中国农业科学 2009,42(1):162-172
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2009.01.020 叶面肥的营养机理及应用研究进展
李燕婷1，李秀英1，肖 艳2，赵秉强1，王丽霞1
（1中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部植物营养与养分循环重点开放实验室，北京 100081；
2北京新禾丰农化资料有限公司，北京 100098）
摘要：综合评述了植物叶面营养机理以及叶面肥应用的研究进展。植物叶片与根一样可以吸收利用养分，叶片对养分的吸收主要是通过叶面气孔和表皮亲水小孔进行的，还可以通过胞间连丝进行主动吸收。植物种类及其生长状况、叶面喷施液的组成与养分元素的性质以及温度、光照等环境条件都影响叶面养分的吸收与利用。叶片类型及叶表蜡质层结构与组成的不同造成双子叶植物叶面施肥效果好于单子叶植物，甚至同种类不同品种的植物叶面养分吸收也不同；植物生长时期不同叶面肥施用效果也不同；表面活性剂等助剂因可以提高叶面喷施效果而成为叶面肥中不可缺少的成分，但通常沿用农药中常用的活性剂种类，由于成分间相溶性差而影响叶面喷施效果。
叶面营养机理的研究推动了叶面肥的发展与应用，叶面施肥逐渐成为现代农业中一项重要的施肥措施，但因其施肥量有限只能作为土壤施肥的一种有效辅助措施而不能代替土壤施肥。近年来，中国叶面肥产品数量和种类增长迅速，但产品质量较差，使用技术也有待提高。在今后的发展中，应加强叶面营养机理以及助剂等物质的研究与应用，提高产品质量和施用效果，强化专用叶面肥研究，优化和推广叶面肥施用技术。
关键词：植物营养；叶面营养；叶面肥；叶面施肥
Advances in Study on Mechanism of Foliar Nutrition and
Development of Foliar Fertilizer Application
LI Yan-ting1, LI Xiu-ying1, XIAO Yan2, ZHAO Bing-qiang1, WANG Li-xia1
(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Plant Nutrition and Nutrient Cycling, Ministry of Agriculture, Beijing 100081; 2Beijing Xinhefeng Agrochemical Co.,Ltd. Beijing 100098)
Abstract: Advances in study of mechanisms of foliar nutrition and foliar fertilizer application were reviewed. Plant leaves can absorb nutrients as roots do. There are two basic pathways for nutrients entering into the plant tissue: one is through the stomata and the other is via cuticle hydrophilic pores. Some plant leaves also can absorb nutrients actively through plasmodesmata. So the foliar uptake of nutrients depends upon plant types and the state of plants growth, composition of foliar fertilizer, characters of nutrients and environmental factors such as temperature, illumination and so on. Foliar application to dicotyledon is better than to monocotyledon because of different leaf types and structures of surface wax, and of different varietals plants of homogeneity. It is necessary to spray right fertilizers at right stage of plant growth. Some assistants, such as surfactants are required to enhance nutrients absorption in foliar fertilizers, however, most of the surfactants have a poor solubility among compositions of foliar fertilizers as they are pesticides surfactants. The development of foliar application was promoted by the research on mechanism of foliar nutrition, and now foliar application is becoming an important fertilization method. But soil application can not be replaced by foliar application of fertilizers. Foliar spray can be only as an efficiency assistant method to soil application because the quantity of nutrients supplied is limited. In recent years, foliar fertilizers developed promptly both in quantity and variety, but the quality is poor in China. So the techniques of foliar application need to be improved. Scientists should intensify their research on the mechanism of foliar nutrition and the utilization of assistants in foliar fertilizers. In future, it is necessary to enhance the quality of foliar fertilizers and foliar
收稿日期：2008-01-22；接受日期：2008-10-15
基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（2007-32），国家科技支撑计划项目（2006BAD10B03）
作者简介：李燕婷（1971－），女，山东郯城人，副研究员，博士，研究方向为植物营养与新型肥料。Tel：010-********；Fax：010-********；E-mail：ytli@https://www.doczj.com/doc/d618817407.html,
1期李燕婷等：叶面肥的营养机理及应用研究进展 163
fertilization, study on optimization of specialized foliar fertilizers and the techniques of foliar application.
Key words: plant nutrition; foliar nutrition; foliar fertilizer; foliar application
绝大多数陆生植物依靠根系吸收养分，但是植物的叶片也可以吸收外源物质，如气体、营养元素、农药等，叶片在吸收水分的同时能够像根一样地把营养物质吸收到植物体中去[1]。叶是植物最重要的根外营养器官，叶面营养就是指植物通过叶片表面吸收利用各种养分。将不同形态和种类的养分喷施于作物叶片，作物对叶面吸收的养分利用效果与根部施肥是一样的[2]，这种现象对于作物进行叶面施肥有着重要的研究与应用意义。
叶面施肥技术与叶面肥的应用是人们认识植物叶面营养吸收规律的重大突破，叶面施肥打破了土壤根部施肥的传统方式，作为对作物土壤施肥的一种直接、高效的辅助措施，已成为现代农业生产中一项重要的施肥技术。但叶面对养分的吸收受叶片结构、生长环境及喷施液理化性质等多种因素的影响，从而影响叶面施肥效果，因此，了解叶面营养机理对叶面肥的研究与应用是很重要的。
1 叶片结构与叶面养分吸收
1.1 叶表皮对叶面养分吸收的作用
高等陆生植物叶片一般由表皮、叶肉、叶脉三部分组成。表皮分为上表皮和下表皮，一般由表皮细胞和气孔器组成，双子叶植物还包括表皮毛，对叶片具有保护作用。叶表皮细胞的外壁上覆盖有蜡质层和角质层，最外层是蜡质层，由表皮细胞分泌的蜡质而形成，角质层紧接于蜡质层下面，角质层下面紧接的是叶表皮细胞，二者之间被一果胶层隔开。
蜡质层具有防止病毒侵入、降低水分损失、减少害虫咬噬及太阳辐射等[3-6]，由脂肪酸、酯类、酮、一级醇、二级醇、类萜、醛等具有疏水性的有机物组成[7]，对喷施液于叶片上的滞留、渗透产生不利影响[8-9]。不同作物叶面蜡质层的化学组成、晶体结构不同，其对叶面吸收养分的影响也存在一定的差异[10]。角质层结构比蜡质层复杂得多，不同植物叶片角质层的化学成分、结构、形态等都有很大差异[11]，一般可分为两层，外层几乎完全由角质组成，与蜡质层相接，内层由纤维素与果胶混合物组成，间杂有一定数量的角质，与叶肉表皮细胞相接。角质层对喷施养分的渗透具有阻滞作用，也是叶面吸收养分的不利因素。如果说蜡质层的存在不利于喷施液在作物叶表滞留和向叶片内部渗透，而角质层则是养分进入叶片内部最重要的障碍[12]。因此，研究如何克服叶片表皮对喷施液造成的不利影响，对促进养分叶面吸收具有非常重要的意义。
1.2 叶片吸收养分途径
植物叶片与外界进行物质交换主要有三条途径：一是主要分布在叶面的气孔，二是叶表面角质层的亲水小孔，这两条途径都具有吸收速效养分的能力；三是叶片可通过叶片细胞的质外连丝进行主动吸收把营养物质吸收到叶片内部。一般认为养分主要通过这三条途径由叶表进入叶肉细胞，但不同植物叶面养分进入叶片内部的途径可能有所不同。另外，叶毛与叶片交接处蜡质层和角质层分布不均匀，养分也较易由此进入叶片内部。在这三条途径中，叶面气孔是养分进入叶片内部的主要途径之一[12]，虽然其表面也有角质层覆盖[13]，但没有蜡质层，而且其角质层极性较高，较利于养分透过，养分透过气孔部分角质层的速度大于非气孔部分角质层[14]。一般叶背面气孔多于叶表面。
叶面上的养分，首先以扩散方式通过蜡质层和角质层，然后进入叶肉细胞被吸收利用[15]。也有报道，养分可直接透过叶片角质层进入叶肉细胞，因叶表角质层有胶状物质，可以作为水溶性养分进入叶片内部的通道[16]。例如，在苹果叶表角质层有一些连续的多糖微丝，是极性物质运输的通道[17-20]，外源物质可由穿过叶片角质层的通道进入柑橘叶片内部，与叶片角质层中的羟基结合，通过羟基分解或氢化引起通道膨胀或收缩，从而调节水分及水溶离子的吸收[21]。而且叶片下表面极性通道比上表面丰富，这可能是叶片下表面吸收养分能力高于上表面的重要原因之一[12]。然而，至今仍缺乏足够的植物叶片种类来证实叶表面普遍存在极性通道，或其就是养分进入叶片内部的通道。
养分透过蜡质层、角质层后到达表皮细胞壁，一般认为表皮细胞壁对养分进入细胞内部的阻碍作用相对不大[22]。养分透过表皮细胞壁经跨膜（原生质膜）运输进入细胞质中，其运输机制与根部细胞一样[23]。养分进入叶肉细胞以后参与植物生理活动，植物对其利用效果与根部吸收的养分相同。
2 影响叶面养分吸收的因素
养分的叶面喷施效果依赖于作物叶片对养分的吸
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收与运输，其中，养分是否可以进入叶肉细胞是叶片对养分吸收利用的关键。而养分在叶片角质层的透过速率及数量受养分离子性质、浓度、温度以及叶片表面性质等因素的影响，因此，作物叶片对养分的吸收效果受叶片类型、自身营养状况、生育时期、环境条件、叶面肥性质等诸多因素的影响，这也是叶面养分喷施效果不太稳定的主要原因之一。了解影响叶面养分吸收效果的各种因素对提高养分喷施效果以及叶面肥的研制有非常重要的意义。
2.1 叶片类型与叶龄对叶面养分吸收的影响
一般叶片宽大、蜡质层与角质层薄的作物叶面养分吸收效果好，反之则差。双子叶作物相对于单子叶作物叶面较大、蜡质层和角质层薄，因此，通常双子叶作物养分喷施效果好于单子叶作物。作物种类甚至品种不同，叶面疏水性因叶片形状结构、蜡质层化学组成与晶体结构、角质层厚度等不同而有很大差异[24]，从而对液滴在叶面的附着及养分渗透产生不同的影响。如，不同品种的苹果叶片对喷施钙的吸收量不同，柑橘品种Pippin在相同时间内对钙的吸收数量则是另一品种James Grieve的5倍[25]；大多数作物叶面喷施尿素效果较好，但有些作物，如樱桃、桃等喷施尿素效果则不太理想[26-27]。喷施硼（B）桃树叶片吸收率仅为0.2%～0.3%[28]，而苹果可达5.2%[29]。这些差异主要是由于不同作物叶片类型不同而引起的。
作物叶龄不同，其叶片代谢活力、细胞膜通透性、角质层及蜡质层组成等，都会发生变化而影响叶面养分吸收效果。同一果树上、下层叶片形状、大小、叶表物质组成等都有很大不同，对养分的吸收速率也差异较大。如，喷施尿素2 h内，苹果幼叶吸收氮量是老叶的2倍，老叶吸收磷也不如幼叶多[30-31]；桃树老叶对喷施养分吸收能力有下降的现象[14]；玉米不同叶位对喷施尿素的吸收率也有很大差异[32]。另外，叶片表、背面因解剖结构与蜡质层厚度以及气孔分布等的差异，使得二者对养分的吸收也不同，一般养分喷施到叶背面可以提高吸收量，所以，在施用叶面肥时应将肥料多喷施于叶片背面。
2.2 作物自身营养状况及生育时期对叶面养分吸收
的影响
一般而言，作物发育健壮、营养状况良好有利于叶片对养分的吸收，如，叶片氮素营养充足则可促进叶片对镁的吸收[33]，喷施液中加入尿素可促进叶片对微量元素的吸收，其原因之一就是改善了叶片的氮素营养。叶面喷施作物生长过程缺乏或不足的养分，效果明显，作物叶面吸收氮素所占的比例，随着土壤施氮量的增加而下降。缺磷作物叶片对磷的吸收率是根部充分供磷作物叶片吸磷量的2倍[34]。
作物不同生育时期叶面养分利用效率也有很大差异。如，小麦同叶位叶面尿素态15N的吸入量在孕穗期明显高于齐穗期，但在地上部的回收率，则生长后期反而高于前期[32]。作物苗期和生长后期，根系吸收能力降低，叶面施肥可以及时补充作物所需的养分，利于作物延迟衰老和增产。而旺盛生长期，作物生长量大，叶片对养分吸收量也大，这一时期给作物补充微量元素效果较好[35]。
2.3 环境因素对叶面喷施养分吸收效果的影响
一方面，环境条件可影响作物生长，改变叶片蜡质层与角质层的组成结构，从而影响叶面对养分的吸收；另一方面，各种环境条件影响喷施液在叶表的浸润时间以致影响叶面对养分的吸收效果。所以，温度、光照、湿度、风速等环境因素都可以影响叶片养分吸收效果[36]。
养分的叶面吸收受温度的影响。由于叶片只能吸收利用溶液态的养分，当温度升高，喷施于叶面的液体易于蒸发干燥，这将影响叶片对养分的吸收。但温度变化对不同作物叶面养分吸收的影响不同，如，温度升高利于大豆叶片对PO43-的吸收[37]，而低温则有利于苹果叶片对尿素的吸收[30]，这可能与作物生长及其叶片的特性有关。叶面养分吸收也受光照和湿度的影响，在相同生长环境条件下，光照有利于谷类叶片对K+的吸收[38]，可增加苹果叶片对喷施尿素的吸收[37]；空气湿度过高、过低均不利于养分的叶面吸收[39]，养分的吸收速率与其盐类的溶解度和吸湿性有很大关系，镁盐的叶面吸收顺序是MgCl2＞Mg(NO3)2＞MgSO4，这与它们的溶解性和吸湿性的差异完全一致[40]。
由于环境因素复杂多变，温度、湿度、光照等环境条件随喷施时间的不同而差异较大，对叶面养分吸收将产生不同程度的影响。因此，为了提高叶面施肥效果，选择合适的喷施时间非常重要[41]。溶液在叶片上保持润湿30 min到1 h左右吸收效果较好，于无风的晴天8：00－9：00和16：00－17：00喷施，叶片可保持较长的润湿时间，利于提高叶面喷施效果[42]。另外，喷施液中加入吸湿剂、保湿剂等助剂成分，也可延长叶片润湿时间。
2.4 叶面肥成分性质对叶面养分吸收效果的影响
叶面肥一般由养分、助剂等多种物质组成，养分
1期李燕婷等：叶面肥的营养机理及应用研究进展 165
种类、形态、组成及助剂种类等对叶面养分吸收效果都有很大影响。
2.4.1 养分种类、形态、组成与浓度
（1）养分种类不同养分的叶面吸收效果不同。首先，不同养分元素对叶片的渗透性不同。如，Cu 很难渗透至玉米叶片20 μm处，B则可渗透至130～150 μm处[43]。大量元素一般数小时内可达到叶片内任何部位，而Zn喷施24 h后最多可渗透至叶片的30 μm 处[44]。所以，元素的渗透性是影响叶面吸收的重要因素，叶面施肥应充分考虑到这点。其次，不同养分种类的喷施效果与其在作物体内的移动性有关，移动性越强的养分其喷施效果就越明显。根据营养元素在作物体内的移动性的不同，可将其归纳为3组：可移动元素，包括N、P、K、Na、Cl、S等；部分移动元素，包括Zn、Cu、Mn、Fe、Mo、Mg等；不移动元素，包括Ca、B等[45]，但有人将H310BO3用于胡萝卜叶面喷施，发现B为部分移动元素。由于微量元素移动性较差而使喷施效果受到一定的影响，但通过增加喷施次数、改变喷施时期等措施，可在不同程度上提高其利用效率[46]。
（2）养分形态作物叶片对不同形态养分的吸收效果不同。由于叶表角质层的主要组成物质——脂肪酸化合物和果胶等多聚化合物可产生一定量的负电荷，使外表面到细胞壁形成由低到高的电荷梯度，从而利于养分离子的吸收和透过。但养分离子的渗透性与其理化性状（离子半径和化合价数）及陪伴离子有关。同价离子的吸收速率与离子半径通常呈负相关，同一离子的吸收速率与离子价数也呈负相关关系，这与水化离子的直径随离子化合价的增加而加大有关[47]。由于角质层的亲水小孔负电荷密度增加，而使得同一化合价数的阳离子比阴离子吸收迅速，如NH4+＞NO3-，而中性的尿素分子由于不带电荷吸收更快，尿素透过叶片角质层的能力是其它无机离子的10～20倍[48]；但是，当喷施浓度较高时，叶面对尿素N、NH4+-N、NO3--N的吸收速率的差异则变得很小。由于尿素是中性有机物，其分子电离度小，在喷施浓度下不会引起作物叶片细胞的质壁分离及其它副作用[49]。如，在含氮量相同的条件下，喷施硝酸钙、硫酸铵和尿素，苹果叶片对氮的吸收没有差异，但前两者致使叶片伤害，而后者对叶片则是安全的[50]。所以，尿素是叶面施肥的首选氮源。阴、阳离子由于电极性相反使其吸收速率差异也较大，同种养分离子的吸收速率因陪伴离子不同而不同，如，苹果叶片对无机磷肥的吸收速率为H3PO4＞NaH2PO4＞Ca(H2PO4)2 [51]，而多聚磷酸盐（如三聚或四聚磷酸盐）的喷施效果好于正磷酸盐及其它形态无机磷[52]。不同钾盐的叶面吸收量顺序为K2CO3＞KCl＞KNO3＞KH2PO4＞K2SO4[40]。在含Mg量相同的情况下，Mg的叶面吸收率为Mg(NO3)2＞MgCl2＞Mg(CH3COO)2＞MgSO4＞Mg(H2PO4)[31]。可见，养分形态不同叶面吸收效果也不同，因此，叶面施肥应针对作物选择合适的养分形态，以期达到最大喷施效果。
（3）养分组成营养均衡是作物正常生长的保证，植物对养分的吸收受供应养分的种类及其比例的影响，平衡施肥是提高养分利用率的重要条件之一。养分的组成比例可影响叶面吸收效果，大豆叶片对N、P、K比例不同喷施液的吸收效果差异较大[53]。元素间的相互促进或拮抗作用是导致不同养分混合施用效果差异较大的原因之一[54-55]，如Zn与P之间具有明显的拮抗关系，而合理的N、K配合可提高Zn的有效性；
B、Mn、Mo等与大量元素以及微量元素之间也存在密切的相互关系，通常喷施液中加入尿素可促进P、Mn、S、Mg、Fe等元素的吸收[56-57]，但在喷施尿素加入Mg(NO3)2后，不仅没有促进苹果叶片对Mg的吸收，反而影响了尿素的吸收[31]。因此，合理的养分配比可提高施肥效果。不同地区土壤养分含量差异很大，而且各种作物对养分吸收比例也不同，根据土壤状况、作物需肥规律和元素间的关系，开发养分种类与含量不同的多种专用叶面肥，对提高叶面施肥效果意义重大。
（4）养分浓度在一定浓度范围内，喷施养分进入叶片的速率和数量一般随浓度的增加而增加，施肥效果也就越好。低浓度的大量元素，如K和P施于叶面时，叶面的吸收速率很低，同根对养分的吸收一样，随着外界浓度的升高，叶片对矿质养分元素的吸收速率增加，如P的叶面吸收速率随喷施浓度的提高呈双曲线函数增加，而叶片对B的吸收速率与外界浓度呈线性相关。但当养分浓度超过一定限度之后，叶片组织中养分失去平衡，叶片就会受到伤害而出现枯斑或灼伤症状，特别是高浓度的铵态氮肥对叶片的损伤尤为严重。如，尿素叶面喷施浓度最高可达10%，随喷施浓度的增加叶片尿素含量提高，叶片中尿素的累积可致使叶片出现枯斑症状，叶尖枯斑率随叶片尿素含量的增加而提高。因此，叶面施肥受到养分用量的限制，这也是其只能作为土壤施肥的辅助措施而不能取代之的原因之一。
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2.4.2 助剂 助剂，泛指化学工业中用于生产过程中的辅助药剂，如：酸、碱、盐、溶剂、填充剂、乳化剂、润湿剂、助溶（熔）剂等，可改进成品品质，或节约原材料，或提高加工效率[58]。在叶面肥应用中，使用最多的助剂是表面活性剂。
（1）表面活性剂表面活性剂是指低浓度即可明显改变溶剂（一般指水）表面性质的一类物质[59]，还有保湿、助渗的作用。在叶面肥中加入表面活性剂可降低液滴表面张力，增加叶面的附着性，延长滞留时间，促进养分的叶面吸收[58]。如，有机硅表面活性剂L-77可明显地促进铁的叶面吸收并可减轻FeSO4单施所造成的叶面伤害[60-61]；表面活性剂Tween20和Tween80可增加叶片对尿素的吸收[62]；不同的表面活性剂可分别促进玉米叶片对K+的吸收、大豆叶片对Mn2+的吸收[63]、小麦叶片对BO33-、Mn2+等的吸收[64]以及棉花叶片对KNO3的吸收[65]等。
虽然表面活性剂对叶面养分吸收有助吸作用，但不同作物的施用效果不同。原因有多种，首先，不同作物叶表蜡质层的化学组成、晶体类型、叶片结构、叶片大小厚度等不同，且这些特性随叶龄、环境条件发生变化。所以，不同作物叶片表面性质的差异，影响了喷施液在叶片上的停留时间；其次，不同表面活性剂对溶液表面张力的降低能力不一样；再者，不同作物养分通过蜡质层、角质层进入叶肉细胞的途径也不一样[66]。当溶液的表面张力降低到22～24mN·m-1时，水溶养分可经气孔进入叶肉细胞[12]，这将利于气孔途径养分的吸收，而对非气孔途径养分的吸收作用则不明显[67]。另外，表面活性剂对不同作物叶面养分吸收的促进效果不同，对一些作物有效果，对另外一些作物可能无效，使用不当还会引起叶面伤害。因此，在叶面肥配制中，选择合适的表面活性剂是非常重要的。
（2）络（螯）合剂络（螯）合剂也是叶面肥配制中的一种助剂，可与金属离子形成络（螯）合物而增加金属离子的溶解性[68]，可大大提高喷施养分（尤其是微量元素类）的喷施效果。FeSO4单独喷施效果远不如各种络（螯）合铁（如EDTA-Fe、EDDHA-Fe、黄腐酸铁、柠檬酸铁）[69-73]，故叶面喷施铁时常与络（螯）合剂结合使用。络（螯）合剂种类不同，对不同养分的络（螯）合效果差异较大，所以，选择效果稳定、价格低廉、无毒副作用的络（螯）合剂是配制叶面肥料的重要环节，对研制高浓度叶面肥也有重要意义。
（3）植物生长调节剂有些生长调节剂可促进作物对叶面喷施养分的吸收，在豆类作物根部使用赤霉素（GA3），可以促进叶片对喷施Rb+的吸收量[74]。萘乙酸（NAA）可以促进大白菜叶片对喷施液中Ca2+的吸收[75]。叶面喷施或根施生长素、赤霉素都可以促进黄瓜叶片对多种养分的吸收[76]。但总的来说，植物生长调节剂与叶面喷施养分吸收之间的关系还缺乏足够的试验数据说明，其作用机理有待进一步的研究。
除上述诸多影响因素之外，叶面对养分的吸收在一定程度上还受到喷施液pH、土壤养分状况、土壤温度等因素的影响，在此不再作一一赘述。因此，影响因素多也是叶面肥肥效不稳定的重要原因。在叶面肥的研制与使用中，必须充分注意到各种内外因素可能产生的影响，从而提高叶面施肥效果。
3 叶面肥的应用与发展
叶面施肥相对传统土壤施肥是最灵活、便捷的施肥方式，是构筑现代农业“立体施肥”模式的重要元素。高产、优质、低成本是现代农业的主要目标，要求一切技术措施（包括施肥）经济易行，现代农业的发展促使叶面施肥逐渐成为生产中一项重要的施肥技术措施。
3.1 叶面肥的应用特点
与根部土壤施肥相比，叶面施肥具有一些特殊的优点。
（1）养分吸收快，肥效好。作物叶片对养分的吸收速率远大于根部，尿素土施后经过4～6 d才见效，喷施数小时可达养分吸收高峰、1～2 d即能见效[77]；喷施2%过磷酸钙浸提液5 min后便可转运到植株各部位，而土壤施用过磷酸钙15 d后才能达到此效果。因此，叶面喷施可及时补充作物养分。
（2）针对性强，可解决农业生产中的一些特殊问题。叶面施肥可及时补充苗期和生长后期由于根部不发达或根系功能衰退而导致的养分吸收不足，起到壮苗、增产的作用。在盐碱、干旱等环境下，根部养分吸收受到抑制，叶面喷施效果良好[78]。喷施作物生长所缺乏的营养元素可及时矫正或改善作物缺素症，尤其是微量元素，叶面喷施具有一些土壤施肥无法比拟的优点。若土壤中某种养分或重金属含量过高，对作物生长将产生不利影响，如，土壤锌含量过高可导致作物锌毒害或缺铁症状，土壤施用铁肥效果不理想，而叶面喷施铁则可降低叶片锌浓度，缓解锌毒害[79]。
1期李燕婷等：叶面肥的营养机理及应用研究进展 167
（3）养分利用率高，肥料用量少，环境污染风险小。土壤施肥养分的利用受土壤温度、湿度、盐碱、微生物等多种因素影响，而叶面施肥养分不经过土壤作用，避免了土壤固定和淋溶等损失，提高了养分利用率，一般土壤施肥当季氮利用率只有25%～35%，而叶面施肥在24 h内即可吸收70%以上[80]，肥料用量仅为土壤施肥的1/10～1/5[50]，使用得当可减少1/4左右的土壤施肥，从而降低了由于大量施肥而导致的土壤和水源污染的风险。
（4）施用方法简便、经济，不受作物生育期影响，减少农业生产投资。作物大部分生育期都可进行叶面施肥，尤其是作物植株长大封垄后不便于根部施肥，而叶面施肥基本不受植株高度、密度等的影响。叶面施肥不仅养分利用率高、用肥量少，还可与农药、植物生长调节剂及其它活性物质混合使用，既提高养分吸收效果、增强作物抗逆性，又防治了病虫害，从而降低用工成本，减少农业生产投资。
由于上述诸多优点，叶面施肥已成为农业生产中一项不可缺少的技术措施。但其也有一些不足之处，如养分供应量少、有效期短以及部分元素利用效果差等，故叶面施肥只是土壤施肥的一种补充。
3.2 叶面肥的应用发展及存在问题
叶面营养机理的研究推动了叶面肥的应用与发展。各国研究者相继从元素配伍、施用浓度、施肥时期、施用量以及施肥效果影响因素等方面对叶面肥进行研究。经过几十年的更新发展，叶面肥料在养分种类、含量及应用效果等方面都有很大发展。早期的叶面肥料品种较单一，且大多以大量元素为主，增产效果不明显；后来随着多元叶面肥的研究应用及一些助剂和生物活性物质的应用，肥料类型不断丰富更新，叶面肥料及其施用效果取得了巨大进展。
20世纪40－60年代，叶面肥主要以大量元素无机养分为主，选用溶解性及配伍性好的无机盐类简单配制，大部分产品为固态通用型，养分浓度低，叶面吸收及应用效果不稳定[81]；20世纪60－80年代，叶面肥以螯合态微量元素为主要成分，所含养分种类多、浓度高，螯合剂和表面活性剂的使用提高了养分叶面吸收效率，叶面施肥效果有了很大提高，并对叶面营养机理进行了大量研究；20世纪80年代以后，叶面肥开始向综合化发展，除了含有多种养分外，还加入氨基酸、生长调节剂、黄腐酸等大量植物生长活性物质，并可与农药配施，具有刺激生长、改善养分吸收、防治病虫害的作用。近年来，随着人们对环境与食品安全问题的重视，叶面肥向高效、环保、安全的方向发展，各国研究工作者从减少肥料损失、增加作物吸收等方面相继开发出多种不同类型的新产品，对提高肥料利用率，增加作物产量及改善品质做出了积极贡献。
中国早在清代就有在水稻叶面上施用河泥粪促进水稻生长的记载，但真正将叶面施肥应用于农业生产则始于20世纪50年代。如，对大田作物喷施尿素和草木灰浸液等以促进作物生长、提高产量；对果树喷施ZnSO4和FeSO4溶液用以改善和矫正Zn、Fe缺素症状，叶面喷施KH2PO4来提高小麦籽粒产量和抗干热风等，但那时仅是生产上简单应用而无相当的科研关注与投入。直到20世纪70年代末，随着国外些许产品的流入，叶面肥的研究和应用得到发展；20世纪80年代，叶面肥应用和生产发展较迅速，叶面肥研究逐渐加强；进入20世纪90年代后，叶面肥的开发应用发展迅猛，相当的科研投入与之相得益彰。近年来，叶面肥成为中国迅速发展的新型肥料之一，产品的生产向多功能、专用系列发展，在农业领域得到广泛应用[3]。
从近几年中国叶面肥的发展状况来看，叶面肥产业与应用具有如下特点。
（1）产品数量增长迅速，种类逐渐丰富。据农业部国家化肥质量监督检验中心记录，1990－2000年间，每年登记产品在10～60个之间，2002年剧增至359个，2005年达516个。此期间微量元素和含氨基酸的叶面肥料数量增长尤为迅速。同时，产品种类也不断丰富，1990年仅登记三大类叶面肥，分别为微量元素、含氨基酸、含腐殖酸的叶面肥；2005年则扩增到七大类，分别为大量元素、微量元素、中量元素、含氨基酸、含腐殖酸、含海藻酸水溶性肥料以及有机水溶性叶面肥。至2006年1月，产品获得肥料临时登记的达2 165个，其中，微量元素、大量元素、含腐殖酸、含氨基酸水溶性肥料占九成，而微量元素水溶性肥料数量最多，其次为含氨基酸水溶性肥料（表1）。
（2）产品技术含量低、质量差，使用技术有待提高。当前市场肥料产品主要问题是养分指标不合格。近年来，虽然产品合格率在逐渐提高（表2），但也只有3/4产品合格。叶面肥施用效果在很大程度上受施用浓度、方式、时期以及作物等因素的影响，但厂家只注重产品效果的夸大宣传而缺乏应用技术的说明指导，相关部门也缺乏有效监督等，导致使用者盲目施用，达不到应有效果。
168 中国农业科学42卷
表1 农业部不同类型叶面肥料的临时登记情况（截至2006年1月）
Table 1 State of temporary register of various foliar fertilizers, MOA (up to Jan., 2006)
产品类型Types
临时登记
The number of temporary register
占登记总量百分数
Percent to all of register (%)
微量元素水溶肥料Microelements foliar fertilizer 881 40.7
含氨基酸水溶肥料Amino acid foliar fertilizer 659 30.4
含腐殖酸水溶性肥料Humic acid foliar fertilizer 249 11.5
大量元素水溶性肥料Macroelements foliar fertilizer 237 10.9
中量元素水溶肥料Medium element foliar fertilizer 60 2.8
含海藻酸水溶性肥料Alga acid foliar fertilizer 40 1.8
有机水溶性肥料Organic foliar fertilizer 39 1.8
数据来源于国家化肥质量监督检验中心（北京）。下同
Data from national center for quality supervision and testing of chemical fertilizers, Beijing. The same as below
表2 2002－2006年产品检验合格情况（截至2006年2月）
Table 2 State of checkout for foliar fertilizer products in 2002－2006 (up to Feb., 2006)
年份 Year
2002 2003 2004 2005 2006 检验样品数Number of sample 735 648 862 1090 162
样品合格数Number of eligibility 484 440 647 823 122
合格率Ratio of eligibility (%) 65.9
67.9
75.1 75.5 75.3
（3）新型产品不断涌现，企业、产品更新速度快。近年来，随着叶面肥市场的发展，产品类型和生产厂家增加迅速，据农业部国家化肥质量监督检验中心记录，新型产品登记2001年8个，2002－2005年则每年约为50个，主要增加的是中量元素、含海藻酸和有机水溶性的肥料等，此间，约有20%的企业和产品发生了变更。一些新企业和新产品经过市场选择完成淘汰与更新。
（4）缺乏知名产品与企业，应用机械化程度低。目前生产厂家一般生产规模都不大，技术投资相对较低，在全国范围内有影响力的企业很少，缺乏知名品牌；施肥方式为喷雾器人工喷施，耗费劳动力，经济效益低，这些都影响了叶面肥的发展和推广应用，不利于我国叶面肥的长期发展。
3.3 叶面肥研究与应用展望
（1）叶面营养吸收机理和喷施理论的研究是基础。长期以来，叶面施肥理论的研究落后于农业应用。虽然自Griss将FeSO4溶液涂抹于葡萄叶片用于矫正黄化病以来，进行了大量的植物叶面营养吸收机理以及应用技术的研究，在增加养分吸收、提高作物品质、减少环境污染等方面取得了巨大进展，但在叶面肥应用机理研究方面相对落后，产品开发科技投入不足。与国外研究相比，中国对叶面营养机理的研究还有一定的差距，这对于中国叶面肥的长期发展是不利的。
（2）提高养分浓度、加强高效助剂和有机活性物质的研究是技术重点。目前大多数肥料产品养分含量低、无效副成分与有害杂质含量过高。助剂一般采用农药中常用的种类，存在吸收效率低、成分间相溶性差等问题，严重影响喷施效果。由于不同助剂具有协同效应及多种有机活性物质（如黄腐酸、氨基酸等）可提高喷施效果、增强作物抗逆性等而逐渐成为叶面肥研究的关注热点。因此，针对作物营养特点，筛选适宜养分形态与比例、研制高效复合型助剂及应用多功能有机活性物质以提高施用效果，是今后叶面肥研发的技术重点。
（3）强化专用叶面肥研究是提高叶面施肥效果的有效途径。由于施肥效果受地域、作物类型等因素的影响，所以，针对不同作物、不同土壤类型、不同目标作物的营养特性及环境因素，研制针对性强、养分吸收效率高的专用型叶面肥是提高叶面肥施用效果的有效途径。随着人们对环境问题与食品安全问题的重视，叶面肥的研究应向高效、环保、安全的方向发展。
1期李燕婷等：叶面肥的营养机理及应用研究进展 169
（4）建立规范化的叶面肥标准，优化和推广施用技术。目前，由于缺乏统一的、规范化的标准，我国叶面肥品种、功效繁多杂乱，令使用者无所适从而盲目使用，急需建立规范化的叶面肥标准化；同时，由于缺乏施用技术的培训和宣传，使用者在使用技术方面不规范操作，导致达不到应有的施用效果，因此，明确叶面肥有效应用的地区、作物种类，优化其施用技术并加强培训和示范推广，是推进叶面肥应用与发展的重要途径。
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（责任编辑李云霞）