腐殖酸肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及研究進展*

牛育華，李 媛，龍學(xué)莉，趙冬冬，吳倩倩

(1.陜西科技大學(xué)，教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點實驗室 陜西西安 710021；2.陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院 陜西西安 710021；3.陜西省府谷職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 陜西榆林 719499；4.西安長慶化工集團有限公司 陜西西安 710018)

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腐殖酸肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用及研究進展*

牛育華1，2，李 媛1，3，龍學(xué)莉4，趙冬冬1，吳倩倩1

(1.陜西科技大學(xué)，教育部輕化工助劑化學(xué)與技術(shù)重點實驗室 陜西西安 710021；2.陜西農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院 陜西西安 710021；3.陜西省府谷職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校 陜西榆林 719499；4.西安長慶化工集團有限公司 陜西西安 710018)

腐殖酸肥料是以腐殖酸為主體成分，并與其他化學(xué)成分(如氮、磷、鉀等)組合而成的多元復(fù)混肥料，屬于有機-無機肥料。綜述了腐殖酸肥料的生產(chǎn)工藝及其研究進展，分析了目前腐殖酸肥料存在的主要問題及未來的發(fā)展方向。

腐殖酸 應(yīng)用 研究進展

腐殖酸是腐殖物質(zhì)的主要組成部分，是土壤的主要有機成分。腐殖酸肥料是一種含有腐殖酸類物質(zhì)的新型肥料，也是一種多功能肥料[1]。腐殖酸肥料是由草炭或泥炭與化學(xué)肥料化合而成，主要產(chǎn)品有腐殖酸銨、腐殖酸磷、腐殖酸鉀、腐殖酸鈉、腐殖酸氮磷鉀復(fù)合肥以及硝基腐殖酸銨、硝基腐殖酸鉀等硝基復(fù)合肥類[2]。由于腐殖酸具有多種活性官能團和較大的比表面積，因此它也是一種環(huán)保型的吸附劑。隨著對腐殖酸研究工作的深入和儀器設(shè)備的改進，腐殖酸類產(chǎn)品的應(yīng)用范圍將更加廣泛。作為一類可以開發(fā)利用的潛在有機資源，腐殖酸越來越受到國內(nèi)外科技人員的重視，也為煤炭行業(yè)以及工農(nóng)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件[3]。

1 腐殖酸肥料的生產(chǎn)工藝

王玉玲等[4]概述了以雞西煤田的褐煤為原料生產(chǎn)氮磷鉀腐殖酸復(fù)混肥的生產(chǎn)工藝。褐煤中的腐殖酸鹽與過磷酸鈣中的游離酸作用，生成磷酸一鈣和腐殖酸：

(R-COO)2Me+H3PO4→2R-COOH+MeHPO4

(1)

腐殖酸在反應(yīng)溫度下與尿素反應(yīng)，生成水溶性腐殖酸尿素復(fù)合物：

R-COOH+CO(NH2)2→R-CH2OOH·CO(NH2)2

(2)

氯化鉀與腐殖酸作用，生成可溶性鹽：

KCl+R-COOH→RCOOK+HCl

(3)

反應(yīng)生成的HCl與腐殖酸鹽作用，生成腐殖酸，再與尿素按式(2)反應(yīng)生成可溶性尿素腐殖酸復(fù)合物：

(R-COO)2Me+2HCl→2R-COOH+MeCl2

(4)

硫酸銨與腐殖酸鹽作用，生成腐殖酸銨和硫酸鹽：

(R-COO)2Me+(NH4)2SO4→2RCOONH4+MeSO4

(5)

硫酸銨與過磷酸鈣中的磷酸氫鈣和游離磷酸作用，生成磷酸氫銨和磷酸二氫銨：

CaHPO4·2H2O+(NH4)2SO4→(NH4)2HPO4+CaSO4·2H2O

(6)

H3PO4+(NH4)2HPO4→2NH4H2PO4

(7)

此外，硫酸銨還與過磷酸鈣中的CaSO4作用生成石膏，有利于物料成粒。

通過上述反應(yīng)，使褐煤中難溶的腐殖酸鹽生成了具有肥效的腐殖酸尿素復(fù)合物和腐殖酸銨，同時也中和了過磷酸鈣中的游離酸，改善了物料的性狀。

李淑云等[5]利用工業(yè)廢堿和煤矸石制取腐殖酸鹽肥料，其合成工藝為：原料煤矸石經(jīng)干燥、粉碎后，用250m(60目)的分樣篩取樣，其中一部分與工業(yè)廢堿在加水的條件下發(fā)生煮沸反應(yīng)，其余過篩后的煤矸石經(jīng)冷浸數(shù)日后與反應(yīng)產(chǎn)品一起過濾，濾渣棄之，液體即為產(chǎn)品腐殖酸鈉，顏色為黑褐色，靜置一段時間后，表面形成一薄層油狀薄膜。該工藝的最佳合成條件：廢堿質(zhì)量分數(shù)8%，反應(yīng)時間4 h，反應(yīng)溫度70 ℃，靜置時間 48 h。采用該工藝制得的產(chǎn)品能促進作物早熟、增產(chǎn)，并可提高糖度，且產(chǎn)品價格便宜、合成工藝簡單、原料易得，具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

2 腐殖酸肥料的應(yīng)用

2.1 刺激作物生長

姚艷艷[6]在常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上，研究了在辣椒始花期、盛花期、幼果期噴施含腐殖酸水溶肥料的效果，結(jié)果不但增強了辣椒的抗病能力，而且增加了辣椒的單株結(jié)果數(shù)。

王喜枝等[7]研究了鋅、鉬與腐殖酸配施對大蒜葉片葉綠素含量、抗氧化能力、產(chǎn)量及土壤物理、化學(xué)、生物學(xué)指標(biāo)的影響。試驗設(shè)計了4個處理，分別為常規(guī)施肥(CK)、常規(guī)施肥+鋅肥+鉬肥(T1)、常規(guī)施肥+腐殖酸(T2)和常規(guī)施肥+鋅肥+鉬肥+腐殖酸(T3)。試驗結(jié)果表明，鋅、鉬與腐殖酸配施能夠顯著提高大蒜葉片的葉綠素含量，可提高過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)的活性，有利于增強土壤酶(脲酶和磷酸酶)活性，改善土壤理化性狀，并能顯著增加大蒜株高、莖粗、蒜頭直徑及產(chǎn)量。在河南蒜區(qū)大蒜生產(chǎn)中，鋅、鉬與腐殖酸配施是較適宜的施肥方案，但鋅與鉬之間的協(xié)同和拮抗作用機理至今仍不明確，需作進一步研究。

蓋亞波等[8]通過盆栽試驗對比研究了腐殖酸鉀肥對烤煙煙葉產(chǎn)量和內(nèi)在質(zhì)量的影響。試驗結(jié)果表明：腐殖酸鉀肥與其他形態(tài)鉀肥在增加煙葉產(chǎn)量、降低煙葉煙堿含量、提高煙葉還原糖和鉀含量以及促進煙葉主要化學(xué)成分的比例協(xié)調(diào)上，表現(xiàn)出不同程度的優(yōu)勢。由此可見，施用腐殖酸鉀肥可能成為我國在當(dāng)前生產(chǎn)條件下提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量，特別是鉀素狀況的一個新思路。

焦玉生等[9]研究了腐殖酸復(fù)混肥對烤煙煙堿積累和產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響。試驗設(shè)計3個處理：B1為無肥處理(CK)，不施用任何肥料；B2為本地常規(guī)施肥處理，即施用烤煙專用肥；B3為腐殖酸復(fù)混肥處理。試驗結(jié)果表明，與B1和B2相比，B3的產(chǎn)量、產(chǎn)值及上等煙比例提高較多，下等煙比例降低較明顯。

賀麗潔[10]研究了含腐殖酸水溶肥料對小白菜增產(chǎn)量的影響。試驗共設(shè)3個處理：處理1為噴施含腐殖酸水溶肥料(1∶800)；處理2為噴施其他含腐殖酸水溶肥料(1∶800)；處理3為噴等量清水對照。試驗結(jié)果表明：在小白菜上噴施含腐殖酸水溶肥料后，增產(chǎn)效果顯著，小白菜的畝(1畝=666.67 m2)產(chǎn)量提高93.98 kg，增產(chǎn)率為7.8%，增值187.96元，產(chǎn)投比為3.8∶1.0；同時，小白菜表現(xiàn)出葉色濃綠、生長健壯的特點，商品性高。

陳振德等[11]研究了腐殖酸與尿素配合施用對玉米養(yǎng)分吸收、產(chǎn)量和氮素利用率的影響。試驗結(jié)果表明：腐殖酸能明顯提高玉米產(chǎn)量及氮素利用率；從玉米產(chǎn)量和氮素利用率綜合來看,在尿素中添加質(zhì)量分數(shù)10%腐殖酸的綜合效果較好,為腐殖酸直接加入尿素中加工生產(chǎn)復(fù)混肥提供了理論基礎(chǔ)。

梁太波等[12]采用池栽試驗方法研究了腐殖酸鉀對生姜根系生長發(fā)育及活性氧代謝的影響。研究表明：施用腐殖酸鉀明顯增強了生姜根系SOD和CAT的活性，有利于根系及時清除活性氧，延緩根系衰老；另外，可溶性蛋白質(zhì)含量的增加也提高了根系活性，能降低膜質(zhì)過氧化程度。其機理可能是腐殖酸鉀中的腐殖酸與鉀協(xié)同發(fā)揮作用,一方面腐殖酸作為一種生理活性物質(zhì)刺激了生姜根系的生長，另一方面腐殖酸促進了植株對鉀的吸收，使其更好地發(fā)揮作用。

Nardi S.等[13]研究了腐殖酸肥料中的腐殖質(zhì)對植物生長和新陳代謝的生理效應(yīng)。研究表明：植物生長取決于腐殖質(zhì)的濃度和質(zhì)量分數(shù)，質(zhì)量分數(shù)小的腐殖質(zhì)很容易到達高等植物細胞的質(zhì)膜；在某種程度上,質(zhì)量分數(shù)大的腐殖質(zhì)只能與細胞壁交互。因此，腐殖質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)是影響植物生長的主要因素。

趙興俊等[14]研究了腐殖酸肥料對溫室黃瓜秧苗的形態(tài)特征的影響，以期為黃瓜種植提供理論支持。試驗結(jié)果表明：施用腐殖酸肥料后，植株長勢顯著增強，具體表現(xiàn)在黃瓜的株高、主干直徑、葉柄直徑、葉片厚度、葉片面積和開花數(shù)指標(biāo)方面，各指標(biāo)的增幅分別為19.31%，20.00%，12.08%，33.33%，15.86%和33.33%。

蔡龍[15]研究了噴施腐殖酸肥料對駿棗增產(chǎn)效果的影響。試驗共設(shè)3個處理，處理1為噴施含腐殖酸水溶肥料(1∶400)，處理2為噴等量清水對照，處理3為空白對照。試驗結(jié)果表明，噴施含腐殖酸水溶肥料的駿棗單果重為11.39 g，分別較清水對照處理和空白對照處理增加了0.37 g和1.24 g。因此，噴施含腐殖酸水溶肥料可促進駿棗的生長發(fā)育并改善產(chǎn)量結(jié)構(gòu)，具有明顯的增產(chǎn)、增收效果。

吳小娟等[16]研究了在棉花上施用腐殖酸肥的效果。試驗結(jié)果表明：噴施腐殖酸肥和大量元素肥料對棉花株高影響不大，主要影響果枝數(shù)和果節(jié)數(shù)，進而影響棉花產(chǎn)量；噴施腐殖酸處理比常規(guī)對照增產(chǎn)9.9%，比清水對照增產(chǎn)11.3%。

許永華等[17]研究了腐殖酸肥料對人參生長和產(chǎn)率的影響。試驗結(jié)果表明：增施腐殖酸肥料能促進人參的生長，并可提高產(chǎn)量；不同濃度的腐殖酸液肥對人參生長的影響有較大差異，從實際應(yīng)用效果和成本考慮，腐殖酸液肥以稀釋500倍為宜，對人參生長和產(chǎn)率有顯著的影響。

2.2 改良土壤結(jié)構(gòu)

土壤是農(nóng)作物生長的基礎(chǔ)，腐殖酸結(jié)構(gòu)單元中含有的羥基和羧基可與土壤中的鈣離子發(fā)生螯合反應(yīng)，在土壤中形成團聚體，使土壤孔隙率增大、體積密度減小并具有良好的滲透性，進而改良土壤結(jié)構(gòu)[18]。

白瑞芳等[19]研究了施用腐殖酸專用肥以及不同肥料用量對番茄產(chǎn)量的影響。試驗結(jié)果表明：腐殖酸專用肥在一定程度上起到了改良土壤的作用，減少了土壤對可溶性磷的固定，使土壤中速效磷的含量明顯提高；番茄通過吸收營養(yǎng)成分，可以增強抗逆性，減少早疫病和臍腐病的發(fā)生，降低其爛果率。

張?zhí)m英等[20]研究了腐殖酸與復(fù)合肥配施對白蠟生長和土壤特性的影響。試驗共設(shè)4個處理：處理1，未施肥對照(CK)；處理2，單施腐殖酸；處理3，單施復(fù)合肥；處理4，腐殖酸與復(fù)合肥同時施用。試驗結(jié)果表明：白蠟幼林施用腐殖酸后，葉片中葉綠素含量顯著增加，光合性能得到明顯提升；提高了林地土壤中有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，土壤肥力得到顯著改善，為白蠟根系吸收更多養(yǎng)分提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；與常規(guī)施用復(fù)合肥相比，單施腐殖酸處理的白蠟胸徑顯著減小。由于白蠟的苗木價值主要體現(xiàn)在其胸徑上[21]，說明單施腐殖酸在試驗期內(nèi)的田間應(yīng)用效果明顯劣于復(fù)合肥，這是由于復(fù)合肥含有較多的氮、磷、鉀養(yǎng)分，短期內(nèi)可及時滿足白蠟幼苗生長對養(yǎng)分的需求。

Winarso S.等[22]研究了從堆肥中提取的腐殖質(zhì)對重金屬的螯合性能，其目的是驗證腐殖酸可以有效改良酸性土壤，減少土壤中重金屬離子的含量。試驗結(jié)果表明，腐殖質(zhì)對銅的吸附可達300 mg/kg，對土壤的修復(fù)效果明顯。

2.3 肥料增效

張敬敏等[24]研究了無機肥和配施腐殖酸的無機肥對I- 107歐美楊養(yǎng)分和土壤肥力的影響。研究表明：與單施無機肥相比，配施腐殖酸能提高I- 107歐美楊的N，P和K的含量，可提高其根、莖和葉的生物量，對根系生長的促進作用尤為明顯；另外，提高了土壤中胡敏酸與富里酸的比值，對土壤的培肥有利。

3 腐殖酸肥料的發(fā)展方向

腐殖酸肥料具有優(yōu)良的特性，大力推廣該種肥料必然會為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)注入新的活力，但腐殖酸肥料中未經(jīng)加工的腐殖質(zhì)含有大分子聚合物，短時間內(nèi)很難被微生物分解，在保護土壤的前提下，應(yīng)控制其施用量，否則會加重土壤的次生鹽漬化。因此，原生腐殖質(zhì)在加入肥料前應(yīng)該先進行氧化、氨化等活化處理，以增加其有效性，同時應(yīng)進一步加強以下幾方面的研究工作。

(1)由于腐殖酸的具體分子支鏈結(jié)構(gòu)尚有爭議，其作用機理不是很明確，通過先進的分析檢測手段進一步確定腐殖酸的作用機理將是下一步工作的重點。

(2)目前，腐殖酸肥料的生產(chǎn)工藝處于粗制品階段，生產(chǎn)工藝體系不成熟，評價體系及生產(chǎn)體系缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)盡快制定腐殖酸類肥料加工的系列標(biāo)準(zhǔn)。

(3)腐殖酸是一類混合物的總稱，不同成分物質(zhì)的溶解性能不同，生物降解機理與周期尚待研究，如何高效合理利用不同成分的腐殖酸及確定腐殖酸的生物降級過程也是未來研究的主要方向。

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Application and Research Progress of Humic Acid Fertilizer in Agricultural Production

NIU Yuhua1,2, LI Yuan1,3, LONG Xueli4, ZHAO Dongdong1, WU Qianqian1

(1.Shaanxi University of Science and Technology, Key Laboratory of Chemistry and Technology for Light Chemical Industry, Ministry of Education Shaanxi Xi′an 710021；2.Shaanxi Research Insitute of Agricultural Products Processing Technology Shaanxi Xi′an 710021；3.Valley of Shaanxi Provincial Vocational Secondary Specialized School Shaanxi Yulin 719499；4.Xi′an Changqing Chemical Group Co., Ltd. Shannxi Xi′an 710018)

With humic acid as its main component and combined with other chemical components (such as nitrogen, phosphorus, potassium etc.), the humic acid fertilizer is a multiple compound fertilizer, and it belongs to organic- inorganic fertilizer. Production process and research progress of the humic acid fertilizer are summarized, and current main problems and future development direction of the humic acid fertilizer are analyzed.

humic acid application research progress

陜西省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新資助項目(2012NKC02- 09)。 作者簡介：牛育華(1962—)，女，教授，主要從事腐殖酸肥料及土壤肥料的研究。 通訊作者：趙冬冬，碩士；346861777@qq.com。

TQ444.6

A

1006- 7779(2016)05- 0009- 04

2016- 05- 27)