腐殖酸及腐殖酸肥的性質與應用

劉征捷(天津市園林花卉管理中心，天津 300000)

0 引言

腐殖酸是由動植物遺骸經(jīng)過化學反應和微生物分解形成的一類大分子有機物，廣泛存在于土壤、水體等自然環(huán)境中，具有很高的利用價值。它可以改良土壤，活化礦質元素，促進微量元素利用，提升營養(yǎng)元素的緩釋，還可刺激植物發(fā)育增強植物抗性[1]。腐殖酸肥料是以含有腐殖酸的自然資源(泥炭、褐煤、風化煤等)為原料，與含各類營養(yǎng)元素如：鉀、鈉、磷、鈣、鎂等物質化合制成的一種肥料，在未來的農(nóng)林生產(chǎn)實踐中具有廣闊的發(fā)展前景。

1 腐殖酸的成分

腐殖酸是一種含芳香結構的天然大分子有機酸，基本結構由芳環(huán)及脂環(huán)組成，環(huán)上連接有羥基、羧基、甲氧基、羰基等官能團，其分子上還含有自由基，具有生理活性。腐殖酸包含黃腐酸、棕腐酸和黑腐酸。

(1)黃腐酸(富里酸)，酸性，具礦物質腐蝕能力，可使土壤難溶的礦物質(鐵、鈣、鎂、錳等)變?yōu)榭扇?，使植物有效吸收?/p>

(2)褐腐酸(胡敏酸)，親水膠體，帶負電荷，可以吸收或置換土壤中的銨、鈉、鉀離子等。使土壤顆粒成為保水保肥的小水庫和肥料庫，提高土壤保水保肥能力，增加土壤孔隙。

(3)黑腐酸是在冰凍和干燥作用下與礦物質牢固結合的褐腐酸，作用不大。

2 腐殖酸的特點

(1)溶解性。腐殖酸可以溶解在水、鹽、酸或堿以及一些有機溶劑中，這些可以作為腐殖酸的浸提劑。

(2)酸性。腐殖酸分子式中的羥基、羧基等基團使其呈弱酸性。

(3)離子交換性。腐殖酸的羧基-COOH等官能團的H+可以被 Na+、K+、NH4+等金屬離子置換而生成弱酸鹽，所以具有較高的離子交換容量。

(4)絡合性。由于腐植酸含有大量的官能團，可以與一些金屬離子 (如：Al3+、Fe2+、Ca2+、Cu2+、Cr3+等)形成絡合物或螯合物。

(5)生理活性。腐殖酸可以促進植物生理活動。

3 腐殖酸的作用

3.1 物理作用

腐殖酸可以促進土壤形成團粒結構，改善鹽堿土表層結構，影響鹽分上升，起到隔鹽效果，增強土壤的保肥供肥能力，減少養(yǎng)分流失，延長土壤供肥的時間。

通過改善土壤結構還可增加土壤持水量，提高土壤抗寒能力。它還可使土壤顏色加深，增加其對陽光的吸收，提高地溫。

3.2 化學作用

腐殖酸可以正反雙向調節(jié)土壤pH值，提高土壤交換容量，達到酸堿平衡，從而提高土壤的緩沖能力。腐殖酸含有多種官能團，如：羰基、羥基、羧基、甲氧基等，有較強的離子交換和吸附能力。其可以提高土壤中速效鉀的含量，增強植物對N的吸收，降低P的固定性，從而把N、P、K有效地貯存于土壤中。

N是植物生長不可或缺的養(yǎng)分，氮肥被施入土壤后，容易快速隨空氣和水流失，能夠真正被吸收利用的N并不多。腐殖酸的羥基、羧基等酸性官能團能夠與氮元素反應，形成穩(wěn)定絡合物，這些絡合物可在土壤中存留較久，氮元素可以緩慢分解釋放，減少氮的損失，提高氮肥利用率[3]。

P也是植物必備的養(yǎng)分，腐殖酸可增強磷肥效果。速效磷肥被施入土壤后，P元素易被土壤中金屬離子固定，難以被吸收利用。而腐殖酸可以與土壤中的Fe以及Al等金屬離子形成螯合物和絡合物，可降低金屬離子對磷的固定，保障磷的有效性[4]。同時，腐殖酸還可以在氫氧化鐵及氫氧化鋁的表層形成一層保護膜，降低其對磷酸根離子的固定[5]。腐殖酸還可以代換或吸附磷肥中的鈣離子。

腐殖酸對鉀肥有增效作用，腐殖酸中官能團可吸收儲存鉀離子，使鉀肥緩慢分解，提高鉀肥利用率，既可防止鉀在淋溶性土壤及沙土中隨水流失，又可防止鉀在粘性土壤中被固定。

3.3 生物作用

腐殖酸含有多種活性官能團，可增強作物體多酚氧化酶、氧化氫酶的活性，從而刺激植物的生理代謝，促進其生長發(fā)育。

腐殖酸還可與土壤中銅、鐵、錳、鋅等難溶的金屬離子絡合為可溶性物質，以水溶性離子態(tài)與根系發(fā)生代換，進入植物體內(nèi)。這些金屬元素是各種活性酶的必要成分，經(jīng)絡合作用，可有效被根系吸收，這一點是腐殖酸類肥料特有的功能。

同時，腐殖酸還可與土壤中微量元素形成螯合物，增加其從根部向其他部位運轉的數(shù)量，調節(jié)微量元素與大量元素的比例及平衡狀況，以提高酶的活性，加強蛋白質、脂肪、糖分、淀粉及各種維生素的運轉及合成作用，加速各種代謝的初級產(chǎn)物從莖葉或根系向果實、種子運轉，促進果實膨大、籽粒飽滿[6]。

此外，腐植酸還能促進土壤中各類有益微生物的分解活動，也可以產(chǎn)生熱量，提高地溫約1～3 ℃，幫助作物抗寒抗凍。

4 腐殖酸肥的種類

按腐殖酸肥原料的來源，可以分為礦物源腐殖酸肥料和生物質腐殖酸肥料。按肥料含量的類型及數(shù)量可以分為：腐殖酸單質肥料，含腐殖酸復合肥料、摻混肥料，腐殖酸有機肥料及其他腐殖酸肥料等。

目前我國的腐殖酸類肥料有三大類：一類為袋裝大肥，一般作為底肥，用于改良土壤，提高肥力；第二類是沖施肥，向可溶性腐殖酸中添加氮磷鉀等營養(yǎng)元素，可以促進根系發(fā)育，提高作物抗病、抗寒、抗旱等抗性，同時補施氮磷鉀等元素[7]；第三類是葉肥，作用機理與沖施肥差不多，通過向葉片噴施補充營養(yǎng)，刺激植物生長。

5 幾種常見腐殖酸類肥料的制備原理

通過腐殖酸與N、P、K以及各種植物所需微量元素的復配，可制成三十多種專用有機肥。

5.1 腐殖酸銨

(1)當原料中鎂、鈣離子含量小于2.5%，腐殖酸含量達到40%以上的，可以采取直接氨化法進行制備；(2)當腐殖酸含量在30%以上40%以下的，鈣、鎂含量大于2.5%，則需使用碳酸氫銨或碳化銨與腐殖酸鈣、鎂分解法，制取腐殖酸銨。

5.2 硝基腐殖酸銨

以硝酸為氧化劑，使腐殖酸中芳香族的結構發(fā)生氧化分解反應，從而增加它的羥基、羧基等活性基團，腐殖酸分子引入硝基，形成硝基腐殖酸，再與氨水發(fā)生氨化反應，制成硝基腐殖酸銨。

5.3 腐殖酸鈉及腐殖酸鉀

利用腐殖酸結構中的酸性基團如：羥基、羧基等，與苛性堿發(fā)生中和反應，生成溶于水的腐殖酸鈉和腐殖酸鉀。過濾后使殘渣分離，即得到腐殖酸鈉或腐殖酸鉀，再將液態(tài)的腐殖酸鈉、腐殖酸鉀進一步蒸干、濃縮，或直接使用噴霧干燥，即得到腐殖酸鉀或腐殖酸鈉肥料。

5.4 腐殖酸復合肥

用腐殖酸銨與鉀肥、過磷酸鈣以及植物所需微量元素混合，即制得腐殖酸復合肥。

5.5 長效腐殖酸尿素

向腐殖酸中加入尿素，制成腐殖酸尿素有機絡合物。這類肥料的效果優(yōu)于腐殖酸及尿素，是一種集有機肥與化肥優(yōu)勢于一身的新品種肥料。長效腐殖酸尿素可以作為基質用來制備各種緩釋型專用復混肥料。這種肥料中的氮的利用率可以被大大提升(1～2倍)，使肥效更加持久。

5.6 腐殖酸生物復合肥

腐殖酸生物復合肥是在傳統(tǒng)肥料的基礎上加入解磷、解鉀以及固氮的菌類而得到生物復合肥，可以充分提高化肥的肥效。

6 腐殖酸肥的使用方法及注意事項

6.1 浸種

先將腐殖酸溶于水，后浸種，實驗表明，這樣可以明顯提高種子的發(fā)芽率，縮短出苗時間增強幼苗的根系生長能力。但是在浸種的時候一定要注意肥料濃度，一般情況下濃度宜為0.000 5%～0.050 0%，浸泡時間宜為5～10 h，像水稻及棉花等種殼較硬的可以浸泡24 h[8]。

6.2 浸根及蘸根：

在植物移栽前，如：水稻、甘薯等，以0.01%～0.05%濃度的腐殖酸鉀或腐殖酸鈉溶液對植物進行蘸根或浸根。其可以促進植物移栽后提高成活率，加速植物根系生長。

6.3 根外噴灑

配置濃度為0.01%～0.05%的腐殖酸有機肥，選擇下午2～4時，在作物花期對植物葉面進行噴施2～4次。經(jīng)過噴施，植物的座果率及產(chǎn)量可以明顯提高。

6.4 基肥使用

將固體腐殖酸肥作為基肥施入土壤，可以正反雙向調節(jié)土壤pH值，平衡土壤酸堿度。作為基肥，濃度宜為0.05%～0.10%，還可與農(nóng)家肥料混合使用，容易被植物吸收。

6.5 追肥

在作物的苗期及抽穗前，向作物噴灑或濃度為0.01%～0.10%的腐殖酸肥水溶液，每畝地可噴灑250 L左右，也可在根系附近直接澆灌，這樣可以起到促進植物幼苗生長發(fā)育的作用。

各類腐殖酸肥料，成分不同、配比不同，導致其中養(yǎng)分含量不同。針對每種類型的腐殖酸肥，應注意施用的時間、條件及濃度。如：腐殖酸鈉、腐殖酸鉀屬于激素類肥料，施用時應注意，溫度高時見效較快，溫度低時見效較慢，一般溫度高于18 ℃以上時見效快。但若溫度高于38 ℃時，會加速作物的呼吸作用，積累作用下降，容易造成減產(chǎn)，這時可以減少施用次數(shù)及用量。

腐殖酸類肥料是以腐殖酸原料為機制，適量添加植物所必須的養(yǎng)分，經(jīng)過科學配比而制成的一種有機肥料。它可以增強肥料效果、改良土壤、提高植物抗性、改善植物品質。

7 結語

腐殖酸來源于土壤，利用腐殖酸為原料制成的各類肥料屬于綠色肥料，符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念。合理施用腐殖酸類肥料可以有效地協(xié)調生產(chǎn)與資源環(huán)境之間的矛盾，為我國農(nóng)林產(chǎn)業(yè)帶來新的活力。