增施腐植酸对小麦产量、养分吸收及土壤性状的影响

赵成雷 刘同信 高云侠 陈士更 李巧玉 李盼盼 丁方军*

1 山东农大肥业科技有限公司 泰安 271000

2 农业部腐植酸类肥料重点实验室 泰安 271000

3 肥城市农业农村局 泰安 271000

腐植酸是动植物残骸经过土壤微生物分解、转化，经一系列理化反应积累形成的有机物质[1]。大量研究表明，腐植酸具有改良土壤、增效化肥、促进作物生长、提高作物产量和品质的作用[2，3]。腐植酸作为一种活性物质，因其各种优良特性，被添加到尿素、复合肥、水溶肥产品中制成腐植酸肥料。研究表明，腐植酸肥料能够有效提高产量，提高肥料利用效率[4，5]。小麦作为我国的重要粮食作物，其增产稳产对于我国的粮食安全具有至关重要的作用。本研究以小麦为研究对象，收集整合了国内外学者发表的文献资料，运用Meta分析的方法，分析了增施腐植酸对小麦产量、养分吸收及土壤理化性状的影响，旨在为加快腐植酸肥料的研发及推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究在中国知网及Web of Science数据库对2000—2021年的文献进行搜集，以“小麦”“腐植酸”“产量”“养分”“土壤”等为主要关键词检索发表的田间试验文献。在搜索到的文献中，通过以下的标准进行筛选有效文献：（1）试验数据必须来源于大田试验，避免温室环境下控制试验条件影响实际效果。而且必须包含施用腐植酸（包含腐植酸肥料）和不施用腐植酸2个处理。（2）试验中的测定指标至少包含土壤理化性质、小麦产量、养分含量、养分吸收量的1项或多项数据，且有试验组和对照组对应数据。（3）文献中报告了试验的重复数，指标数据的平均值和标准误等。

最终筛选出57篇有效文献（文献信息见表1），其中包括4篇英文文献和53篇中文文献，获得215组试验数据。

表1 续2

表1 续1

表1 57篇文献信息Tab.1 Information of 57 articles

1.2 Meta分析

本研究中各项指标的数据，采用增施腐植酸处理组与对照组比值即反应比的自然对数为效应值，根据公式（1）获得。

其中，公式中的E和C分别代表增施腐植酸处理和对照组数据的平均值。

根据公式（2）转化成变化比率。如果为正的百分比，代表处理组高于对照组的比例；相反，如果为负的百分比，代表处理组低于对照组的比例。

计算每组数据的95%的置信区间，如果此置信区间与0没有重叠，说明处理组与对照组相比呈显著性差异；如果与0有重叠，说明差异不显著。

1.3 数据统计分析

采用Microsoft Excel 2019对数据进行记录、计算和作图，采用SPSS软件进行检验分析。

2 结果分析

2.1 增施腐植酸对小麦养分含量及养分吸收的影响

增施腐植酸影响了小麦植株养分含量。由图1可知，增施腐植酸对小麦的籽粒氮含量和秸秆氮含量产生了显著影响，分别提高了7.67%和11.08%。但对籽粒磷、钾和秸秆磷、钾养分含量影响不显著。

图1 增施腐植酸对小麦植株养分含量的影响Fig.1 Effects of adding humic acid on nutrient content of wheat plant

增施腐植酸影响了小麦植株的养分吸收量。由图2可知，增施腐植酸显著提高了小麦各部位的氮、磷、钾养分吸收量，小麦植株氮、磷、钾的吸收总量分别提高了22.27%、29.41%、32.20%。这说明，增施腐植酸可以提高氮、磷、钾养分的吸收，实现小麦提质增效。

图2 增施腐植酸对小麦植株养分吸收的影响Fig.2 Effects of adding humic acid on nutrient absorption of wheat plant

2.2 增施腐植酸对小麦产量的影响

增施腐植酸影响小麦的产量。由图3可知，增施腐植酸显著提高了小麦产量和三大产量构成要素，小麦产量提高10.44%，小麦穗数、穗粒数和千粒重也分别提高了3.39%、4.49%、2.95%。

图3 增施腐植酸对小麦产量的影响Fig.3 Effects of adding humic acid on yield of wheat

2.3 增施腐植酸对土壤性状的影响

增施腐植酸影响土壤的理化性状。由图4可知，与不施用腐植酸相比，小麦生产中施用腐植酸可以显著提高土壤氮磷钾养分含量，土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高8.72%、12.30%、18.16%、12.18%，土壤有机质含量提高13.06%，碱性土壤pH降低2.69%（土壤pH＞7），土壤总孔隙度提高6.33%，土壤田间持水量提高10.87%，土壤容重降低5.43%。增施腐植酸显著提高了土壤养分有效性和土壤有机质含量，改善了土壤理化性状。

图4 增施腐植酸对土壤性状的影响Fig.4 Effects of adding humic acid on properties of soil

3 讨论与结论

3.1 腐植酸对作物养分吸收及产量的影响

增施腐植酸一方面提高了土壤养分的有效性，增加了可供植物吸收的养分含量。另一方面腐植酸对植物根系生长具有刺激作用，促进根系长度和根数量的增加，以吸收更多的养分[6]。腐植酸能够促进植物根系中与硝酸盐吸收同化相关的基因表达，刺激H+-ATP酶活性，以促进根系对NO3-的吸收，进而促进对氮的吸收[7]。腐植酸作为一种活性物质，能够有效弥补作物生育因子（光、水、空气、养分等）胁迫，以实现作物高产。腐植酸能够增强作物呼吸强度和光合强度，加快氨基酸、蛋白质、碳水化合物等的合成，促进作物的生长发育，进而提高作物产量[8]。本文的研究结果表明，增施腐植酸显著提高了小麦植株氮、磷、钾吸收总量，分别为22.27%、29.41%、32.20%。同时显著提高了小麦的籽粒氮含量和秸秆氮含量（7.67%和11.08%），对植株磷、钾养分含量影响不显著，可能和统计的数据量较少有关。增施腐植酸可使小麦增产10.44%。

3.2 腐植酸对土壤性质的影响

腐植酸对土壤的理化性质具有良好的改善作用。物理性状方面，腐植酸能够促进土壤团粒结构的形成[9]，维持土壤疏松、多孔的小颗粒状态，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，提高土壤透气性、渗透性[10]。腐植酸具有保水特性，可以调节土壤水分状况，增加饱和导水率[11]。化学性状方面，腐植酸的结构是弱酸-碱体系，有较强的pH缓冲性，能够调节土壤pH；大量研究表明，腐植酸能够活化土壤中的磷、钾养分，增加其生物有效性[12，13]，能够调节土壤中氮转化，缓释氮素，增加土壤中氮含量[14]。本文的研究得到了相同的结果，增施腐植酸显著提高土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量，分别为8.72%、12.30%、18.16%、12.18%，土壤有机质含量提高13.06%，碱性土壤pH降低2.69%，土壤总孔隙度提高6.33%，土壤田间持水量提高10.87%，土壤容重降低5.43%。

3.3 腐植酸对经济效益的影响

据市场调查，腐植酸复合肥相较于等养分常规复合肥价格约高出20元/袋（40 kg），增施腐植酸小麦增产10%（约55千克/亩），按照市场价2.4元/千克计，可实现增收102元/亩，增施腐植酸可实现小麦增产增收。