腐植酸(humic acid,缩写HA),包括天然腐植酸(泥炭、褐煤、风化煤)、氧化再生腐植酸、生化腐植酸、菌类腐植酸、土壤腐植酸等,是含羧基、酚羟基、醌基等多官能团非均一的有机高分子物质。
天然腐植酸主要是动、植物遗骸,是经过微生物分解、转化、地球化学的过程造成和积累起来的一类有机物质,有“植物转化”“化学聚合”“细胞组织自溶”“微生物合成”4种科学假说。天然泥炭腐植酸与植物的主要化学组成区别是蛋白质消失。依据植物生理代谢和生长是氧化-还原的周期循环规律,天然腐植酸的作用:
(1)利用自身的活性功能团醌基-酚羟基的氧化还原转变,调节植物生长。
(3)作为H的受体影响植物的氧化还原,促进糖的积累。在缺氧条件下,天然腐植酸能促进三磷腺甙(ATP)的合成,或作为多酚供应源,起呼吸催化剂的作用。
(4)含有甾类、萜类、α-萘乙酸、琥珀酸、肉桂酸、香豆酸、苯乙酸、阿魏酸等13类植物内源激素。
(5)通过其羧基官能团,形成腐植酸钾、腐植酸磷、腐植酸锌、腐植酸硒、腐植酸硼、腐植酸钙、腐植酸铁等构成可控释植物的有机-无机复合营养。
(6)运用其胶体、聚电解质、表面活性等物理性能作为固定化酶的载体,提高靶标酶活性,起到抗逆、渗透、保水、促进新陈代谢,保持植物营养的动态平衡。
(7)光作用下,天然腐植酸分子中存在的自由基可与不少环境化合物(农药、化肥、金属离子、矿物等)作用,可对除草剂解毒,增加肥效等。
天然腐植酸营养体以腐植酸肥料的形式在农业应用硕果累累,但作用机理的研究有待深入。
将“植物源”快速“腐解”成理化特性类似天然腐植酸的生化腐植酸(biochemical humic acid,缩写BHA),根据原料、生化技术调节,存有更多的植物营养。
(1)几乎拥有全部的植物内源激素23类,如甾醇、萜类、维生素(如VB2、VB6、VB12、V8)、生长素(赤霉素、吲哚乙酸和丁酸、α-萘乙酸、脱落酸)、细胞分裂素、乙烯利、叶酸、肉桂酸、香豆酸、苯氨基酸、氨基嘌呤等。
(2)可直接选择有农药活性的天然产物,如番茄碱、胡椒籽、大蒜素、烟碱、除虫菊素等构成生化腐植酸的原料,通过生物技术得到进一步富集,成为天然杀虫剂、杀菌剂、除草剂。
(3)通过无机微量元素与羧基、酚羟基、酰胺基的置换、络合等作用,形成的生化腐植酸盐,反应所需的活化能更低,生物活性更高。
(4)BHA中的核酸、多糖与腐植酸功能互补,更有利于农药转变成营养物质,有利于资源的循环利用。例:2005年 现代农业杂志刊登(编辑李彧)的“天琛杀菌营养剂”是以纯天然植物(中草药)、海洋生物、各种有机和无机物为原料,经科学配方,运用现代生物技术及科技手段促进有益微生物的作用,其发酵生产出的生物防虫、杀菌、营养药菌肥三效合一的杀菌营养型生物农药,主要成分氨基寡糖素,可激活植物自身的防卫反应即“系统活化抗性”,使作物对多种病虫、真菌、细菌和病毒产生免疫和杀灭作用;在农作物发病前或发病初期使用,可提高作物自身的免疫能力,达到防虫、治病的功效,提高化肥利用率30%~40%,降解化肥、农药、金属残留,消除农产品的残毒,提高产品品质。
生物腐植酸(BHA)资源丰富,某些产品性能优于天然煤基腐植酸,发挥植物营养的研发和应用前景将更加广阔。
华东理工大学在对某些天然和生化腐植酸的分析显现,这可能与它们直接含有的植物内源激素(营养素)分不开(图1、图2)。
国外科学家Vaughan、Chen等的研究显示:天然和生化腐植酸对植物细胞内发生的生物化学过程(包括膜渗透和输送、呼吸的活化、光合成、核酸合成、叶绿素和ATP的增加等)都发挥着至关重要的作用。
图1 C-27 甾体(呋甾烷类)
Fig.1 Steroidal (furostanol alkanes)
图2 华东理工大学红外光谱检测到的HA-27C-27甾类物Fig.2 Interaction mechanism of Glyphosate and humic acid active component
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。