让腐植酸在优化土肥关系中发挥重要作用

让腐植酸在优化土肥关系中发挥重要作用_2014年论文集

让腐植酸在优化土肥关系中发挥重要作用

曾宪成　李　双

（中国腐植酸工业协会　北京　100120)

摘　要：当前，我们既要关注老百姓吃饭，又要关爱地球长远。腐植酸是地球碳循环的重要一环，是土壤的魂，是种植业的根，是农业可持续发展的桥梁和纽带。没有腐植酸的土壤就不叫土壤，腐植酸既是土壤的，也是肥料的。让腐植酸与肥料“联姻”，可以“一荣俱荣”。对此，充分发挥腐植酸在优化土肥关系中的重要作用有着重要的现实意义。

关键词：腐植酸　优化　土壤　肥料　关系　重要作用

Making Humic Acid Play an Important Role in Optimizing the Relationship Between Soil and Fertilizer

Zeng Xiancheng, Li Shuang

(China Humic Acid Industry Association, Beijing, 100120)

Abstract: At present, we must pay attention to people eating problems, but also care for long-term development of the earth.Humic acid is an important annulus of the earth’s carbon cycle, is the soul of soil, the root of planting, the bridge and link of agricultural sustainable development.The soil without humic acid is not called soil, humic acid is not only of the soil, but also of the fertilizer.Let humic acid and fertilizer “marriage” and realize “one wing all wing”.In this regard, making full use of humic acid to optimize the relationship between soil and fertilizer has important practical significance.

Key words: humic acid; optimize; soil; fertilizer; relationship; important role

2014年10月16日，“世界粮食日”的主题是“家庭农业：供给世界，关爱地球”。10月15日，李克强总理在位于罗马的联合国粮农组织总部发表了题为《依托家庭经营推进农业现代化》的重要演讲。家庭农场成为世界农业的发展方向。腐植酸既是土壤的，也是肥料的，是促进农业可持续发展的桥梁和纽带。对此，面向“农场主新时代”，让腐植酸在优化土肥关系中发挥重要作用，不仅有利于更好地“供养中国”，也会对世界粮食安全作出重要贡献。

1　腐植酸是土壤的

1.1　认识土壤腐植酸的历史过程

243年前(1761年)，人们对土壤中的“黑东西”搞不明白，总以为“幽灵”在“作怪”。后来，土壤学家把它称之为“暗色物质”[1]直到1761年，第一部农业化学著作《农业化学原理》(华莱士Wallerius著)问世，华莱士(Wallerius)首先提出“腐殖质”这一名称。1786年，德国的阿查德(Achard)第一个从泥炭中用碱溶液提取再用酸沉淀出腐植酸(农业化学家开始启用“植”)[1,2]。此后，1797年和1807年，德国的沃克兰(Vauquelin)和汤姆森(Thomson)分别用碱液从腐解植物残体和土壤中提取出腐植酸。对此，经过长期、复杂的探索过程，终于形成了对“黑东西→暗色物质→腐殖质→腐植酸→土壤肥力”认识的演变过程，这才明确了土壤中最深刻的“暗色物质”就是腐植酸[3]。

1.2　确立土壤腐植酸的科学地位

1.3　让腐植酸育化土壤的现实意义

当前，我国土壤质量及其可持续性面临暂时或永久性的下降，对人类健康和农业可持续发展构成了严重威胁。纵观“腐植酸→有机无机复合体→微团聚体→土壤基础肥力”之间的亲密关系，不难发现，腐植酸是提升土壤肥力水平、促进土壤可持续利用必不可少的重要物质。据此“认清土壤中最深刻的物质(腐植酸)→探明土壤肥力的根本(微团聚体)→寻求培育土壤肥力的脉道(净化血统)→抓住提升土壤肥力的方式(反哺腐植酸)”之间的关系，就等于抓住了事物的本质。为此，让腐植酸育化土壤，补充和提升土壤肥力，对我国土壤可持续利用和农业可持续发展有着重要的现实意义[5]。

2　腐植酸是肥料的

2.1　礼数充分

(1)从物理作用来说，与构造土壤结构最优(动力)。

腐植酸类物质本身是土壤团粒的构造者，可促进土壤中团聚体数量增多，有效调节和改良土壤质地，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，保护和改善土壤结构，增加和保持土壤有效水份，调节土壤热状况，增加土壤通气性能，形成有利于植物根系生长发育的良好土壤环境。

(2)从化学作用来说，与调节土壤环境最好(控制力)。

腐植酸具有吸附、螯合、络合、离子交换、氧化还原等功能，通过吸附-解析、离子交换、矿物质溶解和有机污染物降解过程，可以调控和改善土壤的胶体性质、酸碱性、氧化还原性以及配位反应等，使土壤有机质含量增加，速效养分含量提高，对酸碱度的调节适中，形成适宜植物生长的土壤环境。

(3)从生物作用来说，腐植酸与刺激根系发育最亲(活力)。

腐植酸类物质在提高土壤微生物活性，增加土壤微生物数量，尤其在提高土壤好痒菌、放线菌、纤维分解菌三大种群数量方面效果显著，有利于增强土壤酶的活性，加速有机物的矿化，促进营养元素的释放，改良植物根系的营养条件。

(4)从反哺土壤来说，工业化利用腐植酸最匹配(智慧利用)。

土壤中腐植酸不可取，工业化利用腐植酸方为解决之道。研究发现，煤炭腐植酸与土壤腐殖酸具有相似的物理特性、化学组成、分子结构及分子量范围，具有一致的应用特性[6～9]。

我国煤炭腐植酸(诸如泥炭、褐煤、风化煤等)资源丰富，种类齐全，是目前腐植酸生产和应用的主要来源。另外，生物腐植酸可再生利用。

2.2　中国成就

从世界范围看，中国政府在推广应用腐植酸肥料方面力度最大、范围最广，成就最丰。1974年和1979年，国务院分别批转了“国发[1974]110号”和“国发[1979]200号”两个文件，即：燃化部、农林部“关于积极试验、推广和发展腐植酸类肥料的报告”和国家经委“关于加强腐植酸综合利用工作的请示报告”。1979-1985年，我国政府组织32家科研单位连续5年，在全国19个省、市、自治区，开展了24种作物773个大面积田间试验，获得了腐植酸肥料在农业上“改良土壤、增效化肥、刺激生长、增强抗逆、改善品质”的五大作用[8]。通过科学实践取得了黄腐酸在农业上“抗旱剂、生长调节剂、农药缓释增效剂、化学元素络(螯)合剂”的四剂功能。通过40年的农业生产应用，“五大作用”和“四剂功能”越来越具说服力，更具现代农业需要[1]。

现介绍5个近三年研究应用的实例。

【例1】腐植酸改良土壤

东北农业大学李杰等(2012)研究了不同措施对土壤改良效果的影响。结果表明，在优化施肥基础上施加腐植酸钾，改良土壤效果明显，与农民传统施肥相比，土壤非毛管孔隙度与毛管空隙度比值增加了0.1，非水稳性团聚体＞0.25 mm粒级的百分含量提高了13.57%；非水稳性团聚体平均重量直径增加了0.7 mm，水稳性团聚体＞0.25 mm粒级的百分含量提高16.53%。土壤容重减少了0.12 g/cm3[10]。

【例2】腐植酸增效化肥

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所袁亮等(2014)研究普通尿素、海藻酸增值尿素、腐植酸增值尿素和谷氨酸增值尿素对小麦氮肥利用率的影响。结果表明，腐植酸增值尿素处理的小麦氮肥表观利用率较普通尿素处理提高了15.63个百分点，15N利用率较普通尿素高出3.70个百分点，肥料氮的损失率比普通尿素降低了9.52个百分点，提高氮肥利用率效果显著[11]。

【例3】腐植酸刺激生长

湖南农业大学赵日明等(2014)研究了腐植酸对水稻种子萌发的影响。结果表明，在适宜的浓度范围(100～300 mg/L)，腐植酸对水稻种子萌发有一定促进作用，主要表现为提高种子发芽率，缩短萌发时间(发萌势增加)，增加幼苗长势。当腐植酸浓度为200 mg/L时，水稻发芽指数、幼苗长度均达到最高，分别比对照增加了7.05 cm和0.3 cm；当浓度为250 mg/L 时，发芽率和发芽势达到峰值，分别比对照增加了4%和2.7%；当浓度大于300 mg/L时，发芽率、发芽势、发芽指数、幼苗长度逐渐降低，表明高浓度的腐植酸对种子萌发有一定的抑制作用[12]。

【例4】腐植酸增强抗逆

内蒙古农业大学农学院刘伟等(2014)研究了腐植酸水溶肥料对燕麦叶片保护酶活性和渗透物质的影响。结果表明，不同干旱胁迫条件下，喷施腐植酸水溶肥料均能有效地改善燕麦抗氧化系统和渗透调节物质。与CK相比，超氧化物歧化酶(SOD)活性增加13.41%～26.53%，过氧化氢酶(CAT)活性增加13.90%～41.18%，可溶性蛋白增加11.43%～16.58%，游离脯氨酸增加4.19%～39.41%。燕麦产量提高3.79%～6.23%，增产幅度表现为：重度胁迫＞中度胁迫＞正常供水。3种干旱胁迫下，重度胁迫下喷施腐植酸水溶肥料后，燕麦产量增幅最大[13]。

【例5】腐植酸改善品质

山西农业大学资源环境学院王旭钰等(2014)研究了腐植酸钠与保水剂配施对生菜生长和品质的影响。结果表明，不同比例的腐植酸酸钠与保水剂配施，可以明显改善生菜品质：生菜的Vc含量增加了17.25%～46.54%，粗蛋白含量增加了16.25%～48.01%，硝酸盐含量减少了19.68%～33.62%。在等氮、磷、钾养分条件下，腐植酸钠和保水剂的比例以7∶3的配比效果最佳[14]。

2.3　羽翼丰硕

在我国，腐植酸最早开发应用于肥料，已经形成了产业思想、技术支撑、产品生产等产业核心价值体系，以及腐植酸科技传播服务体系、腐植酸产品售后服务体系、腐植酸终端品质服务体系；还有腐植酸行业的文化价值增值体系等，积累了丰富的工作成果，为腐植酸绿色环保肥料产业可持续发展奠定了坚实的基础。

经过近40年的实践，腐植酸肥料产品体系最丰富、最成熟、最完备(图1、图2)[5]。

且看腐植酸专利、腐植酸文献、腐植酸肥料登记产品、腐植酸“两会”数据库、腐植酸产业群等数据谁来支撑。

(1)腐植酸专利。截至2013年5月，在国家知识产权局登记的腐植酸专利有2132项。其中，腐植酸肥料专利1246项，约占专利总数的58.4%[5]。

(2)腐植酸文献。截至2014年2月，被中国知网收录的腐植酸类文献数量已达23000余篇，其中，农业应用文献数量超过60%，堪为农用之首[5]。

(3)腐植酸肥料登记产品。截至2014年3月，在农业部登记的水溶性腐植酸产品累计1272个(其中“农肥准字”606个、“农肥临字”666个)，适宜的蔬菜作物类、大田作物类、经济作物类、瓜果类别等上千个品种，涉及29个省、市、自治区的企业上千家。

(4)腐植酸“两会”数据库。截至2013年，协会组织召开全国绿色环保肥料(农药)交流会15届 (次)，报告近400场(次)，会议论文集收录文章1022篇，信息量高达660万字。

(5)腐植酸产业群。截至2013年12月，涉足腐植酸生产企业3500多家，其中腐植酸肥料生产企业逾2000多家，以中小企业居多；腐植酸企业论坛QQ群每天有500多家企业进行原料及产品推广的在线咨询与交易。

图1　腐植酸绿色环保肥料供给体系

Fig.1 Supply system of humic acid green and environmental protection fertilizer

图2　腐植酸绿色环保肥料衍生产品体系

Fig.2 Supply system of humic acid green and environmental protection fertilizer derivatives

3　让腐植酸在优化土肥关系中发挥重要作用

3.1　土壤离不开腐植酸

腐植酸是土壤的物质基础。在土壤固相组成中，除了矿物质(重量占固体部分的95%以上)之外，就是土壤有机质(重量不到5%)。土壤腐殖质是土壤有机质中最主要的存在形式，一般占比高达80%。腐植酸是土壤腐殖质中最活跃的组分，一般占比高达75%以上[15]。可谓选择与土壤同一血统的腐植酸，就等于抓住了土壤的“灵魂”，现在首哺腐植酸或通过腐植酸肥料优化土壤，是土壤可持续发展的“上好选择”。

3.2　肥料离不开腐植酸

在化肥行业出现拐点的今天，我们应该正视化肥：化肥本身没有问题，化肥施用方法、施用量、利用率等存在问题。腐植酸是土壤的本源性物质，腐植酸具有提氮、解磷、促钾、融合多元的作用，可以形成1+1＞2的集合效应。

腐植酸与氮肥：二者有机结合可以减少氮肥损失，抑制硝化，抑制土壤脲酶活性，减缓尿素的分解与挥发，从而提高氮肥利用率[16]。

腐植酸与磷肥：具有活化磷的作用，使难溶性磷转化为枸溶性磷，使水溶性磷也转化为不易固定的可溶性磷，从而大大提高磷肥当季的利用率[16]。

腐植酸与钾肥：具有活化钾的功能，腐植酸增加了土壤阳离子代换能力及改善了土壤胶体性质，从而促进了作物对钾的吸收[16]。

腐植酸与中微量元素：通过螯合、络合活化微量元素，使其从不可利用态变为可利用态，可促进土壤中微量元素的有效化利用[16]。

腐植酸与肥料相结合，一方面可融合多种元素，包括大量元素、中量元素、微量元素和特种元素；另一方可进行多元融合，包括一元融合、二元融合或三元融合，实现1＋1＞2的集成效果，不仅有效解决了单一肥料的弊端，提高肥料利用率，满足植物不同生长阶段对多种元素的需求，还省时省工，降低生产成本。

现介绍5个近三年研究应用的实例。

【例1】腐植酸提氮

北京市农林科学院植物营养与资源研究所许俊香等人(2013)研究了腐植酸尿素对土壤氨挥发和玉米生长的影响，结果表明：普通尿素和腐植酸尿素处理的氨挥发累积量占施氮总量的比例分别为0.565%和0.375%，与普通尿素处理相比，腐植酸尿素可降低氨挥发累积量33.5%，促进玉米棒干物重增加33.9%，吸氮量增加24.0%，氮肥利用率增加7.4个百分点[17]。

【例2】腐植酸解磷

中国农业科学院农业资源与农业区划研究所李志坚等人(2013)在实验室条件下分别制备了含腐植酸、海藻酸和谷氨酸3种增效剂的增效磷肥，运用土柱栽培试验研究等磷(设置低、高 2 个施磷水平)投入条件下不同增效剂添加量的增效磷肥对小麦产量和磷肥利用率的影响。结果表明：低磷水平下，含腐植酸增效磷肥处理小麦子粒产量比普通磷酸一铵提高26.28%，小麦吸磷总量比普通磷酸一铵增加42.59%，磷肥的表观利用率平均提高了26.21个百分点；高磷水平下，含腐植酸增效磷肥处理小麦子粒产量比普通磷酸一铵提高26.81%，小麦吸磷总量比普通磷酸一铵增加18.18%，磷肥的表观利用率平均提高了6.13个百分点[18]。

【例3】腐植酸活钾

山东农业大学农学院王振振等人(2013)研究了腐植酸缓释钾肥对土壤钾素含量和甘薯吸收利用的影响。结果表明，与不施钾 (空白对照)相比，施用腐植酸促进了甘薯对钾素的吸收，降低了甘薯全生育期土壤中的速效钾和缓效钾含量以及生长前期土壤有效钾含量，但是提高了甘薯生长中、后期土壤有效钾含量。与施等量氧化钾对照相比，施用腐植酸缓释钾肥显著提高了钾肥吸收利用率(REK)、农学利用率(AEK)、偏生产力(PFPK)和甘薯块根产量，增幅分别为20.09%、42.69%、5.89%和22.83%[19]。

【例4】腐植酸多元融合

腐植酸复混肥的生产工艺发明专利[20]解决了传统腐植酸复混肥在造粒过程中成粒率低、成本高、工艺操作复杂的问题。腐植酸复混肥的生产工艺，包括如下步骤，将氯化铵、尿素、氯化钾、磷酸一铵、腐植酸、脱硫石膏按比例加入搅拌器内搅拌均匀；将搅拌均匀的原料送入圆盘造粒机，通入适量的蒸汽，使混合物成粒；上述半成品经过烘干、冷却、筛分后成粒。本发明生产的产品颗粒较其他方法颗粒大小更均匀、圆整度更高、颗粒硬度较强，成粒率能达到65%～85%，提高了企业的生产能力同时实现了废弃物的再利用，更环保。

【例5】腐植酸融合多种元素

一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸高吸水性树脂发明专利[21]公开了一种具有节水保水和微肥缓释功能的腐植酸多功能高吸水性树脂的制备方法及其应用。它的工艺过程是将硼砂、硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵、硫酸铁等先与螯合剂螯合后，按腐植酸钠(或钾)溶液∶丙烯酸∶交联剂∶微肥＝300～400∶80～100∶1～3∶6～10的原料重量配比，加入引发剂后进行反应制得。树脂既具有节水保水功能，又具有微肥缓释功能，能够更好满足作物生长发育需要，可在农业、林业和园艺等行业进行应用，达到增产增收的目的。

3.3　腐植酸携手土肥一荣俱荣

众所周知，对于种植业而言，土离不开肥，肥离不开土，二者密不可分。二者的“血缘”关系以“黑土地”为例，所谓“黑得流油”那是沃土出来的。沃土靠的就是腐殖质(有机)化，其物质形态趋近(聚合)至腐植酸才昭然若揭。然，反哺土壤即以此物为贵。

腐植酸是土壤基础肥力永续利用的“团粒宝贝”，既与土好，又于肥好。在土地利用过程中，腐植酸保持着土壤有效养分支出量与补给量之间的平衡运转，不仅是土壤自然肥力持久性的本质特征，也是形成土壤自然生产力的物质基础。与此同时，腐植酸是土壤肥料的运转“仓库”，与化肥结合有着天然协同的条件。一方面，通过稳定、缓释、控制作用，延长肥效，提高化肥利用率；另一方面，通过量的约束，调控释放植物所需的营养元素，促进有效物质合成，平衡各种营养物质，从性状上改善了化肥质量。

腐植酸一手联土，一手联肥，三位一体(图3)，予土壤健康、安全，予作物营养、提质，可谓一荣俱荣。

研究表明，在等养分的情况下，腐植酸肥料比常规肥料利用率平均提高10个百分点以上，相当于净增30%～40%，实现了生产成本低、经济效益好、环境效益佳的结果[22]。现在来看，此物是魂，此物是宗，修复土壤、哺育土壤、优化土壤、肥向土壤——种好田，于“土肥血统”中安全生产最珍重。

图3　腐植酸、土、肥关系三位一体

Fig.3 Three-in-one relationship of humic acid, soil and fertilizer

3.4　让腐植酸肥料及衍生产品确保食品源头安全生产

众所周知，粮从土中生。土存，肥料存；土肥强，种植业强。土壤健康了，产出的食品就安全了；肥料优化了，产出的食品就营养了。

图4　腐植酸食品源头安全生产保障体系

Fig.4 The source of food safety security system of humic acid

我们必须要深刻认识到，工农业副产的有机质不一定安全，而腐植酸富存的有机质一定安全。凡是有机质不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有机质。腐植酸予土好，予肥强，是土壤的魂，是种植业的根。让腐植酸从把脉土壤健康和优化肥料开始，从把脉食品源头生产开始，以确保老百姓舌尖上的安全(图4)。当前，大力发展生态农业，保护“土壤生态红线”、确保老百姓“舌尖上的安全”已成为民生之本。实践证明，腐植酸、腐植酸肥料及其衍生产品，种类丰富，功能齐全，不仅可以有效改善传统化肥种类单一、结构不合理、肥料利用率低下等局限性，还可以实现从源头上控制食品安全生产，确保老百姓“舌尖上的安全”[5]。

3.5　让腐植酸肥料保障土壤生态环境可持续发展

大量研究表明，在土壤中投放腐植酸产品，如腐植酸土壤调理剂、腐植酸土壤调节剂、腐植酸土壤修复剂、腐植酸肥料、腐植酸绿色环保农药、腐植酸可降解地膜等，可有效改良土壤结构，提高土壤肥力水平，改善土壤供给植物水、肥、气、热等要素的能力，为作物提供良好的生长环境；同时，腐植酸能够提高植物的光合作用，将碳保留在土壤中，增加有机质含量的同时，减少了CO2的排放[22]。如此，通过腐植酸产品多元反哺土壤，储碳控碳，调节地球碳循环(图5)，是生态环境可持续发展的重要保障。

图5　腐植酸反哺土壤调节地球碳循环

Fig.5 Soil repaying of humic acid and the carbon cycle regulation of the earth

4　结语

2014年6月5日，联合国纪念“世界环境日”，同时举办了“农业可持续发展论坛”，“腐植酸”第一次走上了世界舞台。通过中国的实践，让腐植酸、腐植酸肥料促进农业可持续发展为全球瞩目。当前，因大气环境、因食品安全、因人类可持续发展，腐植酸、腐植酸的孩子们(肥料)已经迎来了春天。我们相信，面对农场主新时代，开创“腐植酸与大地同乐”的美好时光已经到来。

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