活化土壤的化肥有哪些

郑易安1，2 张俊平1 王爱勤1

（1 中国科学院兰州化学物理研究所 兰州 730000

2 中国科学院研究生院 北京 100049）

摘　要：近年来缓释肥料保水剂受到了人们的广泛关注，由于它既有保水性能又具有缓释肥料的功能，已在农业、园艺等领域得到了实际应用。腐植酸分子中含有多功能基团，是一种低成本、多功能的物质，它能调控植物生长，加速根系发育，改善土壤的团粒结构，有益于营养元素的吸收，将它与烯类单体共聚可赋予缓释肥料的功能。本文综述了近年来腐植酸保水剂的研究进展，并展望了未来的研究方向。

关键词：腐植酸 保水剂 缓释 低碳

Superabsorbent with Slow-Release Humic Acid: Past, Present and Future

Zheng Yian1,2, Zhang Junping1, Wang Aiqin1

(1 Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou, 730000

2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100049)

Abstract: In recent years, studies on superabsorbents with slow-release property of fertilizer have attracted much attention. Comparing with the normal superabsorbents, these superabsorbents have great advantages due to their not only water absorbing ability but also slow-release properties. So, these superabsorbents can be used as functional water management materials and may prove especially practical in agricultural and horticultural applications. Humic acid, a low cost raw material and good fertilizer, is composed of multifunctional aliphatic and aromatic components. Also, humic acid can regulate plant growth, accelerate roots development, improve soil cluster structures and benefit the absorption of nutrient elements. The chemical blending by means of graft copolymerization reaction of acrylic acid and humic acid can endow the superabsorbent additional slow-release property of fertilizer as a multifunctional water management material. This article reviews the progress in superabsorbent with slow-release humic acid in recent years, and proposes the future research directions.

Key words: humic acid; superabsorbent; slow-release; low-carbon

“低碳经济”的提出，其本质是提高能源效率和优化清洁能源结构。

腐植酸是自然界中存在的大分子有机物质，广泛应用于农林牧、石油、化工、建筑材料、医药卫生和环保等各个领域。腐植酸是地球碳循环的重要物质，在土壤、水体和大气中无处不在，其本身就是“减压器”“储碳库”“调控阀”。“减压器”是指腐植酸改良土壤、构建食品源头安全体系、净化环境。“储碳库”是指腐植酸稳氨固碳的作用，能够减少温室气体排放。“调控阀”是指腐植酸在抑制化肥挥发的同时延长肥效，满足作物生长需要。因此，腐植酸是最有发展前途的绿色低碳产业，将对我国发展循环经济、资源再利用和环境保护等发挥重要作用[1]。

水是地球上最为丰富的资源，也是人类生活和生产活动不可缺少的重要资源和经济社会可持续发展的物质基础。然而世界上1/3的地区却属于干旱和半干旱地区，其他地区也常出现周期性或难以预料的干旱。干旱缺水已成为世界范围内农业可持续发展的主要制约因素。灌溉是增加土壤水分的常用方法，但由于一般土壤的持水能力低，且容易蒸发。长期以来，为了增加土壤的持水力和保水力，改善水分不足地区的作物栽培条件，人们进行了艰苦的探索，保水剂就是这种不断探索的成果之一。

保水剂是近年来发展迅速的一种化学节水材料。保水剂吸水机理如下：当保水剂遇水时，其网络内大量的亲水性基团与水分子发生相互作用，使高分子网络伸展，同时聚合物链上的离子性基团发生电离，三维网络内外产生渗透压，促使水分子进一步向聚合物网络内扩散，高分子链上同性电离基团之间的静电斥力使分子链趋于伸展，导致体积膨胀；同时，树脂内外的渗透压差随吸水量的增加渐渐趋近于零，并且随三维交联网络结构扩张产生的弹性收缩力逐步增大。当这种弹性收缩力与同性电离基团之间的静电斥力相等时，保水剂达到溶胀平衡。通常保水剂能吸收比自身重数百倍甚至上千倍的纯水，而且有反复吸水功能，吸收的水分可缓慢释放供作物利用。

保水剂是一种亲水性高分子材料，通常采用含羧基、羟基或氨基等亲水性单体，在引发剂和交联剂的作用下，发生聚合、水解、交联等化学反应，形成不溶于水，但在水中能高度溶胀的三维网状聚合物。由于具有良好的吸水保水性能，保水剂在农业上被誉为“微型水库”。作为一种化学节水材料，保水剂施入土壤之后，对农作物的生长也有良好的促进作用，同时对化肥、农药、杀虫剂及植物生长助剂等也具有网络吸附作用，从而可提高化肥、农药和植物生长助剂等的使用效率。因此，保水剂无疑是节水、保水和土壤改良等研究领域中引人关注的方向之一[2～4]。

由于腐植酸具有良好的化学活性和生物活性，将腐植酸作为合成保水剂的原料制备腐植酸保水剂，既能发挥腐植酸刺激植物生长发育、增加作物的抗逆性、改善植物营养的功效，又能提高土壤的保水保肥能力，且同时可大幅度降低对石油能源的依赖，提高化肥使用效率，减少肥料的消费量，达到低碳减排的目的。为此，研究开发缓释腐植酸保水剂对我国现代节水农业的发展和生态修复具有重要意义。