腐植酸本源性肥料可持續發展

2013-09-25 06:45:04曾憲成

腐植酸 2013年4期

曾憲成

(中國腐植酸工業協會北京 100120)

腐植酸，乃大地之母——生態文明之本懷。

沒有了腐植酸的地球到底會怎么樣，很難想象？！沒有了腐植酸的土壤，活力一定會衰竭。

人是地球之靈，解決問題總會有智慧，總會有辦法。

1 土壤腐植酸本源性所指

1.1 土壤腐植酸的自然屬性

腐植酸是土壤的物質基礎。國際標準化組織(ISO)將土壤定義為具有礦物質、有機質、水分、空氣和生命有機體的地球表面物質。腐殖質是土壤有機質中最主要的一種形態，占土壤有機質的60%～80%；腐植酸是土壤腐殖質中最活躍的組分，一般占土壤有機質的60%以上。

腐植酸作為腐殖質中最活躍的部分，對土壤的形成、理化性質和肥力起著關鍵的作用：

——腐植酸對有機無機復合體和土壤結構起著主導作用，進而影響著土壤的物質能量循環；

——腐植酸促進和制約著土壤金屬離子、微量元素的遷移、固定和淋溶；

——腐植酸是土壤結構的穩定劑；

——腐植酸影響著土壤的鹽基交換容量；

——腐植酸對土壤養分、水分具有吸貯、轉化、釋供能力；

——腐植酸對土壤自我調控能力與抗逆性能和對土壤生態系統的全部功能均產生極其重要的影響。

結論：腐植酸是土壤的本質屬性毋庸置疑。沒有腐殖質和腐植酸的土地，就不能稱其為土壤，土壤具有的耕植功能將喪失殆盡。

1.2 土壤腐植酸的社會屬性

土壤環境對人類和其他生物的生存和繁衍以及社會經濟發展影響重大。土壤環境的好壞直接反映土壤受到污染的程度。

目前，我國土壤環境急劇惡化，污水灌溉造成土壤中鎘、汞等重金屬的富集，鹽漬化，以及氰、酚、多環芳烴等有機化合物的污染；工業排放、汽車尾氣等大量有毒、有害氣體排放到大氣中對土壤造成的酸化和嚴重污染；化肥、農藥的過量和不合理施用導致土壤內部團粒結構團粒受到破壞并減少，土壤空隙度變小，蓄水保肥能力下降，從而使土地板結，并鹽堿化，土壤微生物的呼吸作用降低；工業廢物和城市垃圾產生的不易被土壤微生物分解的“白色污染”造成化學污染，破壞土壤結構，影響耕地質量和土壤的透水性、透氣性等，抑制農作物的生長發育，造成減產?？傊?，土壤環境的惡化直接影響農作物的質量和產量，影響正常的農業生產。

1807年，德國的湯姆森(Thomson)第一次從土壤中用堿液提取腐植酸，至今206年。腐植酸經歷了從過去的化學探索、理論形成、研究應用，到如今的大量開發生產等過程。經過長期的探索實踐證明，腐植酸是凈化土壤、維護土壤健康的本源性物質毋容置疑[1]。

結論：面對土壤環境防治，向土壤投放物質，應該拉一條紅線，哪些物質能投，哪些物質不能投，哪些物質必須“優化”達標后才能投。為此，土壤腐植酸不僅須要一如既往地發揮本身的自然屬性，在土壤環境防治中又被賦予了神圣的社會屬性[1]。

1.3 土壤腐植酸的功能化利用

腐植酸在土壤中所占比例不大，但發揮的作用不小。

——腐植酸是一種親水的可溶膠體，既可凝聚又能膠溶。

——腐植酸通過膠體作用形成團粒結構，增加土壤微團粒結構和毛細管孔隙度、降低土壤容重，提高土壤保肥、保水能力。

——腐植酸是多孔隙的疏松物質，具有較大的吸附能力。

——腐植酸中的醌基有脲酶抑制劑生理功能；腐植酸和硝基腐植酸的鐵鹽或鈉鹽有明顯的脲酶抑制作用。腐植酸與尿素絡合反應形成的腐脲產品，能夠抑制土壤脲酶和硝化細菌活性，有效地控制尿素釋放和分解的速度。

——腐植酸的絡(螯)合性能對金屬以及礦物的遷移、固定和積累，化學反應性和生物利用度等都有直接影響。腐植酸-金屬絡(螯)合物一般呈水合物形態，也有些腐植酸與微量元素的絡(螯)合物難溶于水，但是其膠體粒子仍是活化態，在植物根部酸性環境或土壤微生物作用下會不斷供給植物營養。

——腐植酸胺基中含有伯胺和仲胺，是比較理想的氨穩定劑。腐植酸與含氮有機物共價結合或以氫鍵結合,具有高度的耐水解性, 是土壤不斷增加易移動氮的主要因素，也是植物的主要緩效氮源。

結論：腐植酸的結構和功能特性決定了其在改良土壤、增強肥效方面的顯著作用。腐植酸作為肥料應用，能令其功能最大化，是最適合投放土壤的肥料。

2 腐植酸本源性肥料與環境友好

2.1 天然友好

煤炭腐植酸與土壤腐殖酸性質相似[2]。工業化利用煤炭腐植酸和生物腐植酸(以下統稱腐植酸)的目的在于反哺土壤，遏制土壤退化和污染，改善土壤環境質量，保障農產品安全和人體健康[3]。

很顯然，腐植酸材料來源于自然，本身具有吸附、離子交換、絡(螯)合、氧化還原等獨特的物理、化學和生理特性，又含有酸基、羧基、酚羥基、羰基、醇羥基、甲氧基、醌基等官能團，注定了其與環境友好的本質屬性。

腐植酸與氮肥。二者有機結合可以減少氮肥損失，抑制硝化，抑制土壤脲酶活性，減緩尿素的分解與揮發，從而提高氮肥利用率。

腐植酸與磷肥。腐植酸具有活化磷的作用，使難溶性磷轉化為枸溶性磷，使水溶性磷也轉化為不易固定的可溶性磷，從而大大提高磷肥當季的利用率。

腐植酸與鉀肥。腐植酸具有活化鉀的功能，腐植酸增加了土壤陽離子代換能力及改善了土壤膠體性質，從而促進了作物對鉀的吸收。

腐植酸與中微量元素。腐植酸可促進土壤中微量元素的有效化，通過螯合、絡合活化微量元素，使其從不可利用態變為可利用態。

結論：腐植酸是自然界固有的最優良的有機質，應該從土壤中來到土壤中去。腐植酸中的小分子黃腐酸(102～103)與養分結合后能迅速通過植物細胞膜，進入植物體內，到達作用部位，被作物利用，達到速效目的；腐植酸中的中大分子棕腐酸(103～104)與高分子黑腐酸(104～106)，與養分結合后，經過土壤微生物作用，把它們結合的養分緩慢釋放出來，延長了肥效，適合作物生長發育需要。為此，腐植酸天然材料，與肥料結合條件優越且環境友好。

2.2 防治污染

針對我國土壤污染主要因素[4]，積極開展污染土壤的物理修復、化學修復、生物修復等實用技術有著重要的現實意義。

根據土壤的特性、氣候狀況和農作物生長發育特點，增施腐植酸有機肥、腐植酸有機無機復混肥，提高土壤有機質含量，提高土壤凈化能力，減少化肥使用量；強化腐植酸農藥、可降解地膜的應用，消除和降低有機污染物殘留、保護土壤團粒結構和理化性質；大力推廣生物腐植酸肥料在種植業、畜禽養殖業、水產養殖業等行業的循環經濟試驗示范，以減少或消除污染物的排放，積極引導和推動生態農業大發展。

腐植酸作為具有巨大比表面積的吸附劑，通過簡單易行的物理修復技術，可以吸附、移除土壤中的重金屬；腐植酸的氧化還原性，可以改變重金屬的存在形態，采用靈活多樣的化學修復技術鈍化、移除土壤中的重金屬；腐植酸的絡(螯)合特點，可以利用原位生物修復技術，富集、回收土壤中的重金屬。

結論：腐植酸多元融合、活化大、中、微量營養元素，固定、鈍化有毒、有害重金屬，降低、消解有機污染物和工農業有機廢棄資源。腐植酸本源性肥料在防治土壤污染中與環境友好。

2.3 節能減排

實踐證明，腐植酸復混肥料可使等養分的化肥利用率平均提高10個百分點。假如全國農業耕地使用該類肥料，根據成紹鑫等人對2009年化肥產量的計算[5]，如果2012年化肥總產量7432.43萬噸(實物量，下同)，可減少化肥損失743.24萬噸。若按尿素產量3003.83萬噸計算，可節省300.4萬噸尿素、441萬噸標準煤和25億千瓦時電，少排放1217萬噸CO2。節省磷肥和鉀肥、提高作物產量與質量、減少環境污染、改善農業生態帶來的綜合效益還沒有計算在內。

中國腐植酸工業協會主導構建的《泉林腐植酸生態家園》模式，緊扣“十八大”之“生態文明”建設要義，把腐植酸作為生態園區建設的核心要素，彰顯了區域性鮮明的新產業特點?！度指菜嵘鷳B家園》的具體實施單位山東泉林紙業集團堅持泉林草業多元化發展，用“秸稈清潔制漿技術”生產的本色草漿，可替代闊葉木漿生產各種紙制品。每生產1 t草漿將節約4方木材(4方木材生產1 t木漿)，年處理150萬噸秸稈綜合利用項目，每年節省的木材量是240萬方，相當于保護7.6萬公頃森林植被。用“秸稈廢液精制有機肥技術”，將銨法制漿黑液全部轉化為富含黃腐酸、氮磷鉀及多種中微量元素的腐植酸有機肥產品返回到農田，提高了土壤有機質、土壤肥力和化肥利用率，實現了制漿造紙-農業的巧妙鏈接，構建了農業和造紙業的良性循環。

結論：腐植酸與大化肥，以及其他高能耗、高污染、高排放行業聯手，是這些產業轉型升級、發展節能環保產業的有利途徑。通過構建腐植酸生態園區模式，發揮區域經濟和廢棄資源再利用可向環境友好轉變。

3 腐植酸肥料體系可持續發展

在我國，腐植酸最早開發應用于肥料，已經形成了產業思想、技術支撐、產品生產等產業核心價值體系，以及腐植酸科技傳播服務體系、腐植酸產品售后服務體系、腐植酸終端品質服務體系，還有腐植酸行業的文化增值體系等，積累了豐富的工作成果，為腐植酸肥料產業可持續發展奠定了雄厚的基礎。

3.1 物質資源豐富

目前，我國煤炭腐植酸資源逾2000億噸；農作物秸稈、糖廠廢渣、餐廚廢棄物等生物腐植酸資源可再生利用；腐植酸行業近5000家企業涉足環境、農業、工業、醫藥等30多個領域生產上萬種產品；從業者上百萬。

3.2 毋忘天字令

特別重申，在“國發[1974]110號”文件(批轉燃化部、農林部“關于積極試驗、推廣和發展腐植酸類肥料的報告”的通知)和“國發[1979]200號”文件(批轉國家經委“關于加強腐植酸綜合利用工作的請示報告”)的全面推動下，腐植酸在農業上的“五大作用”已成經典，黃腐酸的“四劑功能”獨樹一幟，腐植酸、黃腐酸抗旱劑應用歷久彌新。在新的歷史條件下，繼續貫徹落實國務院2個文件精神具有重大現實意義?！?012腐植酸產業思想大討論年”夏季論壇，與會代表共同倡議用科學發展觀正確對待腐植酸肥料，為腐植酸肥料體系可持續發展指明了科學方向。

3.3 專題研究成果豐厚

據不完全統計，中國開展腐植酸科學研究的院校逾500家，研究方向涉及腐植酸結構、機理、分析方法等基礎研究，腐植酸原料和基礎產品的處理、提取、純化等工藝研究，腐植酸在環境、農業、工業、醫藥等領域應用。腐植酸科技文獻數據數億計。近十年“中國知網”收錄的腐植酸文獻2000多篇，腐植酸肥料近500篇(約占腐植酸文獻總數的25%)，信息量高達260萬字。2001-2012年，“全國綠色環保肥料新技術、新產品交流會”共舉辦14屆，學術交流報告300多個，組編會議論文集14冊，收錄文章872篇，信息量高達660萬字。

3.4 中國專利文獻豐碩

自1985年國家知識產權局有專利登記以來，截至2012年12月，腐植酸專利信息共2665項。其中，腐植酸肥料專利約占總專利總數的50%，從而印證了腐植酸肥料在農業上應用的廣泛性。

3.5 國際研究范圍很寬泛

縱觀腐植酸在國際上的研究大多在環境領域。從去年9月14日召開的第十六屆國際腐殖物質學會大會上看，會議涉及化學、微生物學、環境學、土壤學、生態學、水科學等多學科，基本上以生態環境科學為主。

3.6 土壤修復在線

腐植酸具有的物理、化學、生物性能，施用腐植酸后足可以改善土壤的物理化學性質，增強土壤的活力，以利作物生長。自國家“十五”、“十一五”開展土壤環境修復應用研究以來，腐植酸再次成為土壤污染防治、環境修復的熱點。

2010年國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題——“風沙區土壤腐植酸調控與修復集成技術研究”，前期開展的用于沙化退化土壤修復的腐植酸增效肥、腐植酸保水劑、腐植酸液態地膜修復機理研究以及應用試驗已取得顯著成果。

于江等人[6]利用生物腐植酸進行的沙化退化土壤修復試驗表明，施入生物腐植酸后，可顯著提高土壤有機質含量、土壤微生物數量和植物生物量。這是因為生物腐植酸對水分有很強的吸附功能，即使在干旱的沙漠，也能使沙土表層下出現濕潤層；腐植酸的膠體性質，能使沙土表層下逐漸形成團粒結構；加之生物腐植酸所含微生物的復蘇和繁殖與抗干旱作物根系發生有效作用，使得治理沙化地效果顯著。實踐證明，連續施用生物腐植酸有機肥，土壤沙化問題3年內可以基本得到改變。

張偉華[7]利用腐植酸鈣改良鹽堿化土壤，其作用機理是利用Ca2+、H+、Fe2+來交換土壤膠體上的代換性Na+(來自土壤中的Na2CO3、NaHCO3)，Ca2+代換Na+后，形成鈣膠體和有機-無機復合體，改變了土壤結構，提高了土壤通透性和有機質含量，增強了土壤自我修復能力，達到改良鹽堿土并種植農作物的目的。

3.7 產品驗證全面

截至2013年7月22日，在農業部登記的水溶性腐植酸肥料產品累計2006個(其中“農肥準字”577個、“農肥臨字”1429個)。適宜的蔬菜作物包括白菜、菠菜、小白菜、蘆筍、芥藍、芥菜、甘藍等綠葉菜類、薹菜類，西瓜、甜瓜、黃瓜、辣椒、番茄等茄果類、瓜類，胡蘿卜、馬鈴薯等根菜類、薯芋類等三大類。除此之外，涉及水稻、玉米、小麥等大田作物類，棉花、大豆、花生、甜菜、油菜籽、大蒜、枸杞、茶葉、煙草等經濟作物類，草莓、葡萄、棗、梨、龍眼、柑橘等瓜果類別的上千個品種，涉及29個省、市、自治區的企業上千家。