腐殖酸及腐殖酸肥的性質與應用

劉征捷(天津市園林花卉管理中心，天津 300000)

0 引言

腐殖酸是由動植物遺骸經過化學反應和微生物分解形成的一類大分子有機物，廣泛存在于土壤、水體等自然環境中，具有很高的利用價值。它可以改良土壤，活化礦質元素，促進微量元素利用，提升營養元素的緩釋，還可刺激植物發育增強植物抗性[1]。腐殖酸肥料是以含有腐殖酸的自然資源(泥炭、褐煤、風化煤等)為原料，與含各類營養元素如：鉀、鈉、磷、鈣、鎂等物質化合制成的一種肥料，在未來的農林生產實踐中具有廣闊的發展前景。

1 腐殖酸的成分

腐殖酸是一種含芳香結構的天然大分子有機酸，基本結構由芳環及脂環組成，環上連接有羥基、羧基、甲氧基、羰基等官能團，其分子上還含有自由基，具有生理活性。腐殖酸包含黃腐酸、棕腐酸和黑腐酸。

(1)黃腐酸(富里酸)，酸性，具礦物質腐蝕能力，可使土壤難溶的礦物質(鐵、鈣、鎂、錳等)變為可溶，使植物有效吸收。

(2)褐腐酸(胡敏酸)，親水膠體，帶負電荷，可以吸收或置換土壤中的銨、鈉、鉀離子等。使土壤顆粒成為保水保肥的小水庫和肥料庫，提高土壤保水保肥能力，增加土壤孔隙。

(3)黑腐酸是在冰凍和干燥作用下與礦物質牢固結合的褐腐酸，作用不大。

2 腐殖酸的特點

(1)溶解性。腐殖酸可以溶解在水、鹽、酸或堿以及一些有機溶劑中，這些可以作為腐殖酸的浸提劑。

(2)酸性。腐殖酸分子式中的羥基、羧基等基團使其呈弱酸性。

(3)離子交換性。腐殖酸的羧基-COOH等官能團的H+可以被 Na+、K+、NH4+等金屬離子置換而生成弱酸鹽，所以具有較高的離子交換容量。

(4)絡合性。由于腐植酸含有大量的官能團，可以與一些金屬離子 (如：Al3+、Fe2+、Ca2+、Cu2+、Cr3+等)形成絡合物或螯合物。

(5)生理活性。腐殖酸可以促進植物生理活動。

3 腐殖酸的作用

3.1 物理作用

腐殖酸可以促進土壤形成團粒結構，改善鹽堿土表層結構，影響鹽分上升，起到隔鹽效果，增強土壤的保肥供肥能力，減少養分流失，延長土壤供肥的時間。

通過改善土壤結構還可增加土壤持水量，提高土壤抗寒能力。它還可使土壤顏色加深，增加其對陽光的吸收，提高地溫。

3.2 化學作用

腐殖酸可以正反雙向調節土壤pH值，提高土壤交換容量，達到酸堿平衡，從而提高土壤的緩沖能力。腐殖酸含有多種官能團，如：羰基、羥基、羧基、甲氧基等，有較強的離子交換和吸附能力。其可以提高土壤中速效鉀的含量，增強植物對N的吸收，降低P的固定性，從而把N、P、K有效地貯存于土壤中。

N是植物生長不可或缺的養分，氮肥被施入土壤后，容易快速隨空氣和水流失，能夠真正被吸收利用的N并不多。腐殖酸的羥基、羧基等酸性官能團能夠與氮元素反應，形成穩定絡合物，這些絡合物可在土壤中存留較久，氮元素可以緩慢分解釋放，減少氮的損失，提高氮肥利用率[3]。

P也是植物必備的養分，腐殖酸可增強磷肥效果。速效磷肥被施入土壤后，P元素易被土壤中金屬離子固定，難以被吸收利用。而腐殖酸可以與土壤中的Fe以及Al等金屬離子形成螯合物和絡合物，可降低金屬離子對磷的固定，保障磷的有效性[4]。同時，腐殖酸還可以在氫氧化鐵及氫氧化鋁的表層形成一層保護膜，降低其對磷酸根離子的固定[5]。腐殖酸還可以代換或吸附磷肥中的鈣離子。

腐殖酸對鉀肥有增效作用，腐殖酸中官能團可吸收儲存鉀離子，使鉀肥緩慢分解，提高鉀肥利用率，既可防止鉀在淋溶性土壤及沙土中隨水流失，又可防止鉀在粘性土壤中被固定。

3.3 生物作用

腐殖酸含有多種活性官能團，可增強作物體多酚氧化酶、氧化氫酶的活性，從而刺激植物的生理代謝，促進其生長發育。

腐殖酸還可與土壤中銅、鐵、錳、鋅等難溶的金屬離子絡合為可溶性物質，以水溶性離子態與根系發生代換，進入植物體內。這些金屬元素是各種活性酶的必要成分，經絡合作用，可有效被根系吸收，這一點是腐殖酸類肥料特有的功能。

同時，腐殖酸還可與土壤中微量元素形成螯合物，增加其從根部向其他部位運轉的數量，調節微量元素與大量元素的比例及平衡狀況，以提高酶的活性，加強蛋白質、脂肪、糖分、淀粉及各種維生素的運轉及合成作用，加速各種代謝的初級產物從莖葉或根系向果實、種子運轉，促進果實膨大、籽粒飽滿[6]。

此外，腐植酸還能促進土壤中各類有益微生物的分解活動，也可以產生熱量，提高地溫約1～3 ℃，幫助作物抗寒抗凍。

4 腐殖酸肥的種類

按腐殖酸肥原料的來源，可以分為礦物源腐殖酸肥料和生物質腐殖酸肥料。按肥料含量的類型及數量可以分為：腐殖酸單質肥料，含腐殖酸復合肥料、摻混肥料，腐殖酸有機肥料及其他腐殖酸肥料等。

目前我國的腐殖酸類肥料有三大類：一類為袋裝大肥，一般作為底肥，用于改良土壤，提高肥力；第二類是沖施肥，向可溶性腐殖酸中添加氮磷鉀等營養元素，可以促進根系發育，提高作物抗病、抗寒、抗旱等抗性，同時補施氮磷鉀等元素[7]；第三類是葉肥，作用機理與沖施肥差不多，通過向葉片噴施補充營養，刺激植物生長。

5 幾種常見腐殖酸類肥料的制備原理

通過腐殖酸與N、P、K以及各種植物所需微量元素的復配，可制成三十多種專用有機肥。

5.1 腐殖酸銨

(1)當原料中鎂、鈣離子含量小于2.5%，腐殖酸含量達到40%以上的，可以采取直接氨化法進行制備；(2)當腐殖酸含量在30%以上40%以下的，鈣、鎂含量大于2.5%，則需使用碳酸氫銨或碳化銨與腐殖酸鈣、鎂分解法，制取腐殖酸銨。

5.2 硝基腐殖酸銨

以硝酸為氧化劑，使腐殖酸中芳香族的結構發生氧化分解反應，從而增加它的羥基、羧基等活性基團，腐殖酸分子引入硝基，形成硝基腐殖酸，再與氨水發生氨化反應，制成硝基腐殖酸銨。

5.3 腐殖酸鈉及腐殖酸鉀

利用腐殖酸結構中的酸性基團如：羥基、羧基等，與苛性堿發生中和反應，生成溶于水的腐殖酸鈉和腐殖酸鉀。過濾后使殘渣分離，即得到腐殖酸鈉或腐殖酸鉀，再將液態的腐殖酸鈉、腐殖酸鉀進一步蒸干、濃縮，或直接使用噴霧干燥，即得到腐殖酸鉀或腐殖酸鈉肥料。

5.4 腐殖酸復合肥

用腐殖酸銨與鉀肥、過磷酸鈣以及植物所需微量元素混合，即制得腐殖酸復合肥。

5.5 長效腐殖酸尿素

向腐殖酸中加入尿素，制成腐殖酸尿素有機絡合物。這類肥料的效果優于腐殖酸及尿素，是一種集有機肥與化肥優勢于一身的新品種肥料。長效腐殖酸尿素可以作為基質用來制備各種緩釋型專用復混肥料。這種肥料中的氮的利用率可以被大大提升(1～2倍)，使肥效更加持久。

5.6 腐殖酸生物復合肥

腐殖酸生物復合肥是在傳統肥料的基礎上加入解磷、解鉀以及固氮的菌類而得到生物復合肥，可以充分提高化肥的肥效。

6 腐殖酸肥的使用方法及注意事項

6.1 浸種

先將腐殖酸溶于水，后浸種，實驗表明，這樣可以明顯提高種子的發芽率，縮短出苗時間增強幼苗的根系生長能力。但是在浸種的時候一定要注意肥料濃度，一般情況下濃度宜為0.000 5%～0.050 0%，浸泡時間宜為5～10 h，像水稻及棉花等種殼較硬的可以浸泡24 h[8]。

6.2 浸根及蘸根：

在植物移栽前，如：水稻、甘薯等，以0.01%～0.05%濃度的腐殖酸鉀或腐殖酸鈉溶液對植物進行蘸根或浸根。其可以促進植物移栽后提高成活率，加速植物根系生長。

6.3 根外噴灑

配置濃度為0.01%～0.05%的腐殖酸有機肥，選擇下午2～4時，在作物花期對植物葉面進行噴施2～4次。經過噴施，植物的座果率及產量可以明顯提高。

6.4 基肥使用

將固體腐殖酸肥作為基肥施入土壤，可以正反雙向調節土壤pH值，平衡土壤酸堿度。作為基肥，濃度宜為0.05%～0.10%，還可與農家肥料混合使用，容易被植物吸收。

6.5 追肥

在作物的苗期及抽穗前，向作物噴灑或濃度為0.01%～0.10%的腐殖酸肥水溶液，每畝地可噴灑250 L左右，也可在根系附近直接澆灌，這樣可以起到促進植物幼苗生長發育的作用。

各類腐殖酸肥料，成分不同、配比不同，導致其中養分含量不同。針對每種類型的腐殖酸肥，應注意施用的時間、條件及濃度。如：腐殖酸鈉、腐殖酸鉀屬于激素類肥料，施用時應注意，溫度高時見效較快，溫度低時見效較慢，一般溫度高于18 ℃以上時見效快。但若溫度高于38 ℃時，會加速作物的呼吸作用，積累作用下降，容易造成減產，這時可以減少施用次數及用量。

腐殖酸類肥料是以腐殖酸原料為機制，適量添加植物所必須的養分，經過科學配比而制成的一種有機肥料。它可以增強肥料效果、改良土壤、提高植物抗性、改善植物品質。

7 結語

腐殖酸來源于土壤，利用腐殖酸為原料制成的各類肥料屬于綠色肥料，符合我國可持續發展的理念。合理施用腐殖酸類肥料可以有效地協調生產與資源環境之間的矛盾，為我國農林產業帶來新的活力。