礦源黃腐酸和生化黃腐酸異同以及作用機(jī)理淺析

張春練，婁奧林，曾令強(qiáng)，楊緒乾，易昌國(guó)，吳吉

（貴州赤天化桐梓化工有限責(zé)任公司，貴州桐梓563200）

隨著生態(tài)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展逐漸演變?yōu)檗r(nóng)業(yè)發(fā)展的一次革命，催生出一批新型肥料，其中最具代表性的就是黃腐酸鉀。黃腐酸是腐殖酸的一種，廣泛存在于自然界的草炭、褐煤、風(fēng)化煤及食物殘?jiān)?、糖蜜廢料、秸稈等物質(zhì)中。以植物殘?bào)w等為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵后，分解合成的一種較大分子的有機(jī)弱酸即生化黃腐酸；以草炭、褐煤、風(fēng)化煤等為原料，經(jīng)過(guò)深加工制得的黃腐酸即礦源黃腐酸。黃腐酸為灰黑色，可溶于水，且黃腐酸又是從天然腐殖酸中提取的短碳鏈分子結(jié)構(gòu)物質(zhì)，較其他腐殖酸芳香度低，分子量小，含氧官能團(tuán)多，溶解性好，因此有人稱黃腐酸是“運(yùn)轉(zhuǎn)大多數(shù)生命物質(zhì)甚至毒性物質(zhì)的極好工具”。

黃腐酸鹽是黃腐酸在其酸性官能團(tuán)接上金屬離子，市場(chǎng)上主要是鉀鹽及鈉鹽，其中鉀鹽占據(jù)黃腐酸鹽市場(chǎng)的半壁江山。在已知研究中，黃腐酸鉀對(duì)于促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成，改善土壤生化性狀，提高土壤肥力，提高土壤交換容量，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物的抗逆性等已得到驗(yàn)證。施用黃腐酸鉀的作物根系發(fā)達(dá)，活力好，桿粗壯有力，葉片闊大而綠。黃腐酸對(duì)于各種植物所需的金屬元素有強(qiáng)的螯合能力，能有效提升植物對(duì)K，Ca，Mg等離子的吸收，也可以運(yùn)載更多植物所需微量元素，阻礙植物對(duì)部分重金屬元素的吸收等優(yōu)良特點(diǎn)。

1 黃腐酸的分類

腐殖酸分為黑腐酸、棕腐酸、黃腐酸，其中黃腐酸按其原材料的來(lái)源分為礦源黃腐酸和生化黃腐酸兩種。

1.1 礦源黃腐酸

礦源黃腐酸來(lái)源于草炭、褐煤、風(fēng)化煤等，是含有酚羥基、羧基、羰基和醌基等多種官能團(tuán)且溶于酸、堿、有機(jī)物的低分子類物質(zhì)，通常采用堿溶酸析等方法提取。

1.2 生化黃腐酸

生化黃腐酸主要是從秸稈中提取的木質(zhì)素經(jīng)磺化、裂解而成，還有一部分是經(jīng)食物殘?jiān)⑻敲?、味精下料、棉籽、麩糠發(fā)酵后提取。

2 礦源黃腐酸和生化黃腐酸的主要區(qū)別

2.1 生產(chǎn)工藝不同

礦源黃腐酸生產(chǎn)工藝有堿溶酸析法和強(qiáng)酸抽提法。隨著煤炭科學(xué)的發(fā)展，硫酸-乙醇/丙酮法、離子交換樹(shù)脂提取法、化學(xué)降解法、電滲析法等方法對(duì)推進(jìn)礦源黃腐酸純度提升、制備技術(shù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家較常用的是堿溶酸析法，原料破碎后，再經(jīng)過(guò)堿化：

然后經(jīng)過(guò)酸化：

經(jīng)過(guò)堿化、酸化兩個(gè)步驟后，再經(jīng)過(guò)提取、干燥后得到成品。

生化黃腐酸生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單，將生物灰渣按一定比例與KOH和水在溫度90℃、反應(yīng)時(shí)間2 h發(fā)酵后，靜置分層，取上層清液調(diào)整pH至2后，烘干制得生化黃腐酸。

從礦源黃腐酸和生化黃腐酸生產(chǎn)工藝可以看出，礦源黃腐酸生產(chǎn)工藝比生化黃腐酸生產(chǎn)工藝復(fù)雜。

2.2 顏色不同

礦源黃腐酸一般為黑色，生化黃腐酸一般為棕色。

2.3 成分不同

礦源黃腐酸成分比較固定，主要有乙酸、苯、吡咯、甲苯、糠醛、苯酚、苯并呋喃、丁二酰亞胺、鄰苯二甲酸二異丁酯等物質(zhì)。礦源不同，產(chǎn)出的黃腐酸各成分含量也不同，但分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)含量較多。

生化黃腐酸含有蛋白質(zhì)、核苷酸、醇類、脂肪酸、酚酸、糖類、單寧、纖維素、木質(zhì)素、各種激素等。生化黃腐酸受發(fā)酵時(shí)間及原料差異影響，成分和效果差別較大且不穩(wěn)定。生化黃腐酸含有豐富的吸水基團(tuán)，苯環(huán)含量較少。

2.4 味道不同

礦源黃腐酸沒(méi)有味道或者味道較小，生化黃腐酸有酸、甜味。

2.5 對(duì)植物生長(zhǎng)效果不同

礦源黃腐酸對(duì)于農(nóng)作物在抗寒、抗旱、提高肥料利用率、增加土壤有機(jī)質(zhì)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于生化黃腐酸，其官能團(tuán)數(shù)量、質(zhì)量可控性與穩(wěn)定性，效果可控性與穩(wěn)定性也優(yōu)于生化黃腐酸。

2.6 吸水性和用量不同

礦源黃腐酸含有較多苯環(huán)，疏水性比較強(qiáng)；生化黃腐酸長(zhǎng)鏈烴基、苯環(huán)等疏水基含量很少，親水基團(tuán)很多，這就造成礦源黃腐酸鉀容易成粒，不易潮解，而生化黃腐酸鹽不易成粒。

根據(jù)葉坤國(guó)對(duì)生化黃腐酸鉀復(fù)混肥料的研究可以看出，生化黃腐酸吸水性極強(qiáng)，作為肥料添加時(shí)，1 t復(fù)混肥料加入25 kg黃腐酸鉀就會(huì)造成吸水嚴(yán)重，水分加大，造粒難度會(huì)隨添加量增加而增大。

礦源黃腐酸中腐殖酸、黃腐酸等對(duì)植物有促進(jìn)生長(zhǎng)作用的物質(zhì)含量明顯優(yōu)于生化黃腐酸，所以礦源黃腐酸只需要很少的量便可以提供同等植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

2.7 價(jià)格不同

原料成本、生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)設(shè)備的差異造成礦源黃腐酸鉀與生化黃腐酸鉀價(jià)格差異。礦源黃腐酸鉀與生化黃腐酸鉀價(jià)格見(jiàn)表1。

表1 礦源黃腐酸鉀與生化黃腐酸鉀價(jià)格

3 礦源黃腐酸和生化黃腐酸的共同點(diǎn)

黃腐酸在農(nóng)業(yè)上作用較大，應(yīng)用較為廣泛。從實(shí)際生產(chǎn)及分析來(lái)看，黃腐酸對(duì)大部分作物的生長(zhǎng)都具有優(yōu)良作用，包括改良土壤、肥料增效、作物抗逆等。

3.1 改善作物品質(zhì)

礦源黃腐酸與生化黃腐酸都含有一部分糖類、氨基酸類、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)可以促進(jìn)植物葉綠體生長(zhǎng)，影響植物光合作用，加速植物對(duì)糖分、脂肪等物質(zhì)的積累，從而改善作物及果實(shí)品質(zhì)。

3.2 改良土壤，增強(qiáng)肥效

礦源黃腐酸和生化黃腐酸都含有大量有機(jī)物，都可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，達(dá)到保水保肥培地的作用。黃腐酸是腐殖酸中的一種，較其他腐殖酸而言，其活化性質(zhì)要好很多，因?yàn)樗^其他腐殖酸來(lái)說(shuō)分子小，更容易被植物吸收。黃腐酸的自身基團(tuán)決定了其強(qiáng)大的螯合功能和吸附功能，所以實(shí)驗(yàn)證明其對(duì)銨態(tài)氮有著較好的吸附性；同時(shí)它可以抑制土壤對(duì)磷的固定，增加植物對(duì)磷的利用率；也可以螯合鉀離子，使鉀離子的釋放速率降低，更便于植物根系吸收，使大量元素間的協(xié)調(diào)作用更加順利。

根據(jù)張昭會(huì)等研究成果表明，添加黃腐酸后氮的利用率從30.1%提高到41.1%，吸氮量增加11%；磷肥當(dāng)季利用率從18.4%提高到39.3%，利用率提高了一倍有余；黃腐酸還可以利用它的生物活性，刺激和調(diào)節(jié)作物生理代謝過(guò)程，使吸鉀量增加30%以上。黃腐酸對(duì)土壤改良及氮磷鉀肥的增效作用明顯。

3.3 促進(jìn)中、微量元素的吸收利用

黃腐酸含有大量的醇類、羧酸類、酚類等高活性基團(tuán)，為土壤和作物中的中、微量元素的螯合提供了有利條件，有利于生成溶解性能好，易于植物吸收的螯合物黃腐酸鋅、黃腐酸鈣、黃腐酸鎂、黃腐酸鐵等。黃腐酸有利于植物吸收及易于螯合中、微量元素的特性，使螯合后的物質(zhì)將大、中量元素與微量元素有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)作物營(yíng)養(yǎng)的全面吸收。

3.4 對(duì)種子與根的刺激作用

黃腐酸可以短時(shí)間內(nèi)促進(jìn)根須的生長(zhǎng)及種子的發(fā)芽，對(duì)植株移植、種子浸種、提高低存活率植物的生命活性有較好的作用。種子萌發(fā)過(guò)程中所需要的蛋白酶、肽酶和酸性磷酸酯酶的活性，在黃腐酸浸泡過(guò)程中可以輕易被激活。提高種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，增強(qiáng)幼苗硝酸還原酶活性，促進(jìn)氮素吸收。由于作物生長(zhǎng)初期具有相當(dāng)高的刺激作用，黃腐酸又被稱作天然生根粉。

3.5 抗旱、抗寒、抗病性

黃腐酸可以提高植物體內(nèi)ABA含量。ABA可以使作物體內(nèi)縮小氣孔開(kāi)度，從而保持植物體內(nèi)水分，提升抗旱能力，ABA也可以使植物體內(nèi)脯氨酸含量升高，而黃腐酸對(duì)農(nóng)作物的抗逆性表現(xiàn)在植物體內(nèi)獨(dú)特的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)ABA。脯氨酸是重要的滲透調(diào)節(jié)物，其可以穩(wěn)定大分子結(jié)構(gòu)，使植物體液冰點(diǎn)降低，從而起到作物抗寒的作用。

黃腐酸富含豐富有機(jī)質(zhì)，可以提高土壤內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量，給有益微生物提供優(yōu)良的生存環(huán)境。有益微生物可以抑制有害病菌的生長(zhǎng)，而植物本身又在黃腐酸的作用下生長(zhǎng)得粗壯，此消彼長(zhǎng)，植物的抗病性得到有效提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

礦源黃腐酸和生化黃腐酸有區(qū)別，亦有共同點(diǎn)。礦源黃腐酸在農(nóng)作物中的使用效果較好，且成形比較理想，具有對(duì)植物生長(zhǎng)效果明顯、不易吸水等特點(diǎn)，使其在目前市場(chǎng)上推出的黃腐酸類復(fù)合肥中占據(jù)半壁江山。但是礦源黃腐酸以草炭、褐煤、風(fēng)化煤等為原料，生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜、價(jià)格較高，使生化黃腐酸在市場(chǎng)上占有一席之地。

不管用礦源黃腐酸還是生化黃腐酸，亦或是黃腐酸鹽或者黃腐酸復(fù)合肥，都已證明是腐殖酸里較為高端的一種資源，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展起到了巨大作用。評(píng)判土壤好壞的一個(gè)重要指標(biāo)是有機(jī)質(zhì)含量，黃腐酸可以給土壤有機(jī)質(zhì)帶來(lái)好的增益。因此，黃腐酸肥料對(duì)土壤及植物的增益作用一定會(huì)越來(lái)越受廣大農(nóng)業(yè)工作者的關(guān)注。