葉面肥發(fā)展現(xiàn)狀與展望

馬彩珺 ， 呂 葉 ， 彭賢輝 ， 陶思宇 ， 孫 棟 , 侯翠紅

(鄭州大學 化工與能源學院 ， 河南 鄭州 450001)

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?綜述與述評?

葉面肥發(fā)展現(xiàn)狀與展望

馬彩珺 ， 呂 葉 ， 彭賢輝 ， 陶思宇 ， 孫 棟 , 侯翠紅*

(鄭州大學 化工與能源學院 ， 河南 鄭州 450001)

介紹了葉面肥的類別，闡述了葉面肥的營養(yǎng)機理以及葉面施肥相比于根部施肥的優(yōu)點。綜述了葉面肥的研究現(xiàn)狀，總結(jié)了當前葉面肥在技術(shù)方面仍存在的一些問題，并提出表面活性劑的使用對于改善葉面肥潤濕性、滲透性、穩(wěn)定性具有重要的意義。

葉面肥 ； 機理 ； 特點

絕大多數(shù)的陸生植物依靠根系吸收養(yǎng)分，但是植物的葉片在吸收水分時能像根一樣吸收所需的營養(yǎng)物質(zhì)[1]。經(jīng)研究，將不同形態(tài)和種類的養(yǎng)分噴施于植物葉面，作物對葉面吸收養(yǎng)分的利用效果與根部施肥是一樣的[2]。這給葉面肥的施用提供了合理的依據(jù)。葉面肥作為強化作物的營養(yǎng)和防治某些缺素病狀的有效途徑，已經(jīng)被廣泛應用。

1 葉面肥的分類

我國葉面肥的種類繁多，按照作用功能，可分為以下幾種類型。

1.1 營養(yǎng)型葉面肥

此類葉面肥中氮、磷、鉀及微量元素等養(yǎng)分含量較高，主要功能是為作物提供各種營養(yǎng)元素，改善作物的營養(yǎng)狀況，尤其是適宜于作物生長后期各種營養(yǎng)的補充，能有效、快速地補充植物的營養(yǎng)，改良植物的缺素癥。

1.2 調(diào)節(jié)型葉面肥

此類葉面肥中含有調(diào)節(jié)植物生長的物質(zhì)，如生長素、激素類等，主要功能是調(diào)控作物的生長發(fā)育等。適于植物生長前期、中期使用。

1.3 生物型葉面肥

含微生物體及代謝物，如氨基酸、核苷酸、核酸類物質(zhì)。主要功能是刺激作物生長，促進作物代謝，減輕和防止病蟲害的發(fā)生等。

1.4 復合型葉面肥

此類葉面肥種類繁多，復合混合形式多樣，凡是植物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素均可加入，其功能有多種，既可提供營養(yǎng)，又可刺激生長調(diào)節(jié)發(fā)育，其作用主要取決于加入的成分種類。

1.5 肥藥型葉面肥

除加入營養(yǎng)肥料外，還添加一定成分的殺菌劑或植物抗病物質(zhì)，以此提供營養(yǎng)的同時，對植物提供抗病性或殺菌抗病性，不僅能促進作物的生長發(fā)育，而且能控制病蟲害，減少病蟲害的發(fā)生。

2 葉面肥營養(yǎng)機理

葉子是植物的重要營養(yǎng)器官之一，葉片對養(yǎng)分吸收的形態(tài)和機理符合施肥的五大機理，即養(yǎng)分歸還學說、最小養(yǎng)分律、最適因子律、報酬遞減率和因子綜合作用率[3]。噴施在葉表的水溶液先潤濕固體表面，然后擴散進入葉片，最終到達細胞內(nèi)部發(fā)揮作用。有實驗表明，殘留在葉表的養(yǎng)分含量占原始含量的比例與滲透時間呈指數(shù)關(guān)系[4]。

2.1 養(yǎng)分進入細胞的途徑

2.1.1 通過氣孔進入葉肉細胞

氣孔主要用于和外界進行氣體交換及蒸騰作用，但在特殊情況下，也可以允許噴施液通過。有研究表明，在助劑的作用下，將溶液的表面張力降至22～24 mN/m時，水溶養(yǎng)分可經(jīng)氣孔進入葉肉細胞[5]。

2.1.2 養(yǎng)分以吸附—擴散—解吸—跨膜運輸?shù)姆绞酱┻^植物角質(zhì)膜，進入表皮細胞

在角質(zhì)膜上有蠟質(zhì)運輸和親水運輸兩種物質(zhì)運輸途徑。植物的角質(zhì)膜由表面蠟質(zhì)層和下面的角質(zhì)層組成，角質(zhì)層又可分成上面的正角質(zhì)層和下面的角化層。蠟質(zhì)層的成分是疏水性有機化合物，其組成復雜多樣。蠟質(zhì)化合物分子之間有空隙，養(yǎng)分分子可以擴散穿過空隙，到達角質(zhì)層。角質(zhì)層是生物聚酯物質(zhì)，其單體主要是C16、C18或C16/C18的混合脂肪酸及其衍生物[6]。角質(zhì)層中的羥基、羧基等極性官能團可參與氫鍵形成，成為水合離子和水分子的吸附位點，形成物質(zhì)親水性運輸通道。此外，角質(zhì)層的果膠質(zhì)等物質(zhì)所產(chǎn)生的負電荷具有陽離子交換作用，可促進陽離子穿過角質(zhì)層。

2.1.3 養(yǎng)分直接通過外質(zhì)連絲到達表皮細胞膜

外質(zhì)連絲是連接角質(zhì)層和表皮細胞膜的微細孔道，植物體可以通過這些微孔主動吸收穿過蠟質(zhì)層的營養(yǎng)物質(zhì)；若植物葉片沒有角質(zhì)膜，表皮細胞直接靠細胞壁內(nèi)的外質(zhì)連絲吸收養(yǎng)分。

2.2 養(yǎng)分葉面吸收影響因子

2.2.1 植物遺傳特性

不同種類植物，葉的形狀、組織結(jié)構(gòu)以及各結(jié)構(gòu)的組成成分都會有差異，以致養(yǎng)分吸收情況千差萬別。如水生植物相比于陸生植物，沒有氣孔和角質(zhì)膜或角質(zhì)膜很薄。不同植物臨界表面張力值不同，其值越大，越有利于葉表養(yǎng)分吸收。通常，雙子葉植物的葉面肥吸收效果優(yōu)于單子葉植物。

2.2.2 噴施部位

葉片背面的氣孔數(shù)一般比葉表面多，且背面角質(zhì)膜厚度較薄，臨界表面張力較大，利于養(yǎng)分吸收；如鐵元素等移動性差的養(yǎng)分噴于新葉效果較好。

2.2.3 環(huán)境條件

外界的光照強度、濕度、溫度等對葉片吸收效果均有影響。環(huán)境既會影響植物的生命活動從而影響角質(zhì)膜的組成結(jié)構(gòu)，同時也會影響葉面肥的物化性質(zhì)而改變吸收效果。

2.2.4 葉面肥的特性

葉面肥的組成成分及組分含量均有影響。從組成成分上講，養(yǎng)分在溶液中的存在形式將會影響其吸收效果，如螯合態(tài)的金屬離子比游離態(tài)的金屬離子吸收效果好；溶液中陰陽離子的種類也有影響，如在果樹葉面噴施含不同陰離子的鉀肥時，磷酸二氫鉀的效果最好；表面活性劑可以改變?nèi)~面肥的潤濕時間、鋪展面積、滲透特性等，從而有效促進吸收[8]。在組分含量方面，無論是植物的營養(yǎng)物質(zhì)還是葉面肥中的助劑，在特定條件下使用時都存在一個最佳濃度，適宜的物質(zhì)含量既要保證好的吸收效果，又不能對植物造成傷害。

3 葉面肥的特點

葉面施肥作為作物吸收養(yǎng)分的一條有效途徑，其不同于土壤施肥的特點有以下這些方面：

3.1 肥料利用效率高，用量少

葉面肥是直接噴施在葉面上，肥料中的養(yǎng)分不經(jīng)過土壤作用，可以避免因土壤固定、淋失、徑流等因素所造成的損失，有效地提高了養(yǎng)分的利用率。一般來說，通過土壤施肥當季氮利用率只有25%～35%，而葉面施肥在24 h 內(nèi)即可達到70%以上[9]。而且葉面施肥與土壤施肥相比，用量僅為土壤施肥的1/10～1/5，可以避免因大量施肥而造成的作物受害。

3.2 養(yǎng)分吸收快，肥效好

葉面肥可以在較短的時間內(nèi)補充作物生長所需要的營養(yǎng)成分，肥料中的養(yǎng)分通過葉片直接進入植物體內(nèi)參與作物的新陳代謝過程和有機物合成過程，可以及時改善作物的營養(yǎng)狀況，一般施用1～2 d即可呈現(xiàn)效果。作物葉片對養(yǎng)分的吸收速率遠大于根部，尿素土施后經(jīng)過4～6 d才見效，噴施數(shù)小時可達養(yǎng)分吸收高峰、1～2 d即能見效[10]。

3.3 針對性強

根據(jù)噴施作物生長過程中所表現(xiàn)出的缺素癥狀，噴施缺少的營養(yǎng)元素，可及時矯正或改善作物的缺素癥。葉面肥可以在作物不同的生長階段噴施，而且不受作物生長高度和密度的影響。

3.4 便于噴施，經(jīng)濟環(huán)保

傳統(tǒng)的土壤施肥，肥料中的營養(yǎng)元素除部分被作物吸收外，其余的殘存在土壤中，會對作物生長產(chǎn)生不利影響，造成土壤和地下水污染，葉面施肥則可以降低污染。例如，土壤施肥過程中，鋅元素未被完全吸收，殘存在土壤之中會導致作物出現(xiàn)鋅毒害或者缺鐵癥狀，而通過葉面施肥可降低葉片鋅濃度，緩解鋅毒害[11]。許多葉面肥可以與其他農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑一起施用，提高養(yǎng)分的利用率，節(jié)省成本。

3.5 可以補充作物根部對養(yǎng)分吸收的不足

作物苗期根部不發(fā)達，作物生長后期根部系統(tǒng)功能衰退，養(yǎng)分吸收能力弱。葉面肥可以及時補充養(yǎng)分，滿足作物生長發(fā)育的需求，起到增產(chǎn)的作用。

4 葉面肥的研究現(xiàn)狀

葉面肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用歷史悠久，200年前，浙江省的農(nóng)民就用河泥糞對水稻進行葉面肥施用。理論實驗研究是從19世紀40年代，英國的E.Gorie 用實驗證明植物的莖、葉可吸收營養(yǎng)物質(zhì)，探究出作用機理開始。隨著后繼研究的快速發(fā)展，20世紀初期，在美國、蘇聯(lián)等西方發(fā)達國家，葉面肥作為重要發(fā)展項目被廣泛研究。目前為止，葉面肥已歷經(jīng)三代：第一代商品是將配比好的無機鹽經(jīng)機械加工的簡單摻合型肥料，代表性產(chǎn)品有美國的“綠葉”、國內(nèi)的葉面肥1#、 2#等[12]。20世紀70年代初，隨著螯合態(tài)復合肥的流行，高濃螯合復合型的第二代葉面肥應運而生，促使作物吸收和利用率的添加劑、表面活性劑等助劑的添加，讓作物的質(zhì)量有顯著且穩(wěn)定的提高，目前市場上銷售的第二代葉面肥以美國的crop-up、日本的“營養(yǎng)液”等為代表[13]。仍在探索、有待完善的高效功能型第三代葉面肥，是葉面肥未來發(fā)展趨勢[15]。提高作物產(chǎn)品產(chǎn)量，以及環(huán)境友好的延長添加助劑效果，原材料的天然化、環(huán)保化成為葉面肥發(fā)展的主導方向。

相比較，我國葉面肥研究起步較晚。目前，我國學術(shù)界以對螯合微肥與天然汁液型葉面肥的研究為主。2003年，萬強[14]研發(fā)出氨基酸螯合微肥，對作物有加速生長，提高產(chǎn)品質(zhì)量的效用。2005年，杜紅星等[15]憑借連鎖螯合技術(shù)，開發(fā)出高濃度稀土與大量氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素復合的生產(chǎn)工藝。2007年，王昆等[16]以環(huán)保為主題，設(shè)計、優(yōu)選出環(huán)保型蔬菜專用葉面肥，不僅可提高蔬菜的產(chǎn)量，還能降低亞硝酸鹽的含量，達到無公害的要求。2010年，華中農(nóng)業(yè)大學用不同濃度沼液與營養(yǎng)元素復配，提供了沼液在葉面肥中精確應用的理論基礎(chǔ)。目前國內(nèi)市場上葉面肥的品牌主要有四川國光生產(chǎn)的多效唑、施特優(yōu)沖施肥，北京新禾豐生產(chǎn)的禾豐硼、禾豐鋅、果蔬鈣寶，江蘇龍燈生產(chǎn)的鉀多多、根多多(氨基酸類)、海精靈(海藻酸類、激素)等[17]。

雖然目前葉面肥已經(jīng)得到了廣泛的應用，但其在技術(shù)上還存在一些問題。例如：葉面肥中的一些營養(yǎng)元素之間存在拮抗作用，營養(yǎng)元素之間不能穩(wěn)定地共存于一種溶液之中，易發(fā)生沉淀，元素的利用效率不高。當葉面肥的濃度超過其原料的溶解度時會產(chǎn)生沉淀，或在低溫情況下發(fā)生結(jié)晶，故葉面肥的濃度會受一定的限制[18]。而且一些葉面肥的滲透性以及鋪展性不好，特別是對于一些角質(zhì)層厚的作物透過率低，故在噴施的過程中會有一定數(shù)量的流失[19]。但是應用表面活性劑可以有效地降低葉面肥的表面張力，使之趨近于葉片臨界表面張力，增加葉面肥在作物葉面的潤濕度以及增加養(yǎng)分的滲透性，提高養(yǎng)分吸收的效率[20]。同時可以改善葉面肥的物理、化學特性，使葉面肥得到有效利用，從而達到增產(chǎn)、增收的目的。

5 發(fā)展方向和前景

根據(jù)當今國內(nèi)外葉面肥的發(fā)展現(xiàn)狀，未來葉面肥發(fā)展的總趨勢將是“四化二結(jié)合”。所謂“四化”即多元高效化、復合專用化、 長效多功能化和綠色環(huán)?；弧岸Y(jié)合”就是有機成分和無機成分的相互結(jié)合以及生物性和非生物性的結(jié)合[21]。而表面活性劑由于具有增溶、乳化、潤濕、助懸以及改變植物葉片結(jié)構(gòu)等特點而廣泛地應用于葉面肥中。目前葉面肥加工和使用的核心內(nèi)容是如何選用和配伍表面活性劑種類，以便使肥料的有效成分能夠均勻到達靶標表面，形成最有效的劑量轉(zhuǎn)移， 因此一些高效、安全、經(jīng)濟和環(huán)境相容的表面活性劑正在興起[20]。

目前葉面肥中所用的表面活性劑均屬于正吸附型，根據(jù)其在水中是否解離以及基團帶電情況，可分為離子型和非離子型，離子型又包括陽離子型、陰離子和兩性離子型，此外還有特種表面活性劑(如有機硅、含氟和天然表面活性劑)，當不同的表面活性劑相容性好且具有協(xié)同作用時，將其復配可達到更好的植物吸收效果?？紤]到溶液性質(zhì)、價格、毒性的高低、降解的難易程度等因素，陽離子型不適用于葉面肥；兩性離子型表面活性劑在低濃度時對葉面肥表面張力的影響沒有陰離子型和非離子型好，因而也不宜用在葉面肥上；葉面肥中的潤濕劑和滲透劑常選用陰離子型和非離子型表面活性劑[23]。陰離子表面活性劑是產(chǎn)量最大、品種最多的一類產(chǎn)品，其中SDS常用作復合型表面活性劑的配制成分之一；氨酮是一種非離子表面活性劑，在含腐植酸水溶肥料中添加體積分數(shù)0.06%的新氨酮，可以顯著降低肥料的表面張力，增大潤濕面積。

葉面肥作為一種新興肥料，目前已開始向混合型、多功能、高養(yǎng)分、環(huán)保型方向發(fā)展。其中表面活性劑的添加使葉面肥得到更有效地利用。隨著科技不斷進步，葉面肥品種的不斷更新，生產(chǎn)成本和肥料價格的下降，葉面肥使用技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，農(nóng)資市場管理的進一步規(guī)范，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和土地規(guī)模化經(jīng)營趨勢的加強，葉面肥必將迎來大范圍、大面積推廣應用的浪潮。

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Present Situation and Prospect of Foliar Fertilizer

MA Caijun ， LV Ye ， PENG Xianhui ， TAO Siyu ， SUN Dong ， HOU Cuihong*

(School of Chemical Engineering and Energy ， Zhengzhou University ， Zhengzhou 450001 ， China)

Categories of foliar fertilize are introduced,its nutrition mechanism and advantages comparing with root fertilize have been expounded.Research status of foliar fertilize including some currently existed technology aspects are summarized and the significance of surfactant to improve wettability,permeability,stability of foliar fertilize are proposed.

foliar fertilize ; mechanism ; characteristics

2017-02-19

國家大學生創(chuàng)新實驗計劃項目(201610459042)

馬彩珺(1994-)，女，鄭州大學化學工程與工藝專業(yè)學生；聯(lián)系人：侯翠紅(1970-)，女，教授，研究方向為磷復肥、生態(tài)農(nóng)業(yè)與資源材料，E-mail: hch92@zzu.edu.cn。

TQ440

A

1003-3467(2017)05-0007-04