许恩光1 韩慧英2
(1 黑龙江省林业科学院 哈尔滨 150080
2 中国腐植酸工业协会 北京 100120)
摘 要：腐植酸的生物活性及多功能性使其具备类似智能芯片的作用，运用它作载体，集各种物质所长于一体，构建腐植酸智能助剂，可以提高腐植酸的应用效果，使其更趋于高效环保。多年生产实践证明，这种助剂是可行的。就腐植酸智能助剂的概念、组成、功能定位、试验成果及开发意义作了简单介绍，提出智能助剂是今后腐植酸产品发展的必由之路。
关键词：智能 助剂 芯片 载体 高效
Exploration of Humic Acid Intelligence Additives in Agriculture
Xu Enguang1,Han Huiying2
(1 Heilongjiang Academy of Forestry,Harbin,150080
2 China Humic Acid Industry Association,Beijing,100120)
Abstract: Humic acid has the biological activity and many functions,which make it have the similar function of the intelligent chip.Using it as a carrier,setting the strengths of all kinds of material in one,producing humic acid intelligence additives,it could improve the application effect of humic acid,and make it more efficient and environmental-friendly.Many years production practice had proved that this kind of additive is feasible.The concept,the composition,the function,the test results and development significance of the intelligence additives were introduced briefly in this paper.Putting forword the intelligence additives is the only way for the development of humic acid products in the future.
Key words: intelligence;additives;chip;carrier;high efficiency
所谓智能是指有执行人的思维与技术的能力。在工业上用机器人去替代人做危险工作，如处理核污染；在农业上调控作物生长与改良土壤；在医药上提高中药药效；在环保上用于生态环境保护等。智能已渗入到国民经济中的方方面面，已成为一个先进国家的标杆，也是低碳经济发展的方向之一。
腐植酸具有生物活性，有多种功能。它的结构千变万化，与人类、各种生物以及环境具有很大的亲和力，并体现人类思维行为，即可按人的意愿去处理关系。腐植酸在农业上的五大作用(改良土壤、增效化肥、刺激生长、改善品质、增强抗逆)及黄腐酸在农业上的四剂功能(抗旱剂、生长调节剂、农药缓释增效剂、化学元素络合剂)具有智能芯片的作用，是构建腐植酸智能化的基础。例如，腐植酸促进作物生根，是任何植物生长调节剂无法比拟的，它可在不同土壤环境条件下(干旱、盐渍、贫瘠等)促进根系生长，增强根系的吸收能力，是作物生长成活的重要因子。在作物生理方面，它是光合作用、呼吸作用、水分代谢、矿质营养物质运输等重要的推动力，被称为生命素。腐植酸又是自然净化力的组成部分，是环境的保护神。因此，以腐植酸为骨架代替芯片集成各种物质，构建具有智能作用的载体，即腐植酸智能助剂(humic acid intelligence additives，简称HAIA)是可行的。
[收稿日期]2015-03-24
[作者简介]许恩光，男，1939年生，研究员，主要从事农药、植物生长调节剂以及腐植酸类农药的研究和开发，E-mail：chaia@126.com。
我国腐植酸产品40多年的应用实践证明，腐植酸的智能表现给农业发展带来很大的效益。但从整体上评估，腐植酸并不是万能的，智能化技术还不完善、不系统，仍有继续努力创新的必要，因此需要开拓探讨。
1 腐植酸智能助剂的实用概念
腐植酸智能助剂指以腐植酸为主剂(替代芯片)，以功能原料为辅剂的一个全面调节控制农作物生长及其环境的配方(处方)，其作用是完善、补充、提高腐植酸产品的功能与作用。因此，复配是核心，构建新的复合体混剂是基础，根据农业生产的需要进行科学配伍。腐植酸智能助剂与过去复配的区别是：复配的原料涉及面更广，精品或高纯原料复配更多，生物活性物质比例增大，产品的作用更广，腐植酸产品的全能性作用充分发挥。
我们认为这是腐植酸产品的发展方向，因此，在总结前人工作的基础上提出腐植酸智能助剂的概念与实施措施，供业界同仁参考。
2 腐植酸智能助剂的理论探讨：1+1＞2的理论与实践关系
对物质性能的认识要从物质结构入手，在理论上找到依据，是当前研究的普遍方法。在地球现存的物质中，存在生命物质、非生命物质与类型物质(腐植酸类物质)。这三大物质构建了地球的生物圈。
2.1 三大物质的特点
2.1.1 生命物质
指各种生物如植物、动物、微生物等。它的特点是具有生命活动，又称新陈代谢，是不断变化的吐故纳新过程。但它的物质结构是稳定的，也属于纯物质，其中最小作用单位是细胞。
2.1.2 非生命物质
非生命物质的特点是静止的，恒定的分子结构，可称纯物质。他们之间有的可以相互作用，并可预测后果；但绝大多数处于静态，如无机化合物、有机化合物，这种物质是以分子作为反应的最小单元。
2.1.3 类型物质
这是处于生命与非生命物质之间的特殊物质，腐植酸就是代表。它是一种没有固定结构的暂态物质，结构比非生命物质复杂，它的结构千变万化，这类物质只能按分子段大小如黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸来区分差别、性质及作用方式。它是以分子团聚体混合复合体(模板)作为最小作用单位。
2.2 腐植酸与三大物质的相互作用关系
腐植酸与非生命物质、生命物质的相互作用可以理解为最小作用单位的相互作用。即分子、细胞、分子团聚体混合复合体之间的作用。由于它们作用单位不在同一分子结构水平上，是跨结构的互相作用，若以最小作用单位分子计算，它们之间1+1＞2是肯定的，而且这种作用是在变化或动态中完成，因此，具有特色。有些研究纯物质的专家，由于习惯思维，用研究纯物质的观点与方法来对待腐植酸，造成误解。例如，有人用几个小分子有机酸来证明黄腐酸的结构。黄腐酸是有类似某些小分子有机酸的部分结构，由于它不是以纯物质方式存在，无法提纯，真正提出来的并不能完全代表其结构成分，这种把黄腐酸分割开来的方法，不能符合腐植酸类型物质的特性。
2.3 不同的物质要用不同方法探讨
我们不能用同一类物质的研究方法去研究另一类物质的特点与性质。如果这样，必然会得出错误的结论。虽然，目前对类型物质认识不充分，主要是思维上受纯物质规律约束，所以从观念上应跳出纯科学的框框，要以更宽的视野、更多的角度和丰富的想象力去猜想、推测，用大量的试验结果来证实。把腐植酸的研究提高到哲学的高度来认识，才可能在理论上有所突破。
对腐植酸的认识要以实践为依据，从实践中找出规律。腐植酸可以万用，但它不是万能的。我们要用试验结果来填满、充实它不完美的地方，比较现实的方法就是用腐植酸智能助剂类协助完成。这是我们研究的目的。
3 腐植酸智能助剂的组建
组建腐植酸智能助剂首先要确定它的智能表现。例如，喷施宝的设计理念是将“营养、抗逆、高效”集于一体，因此，选材组配时需要有营养元素。提供农作物所必需的元素，包括大量元素、中量元素与微量元素，抗逆就是选用一些活性物质如腐植酸、氨基酸、维生素。在为作物提供全面营养的同时，激活作物体内酶的活性，提高光合作用、呼吸作用等效率，从而达到高效，很明显这是以腐植酸来代替芯片的一种智能表现。腐植酸智能助剂是协助施用物质更好发挥效益而不是取而代之。例如，腐植酸肥料类的智能助剂是提高作物对肥料的吸收，从而提高肥效，不能替代肥料的作用，所以称助剂。
3.1 腐植酸智能助剂的分类
分类是我们迈向智能化的第一步。按使用范围可分农业、工业、医药、环保等领域。按农业上分，可分为用于调控作物生理代谢与生长发育的腐植酸智能助剂，用于调控作物生长环境包括土壤、水分、肥料、农药等腐植酸智能助剂，还可按专业作物划分更小的作用范围。不同作用范围的智能化要求不同，因此组建的材料也不同。
3.2 腐植酸智能助剂材料的选择
腐植酸智能助剂实际上是一种类配方的组合，是一个整体，可根据需要进行组配，并制作各种剂型，如液剂、可溶性粉剂、缓释颗粒剂、种衣剂等等。它可以与施用物(如肥料、农药)组合在一起，也可单独制剂，与施用物混合施用或先后施用。不管哪种类型智能助剂，选材必须符合以下条件。
(1)材料分子大小适中。如需进入植物体内的分子要小一些，大分子在进入作物与体内运输上均有困难，不易发挥作用；如用于缓释调控的材料的分子大小没有严格要求。
(2)材料对作物与环境具有一定的作用或者功能。
(3)可溶于水。水是作物体内代谢反应及作物运输的中介，不溶于水的物质不能用作调控作物生长的腐植酸智能助剂。
(4)各组建物质可以和谐相处，不产生剧烈化学反应，pH值适中，以确保助剂作用的稳定性。
(5)材料进入作物体后，不易立即分解，具有一定的持效期。
(6)材料参与代谢反应，不产生有毒物质，无任何副作用，对作物安全。
(7)不干扰遗传物质(DNA、RNA)的基因表达。
(8)施用方便，易于保存，用量小，价格适宜。
(9)选用高纯物质材料或精品材料。
(10)制成的产品质量稳定、保质期在3年以上。
总之，要选好关键原料腐植酸，各种材料的功能可以相互配合，才有智能表现。
3.3 腐植酸智能助剂(普通型)配方(处方)
腐植酸智能助剂的作用是一个复杂的调控过程，其中，含有很多技术信息，需要具体落实。现提供一个经过实践验证有效的总体思路，供应用参考。
3.3.1 调控作物生长腐植酸智能助剂的配方(处方)材料
(1)营养元素。一般提供全面营养或提供该地、该作物缺少的元素，现在的测土配方施肥就是最常用的方式。国外有的产品添加了72种植物体内存在的元素，这是不必要的。除了需要的17种元素外，提供一些功能元素(如硒、锗、钛)和某些有益元素(如钠、铝)对不同植物也是必要的。
(2)生物活性物质。氨基酸、维生素、核酸、海藻素、植物激素、高活性小分子有机酸等，这是大类。例如，氨基酸，共有21种，没有必要全部使用，真正起作用的只是少数几种。其他大类也如此。原料要细化到每一种，而且必须是高纯物质。
(3)骨干物质(包括抗逆物质)。腐植酸、黄腐酸、甲壳素、植物次生物质、有益菌剂等。这也是指的大类，如黄腐酸，泥炭中提取而来的与风化煤、褐煤中提取而来的，在活性上就有差别。生物黄腐酸与发酵的材料有关，不同的材料活性也不一样。
(4)能量物质。一般指碳水化合物包括单糖、双糖、淀粉及其他多糖与酶类，甚至可提供少量ATP，便于强化作物代谢。
(5)运输因子。蛋白质载体、肽类，要特别注意维管束植物如水稻、小麦、玉米及韧皮部植物如茄子、西红柿等，在传导与吸收矿物质所需的运输因子不同。
(6)其他作物剂型所需材料种类。目前，已有多种不同作物肥料、农药及广谱性智能助剂的配方(处方)经实践验证，效果明显，急待开发。建议企业积极参与，以优化产品品质。
3.3.2 环境调节腐植酸智能助剂所需材料
(1)土壤中主要载体是腐植酸，一般选用分子量大的腐植酸类物质，它起到土壤骨架、保水、保肥的作用。有人用煤粉来替代效果不好。
(2)向土壤中加入有益微生物种群(加在腐植酸物质上也可)。有益种群包括光合、乳酸、枯草杆菌及酵母等，要注意不同菌种群之间的互相依赖、和谐共处的关系，要注意菌根与菌的关系。有人认为，菌种越多越好，现在有的产品菌种多达50～60种，这没有必要。在实际运用中，10～15种菌种就可满足需求。
(3)有机、无机胶状物及钙：这是强化土壤结构的必要物质。
(4)土壤酶类：适当加入有助于有机物分解及提高土壤胶粒离子交换能力。
(5)生根剂：应加入腐植酸生根剂，制作缓释型，长期具有促根作用。
(6)其他：消除农药残留剂，防土壤线虫剂及重茬剂等。这类配方已有成功范例，但配方(处方)投入成本大，成果见效时间较长(3～5年)。
以上两类智能助剂，它们的测重点不同，活性不同。调控作物生长发育进程主要偏重生物活性，而环境智能助剂重点在化学活性、物理活性以及菌剂活性。
4 腐植酸智能助剂的功能
腐植酸智能助剂具有比腐植酸更多的功能，一些组合物质补充了腐植酸的不足，完善了全面调控作物和环境的功能，归结起来具有以下功能。
(1)作物代谢的营养调控功能。通过代谢调节提高了作物产品的产量与质量，突出了优质。如产品中维生素的含量增加、含糖量增加、果酸减少，口感更好。
(2)提高了营养元素的利用率。用较少的剂量达到预期效果。如强化了对金属元素的络合(螯合)作用，增加了对元素的吸收利用，如铁元素、纯元素吸收率不到5%，经螯合后吸收率达90%以上。同时，强化了作物体内多种酶的活性、代谢功能，强化了根系的吸收能力。
(3)促进了矿质元素在吸收后的相互作用。我国50%的土壤缺锌，如补充锌，在智能助剂作用下，可以大幅度提高对大量元素氮、磷、钾的吸收利用。因而可以减少化肥的用量，有利于耕地保护。
(4)提高了酶的功能，特别是光合、呼吸中的辅酶功能。有助于作物能量代谢，提高了作物体内元素吸收运输的能力，强化了光合作用，促进有机物质合成和呼吸作用中需能反应，强化了生长功能。
(5)提高了作物的抗逆功能，包括抗旱、抗渍、抗寒、抗病。增加了抗逆性物质的产生，从而强化了免疫功能。例如，在干旱季节，增加脯氨酸的含量从而减少因干旱造成细胞的代谢紊乱和不良反应，维护了作物正常生长的功能。
(6)调控作物生长发育进程。促进营养生长到生殖生长的转变，促进作物早熟，使用智能助剂可以适当缩短作物生长期，以避免作物受早霜的伤害，避免作物疯长。
(7)促进作物潜在基因的表达，包括抗病、抗虫。过去由于大量使用农药，这些基因没有表达的空间与时间。用智能助剂可以把它们释放出来，增强抗病虫能力。
(8)调控衰老进程，促进作物消除体内的农药残毒。如调控作物下部老叶在接收排到老叶细胞内液泡中的农药残毒后，通过脱叶，落入体外环境中，通过微生物分解，避免农药残毒在作物体内和环境中残留。
(9)通过作物根系生长调控，增加根系分泌物促进土壤中有益微生物生长，改善土壤生态系统，增加土壤中的团粒结构。
(10)通过植物生长激素的调控(由智能助剂释放)可以调整作物形态和结实期，有利于果实的成熟和保存等。
(11)增加土壤有机质，增强土壤自然净化力，消除土壤中病虫害的潜在灾害，保证作物正常生长。
总之，腐植酸智能助剂在促进作物生长、提升品质、消除农药残留、提高产品产量与质量、增强代谢功能等方面，充分发挥了腐植酸的智能作用，给作物带来了勃勃生机。
5 腐植酸智能助剂的施用方法与作用定位
5.1 施用方法
施用对象不同，施用方法不同。
5.2 作用定位
(1)智能助剂的环境调控，主要定位在土壤耕作层，要改造环境条件适于作物速生丰产，所以在耕作层中要加入一些智能材料，如腐植酸及某些菌剂等。具体材料见3.3.2。
(2)智能助剂调控作物生长发育的定位有3个方面。
种子定位(作种衣剂)：给幼小作物生命体倾注活力，加速它的形态建成，减少不良自然环境与土壤病害对作物的伤害，用于作物萌发期。
作物生长期定位：叶面处理用于作物苗期，使作物所需矿质元素，特别是在作物传导性不好(慢)的矿质元素如铁、锌、钙等，快速达到作用部位。作物的生育期用智能助剂在萌发期、苗期、开花结实期等，总之，让作物每个生长阶段都处于最佳状态。
根部定位：基部注射(挂瓶)或土壤根区处理，有利于根基吸收，适用于农作物和木本植物(如绿化大树、果树及灌木等)。
6 腐植酸智能助剂的程序化
腐植酸智能助剂是由各种材料组建的一个整体，但它的作用是有序的，而控制有序的机制是组成物质之间的活性大小、分子结构大小、pH高低、数量多少、复合混合方式等。一般情况下，活性高的物质最先进入反应，然后是中等活性物质，最后是活性低的物质；分子小的物质易被作物吸收与传导，可以先进入作物体内反应，大的则稍后；pH值的高低一般影响催化作用。实际情况往往要复杂得多，受环境条件的影响也很大，这是总的趋势。反应过程中档次很重要。活性档次高的先反应，活性档次相当的有可能同时反应，有可能在某一阶段出现多种反应同时进行的状态，但这仅仅是阶段性的，总的过程还是先后分明。从生理反应到形态反应就是一个控制生长发育的有序反应：生理反应在前，形态反应在后。菌群反应中这一趋势更为明显，它们之间的相互依存关系发挥到最好水平。
7 腐植酸智能助剂的部分试验成果
由于有的试验正在进行或者试验技术部分暂不便公开，这里仅简单介绍几类试验成果，希望能为腐植酸产品在农业上的应用开拓思路，更好地发挥腐植酸产品的作用。
(1)腐植酸全能肥：把矿质营养、有机营养、菌剂营养紧密配合，形成以水溶肥为主的腐植酸综合肥料体系，在果树、水稻、蔬菜等作物上有明显效果。已被企业采纳。
(2)腐植酸类农药：腐胺与烟嘧磺隆+2.4-D丁酯及腐胺与草甘膦配方已被生产采纳，并在山西省科技厅组织的鉴定会上通过，2013年推广20万亩。
(3)腐植酸生根剂及大树移栽剂已在全国多地进行推广使用。
8 腐植酸智能助剂的开发意义
从腐植酸产品40多年的发展看，高效、环保是一种趋势，单一腐植酸产品很难完成智能的全部行为，这不仅是结构上的问题，还有与其他物质混合的和谐问题。为了提高腐植酸的利用率，智能化是一条必由之路。
(1)腐植酸智能助剂，可以把无生命的物质放置在生命体内反应，因而避免了多因子的干扰与环境污染与浪费，提高了效益，保护了环境。
(2)把营养物质放入作物代谢中调整加工，符合作物代谢规律，有助于提高效益。因为作物体内的酶促反应，比一般化学反应更高效。
(3)补充与完善腐植酸在结构功能上的不足，增加了营养物质，能量物质的应用效果。
(4)强化了人类对农作物生长调控，以便更好地促进农业可持续发展，维护生态多样性。
(5)强化了化学活性的定向反应，把多种反应统一在以腐植酸为主的环境中，以及作物的新陈代谢过程中，让非生命物质之间的反应更加规范化。
总之，腐植酸智能助剂好比腐植酸中的排头兵，把腐植酸的反应引向更高更深的领域去探讨。用腐植酸智能技术打开作物调控和环境调控的大门是一种创新，它在将来的生产发展中前途无量。
参考文献(略)
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