華中農業大學資源與環境學院 姜存倉教授

微量元素的補充在國際上日益引起重視，而當前微量元素已經成為我國作物提質增效的限制因子。

隨著我國作物產量不斷提高，氮、磷和鉀肥投入不斷增加，卻忽視了植物必需微量元素的施用，造成微量元素失衡狀況日趨嚴重。調查顯示：全國超過50%耕地，尤其中低產田不同區域土壤微量元素（硼、鐵、鋅等）缺乏嚴重，制約了作物產量和品質的提升！

因此，微肥新產品的研發及施用是當前亟需解決的關鍵問題。

增效載體類型及應用狀況分析

普通微肥包括鐵肥、錳肥、硼肥、鋅肥、銅肥和鉬肥等，它們主要由一些無機鹽類和氧化物組成。如何提高其利用率、降低其對環境的影響，很多學者和企業采用了增效載體。

新型增效微肥的技術核心是增效載體的篩選或構建，所以構建和選對增效載體是實現微肥功能提升的關鍵。

增效微肥：通過添加各類增效載體，改性增效制成的微量元素肥料稱為增效微肥。

不同載體肥料的研究及其效應

試驗一、不同載體硼肥對油菜苗期生長及生理特性的影響。

世界上已有80多個國家132種作物報道了施硼有明顯增產效果。硼在許多種植物中一直被認為是難移動的（Brown and Shelp 1997）。

Brown等在測定芹菜韌皮部汁液中硼復合物的含量時，發現硼與甘露醇、山梨醇和果糖形成了穩定的復合物。

Hu等通過芹菜試驗證明以多元醇（如山梨醇、半乳糖醇、甘露醇等）為光合作用初級運輸物的任何植物中，硼可以與多元醇形成復合物，從而在其韌皮部中自由移動。

在初級光合產物為順式二元醇的植物中硼可以與這些物質形成硼-多元醇復合物，從而允許硼在韌皮部中輕易的運輸（Brown and Hu 1996; Jiang et al. 2008）。

在煙草中通過調控山梨醇合成，使硼吸收和分配受到了明顯的影響（Bellaloui et al. 1999）。通過轉基因方式增加植物體內山梨醇的合成，發現植物韌皮部中硼移動性增加，并且提高了植物對于缺硼耐受性（Brown et al. 1999; Bellaloui et al. 2003）。

這些結果進一步證實順式二元醇在提高硼移動性方面的作用。當前，新型硼肥施用已成為提高作物產量與品質的有效農業措施，研發更加有效的新型硼肥，具有重要意義。

試驗二. 不同氨基酸對玉米發芽及生理的影響

當前市場上氨基酸肥料較多。研究表明，小麥、番茄等植物可吸收有機氮，尤其是各種氨基酸等。外源氨基酸影響植物物質積累、轉化以及植物生長發育，但不同種類氨基酸有不同生理效應。

研究表明脯氨酸可有效緩解鹽脅迫對水稻種子發芽的抑制作用，改善水稻幼苗生長以及提高其可溶性糖含量；甘氨酸、組氨酸和蛋氨酸在促進菜心生長和增產，提高葉片蛋白質含量，降低硝酸鹽含量等方面有顯著作用；另有研究表明，甘氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺和組氨酸等能促進作物物質積累；甘氨酸、異亮氨酸或脯氨酸單獨施用可降低白菜硝酸鹽含量，提高可溶性糖和蛋白質含量。甘氨酸、谷氨酸和賴氨酸能提高高溫脅迫下水稻抗性。蛋氨酸是乙烯生物合成的前體，適宜濃度處理可促進黃瓜種子萌發以及幼苗生長。

本研究探討甘氨酸、脯氨酸、蛋氨酸和組氨酸浸種對玉米苗期發芽率、生長狀況及抗氧化酶活性的影響，為不同種類氨基酸的應用提供理論基礎。

主要試驗結果：

1. 生長狀況：不同氨基酸浸種均可改善玉米種子萌發的生長狀況，但不同種類或不同濃度的氨基酸影響效果有較大差異。四種氨基酸中，甘氨酸、蛋氨酸效果相近，均較好，其次是組氨酸，最差的是脯氨酸。

2. 胚芽長：與CK相比，四種氨基酸均可促進玉米種子胚芽長，且以甘氨酸和蛋氨酸的影響效果較好，組氨酸效果大于脯氨酸；

對于甘氨酸，低濃度效應較好，與CK相比，胚芽長增加了161.9%；

對于蛋氨酸，高濃度效果較好，與CK相比，胚芽長增加了171.4%；

3、生物量鮮重：甘氨酸、組氨酸對鮮重提升影響較大，并且以中濃度甘氨酸、組氨酸提升幅度最高。蛋氨酸則抑制了物質的積累。

4. 發芽率：氨基酸能夠很好地促進提升玉米種子發芽勢和發芽率。

試驗三. 不同腐殖酸用量對作物生長及生理的影響

試驗四. 納米載體材料對作物生長及生理的影響

納米材料是指納米級尺寸（1-100 nm）范圍內或具有納米級內部結構或表面結構的物質, (Dasgupta et al 2017)，有較高的比表面積和體積，這使NPs具有較強的吸附性、反應性、物理化學動態性以及在水溶液體系中的團聚能力(Mauter et al 2018, Singh and Husen 2020)。

NPs可能通過各種途徑干擾植物代謝，探究NPs和植物之間的相互作用，包括對其的吸收、積累、轉運和生理反應，有望進一步提高養分利用率和作物產量來改善作物生產(Wang et al 2016)。

L-天冬氨酸納米鈣（Ca(L-asp)-NPs）是螯合型氨基酸Ca，結構穩定、水溶性好、吸收率高，是一種較高生物活性的有機Ca（戎舜城和畢靖芳 2002）。但它對作物生長的影響以及能否作為新型納米肥料應用在農業生產中尚需研究。

試驗五. 炭基鐵肥緩解作物鹽堿和缺鐵雙脅迫效應及機制（正在進行）

炭基鐵肥展現出了更好的效果，促進了棉花的生長；

炭基鐵肥能夠通過降低土壤鹽分，緩解植物的鹽脅迫；

負載到生物炭表面的鐵氧化物能夠釋放到土壤中，可以為植物提供鐵營養。

新型微量元素肥料增效載體的前景展望

1、現有增效載體的篩選；

2、增效載體源頭構建、開發（如：人體健康相關的氨基酸載體等）；

3、配套的新型載體肥料原料的選擇；

4、載體肥料工藝措施優化；

5、開發新功能食品、服務人體健康，解決“隱形饑餓”。