4 对蔬菜产量的影响

从图32 可以看出，腐植酸的施用对蔬菜产量的影响因蔬菜种类而异，在娃娃菜、白菜等蔬菜上的应用效果比较明显，增产幅度为5.8%～49.0%，其中辣椒的增幅最大，为49.0%，各蔬菜产量平均增产率为12.4%。

图29 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)

图30 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)

图31 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)

图32 腐植酸对蔬菜产量的影响（n=25）Fig.32 Effects of humic acid on yield of vegetable(n=25)

2.3 腐植酸在果树上的应用效果分析

2.3.1 对果品品质的影响

腐植酸对果品品质的影响见表1。从表中可以看出，施用腐植酸对梨、苹果、桃、杏、枣的Vc含量、可溶性固形物含量均有明显提高的效果。而对梨、苹果、桃、杏、枣的可滴定酸含量影响结果不同，施用腐植酸后梨、苹果、枣的可滴定酸含量增加，而桃和杏呈下降的趋势。其中，Vc 含量提升最高的为梨（52.78%），可溶性固形物提高最为明显的是苹果（8.65%）。

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 对果树产量的影响

对梨树、苹果树和枣树施用腐植酸后的产量情况进行分析，从图33 可以看出，施用腐植酸的梨、苹果产量均有一定提高，提高幅度为2.0%～10.0%，其中苹果的增产率最高，为10.0%。枣的产量受腐植酸影响不明显。3 种果品产量增产率平均为5.7%。

图33 腐植酸对果品产量的影响（n=6）Fig.33 Effects of humic acid on yield of fruit (n=6)

2.4 腐植酸对土壤的改良效果分析

施用腐植酸后的土壤理化性质变化进行分析（表2），结果表明，施用腐植酸后pH 降低幅度为0 ～0.38，平均降低0.15 个单位，其中浙江地区土壤施用腐植酸pH 变化最为明显，较CK降低了7%；与CK 相比较，土壤有机质提高了1.4%～20.8%，平均提高了8.47%；碱解氮含量与CK相比较，提高幅度4.69%～14.14%，平均5.0%；土壤有效磷含量最高提高了19.95%，平均15.1%；土壤速效钾含量最高提高了10.83%，平均3.69%。

总体而言，施用腐植酸有降低土壤pH，提高土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的效果。

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

表2 续

3 结论及展望

综上，腐植酸作为一种农用品，其应用效果已受到全球很多国家和地区的关注和重视，特别是在中国和美国。相关研究也得到了国家自然基金委等不少基金项目的支持，并且取得了突出成果。尽管其应用效果受产品本身的质量以及作物种类、气候条件、土壤环境等多方面因素的显著影响，但总体而言，腐植酸不仅具有一定的提高玉米、小麦和水稻三大粮食作物，以及蔬菜和果树产量的效果，还能够在一定程度上改善农产品品质，同时改良土壤理化性状，在绿色农业发展中具有广泛的应用前景。

本文选编自“第四届全国土肥和谐大会”专题报告。