讓腐植酸肥料“三大創新理論”提升肥料制造業創新發展水平

曾憲成 李雙

(中國腐植酸工業協會 北京 100120)

長期以來，我國高肥耗、亂用藥的農業生產方式,導致土壤結構被破壞、土壤肥力衰退、土壤污染加劇、土壤功能退化、有害氣體排放等問題疊加共生，直接威脅我國土壤質量、農業耕作、糧食生產和生態環境的可持續發展。肥料是農業生產投入的大頭，化肥轉型升級迫在眉睫。腐植酸是提質增效化肥的“上好選擇”，且于環境友好。面對土壤生態、作物根際、植株葉面的“三位一體”系統構建工程，腐植酸肥料的“三大創新理論”應運而生：即“植株葉面環境控制理論”“作物根際環境調控理論”“土壤生態環境控制理論”。

1 腐植酸植株葉面環境控制理論

葉片是植物最重要的根外營養器官，它是作物獲得養分的一個途徑。如果將不同形態和種類的養分噴施于作物的葉片，作物對葉面吸收的養分利用效果與根部施肥是一樣的[1]，因此對作物葉面環境研究有著重要的現實意義。

1.1 腐植酸促進光合作用

腐植酸可以促進植株光合作用。葉面噴施腐植酸會引起葉綠素含量增加[2,3],甚至在陽離子缺乏的條件下，可促進Mg2+或Fe2+的吸收,從而使葉綠素含量增加[4]。葉綠素含量的增加會使光合作用加強，增加干物質積累。研究表明腐植酸可以明顯促進匍匐剪股穎凈光合作用[5]。此外，腐植酸能促進作物葉片的呼吸作用，在氧氣濃度正常的情況下，直接參與和呼吸作用有關的電子傳遞系統，而且能和轉移金屬一起參加氧化還原反應，提高植物體內的氧化還原勢，加強了植物的呼吸作用[3,6～9]。

1.2 腐植酸促進養分高效吸收

植物的葉片不但可以吸收水分，還可以吸收外源物質，如氣體、營養元素、農藥等，并能夠快速地把營養物質吸收到植物體中去[10]。研究表明，由于葉片面積大，與空氣、陽光、水氣直接接觸，所以生理活性高，養分吸收比土壤根系快，可緩解作物缺素癥狀。此外，與土壤根系施肥相比，葉片吸收不存在土壤對養分的固定、鈍化。尤其在作物中后期的生殖生長階段，直接噴施于莖或葉片，可明顯提高肥料的利用效率。

1.3 腐植酸調節植物生長

腐植酸具有多種植物生長調節劑的活性。研究表明，在不同條件下，腐植酸可以發揮不同的植物生長調節作用：腐植酸能促進細胞生長和分裂，具有生長素活性[11]；腐植酸能促進種子萌發，具有類似GA的活性[12]；腐植酸能促進蘿卜子葉擴張，具有細胞分裂素的活性[13]；腐植酸能抑制氣孔開啟和促進超氧物歧化酶活性，具有脫落酸的活性[14～16]。

1.4 腐植酸提高植株代謝功能

腐植酸含有多種功能團，能夠增強細胞活力；腐植酸具有很強的生物活性，可以促進植物代謝[17]；腐植酸組分中黃腐酸分子量小，具有優良的潤濕、滲透性、活力充沛。腐植酸的弱酸性具有很好的殺菌作用；腐植酸具有較強的吸附力和絡合力, 能吸附有害物質及細菌毒素, 呈現出良好的收斂性能；腐植酸能夠提高清除自由基酶的活性,提高作物對逆境脅迫的耐受能力[18]。腐植酸鹽基或硝基產品適合各種農業生產條件，調大(NPK)調小(微量元素)，調高(高含量)調低(補益微量)，均可優化組合。

1.5 腐植酸調節葉面氣孔開張度

植物葉片對養分的吸收主要是通過葉面氣孔和表皮親水小孔進行的，還可以通過胞間連絲進行主動吸收[19]。腐植酸類物質通過調節葉面氣孔的開張度，調控植物的氣體交換和水分蒸騰。研究表明，在干旱、洪澇、寒潮等逆境條件下，腐植酸可以通過調節氣孔的開啟度，提高植物的抗旱、抗澇、抗寒等抗逆能力[14,18]。

2 腐植酸作物根際環境調控理論

所謂作物根際環境，主要是指與植物根系發生緊密相互作用的土壤微域環境，是植物在其生長、吸收、分泌過程中形成的物理、化學、生物學性質不同于土體的、復雜的、動態的微型生態系統[20]。所謂控制是指在一定量的范圍內，具體到產品必須實行標準化控制。腐植酸直接或間接地調控著土壤微域環境。

2.1 腐植酸調節土壤根際環境

關注作物根際環境，就得先調理土壤。腐植酸可促進土壤中團聚體數量增多，改善土壤團粒結構，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，增強土壤中酶的活性，調節土壤酸堿度，提高土壤微生物活性，調節土壤水、肥、氣、熱狀況，使得作物根際環境良好。

2.2 腐植酸促進根系通達

眾所周知，凡根系深而廣、分支多、根毛發達的作物，根與土壤接觸面積大，就能從土壤中吸收較多的營養元素。腐植酸本身是土壤團粒結構的構造者，有效調節和改良土壤質地，調節土壤熱容狀況。對粘重土壤能增加通氣性能，使土壤粘性小，疏松易耕根系穿插阻力小，利于形成發達的根系；對沙性土壤能膠接土壤顆粒，保水保肥。利用腐植酸集合肥料的條件優勢，基施后使得土體寬松，予肥高效，根系親和，根系自然通達。

2.3 腐植酸刺激次生根生長

研究表明，腐植酸類物質含有豐富的羧基、酚基和醇羥基等，是親水多聚體，通過細胞間隙能有效地改變細胞壁的電荷分布,進而通過影響其它植物生長調節劑或與之協同作用誘發根的形成[21]。大量研究表明，腐植酸能夠促進根的生長及側根的形成，增大了根的有效吸收面積,也能促進根系活力,從而提高了根的吸收能力[2，22～24]。中國植物營養與施肥科學家毛達如和黑龍江省林業科學院許恩光研究員通過幾十年的理論和應用研究，證實了腐植酸對生物的刺激效應，尤其是對促進根系生長和次生根形成具有明顯的刺激作用[25,26]。

2.4 腐植酸協調各種養分運轉

前蘇聯科學家科諾諾娃指出，腐植酸是“土壤的活力素”[27]。腐植酸具有吸附、螯合、絡合、離子交換、氧化還原等功能。一方面，依土壤特性，通過工業提取的腐植酸，與外源N、P、K、Ca、Mg、S等營養物質，進行一元、二元、三元、多元融合形成的肥料，達到事前協調、個性化反哺各種養分的目的。另一方面，通過與土壤中外源營養物質如N、P、K、Ca、Mg、S等有機結合，提高了速效養分含量，優化了土壤根際環境，達到了調動養分運轉的目的。

2.5 腐植酸肥料可優化養分組合

腐植酸提氮、解磷、促鉀，融合多元。一方面，可融合大量元素、中量元素、微量元素、有益元素等多種元素，充分發揮居間優化作用；另一方面，可進行一元、二元、三元、多元融合形成的肥料(個性化)，實現1+1＞2、1+1+1＞3的效果。腐植酸同時具有速效和緩效功能。小分子黃腐酸(102～103)與肥料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；中大分子棕腐酸(103～104)、高分子黑腐酸(104～106)與肥料結合后，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[28]。因此，腐植酸可根據不同作物及生長階段需要，按照配方需要任意搭配，實時向作物提供充足的養分。大量科研和應用成果均已實證了腐植酸“根際環境調控理論”的現實指導意義。

3 土壤生態環境控制理論

土壤生態環境的優劣直接或間接影響植物對養分的吸收。腐植酸是土壤的本源性物質，是土壤團粒結構的構造者，是土壤養分的運轉“倉庫”。利用腐植酸反哺土壤，于土壤生態環境親切、友好。

3.1 腐植酸是土壤的本源性物質

腐植酸是土壤肥力的基礎。無土不存，無其不肥。在土壤固相組成中，除了礦物質(重量占固體部分的95%以上)之外，就是土壤有機質(重量不到5%)。土壤腐殖質是土壤有機質中最主要的存在形式，一般占比高達80%。腐植酸是土壤腐殖質中最活躍的組分，一般占比高達75%以上[29]。在土壤形成過程之中，“有機質

腐殖質腐植酸”三者之間密不可分，腐植酸對土壤的形成、理化性質和肥力起著關鍵的作用。沒有腐殖質和腐植酸的土地，就不能稱其為土壤，僅僅是“土地”，甚至只是風化了的巖石而已[30]。

3.2 腐植酸是土壤團粒結構的構造者

團粒結構是農業生產上最寶貴的結構[29]。腐植酸本身是一種親水膠體，在土壤中起著吸附粘結的重要作用。在土壤形成過程中，腐植酸與各種微生物分泌的多糖醛酸甙、粘粒礦物以及鐵、鋁的氫氧化物等，通過不同形式與各種作用力相結合，形成了各種類型的有機無機復合體[31]。同時，在各種表面電荷和作用力下，通過團聚作用而形成了不同粒級的微團聚體，腐植酸與微團聚體的形成過程，賦予了土壤有機無機復合體鮮活的生命力[31]。

3.3 腐植酸調節土壤三相結構

土壤由固相、液相和氣相三相組成，三者之間是相互聯系、相互制約、相會作用的有機整體[31]。腐植酸是調節土壤三相結構的重要物質基礎。腐植酸是土壤團粒結構的構造者，可以形成不同粒級的微團聚體，這些微團聚體可以有效調節和改良土壤質地，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，保護和改善土壤結構，增加和保持土壤有效水份，從而有利于保持和協調土壤中的水、肥、氣、熱狀況，為植物根系生長發育提供良好的土壤環境[31]。

3.4 腐植酸是優質的有機質

傳統有機肥所含營養物質比較全面溫和，被認為是優良的有機質。然而，隨著農業生產方式發生的根本性轉變，如人畜糞便、秸稈、動物殘體等傳統有機物已經失去了“天然本色”，生產傳統有機肥的特質已不復存在[32]。與此同時，隨著含高銅、高鋅、高砷等飼料添加劑的廣泛使用，加之畜禽對微量元素的低利用率，導致畜禽糞便的重金屬含量超標，還有一些激素、抗生素、放射性物質及其他有機污染物含量超標[33,34]。對此，我們必須深刻認識到，工農業副產的有機質不一定安全，而經過標準化控制的腐植酸富存的有機質一定安全。凡是有機質不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有機質[32]。

3.5 腐植酸是土壤養分的運轉“倉庫”

腐植酸是土壤基礎肥力永續利用的“團粒寶貝”，既與土好，又于肥好，是土壤養分的運轉“倉庫”。在土地利用過程中，腐植酸保持著土壤有效養分支出量與補給量之間的平衡運轉，不僅是土壤自然肥力持久性的本質特征，也是形成土壤自然生產力的物質基礎。與此同時，腐植酸與化肥結合有著天然協同的條件。一方面，通過穩定、緩釋、控制作用，延長肥效，提高化肥利用率；另一方面，通過量的約束，調控釋放植物所需的營養元素，促進有效物質合成，平衡各種營養物質，從性狀上改善了化肥質量[32]。

4 引證近三年農田試驗案例

40年來，腐植酸肥料通過對作物葉面環境、根際環境和土壤環境的大面積應用研究，在節本增效、節能增產、解毒農藥、鈍化重金屬等方面顯示出顯著效果。且看如下8個案例。

【例1】增加作物產量

成都市農林科學院作物研究所湯云川等研究了葉面噴施水溶性生物腐植酸有機肥對馬鈴薯產量的影響[35]。結果表明，葉面噴施水溶性生物腐植酸有機肥后，與對照相比，馬鈴薯產量增加了4.02%～43.51%，單株結薯數增加了0.1～1.0個/株，單株塊莖重增加了0.007～0.080千克/株。追肥最佳經濟用量為50.01 L/hm2，其產投比達9.95，比對照提高12.91%。

【例2】改善作物品質

黑龍江省農業科學院周超等研究了腐植酸葉面肥對大棚西瓜產量和品質的影響[36]。腐植酸液體葉面肥噴施濃度為600倍液時，西瓜產量較對照增加了43.75%，同時西瓜品質得到了明顯改善，可溶性蛋白、維生素C及可溶性總糖含量比對照分別增加了19.9%、43.6%、35.1%，效果顯著。

【例3】增效氮肥

中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所袁亮等研究了3種增值尿素對小麥產量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影響[37]。結果表明，腐植酸尿素處理的小麥產量可較普通尿素提高13.63%，氮肥的表觀利用率和15N利用率分別提高15.63和3.70個百分點，肥料氮損失率降低9.52個百分點，表現出良好的增產增效效果。

【例4】增效磷肥

中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所李志堅等研究了含腐植酸增效磷肥對小麥產量和磷肥利用率的影響[38]。結果表明：土壤低磷水平下，含腐植酸增效磷肥處理小麥子粒產量比普通磷酸一銨提高26.28%，小麥吸磷總量比普通磷酸一銨增加42.59%，磷肥的表觀利用率平均提高了26.21個百分點；土壤高磷水平下，含腐植酸增效磷肥處理小麥子粒產量比普通磷酸一銨提高26.81%，小麥吸磷總量比普通磷酸一銨增加18.18%，磷肥的表觀利用率平均提高了6.13個百分點。

【例5】緩釋鉀肥

華中農業大學資源與環境學院劉金等研究了幾種緩釋鉀肥對烤煙鉀含量及產量和產值的影響[39]。結果表明，腐植酸緩釋鉀肥處理能夠顯著提高烤煙的產量、產值和經濟效益。與氯化鉀處理相比，腐植酸氯化鉀和包膜腐植酸氯化鉀處理可顯著提高烤煙打頂前上部、中部、下部葉的鉀含量，分別提高了15.30%、29.09%、50.63%和17.15%、36.20%、53.46%；其鉀肥釋放可以較好的與烤煙生育過程的需鉀規律相匹配，土壤速效鉀在生育后期并沒有降低，保證了生育后期烤煙鉀的需求。

【例6】液態營養地膜

內蒙古農業大學高靖等研究了腐植酸液態營養地膜對土壤和小麥作物性狀的影響[40]。結果表明，腐植酸液態地膜具有保溫保墑作用，可以明顯提高土壤肥力，與無膜相比，可使土壤中放線菌的數量增加1.63×107cfu/g，土壤全氮、全磷、全鉀、有機質含量分別提高0.685%、0.048%、0.076%、0.063%。小麥的平均株高增加3 cm左右、穗長增加1 cm左右、每穗實粒數增加2～4粒、千粒重增加0.3～0.8 g。

【例7】解毒農藥

福建師范大學湯鳴強等研究了腐植酸葉面肥對芥藍菜農藥殘留及抗氧化酶活性的效應[41]。結果表明：腐植酸葉面肥能促進芥藍菜吡蟲啉、毒死蜱和高效氯氰菊酯殘留的降解。與對照相比，腐植酸葉面肥可使芥藍菜葉片毒死蜱殘留量下降47.5%～65.8%。同時，腐植酸葉面肥能顯著提高高效氯氰菊酯脅迫下葉片SOD與CAT活性和吡蟲啉脅迫下葉片POD活性。

【例8】鈍化重金屬

農業部農業廢棄物能源化利用重點實驗室候月卿等研究了腐植酸對豬糞堆肥重金屬的鈍化效果[42]。結果表明：添加腐植酸對重金屬鉛(Pb)和鎘(Cd)表現為相對較好的鈍化能力，可使還原態 Pb和Cd向著對植物生長沒有毒性的氧化態和殘渣態轉化，轉化率可達29.51%和65.72%、33.90%和17.24%。

綜上，以腐植酸肥料三大創新理論為指導，可以實現腐植酸與氮、磷、鉀三大肥的最佳融合，提高三大肥利用率，于土壤親切，于產品增榮，于環境友好，于食品安全。需要強調的是，腐植酸可以萬用，可不是萬能的。腐植酸不能代替化肥，腐植酸只能“扶綠抬愛”，通過與化肥“聯姻”，可以“一榮俱榮”。相對于土壤環境而言，沒有腐植酸是不行的，沒有化肥是可以的；相對于作物養分供給而言，沒有化肥是不行的，有了腐植酸會更好；相對于各生育期營養供給(木桶)而言，腐植酸既可補短又可圓通；相對于土壤有機質而言，凡是有機質不等于腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有機質。讓腐植酸肥料三大創新理論指導肥料產業創新，通過構建植株立體高效施肥體系和食品源頭安全生產體系，以促進我國農業可持續發展、保障糧食安全生產。

[ 1 ]Numann P.M.. Plant Growth and Leaf-Applied Chemicals[M]. Boca Raton,Florida:CRC Press,Inc.1988

[ 2 ]Xu X.D.The effect of foliar application of fulvic acid on water use，nutrient uptake and yield in wheat[J].Aust J Agric Res,1986,37:343,350

[ 3 ]鄭平 主編.煤炭腐植酸的生產和應用[M].北京：化學工業出版社，1991

[ 4 ]DeKock P.C.. In fl uence of humic acids on plant growth[J].Science,1955,121:473～474

[ 5 ]Liu C.H.,Cooper R.J.,Bowman D.C..Humic acid application affects photosynthesis,root development,and nutrient contest ofcreeping bentgrass[J].Hortscience,1998,33(6) :1023～1025

[ 6 ]Commoner B.. Free radicals in biological materials[J].Nature(London),1954,174: 689～691

[ 7 ]Ogner G.. Chemistry of fulvic acid，a soil humic fraction and its relation to lignin[J]. Can J Chem,1971,49:1053～1063

[ 8 ]Vaughan D., Macdonald I.R..Some effects of HA oncation uptake by parenchyra tissue[J]. Soil Biol Biochem,1976,(8):415～421

[ 9 ]Senesi N..The role of free radicals in the oxidation and reduction of fulvic acid[J]. Soil Biol Biochem,1977,(9):397～403

[ 10 ]駱永明 著.土壤環境與生態安全[M].北京：科學出版社，2009

[ 11 ]Wang W.H., Bray C.M., Jones M.N.. The fate of C- labelled humic substances in rice cells in culture. J Plant Physiol, 1999, 154(2):203～211

[ 12 ]Ayuso M.,Hernandez T., Garcia C.. Effect of humic fractions from urbanwastes and other more evolved organic materials onseed germination. J Sci Food Agric,1996,72(4) :461～468

[ 13 ]梅慧生，楊玉明，張淑遠，等.腐植酸對植物生長的刺激作用[J].植物生理學報，1980，6(2)：133～139

[ 14 ]梅慧生，楊建軍.腐植酸鈉調節氣孔開啟度與植物激素作用的比較觀察[J].植物生理學報，1983，9(2)：143～149

[ 15 ]Vaughan D., Ord B.G.. An in vitro effect of soil organic matter fractions and synthetic humic acidson the generation of superox-idase radicals[J]. Plant and Soil,1982,66:113～116

[ 16 ]Vaughan D., DeKock P.C. Effect of benzyladenine and abscisic acid on superoxide dismutase in fronds of duckweed lemna gibba[J]. Physiol Plant,1983,58:239～242

[ 17 ]Concheri G., Nardi S., Reniero F., Dell Agnola G.. The effects of humic substances within the orizon of a Calcic luvisol onmor-phological changes related to invertase and peroxidase activities on wheat roots. Plant Soil,1996,179(1) : 65～72

[ 18 ]王天立，王栓柱，王書奇，等.關于黃腐酸在農業上的四大作用及其相關問題的研討[J].腐植酸，1997，(4)：1～8

[ 19 ]李燕婷，李秀英，肖艷，等.葉面肥的營養機理及應用研究進展[J].中國農業科學，2009，42(1)：162～172

[ 20 ]張太平，潘偉斌.根際環境與土壤污染的植物修復研究進展[J].生態環境，2003，12(1)：76～80

[ 21 ]Vimal O.P..J.Sci.Ind.Res.1972,(31):439～445

[ 22 ]李緒行，邵莉楣，殷蔚薏，等.黃腐酸和汪平酸對小麥萌發與幼苗生長及綠豆下胚軸生根的影響[J].植物學通報，1991，8(3)：51～55

[ 23 ]Vaughan D.. A possible mechanism for humic acid action on cell elongation in root segments of pisum sativum under asepticconditions. Soil Biol Biochem,1974，(6): 241～247

[ 24 ]許旭旦，諸涵素，楊德興，等.葉面噴施腐植酸對小麥臨界期干旱的生理調節作用的初步研究[J].植物生理學報，1983，9(4)：367～373

[ 25 ]中國農業百科全書總編輯委員會茶業卷編輯委員會，中國農業百科全書編輯部 編.中國農業百科全書[M].北京：農業出版社，1988

[ 26 ]許恩光，秦中強.發揮資源優勢，抓好腐植酸在農林業中的應用[J].腐植酸，1998，(4)：36～38

[ 27 ]科諾諾娃 著，周禮愷 譯.土壤有機質.北京：科學出版社，1966

[ 28 ]曾憲成.腐(殖)植酸與食品源頭安全——腐(殖)植酸是構筑食品源頭安全的最佳選擇[J].腐植酸，2005，(4)：1～10

[ 29 ]吳禮樹.土壤肥料學[M].北京：中國農業出版社，2004

[ 30 ]曾憲成.腐植酸本源性肥料可持續發展[J].腐植酸，2013，(4)：1～6

[ 31 ]竇森 著.土壤有機質[M].北京：科學出版社，2010

[ 32 ]曾憲成，李雙.讓腐植酸在補充和提升土壤肥力中發揮重要作用[J].腐植酸，2014，(2)：1～8

[ 33 ]黃鴻翔，李書田，李向林，等.我國有機肥的現狀與發展前景分析[J].土壤肥料，2006，(1)：3～8

[ 34 ]哈爾阿力·沙布爾，楊潤，阿依夏木.銅、鋅、砷過量對飼料安全性的影響——聚焦危害動物健康隱性元兇[J].中國動物保健，2008：56～59

[ 35 ]湯云川，陳濤，桑有順，等.葉面噴施水溶性生物腐植酸有機肥對馬鈴薯產量的影響[J].腐植酸，2014，(5)：10～14

[ 36 ]周超，周傳余，徐婷，等.腐植酸液體葉面肥對大棚西瓜產量和品質的影響[J].黑龍江農業科學，2013，(9)：36～37

[ 37 ]袁亮，趙秉強，林治安，等.增值尿素對小麥產量、氮肥利用率及肥料氮在土壤剖面中分布的影響[J].植物營養與肥料學報，2014，20(3)：620～628

[ 38 ]高靖.腐植酸液態營養地膜的制備與性能研究[C].內蒙古農業大學碩士學位論文，2014

[ 39 ]李志堅，林治安，趙秉強，等.增效磷肥對冬小麥產量和磷素利用率的影響[J].植物營養與肥料學報，2013，19(6)：1329～1336

[ 40 ]劉金，李進平，涂書新，等.幾種緩釋鉀肥對烤煙鉀含量及產量產值的影響[J].2014，35(3)：17～23!

[ 41 ]湯鳴強，黃伙水，姚源瓊.葉面肥噴施寶對芥藍菜農藥殘留及抗氧化酶活性的效應[J].中國農學通報，2014，30(31)：308～315

[ 42 ]候月卿，趙立欣，孟海波，等.生物炭和腐植酸類對豬糞堆肥重金屬的鈍化效果[J].農業工程學報，2014，30(11)：205～215