王曰鑫 李 强
（山西农业大学 太谷 030801）
摘 要：腐植酸具有良好的生理活性、亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等多种性质。腐植酸的这些优良特性，使其在水土保持应用上有着巨大的潜力。首先，腐植酸类物质可以改良土壤，增加土壤的团粒结构，提高土壤的透水性、持水量和抗蚀性。其次，腐植酸保水剂能吸水抗旱，促使水土流失地区的土壤保留更多雨水为植物“需时即用”，解决水土流失地区土壤保水的问题；叶面喷施腐植酸类物质能有效控制叶片气孔的开张度，减少水分蒸腾，使植物保持较多的水分，对抵御季节性干旱和干热风有十分显著的效果。第三，腐植酸固化剂和腐植酸液态地膜能固持土壤，保持水土，可广泛应用于农田覆盖、工程护坡和防沙治沙等水土保持领域。第四，各种腐植酸类肥料都能促进植物根深叶茂，提高作物的抗逆能力，发挥植物保持水土的功能，对水土流失地区恢复植被和发展生态农业具有独特的作用。因此，腐植酸在治理水土流失保护生态环境领域具有非常广阔的应用前景。
关键词：水土流失 水土保持 腐植酸 保水剂 节水抗旱 防沙治沙
The Role of Humic Acid in Soil and Water Conservation and Application Prospects
Wang Yuexin, Li qiang
(Shanxi Agricultural University, Taigu, 030801)
Abstract: The humic acid has a good physical activity, hydrophilic, cation exchange, complexation capacity and high adsorption capacity and other features. These excellent properties of humic acid, soil and water conservation applications to have great potential. First, humic substances can improve soil, increase soil aggregate structure, improve soil permeability, water holding capacity and corrosion resistance; Second, humic acid water retaining agent to drought and soil erosion led to retain more water for the plant “is used when needed” to resolve the erosion problem of soil water; humic substances can be sprayed to control leaf stomatal opening, reduce transpiration, the plant to keep more moisture on the hot wind against seasonal drought and the effects are very significant; Third, the humic acid and humic acid liquid membrane curing agent to immobilization of soil, soil and water, can be widely used in agricultural cover, soil and water conservation projects and other areas of slope protection and desertification; Fourth, a variety of humic acid fertilizer can promote the plant root, increasing crop resilience to play the function of plant water and soil conservation, vegetation restoration of erosion areas and development of ecological agriculture has a unique role. Therefore, the humic acid to protect the ecological environment in the areas of soil erosion has a very broad application prospects.
Key words: soil erosion; soil and water conservation; humic acid; materials to maintain water; save water drought disaster; combat desertification
我国的山区、丘陵区、塬区，占国土面积的2/3，这些地方山地多、坡度陡、土层薄、暴雨多，自然条件差，不利的自然条件加上人类不合理的经济活动导致了不同类型的水土流失。全国的水土流失面积约占国土总面积的40%，是世界上水土流失最为严重的国家之一。面对严重的水土流失，我们的对策就是大力开展水土保持，采取一系列预防和治理措施，保护、改良和合理利用水土资源，减少水土流失，减轻水、旱、风沙灾害，改善生态环境，促进社会经济可持续发展。
腐植酸具有多种活性基团，其良好的生理活性、亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等多种功能，使得腐植酸可以改良土壤、固持表土、防沙治沙、吸水抗旱、促进植物的根系发育和提高作物的抗旱抗逆能力等。腐植酸的这些优良特性，使其在水土保持应用上有着巨大的潜力[1～3]。近年来，腐植酸在治理水土流失、保护生态环境领域的应用日益广泛，对其在水土保持方面的应用和前景概述如下。
1 改良土壤，增强其抗蚀性
土壤的抗蚀性是指土壤抵抗径流对其分散和悬浮能力，其大小主要取决于土粒与水的亲和力。质地疏松并有良好结构的土壤，透水性强，不易产生或产生较小的地表径流量；而结构密实的土壤，透水性低，易产生较大的地表径流及冲刷量。因此，在水土保持工作中对质地疏松和贫脊的土壤必须采取土壤改良措施，以增加土壤的团粒结构，提高土壤的透水性、持水量和抗蚀性。腐植酸作为一类可以开发利用的潜在有机资源，其改良土壤的良好性能越来越受到国内外科技人员的重视。近年来，日本、马来西亚、泰国等国政府都采取行动，要求所有耕地必须加入腐植酸以改良土壤。在欧洲及北美地区，腐植酸被认为是土壤与肥料的缓冲剂，可用来增进肥效、平衡土壤养分。腐植酸与黄腐酸所具有的抗旱、抗寒、抗病虫害等功能在中东、以色列等沙漠旱作地区也得到推广应用。德国在有机食品生产中，施用腐植酸以补充有机质，保持土壤肥力。
腐植酸改良土壤的机制主要表现在以下3个方面[4]：首先是施用腐植酸对增加土壤有机质有独特的作用，原因是腐殖质是土壤有机质的精华，腐植酸的成分与土壤中的腐殖质成分一致。其次施用腐植酸可以调节土壤中的碳氮比，影响土壤微生物区系，刺激土壤酶的活性，促进土壤微生物的繁殖与活动，使土壤肥沃，促使生土熟化。三是施用腐植酸可以增加土壤团粒结构，利用腐植酸较高的络合能力和吸附能力，改良土壤结构，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，提高土壤的透水性、持水量和抗蚀性。目前腐植酸土壤改良剂、腐植酸土壤调理剂和腐植酸有机肥料等产品层出不穷，这些产品可以广泛用于水土流失地区的中低产田土壤改良、盐碱地改良和废弃地土地复垦与土壤修复等。
2 保水抗旱，提高作物的抗旱性能
水在干旱、半干旱地区有着极其特殊而又重要的地位，当干旱地区生态系统严重缺水或处于临界状态时，就导致生态系统的退化[1]。例如，我国广大的黄土高原地区，属干旱、半干旱地带，自然地理条件复杂，地形破碎，坡陡沟深；地面大部分被黄土所覆盖，土质疏松；植被稀少；是我国水土流失最为严重、生态环境最为脆弱的地区。根据多年来水土保持的经验，节水抗旱是治理黄土高原水土流失的最有效手段之一。腐植酸盐作为抗旱剂，抗旱、抗逆作用明显。叶面喷施腐植酸类物质能有效控制叶片气孔的开张度，减少水分蒸腾，使植物保持较多的水分，对抵御季节性干旱和干热风有十分显著的效果；腐植酸盐可促进根系发育，提高根系活力，使根系吸收较多的水分和养分。因此，施用腐植酸盐对提高作物的抗旱能力有十分显著的作用。这在我国北方和西北水土流失地区有广泛的应用。在国内，早在二十世纪七十年代，黄腐酸制剂“旱地龙”等抗旱剂就已应用于抗旱节水和旱作农业，取得了明显的效果。
近年来，随着全球气候变暖，干旱加剧，农业受旱面积在不断扩大[5]。增加土壤中的水分含量，改善土壤的理化性质，加强其保水、保肥能力，已成为抗旱节水和水土保持中的一个重要环节。旱地农业受干旱影响主要表现在自然降雨与作物生长水分需求不相协调，因而，如何促使土壤保留更多雨水为植物“需时即用”是水土流失地区土壤保水的主要问题。腐植酸高吸水树脂、腐植酸保水剂做为一类新型的保水材料，性能良好，价格低廉，并且具有保水和改土培肥的双重作用，其推广应用具有实际生产意义，对促进水土流失地区高效节水农业具有重要的作用。中国矿业大学的黄占斌教授、中科院兰州化学物理研究所的王爱勤研究员和本文作者等都从不同角度研究开发了腐植酸保水剂[6～8]，目前均已完成实验室开发，正在进行农业应用试验。如本文作者用腐植酸与保水剂制成的腐植酸保水肥在旱作玉米上的试验表明：腐植酸保水肥能增加土壤水稳性团粒，增加土壤田间持水量和可利用水分，使土壤蓄含更多的降水，提高了水分利用率，并且坡耕地水土流失量明显地减弱，土壤田间持水量增加7%～9%，15度左右的坡耕地年土壤侵蚀量减少了7.5%。腐植酸保水缓释肥能使玉米株高、叶绿素、根系活力明显增加，试验中腐植酸保水肥与化肥相比玉米增产幅度达23%～32%[2]，研究如何有效地利用有限的水资源，提高降水的利用率已成为实现水土保持和生态建设的必然趋势。腐植酸依赖其较强的吸水保水功能，在保水抗旱治理水土流失方面，作用显著。
3 固持表土，防止面蚀
面蚀是指由于分散的地表径流冲走坡面表层土粒的一种侵蚀现象，即农民俗语说的“水冲土跑”，它是土壤侵蚀中最常见的一种侵蚀形式。凡是裸露的坡地表面，都有不同程度的面蚀存在。由于面蚀涉及面积大，侵蚀的又都是肥沃的表土层，所以对农业生产的危害很大。据科学考证，15～25度的坡耕地每年每公顷流失的水量约为400～600 m3，流失土壤30～150 t；土壤中的氮、磷、钾、有机质等养分都同时流掉，土地日益瘠薄，田间持水能力降低，造成农作物产量很低。土壤容许流失量是指在较长时期内保持土壤肥力和维持土地生产力基本稳定的最大土壤流失量。一般来说，土壤侵蚀速度应小于或等于成土速度，是确定土壤容许流失量的基础。据推算，在无人扰动的正常情况下，形成1 m厚的土层就需要1.2万～4万年，而在水土流失严重地区，每年流失土层1 cm，100年就流失1 m厚的土层，流失速度比成土速度快120～140倍。如若任其不断流失，不仅会流失耕作层的土壤，还将冲刷走自然的或人工的边坡土壤，致使生态环境退化。防治面蚀，首先要合理利用土地，其次要增加地面覆盖，三是要固持表土防止冲蚀。
腐植酸类物质在固持表土方面有较大的用武之地，这方面的产品近年来也不断涌现。如植被是防治面蚀的积极因素，然而在修建公路、铁路和水利水电等工程中的开挖山体，常造成自然植被破坏而无法恢复。添加了腐植酸的新型喷涂材料是一种很好的工程护坡剂。它能固持表土，防止冲刷；还能促进植物种子发芽和生长，快速恢复的植被可以起到防治面蚀的良好效果。再如有报道称，坡地施用一种腐植酸固化剂可以增强表土的稳固性，能增加降雨入渗、减少径流，减少耕作层土壤的流失，提高土壤含水量，增强土壤结构性和水稳性，减少土壤侵蚀量和养分流失，有利于作物增产，可使作物增产9.2%～26.3%。施用腐植酸固化剂对环境无不良影响，而且投入费用较低，是一条值得探索的防治坡地水土流失的新途径。再比如边坡绿化中由于水土流失严重，造成土壤贫瘠，水分容易流失，植被难以成活，绿化十分困难。长春赛世泥炭科技有限责任公司用泥炭为主要材料研制开发出的一体化育苗营养基，解决了传统育苗中存在的操作复杂、费工费时、移栽成活率低的问题。由于营养丰富，保水效果显著，用于边坡绿化具有省工省时，苗木成活率高，绿化效果好等优点，所以腐植酸营养钵在工程护坡方面具有十分广泛的应用前景。
4 防沙治沙，防治风蚀
我国广大的西北内陆干旱半干旱地区水土流失以风力侵蚀为主。这些地区日照强烈，昼夜温差大，物理风化强烈；降水少且变率大，蒸发强烈；地表径流贫乏，流水作用微弱；植被稀疏矮小，地表疏松，碎屑砂粒裸露；在强劲、持续、频繁的大风作用下，风力侵蚀作用极其剧烈，造成了土地沙漠化，严重区流动沙丘吞噬农田和村庄。对于防沙治沙，腐植酸液态地膜作用明显而且价格低廉，可以大力推广。
由山东科技大学田原宇教授发明的腐植酸多功能可降解黑色液态地膜可应用于沙化地、盐碱地和滩涂的整治、水土流失的山区、丘陵区农作物早期地膜覆盖以及工程道路护坡、固沙造林绿化等领域。腐植酸多功能可降解黑色液态地膜是以褐煤、风化煤或泥炭对造纸黑液、海藻废液、糖蜜废液、酿酒废液或淀粉废液进行改性，木质素、纤维素和多糖在交联剂的作用下形成高分子，然后再与各种添加剂、硅肥、微量元素、农药混合制取而成的。腐植酸液态地膜既具有塑料地膜的增温、保墒、保苗的作用，又有较强的粘附能力，可将土粒联结成理想的团聚体；可消除塑料地膜造成的“白色污染”，同时又集肥料和农膜于一身的特点。具有可现场喷施造膜、可自然出苗、对地形地貌适应能力强等优点。
喷施腐植酸液态地膜，可在地表形成一层黑褐色土膜，提高土壤湿度，减少土壤水分蒸发，降低0～50 cm土体中的盐分含量，减少水土流失，促进植物生长。液态地膜喷施后40～60 d逐渐降解，2～3个月降解为腐植酸类有机肥，没有白色污染。翻压入土后，具有改良土壤团粒，改善土壤通透性等作用，最终达到作物增产和土壤改良的目的。应用表明，土壤表面喷洒液态地膜可提高地温1～4 ℃，蒸发抑制率30%以上，土壤含水量提高20%以上，土壤容重降低6～10%，土壤中水稳性团粒数量(＞0.25 mm)可增加10%以上，作物生育期提前3～10 d，0～50 cm土体的含盐量降低50%左右，不同作物的增产幅度多在20%以上。实验结果还证明腐植酸多功能可降解黑色液态地膜对固沙、改良沙土和保护植被的效果好，可使沙土的气、液、固三相比有利植物的生长，能保持高的水有效利用率，促使沙化地植被加快恢复。
5 促进植物根深叶茂，发挥植物保持水土的功能
腐植酸是制造各种叶面肥的基础物料之一，用途十分广泛。腐植酸叶面肥促生长作用机理是腐植酸能提高植株体内多种酶的活性和叶绿素含量，提高作物产量，改善作物品质，增加作物抗逆性能，并促使作物早熟；能促进根系生长，提高根系活力，增加根的生长和呼吸作用，增加根的渗透性；通过叶面和根部促进营养吸收；还能改善农药的功效，降低农药毒性。腐植酸类物质能够刺激和提高植物体内一些酶的活性，并对植物种子萌发时 淀粉酶和过氧化氢酶活性有促进作用。淀粉酶是在种子萌发过程中将淀粉水解为单糖的一种酶，其活性的提高有利于增加植物的呼吸强度，可以使种子迅速动用储存的能量；过氧化氢酶是植物体内重要的氧化还原酶，可保证细胞膜的通透性，使植物免受活性氧的伤害而旺盛生长。腐植酸可提高作物根系内过氧化物酶的活性，已被黄云等[9]用棕、黄腐酸浸种，王雪秀等[10]用腐植酸喷施黄瓜的对照实验中过氧化氢酶活性的提高，以及油白菜实验中的显著性分析所证实。所以，腐植酸叶面肥是一种植物生长调节剂，可增加植株体内氧化酶活性及其代谢活动，刺激植物生长，促使水土流失地区植被尽快恢复，增强植被保持水土的作用。
以腐植酸为载体的肥料本身就是一种多功能有机肥料，施入土壤中后不仅能改良土壤，提高土壤的保肥供肥能力，还能加强微生物的活性，活化土壤养分，使N、P、K等营养成分以络合态逐渐释放，稳、匀、足、适地供给作物营养需要。并且可作为无公害肥料，生产绿色食品。腐植酸与化肥配成有机—无机复混肥料，可增加肥效，减少化肥被固定和流失。与单纯化肥相比损失肥效小，固定量小，大大提高化肥利用率。腐植酸与N、P、K络合后对氮、磷、钾肥的增效作用十分明显，对微肥的增效作用也很明显。腐植酸肥料的特性主要包括生理活性、对化肥的增效作用、改良土壤等。腐植酸含有植物生长所必需的多种营养元素、氨基酸及活性基团，可刺激作物生长；与氮肥有机结合，可减少氮肥损失以及由此造成的氨污染，提高氮肥利用率，抑制硝化；腐植酸具有活化磷的作用，可使难溶性磷转化为枸溶性磷，使水溶性磷也转化为不易被固定的枸溶性磷，从而提高磷肥的当季利用率[11]；具有活化钾肥的功效；改善土壤团粒结构，提高土壤阳离子交换能力，调节土壤pH值，提高土壤保墒能力；腐植酸还有助于固持水使其溶解根部周围的无机肥料并在植物需要时使养分释放出来，同时还影响土壤微生物区系，刺激土壤酶的活性及有益微生物的繁殖。腐植酸肥料应用在果菜上，增产幅度高以外，可防治苹果的腐烂病、果菜缺铁黄化症和斑点落叶病、黄瓜霜霉病等，还可提高果菜的糖分和Vc含量，改善农产品品质。
长期以来，化肥的大量施用，造成了土壤板结、土壤有机质含量下降、土壤微生态平衡失调等问题，从而加剧了耕地的水土流失。腐植酸与化学肥料相互配合形成的有机-无机复混肥料，不仅能使农作物增产，改善农作物品质，增加化肥肥效，减少化肥被固定和流失、改良土壤。腐植酸还能刺激、调节作物生长，促进根系发达，提高作物抗逆性，增强作物抗御病虫害能力，络合微量元素，提高作物对微量元素的吸收和运移等独特作用。腐植酸型有机-无机复混肥料是提高无机肥料利用率，增加土壤有机物，改善土壤保水、透气、保肥、活化土壤微生物的基础。是近几年和今后发展的主流，这也是水土流失地区要求的最佳肥料品种。
6 小结
腐植酸具有良好的生理活性、亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等，使得腐植酸可以改良土壤、固持表土、防沙治沙、吸水抗旱、促进植物的根系发育和提高作物的抗旱抗逆能力等。腐植酸的这些优良特性，使其在水土保持应用上有着巨大的潜力。近些年来，腐植酸在治理水土流失，保护生态环境领域的应用日益广泛。腐植酸在水土保持中的作用主要可概括为以下5个方面：首先，腐植酸类物质可以改良土壤，增加土壤的团粒结构，提高土壤的透水性、持水量和抗蚀性。其次，腐植酸保水剂能吸水抗旱，促使水土流失地区土壤保留更多雨水为植物“需时即用”，解决水土流失地区土壤保水的问题；叶面喷施腐植酸类物质能有效控制叶片气孔的开张度，减少水分蒸腾，使植物保持较多的水分，对抵御季节性干旱和干热风有十分显著的效果。第三，腐植酸类物质和腐植酸固化剂能固持土壤，保持水土，可广泛应用于坡耕地土壤和工程护坡，腐植酸营养基是用于地面工程绿化的优良产品。第四，腐植酸液态地膜能固持土壤，应用于农田覆盖、防沙治沙等水土保持领域前景十分看好。第五，各种腐植酸类肥料都能促进植物根深叶茂，提高作物的抗逆能力，发挥植物保持水土的功能，对水土流失地区恢复植被和发展生态农业具有独特的作用。总之，腐植酸在治理水土流失保护领域具有非常广阔的应用前景。
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