腐殖酸肥料在農業生產中的應用及研究進展*

牛育華，李 媛，龍學莉，趙冬冬，吳倩倩

(1.陜西科技大學，教育部輕化工助劑化學與技術重點實驗室 陜西西安 710021；2.陜西農產品加工技術研究院 陜西西安 710021；3.陜西省府谷職業中等專業學校 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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腐殖酸肥料在農業生產中的應用及研究進展*

牛育華1，2，李 媛1，3，龍學莉4，趙冬冬1，吳倩倩1

(1.陜西科技大學，教育部輕化工助劑化學與技術重點實驗室 陜西西安 710021；2.陜西農產品加工技術研究院 陜西西安 710021；3.陜西省府谷職業中等專業學校 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，并與其他化學成分(如氮、磷、鉀等)組合而成的多元復混肥料，屬于有機-無機肥料。綜述了腐殖酸肥料的生產工藝及其研究進展，分析了目前腐殖酸肥料存在的主要問題及未來的發展方向。

腐殖酸 應用 研究進展

腐殖酸是腐殖物質的主要組成部分，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肥料化合而成，主要產品有腐殖酸銨、腐殖酸磷、腐殖酸鉀、腐殖酸鈉、腐殖酸氮磷鉀復合肥以及硝基腐殖酸銨、硝基腐殖酸鉀等硝基復合肥類[2]。由于腐殖酸具有多種活性官能團和較大的比表面積，因此它也是一種環保型的吸附劑。隨著對腐殖酸研究工作的深入和儀器設備的改進，腐殖酸類產品的應用范圍將更加廣泛。作為一類可以開發利用的潛在有機資源，腐殖酸越來越受到國內外科技人員的重視，也為煤炭行業以及工農業的發展創造了有利條件[3]。

1 腐殖酸肥料的生產工藝

王玉玲等[4]概述了以雞西煤田的褐煤為原料生產氮磷鉀腐殖酸復混肥的生產工藝。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)

腐殖酸在反應溫度下與尿素反應，生成水溶性腐殖酸尿素復合物：

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)反應生成可溶性尿素腐殖酸復合物：

(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，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：原料煤矸石經干燥、粉碎后，用250m(60目)的分樣篩取樣，其中一部分與工業廢堿在加水的條件下發生煮沸反應，其余過篩后的煤矸石經冷浸數日后與反應產品一起過濾，濾渣棄之，液體即為產品腐殖酸鈉，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：廢堿質量分數8%，反應時間4 h，反應溫度70 ℃，靜置時間 48 h。采用該工藝制得的產品能促進作物早熟、增產，并可提高糖度，且產品價格便宜、合成工藝簡單、原料易得，具有較好的環境效益和經濟效益。

2 腐殖酸肥料的應用

2.1 刺激作物生長

姚艷艷[6]在常規施肥的基礎上，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，結果不但增強了辣椒的抗病能力，而且增加了辣椒的單株結果數。

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、產量及土壤物理、化學、生物學指標的影響。試驗設計了4個處理，分別為常規施肥(CK)、常規施肥+鋅肥+鉬肥(T1)、常規施肥+腐殖酸(T2)和常規施肥+鋅肥+鉬肥+腐殖酸(T3)。試驗結果表明，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、蒜頭直徑及產量。在河南蒜區大蒜生產中，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量和內在質量的影響。試驗結果表明：腐殖酸鉀肥與其他形態鉀肥在增加煙葉產量、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成分的比例協調上，表現出不同程度的優勢。由此可見，施用腐殖酸鉀肥可能成為我國在當前生產條件下提高煙葉產量和質量，特別是鉀素狀況的一個新思路。

焦玉生等[9]研究了腐殖酸復混肥對烤煙煙堿積累和產量、產值的影響。試驗設計3個處理：B1為無肥處理(CK)，不施用任何肥料；B2為本地常規施肥處理，即施用烤煙專用肥；B3為腐殖酸復混肥處理。試驗結果表明，與B1和B2相比，B3的產量、產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量的影響。試驗共設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。試驗結果表明：在小白菜上噴施含腐殖酸水溶肥料后，增產效果顯著，小白菜的畝(1畝=666.67 m2)產量提高93.98 kg，增產率為7.8%，增值187.96元，產投比為3.8∶1.0；同時，小白菜表現出葉色濃綠、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分吸收、產量和氮素利用率的影響。試驗結果表明：腐殖酸能明顯提高玉米產量及氮素利用率；從玉米產量和氮素利用率綜合來看,在尿素中添加質量分數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復混肥提供了理論基礎。

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，可溶性蛋白質含量的增加也提高了根系活性，能降低膜質過氧化程度。其機理可能是腐殖酸鉀中的腐殖酸與鉀協同發揮作用,一方面腐殖酸作為一種生理活性物質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，使其更好地發揮作用。

Nardi S.等[13]研究了腐殖酸肥料中的腐殖質對植物生長和新陳代謝的生理效應。研究表明：植物生長取決于腐殖質的濃度和質量分數，質量分數小的腐殖質很容易到達高等植物細胞的質膜；在某種程度上,質量分數大的腐殖質只能與細胞壁交互。因此，腐殖質的質量分數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特征的影響，以期為黃瓜種植提供理論支持。試驗結果表明：施用腐殖酸肥料后，植株長勢顯著增強，具體表現在黃瓜的株高、主干直徑、葉柄直徑、葉片厚度、葉片面積和開花數指標方面，各指標的增幅分別為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效果的影響。試驗共設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育并改善產量結構，具有明顯的增產、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，主要影響果枝數和果節數，進而影響棉花產量；噴施腐殖酸處理比常規對照增產9.9%，比清水對照增產11.3%。

許永華等[17]研究了腐殖酸肥料對人參生長和產率的影響。試驗結果表明：增施腐殖酸肥料能促進人參的生長，并可提高產量；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，對人參生長和產率有顯著的影響。

2.2 改良土壤結構

土壤是農作物生長的基礎，腐殖酸結構單元中含有的羥基和羧基可與土壤中的鈣離子發生螯合反應，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，進而改良土壤結構[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量的影響。試驗結果表明：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；番茄通過吸收營養成分，可以增強抗逆性，減少早疫病和臍腐病的發生，降低其爛果率。

張蘭英等[20]研究了腐殖酸與復合肥配施對白蠟生長和土壤特性的影響。試驗共設4個處理：處理1，未施肥對照(CK)；處理2，單施腐殖酸；處理3，單施復合肥；處理4，腐殖酸與復合肥同時施用。試驗結果表明：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、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分提供了物質基礎；與常規施用復合肥相比，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在其胸徑上[21]，說明單施腐殖酸在試驗期內的田間應用效果明顯劣于復合肥，這是由于復合肥含有較多的氮、磷、鉀養分，短期內可及時滿足白蠟幼苗生長對養分的需求。

Winarso S.等[22]研究了從堆肥中提取的腐殖質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。試驗結果表明，腐殖質對銅的吸附可達300 mg/kg，對土壤的修復效果明顯。

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 腐殖酸肥料的發展方向

腐殖酸肥料具有優良的特性，大力推廣該種肥料必然會為農業生產注入新的活力，但腐殖酸肥料中未經加工的腐殖質含有大分子聚合物，短時間內很難被微生物分解，在保護土壤的前提下，應控制其施用量，否則會加重土壤的次生鹽漬化。因此，原生腐殖質在加入肥料前應該先進行氧化、氨化等活化處理，以增加其有效性，同時應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構尚有爭議，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，腐殖酸肥料的生產工藝處于粗制品階段，生產工藝體系不成熟，評價體系及生產體系缺乏統一標準，應盡快制定腐殖酸類肥料加工的系列標準。

(3)腐殖酸是一類混合物的總稱，不同成分物質的溶解性能不同，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。

[1] 李小為，金俊艷，任學坤.腐植酸類肥料的應用[J].現代化農業，2009(3)：11- 12.

[2] 中腐協.腐植酸類肥料分類(討論稿)[J].腐植酸，2013(1)：43- 49.

[3] 牛育華，李仲謹，郝明德，等.腐殖酸的研究進展[J].安徽農業科學，2008(11)：4638- 4639.

[4] 王玉嶺，柴忠富.腐植酸復混肥的生產及肥效[J].磷肥與復肥，1996(3)：66- 67.

[5] 李淑云，趙文生.用工業廢堿制取腐植酸類肥料[J].吉林化工學院學報，2002(2)：20- 22.

[6] 姚艷艷.“含腐植酸水溶肥料”在辣椒上的肥效試驗[J].現代農業，2016(4)：11- 12.

[7] 王喜枝，王崇華，王立河，等.鋅鉬與腐殖酸配施對大蒜生理特性及土壤性質的影響[J].中國蔬菜，2016(3)：43- 48.

[8] 蓋亞波，婁翼來，王玲莉,等.腐殖酸鉀肥對烤煙煙葉產量和質量的影響[J].現代農業科技，2008(8)：117.

[9] 焦玉生，張吉立，孫海人，等.腐殖酸對烤煙煙堿積累與產量產值的影響[J].青島農業大學學報(自然科學版)，2014(3)：209- 212.

[10] 賀麗潔.含腐植酸水溶肥料在小白菜上的試驗初報[J].陜西農業科學，2016(1)：33- 34.

[11] 陳振德，何金明，李祥云，等.施用腐殖酸對提高玉米氮肥利用率的研究[J].中國生態農業學報，2007(1)：52- 54.

[12] 梁太波，王振林，王汝娟，等.腐植酸鉀對生姜根系生長發育及活性氧代謝的影響[J].應用生態學報，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] 趙興俊，張濤.腐殖酸肥料對黃瓜苗期形態的影響[J].農業與技術，2015(18)：1.

[15] 蔡龍.噴施腐殖酸肥料對駿棗的增產效果[J].山西果樹，2015(2)：56.

[16] 吳小娟，成玉，王加軍，等.新型水溶肥料在棉花上的應用肥效研究[J].現代農業科技，2014(7)：41.

[17] 許永華，張國榮，宋心東，等.腐殖酸液肥在農田栽參上的應用研究[J].現代農業科技，2014(3)：82.

[18] 付保東.腐殖酸在土壤改良中的應用研究進展[J].防護林科技，2016(3)：83- 84.

[19] 白瑞芳，樊慶魯.腐殖酸專用肥在加工番茄上的使用效果試驗[J].腐植酸，2010(4)：7- 8.

[20] 張蘭英，劉桂民，劉德璽.腐殖酸與復合肥配施對白蠟生長和土壤特性的影響[J].山東林業科技，2015(4)：57- 60.

[21] 吳俊杰，劉方春，馬丙堯，等．濱海鹽堿地白蠟的施肥效應[J]．林業科技開發，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] 邢尚軍，劉方春，杜振宇，等.腐殖酸肥料對楊樹生長及土壤性質的影響[J].腐植酸，2012(2)：43.

[24] 張敬敏，劉春生，葉桂梅，等.腐殖酸與無機肥配施對I- 107歐美楊養分和土壤肥力的影響[J].林業科學，2011(9)：158- 161.

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

陜西省農業科技創新資助項目(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

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1006- 7779(2016)05- 0009- 04

2016- 05- 27)