腐殖酸肥料在农业生产中的应用及研究进展 - 201605 - 肥料与健康

腐殖酸肥料在农业生产中的应用及研究进展 - 201605 - 肥料与健康

腐殖酸肥料在农业生产中的应用及研究进展

Application and Research Progress of Humic Acid Fertilizer in Agricultural Production

牛育华 Yuhua NIU , 李媛 Yuan LI , 龙学莉 Xueli LONG , 赵冬冬 Dongdong ZHAO , 吴倩倩 Qianqian WU

1 陕西科技大学，教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室陕西西安 710021 Shaanxi University of Science and Technology, Key Laboratory of Chemistry and Technology for Light Chemical Industry, Ministry of Education Shaanxi Xi′an 710021 2 陕西农产品加工技术研究院陕西西安 710021 Shaanxi Research Insitute of Agricultural Products Processing Technology Shaanxi Xi′an 710021 3 陕西省府谷职业中等专业学校陕西榆林 719499 Valley of Shaanxi Provincial Vocational Secondary Specialized School Shaanxi Yulin 719499 4 西安长庆化工集团有限公司陕西西安 710018 Xi′an Changqing Chemical Group Co. , Ltd. Shannxi Xi′an 710018

Author notes:

Correspondence to: 赵冬冬，硕士；346861777@qq.com。

摘要：

腐殖酸肥料是以腐殖酸为主体成分，并与其他化学成分(如氮、磷、钾等)组合而成的多元复混肥料，属于有机-无机肥料。综述了腐殖酸肥料的生产工艺及其研究进展，分析了目前腐殖酸肥料存在的主要问题及未来的发展方向。

关键词：

腐殖酸; 应用; 研究进展;

Abstract：

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.

Keyword：

humic acid; application; research progress;

腐殖酸是腐殖物质的主要组成部分，是土壤的主要有机成分。腐殖酸肥料是一种含有腐殖酸类物质的新型肥料，也是一种多功能肥料^[1]。腐殖酸肥料是由草炭或泥炭与化学肥料化合而成，主要产品有腐殖酸铵、腐殖酸磷、腐殖酸钾、腐殖酸钠、腐殖酸氮磷钾复合肥以及硝基腐殖酸铵、硝基腐殖酸钾等硝基复合肥类^[2]。由于腐殖酸具有多种活性官能团和较大的比表面积，因此它也是一种环保型的吸附剂。随着对腐殖酸研究工作的深入和仪器设备的改进，腐殖酸类产品的应用范围将更加广泛。作为一类可以开发利用的潜在有机资源，腐殖酸越来越受到国内外科技人员的重视，也为煤炭行业以及工农业的发展创造了有利条件^[3]。

1 腐殖酸肥料的生产工艺

王玉玲等^[4]概述了以鸡西煤田的褐煤为原料生产氮磷钾腐殖酸复混肥的生产工艺。褐煤中的腐殖酸盐与过磷酸钙中的游离酸作用，生成磷酸一钙和腐殖酸：

图 1

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

腐殖酸在反应温度下与尿素反应，生成水溶性腐殖酸尿素复合物：

图 2

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

氯化钾与腐殖酸作用，生成可溶性盐：

图 3

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

反应生成的HCl与腐殖酸盐作用，生成腐殖酸，再与尿素按式(2)反应生成可溶性尿素腐殖酸复合物：

图 4

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

硫酸铵与腐殖酸盐作用，生成腐殖酸铵和硫酸盐：

图 5

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

硫酸铵与过磷酸钙中的磷酸氢钙和游离磷酸作用，生成磷酸氢铵和磷酸二氢铵：

图 6

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

图 7

$ {(R - {\rm{COO}})_2}{\rm{Me + }}{{\rm{H}}_{\rm{3}}}{\rm{P}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} \to 2R - {\rm{COOH + MeHP}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}} $

此外，硫酸铵还与过磷酸钙中的CaSO₄作用生成石膏，有利于物料成粒。

通过上述反应，使褐煤中难溶的腐殖酸盐生成了具有肥效的腐殖酸尿素复合物和腐殖酸铵，同时也中和了过磷酸钙中的游离酸，改善了物料的性状。

李淑云等^[5]利用工业废碱和煤矸石制取腐殖酸盐肥料，其合成工艺为：原料煤矸石经干燥、粉碎后，用250 μm(60目)的分样筛取样，其中一部分与工业废碱在加水的条件下发生煮沸反应，其余过筛后的煤矸石经冷浸数日后与反应产品一起过滤，滤渣弃之，液体即为产品腐殖酸钠，颜色为黑褐色，静置一段时间后，表面形成一薄层油状薄膜。该工艺的最佳合成条件：废碱质量分数8%，反应时间4 h，反应温度70 ℃，静置时间48 h。采用该工艺制得的产品能促进作物早熟、增产，并可提高糖度，且产品价格便宜、合成工艺简单、原料易得，具有较好的环境效益和经济效益。

2 腐殖酸肥料的应用

2.1 刺激作物生长

姚艳艳^[6]在常规施肥的基础上，研究了在辣椒始花期、盛花期、幼果期喷施含腐殖酸水溶肥料的效果，结果不但增强了辣椒的抗病能力，而且增加了辣椒的单株结果数。

王喜枝等^[7]研究了锌、钼与腐殖酸配施对大蒜叶片叶绿素含量、抗氧化能力、产量及土壤物理、化学、生物学指标的影响。试验设计了4个处理，分别为常规施肥(CK)、常规施肥+锌肥+钼肥(T1)、常规施肥+腐殖酸(T2)和常规施肥+锌肥+钼肥+腐殖酸(T3)。试验结果表明，锌、钼与腐殖酸配施能够显著提高大蒜叶片的叶绿素含量，可提高过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)的活性，有利于增强土壤酶(脲酶和磷酸酶)活性，改善土壤理化性状，并能显著增加大蒜株高、茎粗、蒜头直径及产量。在河南蒜区大蒜生产中，锌、钼与腐殖酸配施是较适宜的施肥方案，但锌与钼之间的协同和拮抗作用机理至今仍不明确，需作进一步研究。

盖亚波等^[8]通过盆栽试验对比研究了腐殖酸钾肥对烤烟烟叶产量和内在质量的影响。试验结果表明：腐殖酸钾肥与其他形态钾肥在增加烟叶产量、降低烟叶烟碱含量、提高烟叶还原糖和钾含量以及促进烟叶主要化学成分的比例协调上，表现出不同程度的优势。由此可见，施用腐殖酸钾肥可能成为我国在当前生产条件下提高烟叶产量和质量，特别是钾素状况的一个新思路。

焦玉生等^[9]研究了腐殖酸复混肥对烤烟烟碱积累和产量、产值的影响。试验设计3个处理：B1为无肥处理(CK)，不施用任何肥料；B2为本地常规施肥处理，即施用烤烟专用肥；B3为腐殖酸复混肥处理。试验结果表明，与B1和B2相比，B3的产量、产值及上等烟比例提高较多，下等烟比例降低较明显。

贺丽洁^[10]研究了含腐殖酸水溶肥料对小白菜增产量的影响。试验共设3个处理：处理1为喷施含腐殖酸水溶肥料(1 :800)；处理2为喷施其他含腐殖酸水溶肥料(1 :800)；处理3为喷等量清水对照。试验结果表明：在小白菜上喷施含腐殖酸水溶肥料后，增产效果显著，小白菜的亩(1亩=666.67 m²)产量提高93.98 kg，增产率为7.8%，增值187.96元，产投比为3.8 :1.0；同时，小白菜表现出叶色浓绿、生长健壮的特点，商品性高。

陈振德等^[11]研究了腐殖酸与尿素配合施用对玉米养分吸收、产量和氮素利用率的影响。试验结果表明：腐殖酸能明显提高玉米产量及氮素利用率；从玉米产量和氮素利用率综合来看, 在尿素中添加质量分数10%腐殖酸的综合效果较好, 为腐殖酸直接加入尿素中加工生产复混肥提供了理论基础。

梁太波等^[12]采用池栽试验方法研究了腐殖酸钾对生姜根系生长发育及活性氧代谢的影响。研究表明：施用腐殖酸钾明显增强了生姜根系SOD和CAT的活性，有利于根系及时清除活性氧，延缓根系衰老；另外，可溶性蛋白质含量的增加也提高了根系活性，能降低膜质过氧化程度。其机理可能是腐殖酸钾中的腐殖酸与钾协同发挥作用, 一方面腐殖酸作为一种生理活性物质刺激了生姜根系的生长，另一方面腐殖酸促进了植株对钾的吸收，使其更好地发挥作用。

Nardi S.等^[13]研究了腐殖酸肥料中的腐殖质对植物生长和新陈代谢的生理效应。研究表明：植物生长取决于腐殖质的浓度和质量分数，质量分数小的腐殖质很容易到达高等植物细胞的质膜；在某种程度上, 质量分数大的腐殖质只能与细胞壁交互。因此，腐殖质的质量分数是影响植物生长的主要因素。

赵兴俊等^[14]研究了腐殖酸肥料对温室黄瓜秧苗的形态特征的影响，以期为黄瓜种植提供理论支持。试验结果表明：施用腐殖酸肥料后，植株长势显著增强，具体表现在黄瓜的株高、主干直径、叶柄直径、叶片厚度、叶片面积和开花数指标方面，各指标的增幅分别为19.31%，20.00%，12.08%，33.33%，15.86%和33.33%。

蔡龙^[15]研究了喷施腐殖酸肥料对骏枣增产效果的影响。试验共设3个处理，处理1为喷施含腐殖酸水溶肥料(1 :400)，处理2为喷等量清水对照，处理3为空白对照。试验结果表明，喷施含腐殖酸水溶肥料的骏枣单果重为11.39 g，分别较清水对照处理和空白对照处理增加了0.37 g和1.24 g。因此，喷施含腐殖酸水溶肥料可促进骏枣的生长发育并改善产量结构，具有明显的增产、增收效果。

吴小娟等^[16]研究了在棉花上施用腐殖酸肥的效果。试验结果表明：喷施腐殖酸肥和大量元素肥料对棉花株高影响不大，主要影响果枝数和果节数，进而影响棉花产量；喷施腐殖酸处理比常规对照增产9.9%，比清水对照增产11.3%。

许永华等^[17]研究了腐殖酸肥料对人参生长和产率的影响。试验结果表明：增施腐殖酸肥料能促进人参的生长，并可提高产量；不同浓度的腐殖酸液肥对人参生长的影响有较大差异，从实际应用效果和成本考虑，腐殖酸液肥以稀释500倍为宜，对人参生长和产率有显著的影响。

2.2 改良土壤结构

土壤是农作物生长的基础，腐殖酸结构单元中含有的羟基和羧基可与土壤中的钙离子发生螯合反应，在土壤中形成团聚体，使土壤孔隙率增大、体积密度减小并具有良好的渗透性，进而改良土壤结构^[18]。

白瑞芳等^[19]研究了施用腐殖酸专用肥以及不同肥料用量对番茄产量的影响。试验结果表明：腐殖酸专用肥在一定程度上起到了改良土壤的作用，减少了土壤对可溶性磷的固定，使土壤中速效磷的含量明显提高；番茄通过吸收营养成分，可以增强抗逆性，减少早疫病和脐腐病的发生，降低其烂果率。

张兰英等^[20]研究了腐殖酸与复合肥配施对白蜡生长和土壤特性的影响。试验共设4个处理：处理1，未施肥对照(CK)；处理2，单施腐殖酸；处理3，单施复合肥；处理4，腐殖酸与复合肥同时施用。试验结果表明：白蜡幼林施用腐殖酸后，叶片中叶绿素含量显著增加，光合性能得到明显提升；提高了林地土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，土壤肥力得到显著改善，为白蜡根系吸收更多养分提供了物质基础；与常规施用复合肥相比，单施腐殖酸处理的白蜡胸径显著减小。由于白蜡的苗木价值主要体现在其胸径上^[21]，说明单施腐殖酸在试验期内的田间应用效果明显劣于复合肥，这是由于复合肥含有较多的氮、磷、钾养分，短期内可及时满足白蜡幼苗生长对养分的需求。

Winarso S.等^[22]研究了从堆肥中提取的腐殖质对重金属的螯合性能，其目的是验证腐殖酸可以有效改良酸性土壤，减少土壤中重金属离子的含量。试验结果表明，腐殖质对铜的吸附可达300 mg/kg，对土壤的修复效果明显。

邢尚军等^[23]利用活化后褐煤腐殖酸(HA)为吸附基质制成缓效肥料(NHA)，研究了其对盆栽杨树生长、土壤酶及理化性质的影响。试验结果表明：HA的施用对杨树根系促进作用明显，与常规施肥(UREA)和腐殖酸混合肥料(HAUM)相比，NHA可显著增加杨树的茎重及树高，且吸附态NH₄⁺具有缓慢释放的特点，氮素利用率显著提高；HA的施用提高了土壤中蔗糖酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶的活性，降低了土壤脲酶活性；与UREA处理相比，HAUM处理及NHA处理不同程度增加了土壤有机质、速效磷及饱和持水量，而速效钾、可溶性盐分和pH有所降低；与HAUM处理相比，NHA处理土壤中的速效氮和阳离子代换量有所增加。

2.3 肥料增效

张敬敏等^[24]研究了无机肥和配施腐殖酸的无机肥对I-107欧美杨养分和土壤肥力的影响。研究表明：与单施无机肥相比，配施腐殖酸能提高I-107欧美杨的N，P和K的含量，可提高其根、茎和叶的生物量，对根系生长的促进作用尤为明显；另外，提高了土壤中胡敏酸与富里酸的比值，对土壤的培肥有利。

3 腐殖酸肥料的发展方向

腐殖酸肥料具有优良的特性，大力推广该种肥料必然会为农业生产注入新的活力，但腐殖酸肥料中未经加工的腐殖质含有大分子聚合物，短时间内很难被微生物分解，在保护土壤的前提下，应控制其施用量，否则会加重土壤的次生盐渍化。因此，原生腐殖质在加入肥料前应该先进行氧化、氨化等活化处理，以增加其有效性，同时应进一步加强以下几方面的研究工作。

(1) 由于腐殖酸的具体分子支链结构尚有争议，其作用机理不是很明确，通过先进的分析检测手段进一步确定腐殖酸的作用机理将是下一步工作的重点。

(2) 目前，腐殖酸肥料的生产工艺处于粗制品阶段，生产工艺体系不成熟，评价体系及生产体系缺乏统一标准，应尽快制定腐殖酸类肥料加工的系列标准。

(3) 腐殖酸是一类混合物的总称，不同成分物质的溶解性能不同，生物降解机理与周期尚待研究，如何高效合理利用不同成分的腐殖酸及确定腐殖酸的生物降级过程也是未来研究的主要方向。

ckwx 参考文献

1

李小为,金俊艳,任学坤.腐植酸类肥料的应用[J].现代化农业,2009(3):11-12.

2

中腐协.腐植酸类肥料分类(讨论稿)[J].腐植酸,2013(1):43-49.

3

牛育华,李仲谨,郝明德,等.腐殖酸的研究进展[J].安徽农业科学,2008(11):4638-4639.

4

王玉岭,柴忠富.腐植酸复混肥的生产及肥效[J].磷肥与复肥,1996(3):66-67.

5

李淑云,赵文生.用工业废碱制取腐植酸类肥料[J].吉林化工学院学报,2002(2):20-22.

6

姚艳艳.“含腐植酸水溶肥料”在辣椒上的肥效试验[J].现代农业,2016(4):11-12.

7

王喜枝,王崇华,王立河,等.锌钼与腐殖酸配施对大蒜生理特性及土壤性质的影响[J].中国蔬菜,2016(3):43-48.

8

盖亚波,娄翼来,王玲莉,等.腐殖酸钾肥对烤烟烟叶产量和质量的影响[J].现代农业科技,2008(8):117.

9

焦玉生,张吉立,孙海人,等.腐殖酸对烤烟烟碱积累与产量产值的影响[J].青岛农业大学学报(自然科学版),2014(3):209-212.

10

贺丽洁.含腐植酸水溶肥料在小白菜上的试验初报[J].陕西农业科学,2016(1):33-34.

11

陈振德,何金明,李祥云,等.施用腐殖酸对提高玉米氮肥利用率的研究[J].中国生态农业学报,2007(1):52-54.

12

梁太波,王振林,王汝娟,等.腐植酸钾对生姜根系生长发育及活性氧代谢的影响[J].应用生态学报,2007(4):813-817.

13

NARDI S, PIZZEGHELLO D, MUSCOLO A, et al. Physiological effects of humic substances on higher plants[J]. Soil Biology & Biochemistry,2002(11):1527-1536.

14

赵兴俊,张涛.腐殖酸肥料对黄瓜苗期形态的影响[J].农业与技术,2015(18):1.

15

蔡龙.喷施腐殖酸肥料对骏枣的增产效果[J].山西果树,2015(2):56.

16

吴小娟,成玉,王加军,等.新型水溶肥料在棉花上的应用肥效研究[J].现代农业科技,2014(7):41.

17

许永华,张国荣,宋心东,等.腐殖酸液肥在农田栽参上的应用研究[J].现代农业科技,2014(3):82.

18

付保东.腐殖酸在土壤改良中的应用研究进展[J].防护林科技,2016(3):83-84.

19

白瑞芳,樊庆鲁.腐殖酸专用肥在加工番茄上的使用效果试验[J].腐植酸,2010(4):7-8.

20

张兰英,刘桂民,刘德玺.腐殖酸与复合肥配施对白蜡生长和土壤特性的影响[J].山东林业科技,2015(4):57-60.

21

吴俊杰,刘方春,马丙尧,等.滨海盐碱地白蜡的施肥效应[J].林业科技开发,2013(5):57-60.

22

WINARSO S, PANDUTAMA M H, PURWANTO L D. Effectivity of Humic Substance Extracted from Palm Oil Compost as Liquid Fertilizer and Heavy Metal Bioremediation[J]. Agriculture and Agricultural Science Procedia, 2016,9:146-157.

23

邢尚军,刘方春,杜振宇,等.腐殖酸肥料对杨树生长及土壤性质的影响[J].腐植酸,2012(2):43.

24

张敬敏,刘春生,叶桂梅,等.腐殖酸与无机肥配施对I-107欧美杨养分和土壤肥力的影响[J].林业科学,2011(9):158-161.

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