黄腐酸钾对甜菜幼苗生长及养分吸收的影响

张 茜，宋柏权，李枚蔚，李星凡，李嘉欣，宋 昕

(黑龙江大学 现代农业与生态环境学院/国家糖料改良中心，哈尔滨 150080)

0 引言

黄腐酸(Fulvic acid，简称FA)是一种可溶于酸、碱的灰黑色粉末状物质，其含有芳香环、芳香脂肪醚、羧基、糖和氨基酸等[1]。因此，黄腐酸的生物利用度高，对土壤碳氮循环及有机污染物的迁移和转化影响显著[2,3]，羧基同时能够抑制生长素氧化酶的活性，减少对生长素的破坏，利于根、茎生长，使作物发根快，提高作物吸收水分和养分能力[4]。

黄腐酸是腐植酸(Humic Acid，简称HA)中活性和抗逆性最好的组分，具有品质高、浓缩性好、提氮、解磷、促钾以及提高肥料的利用率功能[5,6]，而且促进土壤团聚体形成速度加快，改善土壤的理化性质[7]。黄腐酸钾(fulvic acid potassium, FA-K)是黄腐酸类肥料中性能稳定、应用前景极佳的一个种类，因其具有短碳链分子结构和可溶性较强的特点[8]，使其不仅能为植物提供有机质和矿物质，还对作物生长具有促生及调节作用。

已有研究表明，黄腐酸钾能促进新根发生，增加叶绿素[9]、吲哚乙酸和脱落酸含量，促进干物质积累，增强抗氧化酶活性[10]，减小气孔开度，降低蒸腾速率，提高净光合速率，最终增强作物抗逆性[11]，进而提高作物的产量、品质和效益。近年来，黄腐酸钾作为一种提高植物抗逆性的生长调节剂在小麦[12]、玉米[13]、棉花[14]、大豆[15]、黄瓜[16]、春萝卜[17]和番茄[18]等植物的研究中已有报道，但黄腐酸钾在甜菜栽培中的应用效果尚显见报道。

为此，本研究在哈尔滨市呼兰区开展黄腐酸钾(FA-K)对甜菜幼苗的影响试验。研究不同浓度FA-K对甜菜生长和养分吸收的影响，以期为甜菜化肥高效利用与推动甜菜产业高效发展提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2021年在哈尔滨市呼兰区田间进行，播种日期为5月1日。供试甜菜品种为“KWS1176”，供试土壤类型为黑土，前茬作物为大豆。试验共设置4个处理，以种肥施用尿素、二铵、硫酸钾、硼酸、硫酸锌施肥方式作为对照处理(CK)，在CK处理基础上增加2%、4%、6%黄腐酸钾肥料的施肥方式为处理，分别以F2、F4、F6表示。每小区均施用尿素(含N46%)120 kg/hm2，磷酸二铵(含N18%，P2O546%)90 kg/hm2，硫酸钾(含K2O 50%)120 kg/hm2，硼酸(含B17%)15 kg/hm2、七水硫酸锌(含ZnO 28.22%)30 kg/hm2，所有肥料处理在播种前一次性施入种子侧下方10 cm处。黄腐酸钾肥料为购自哈尔滨维尔沃农业科技有限公司的矿源黄腐酸钾(有机质≥60%；矿源黄腐酸≥50%；腐殖酸≥3%；N≥5%；P2O5≥3%；K2O≥12%)。

1.2 测定指标

1.2.1 生长参数和生物量的测定

每小区选长势一致的10株甜菜，测定株高、叶片长度、叶片宽度、特殊叶面积、根粗和干物重。株高、叶长和叶宽用最小刻度为1 mm直尺测定；根粗用最小刻度为0.1 mm的游标卡尺测定根部最粗处的直径；植株在60℃下烘干至恒重后，称重、研磨过筛，用于测定中、微量元素。特殊叶面积=叶片长度×叶片宽度×0.802[19]。

1.2.2 SPAD值和光合色素含量的测定

每小区选取10片长势一致、朝向相同的最后完全展开叶片，使用日本产SPAD-502仪进行SPAD值测定，每片叶片选取上1/3处，测取3次取其平均值为该叶片SPAD值，10片叶片的平均值作为该处理的SPAD值。

选取测定形态参数的叶片避开叶脉位置取样称取0.200 g鲜叶片，用10 mL 95%的乙醇避光浸提至叶片完全褪色为止，取上清液用紫外分光光度计(UV-800A)测定光合色素含量。

1.2.3 植株中微量元素测定

烘干样品经磨碎过40目筛，秤取干样0.200 g置于石英坩埚中。首先在200-250℃的马弗炉中碳化，然后继续在560℃条件下灰化4 h，用5 mL 1∶1 (V/V)的浓HNO3溶解后定容至50 mL。用原子吸收光度计(TAS-990)测定待测液中的Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn的矿质元素含量。

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2003和SPSS 22.0软件进行处理和统计分析及单因素方差分析(One-way ANOVA)和最小显著性差异法(Duncan)检验(P<0.05)。采用Origin 2018绘图。

2 结果与分析

2.1 黄腐酸钾对甜菜幼苗生长及生物量的影响

在FA-K处理下，甜菜幼苗叶长、叶宽、叶面积、株高及根粗均呈现持续增长的趋势，各指标从高到低排列均表现为：F6>F4>F2 (图1)。与CK处理相比，施加2% ～ 6% FA-K处理幼苗各部分生物量及根冠比均呈现显著差异(图1)。F2、F4和F6叶干重分别提高了29.9%，32.1%和32.4%；根干重分别提高了35.2%，37.6%和39.4%；根冠比分别提高了3.6%，4.3%和5.1% (图1f，g，j)。由此可得出，基施FA-K可有效提高甜菜幼苗的株高、叶长、叶宽和特殊叶面积的增长，促进甜菜叶片和根系的生物量积累从而提高根冠比。

图1 黄腐酸钾对甜菜幼苗生长及生物量的影响Fig.1 Effects of mineral fulvic acid potassium on growth and biomass of sugar beet seedlings

2.2 黄腐酸钾对甜菜幼苗叶片SPAD值和光合色素含量的影响

随着FA-K处理浓度的增加，SPAD呈现先增加后平稳的趋势(图2a)。F2、F4和F6处理相比CK组的光合色素含量呈现持续增长的趋势，其中叶绿素a含量分别提高了6.6%、7.1%和7.7% (图2b)；叶绿素b含量提高了49.4%、61.9%和75.9%；类胡萝卜素含量提高了34.2%、54.7%和60.1%。由此可知，施加FA-K可以有效增加甜菜幼苗叶片的光合色素含量。

图2 黄腐酸钾对甜菜幼苗SPAD和光合色素含量的影响Fig.2 Effects of mineral fulvic acid potassium on SPAD and photosynthetic pigments content of sugar beet seedlings

2.3 黄腐酸钾对甜菜幼苗中微量元素含量的影响

基施FA-K能有效促进甜菜幼苗叶片和根系矿质养分的吸收，且促进根系元素吸收的效果优于叶片。

随着FA-K施用量的增加，中量元素Ca和Mg呈持续增长的趋势。Ca元素含量叶片增幅达到了23.7%、31.5%和45.74%；根系增幅达到77.9%、121.1%和169.7% (图3a)；Mg元素含量叶片的增幅达到了6.5%、15.1%和26.5%；根系的增幅达到了43.9%、72.7%和89.5% (图3b)。

图3 黄腐酸钾对甜菜幼苗Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn含量的影响Fig.3 Effects of mineral fulvic acid potassium on the contents of Ca, Mg, Fe, Mn, Cu and Zn of sugar beet seedlings

微量元素Fe、Mn、Cu和Zn表现出不同程度增长。Fe元素含量的叶片增幅达到了5.4%、9.4%和14.3.2%；根系含量的增幅达到61.2%、65.9%和70.5% (图3c)；Mn元素叶片含量的增幅达到了3.3%、9.5%和11.7%；根系含量的增幅达到了5.2%、23.7%和33.8% (3d)；Cu元素含量叶片的增幅达到了67.5%、78.9%和114.1%；根系的增幅达到了15.6%、48.1%和80.5% (图3e)；Zn元素含量叶片的增幅达到34.5%、62.7%和97.5%；根系的增幅达到了18.4%、24.2%和37.6% (图3f)。

综合分析可知，在不同FA-K施肥量下，甜菜幼苗叶片和根系对矿质养分的吸收存在显著差异，整体中微量元素的增幅表现为根系大于叶片。叶片对矿质养分含量增加的趋势为：Cu>Zn>Ca>Mg>Fe>Mn；根系对矿质养分含量增加的趋势为：Ca>Fe>Mg>Cu>Zn>Mn。

3 讨论

腐殖酸广泛存在于土壤、水和煤中，其中土壤和水中的腐殖酸含量很低，而一些低热值的煤炭，如泥煤、褐煤和风化煤不仅储量丰富，腐殖酸含量也很高，具有较好的开发利用价值[20]。

研究发现，黄腐酸是腐殖酸的重要组成成分，通过刺激叶片细胞膜上的信号传递，导致气孔关闭不均匀，减少水分蒸腾散失提高光合速率[2]。此外，还能促进种子萌发[21]，增加根冠比，增加生物量[22]；和作物对肥料吸收利用能力[23-27]；根施发现能明显促进幼苗生长，提高根茎比例和根系活力[28]。本试验结果表明，基施FA-K能有效增加甜菜幼苗株高、叶片面积和生物量，明显提高SPAD值和叶绿素含量利于增强甜菜光合作用，促进甜菜幼苗的生长与上述研究结果基本一致。

黄腐酸具有络合微量元素，提高植物对微量元素的吸收与运转能力，是一种优良的络合剂。固定化土壤中多种元素，由无机形态转变为有机形态，与阳离子交换、螯合、络合、吸附4种形式提高利用率。有研究表明，黄腐酸可以代替部分化肥，改善微生态环境，有利于作物的生长发育，既可促进植物生长，又能调控根系提高作物对肥料的吸收能力和需求，提高植物对元素的吸收能力[29]。相关研究表明黄腐酸配施尿素，能很很快吸收土壤中的NH4+，减少氨的挥发损失[30]。本试验中，黄腐酸钾除了含有较多的有机质外，还富含丰富的黄腐酸钾、腐殖酸、氮磷钾等有益矿质元素，施用后能提高植物的生物化学活性，刺激植物生长、活化土壤养分，促进植物叶绿素的提高和中微量元素的积累。基施FA-K有效增加了干物质积累量，促进了叶片和根系对中微量元素含量的吸收，提高了甜菜苗期的生长速度。甜菜是喜肥作物，苗期养分积累是甜菜产量形成的物质基础，在甜菜产量形成及糖分积累中起到重要作用。

4 结论

本研究结果表明，基施FA-K能提高甜菜幼苗的株高、叶长、叶宽和叶面积等生长指标，促进SPAD值和叶片光合色素含量，增长叶片和根系生物量的积累，从而促进甜菜叶片和根系对中微量元素Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn含量的吸收。