煤质腐植酸在农业生产中的作用李善祥（中国科学院山西煤炭化学研究所，太原）摘要煤质腐植酸粗 略分为腐植酸（ＨＡ）和黄腐酸（ＦＡ）两大类，是芳香稠环缩合程度不同、取代度不同的多取代 芳香羧酸混合体，不可能用单一的化学结构表示。煤质腐植酸在农业上有广阔的应用前景，在改良 盐碱地上有明显效应，能够促进土壤微生物活动，增加土壤酶活性；应用于化肥可作为缓释剂、包 衣剂，可增加肥效，减少挥发，提高化肥利用率；有促进植物呼吸和新陈代谢功能，用来生产各种 植物生长调节剂和增糖剂、抗旱剂、抗寒剂等；与农药配合使用有缓释和增效作用；在养殖业中可 配制各种饲料添加剂。关键词煤质腐植酸；黄腐酸；化肥；农药；土壤；农业煤质腐植酸（Ｈｕｍ ｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｃｏａｌ）是指来自低阶煤（泥炭、褐煤、风化煤等）中的腐植质类物质， 从煤形成的煤化和变质程度而论依泥炭、褐煤、风化煤的顺序而加深。煤质腐植质类物质粗略分为 腐植酸（Ｈｕｍｉｃａｃｉｄ，属其中的碱可溶分）、黄腐酸（Ｆｕｌｖｉｃａｃｉｄ，属其中的 酸可溶分）两大类。黄腐酸（ＦＡ）比腐植酸分子相对要小，稠环缩合程度要低，脂肪链结构相对 较多。从农业应用角度来看，ＦＡ活性更容易被作物吸收利用。一般常将两者笼统称为腐植酸类物 质。腐植酸类物质不是简单的纯净物质，它是芳香稠环缩合程度不同、取代度不同的多取代芳ｑ香 接酸混合体系，因此它不可能用单一的化学结构来表示。ＨＡ类物质的组成结构十分复杂，都是Ｈ Ａ因来源不同，地域地质环境不同也不完全相同，人们对ＨＡ类物质的认识仍在不断加深。Ｈａｗ ｏｒｔｈ曾设计了一个ＨＡ图解示意式，Ｓｃｈｎｉｔｇｅｒ曾提出一个ＦＡ结构式，显然只是示 意而已，谈不上准确和完美。一般的应用并不需要将棕腐酸和黑腐酸再加以分离，其原因一方面是 缓济上难以过关，另一方面就一般应用尚未发现两者有什么显著差别。国内外研究早已证明，煤质 地和土壤ＨＡ的结构、性质及对作物的影响有类似之处。这正是多年来人们将煤质ＨＡ类物质的系 列制品当作肥料施用，作为土壤ＨＡ的补充来源的主要原因。Ｊ煤质腐植酸类物质的基本骨架结构 和活泼功能团决定了它的基本性质和应用基础。它的生物活性和刺激活性又是农业应用不可缺少的 重要特性。煤质ＨＡ作为肥料工业的一个组成部分，自本世纪五六十年代以来，日本、前苏联、美 国等国家相继建立腐肥工业，生产各种产品在农业上应用。我国自１９８４年农业部组织全国几十 所大专院校和科研单位在全国试验示范推广以来，ＨＡ类肥料在农业生产中的应用有了长足的进步 。目前全国ＨＡ复合肥、专用肥生产厂达几十家，近两年发展势头更快，ＨＡ类肥料在农业生产中 的作用越来越大，一些高水平研究和应用成果引起了国际上的关注和赞誉。本文就煤质ＨＡ类物质 在农业相关领域中的作用作一综述，以期对促进和引深ＨＡ在农业领域的应用有所稗益。１对土壤 的改良作用煤质ＨＡ是一种有机胶体，在土壤中可促进团聚体的形成，有助于改善土壤结构，调节 土壤水、肥、气、热状况。ＨＡ的酸性功能团可中和盐碱土的碱性，新疆等地试验证明，连续两年 施用ＨＡ使盐碱地ＰＨ值由９．０降到８．０。这种改良土壤的作用在黄淮海地区治理中得到成功 应用。ＨＡ对耕层土壤的疏松作用表现为可破坏盐分沿毛细管孔隙随水分上升，减少表土盐含量和 降低表土盐分累集，称为隔盐作用。这种作用可减轻盐碱对作物幼苗的为害，提高出苗率。国内试 验表明，沟施腐铰，使０～ｓｃｍ表土中全盐量较不施的减少１／３，盐离子浓度明显下降。离子 交换性能是ＨＡ的又一特性，ＨＡ的高价阳离子交换容量比一般土壤高出１０倍以上，土壤施人Ｈ Ａ可使Ｃａ‘”、Ｍｇ’“吸附能力显著提高，相应地加速了土壤中Ｎａ”，ＣＩ一等的淋洗速度 ，促进表土盐分下降。ＨＡ是一类能促进土壤微生物活动，增加土壤有益微生物数量，增加土壤酶 活性的生物活性物质。通过测定土壤释放ＣＯ。量的方法已证实，施用ＨＡ对土壤微生物活性有明 显影响。国内试验证明，ＨＡ可使土壤中纤维素酶、磷酸酶、蛋白酶活性提高６％～４２％。采用 适当改性手段提高ＨＡ活性有助于提高改土效果，如年轻煤硝基腐植酸（ＮＨＡ）改土明显优于原 煤ＨＡ。ＨＡ改良土壤是一项缓效工程，仍具有一定意义。２一对化肥的增效作用２．１对氮肥的 增效作用——，—。—。解，—————。—。。——一：二为芳香稠环缩合度，Ｒ；，Ｒ。为脂 肪链。ＨＡ与碳酸铰或氨水可以发生如下反应：腐铰的解离度比ＮＨ。ＨＣＯ。弱，更稳定，因此 它可使氮素挥发，淋失显著减少。国内试验证明，等氮量的碳酸按和腐按比较可使氮素挥发损失由 １３．１％降到２．０４％，肥效从２０多天延长到６０天以上，而且还有后效。ＨＡ和腺素的络 合反应人们已经研究很多。试验证明，ＨＡ和腺素可以生成腐一脉络合物。其作用示意如下：这种 络合物在土壤中的稳定性远高于腺素。另外，新近研究表明，ＨＡ有降低豚酶活性、抑制晚酶分解 的作用（这种作用在一定条件下可逆转），使腺素分解减缓，降低氮的挥发。腐晚作为一种长缓效 氮肥，许多国家从６０年代起就相继发展和施用。作者以ＨＡ为主要材料开展的包膜涂层腺素的研 究也取得可喜进展。ＨＡ和豚素都具有螫合金属离子的性能，因此发展ＨＡ一Ｕ。Ｍｎ复合肥（Ｕ 一腺素、Ｍｎ一微量元素）也是很值得引起注意的。ＨＡ作为一种大分子极性物质通过离子交换和 吸附也可使氮肥达到缓释增效、降低挥发与流失的作用。ＨＡ靠其生物活性促进根系发育及作物体 内氮素代谢从而使氮的吸收利用率提高。２．２对磷肥的增效作用ＨＡ对磷肥作用的研究近些年主 要集中在ＨＡ及其氧解产物对速效磷的保护方面，其用意在于减少土壤对速效磷的固定，促进磷肥 的吸收利用。增效机理概括起来有以下几种观点。’·’·‘络合学说，磷肥在酸性土壤中很容易 被土壤中的．Ｆｅ，ＡＩ离子固定，生成不溶性Ｆｅ，ＡＩ磷酸盐。ＨＡ中的活性功能团通过络合 或资合与土壤中的Ｆｅ，ＡＩ反应生成络合或螫合物从而减少或避免了Ｆｅ，Ａｒ对磷的固定。其 作用机理示意如下：在碱性土壤中，磷很容易被土壤中的Ｃａ’“，Ｍｇ’”（一般为ＣａＣｏ。 ）作用转化成磷酸三钙而被固定。ＨＡ能促使磷酸三钙向二钙和一钙转化：ＨＡ的Ｃａ，Ｍｇ，Ｆ ｅ，ＡＩ络合物容易被作物吸收从而提高磷肥的利用率。２·２·２阴离子交换吸附学说ＨＡ的阴 离子在土壤矿物极性吸附中与磷酸根离子有竞争作用，可减少磷酸根离子被矿物质吸附。ＨＡ可以 通过其很强的负电性发生同晶代换将被吸附的磷酸根离子从土壤矿物中取代出来。还有的研究者认 为，在这些过程中还伴有ＨＡ与磷酸根离子形成可溶性螫合物，减少土壤对磷的固定。２．２．３ 包被学说如上所述，ＨＡ是一种性能很好的有机胶体，在Ｆｅ（ＯＨ）。，ＡＩ（ＯＨ）。等的表 面形成一种保护膜，减轻铁铝氢氧化物对磷酸根离子的吸附。上述三种学说都是从一个方面解释Ｈ Ａ对磷的增效机理，很难评价哪一种更正确，笔者认为，ＨＡ对磷的增效是综合效应，而非单一因 果。磷肥利用率低的原因之一是磷在土壤中扩散速度很慢，移动距离短，与根系接触困难。国内模 拟试验证明，添加ＨＡ可使磷在土壤中移动距离增加一倍。ＨＡ对根系的刺激作用增加了根系与磷 肥接触面积，有助于提高磷肥利用率，国内外目前利用ＨＡ可使磷的利用率提高３０％左右。３对 微肥的增效作用土壤中的微量元素及无机微肥多因难溶于水而难被作物吸收，化学螫合微肥因螫合 剂昂贵而难为农民接受，ＨＡ类物质作为一种源广价廉的天然螫合剂与微量元素螫合后很容易被作 物吸收。国内ＨＡ—Ｚｎ及ＨＡ—Ｆｅ在应用中取得很好效果。使用ＨＡ—Ｚｎ同ＺｎＳＯ。比较 表明，有效Ｚｎ利用率可提高３４％左右。ＨＡ—Ｆｅ防治果树、大豆缺铁性黄叶病比单独使用Ｆ ｅＳＯ。·７Ｈ。Ｏ效果更好，其价格要比ＥＤＴＡ—Ｆｅ便宜得多。近年来国内外各种微肥使用 ＨＡ类物质改善和提高微量元素利用率的研究开发发展很快。笔者认为，从ＨＡ类物质深加工改性 方面深入研究ＨＡ类微肥的潜力和前景都很大，值得引起重视。４刺激作用与抗逆性能ＨＡ类物质 的刺激作用方面的研究世人已作了大量工作，ＨＡ对植物生长发育有刺激活性是肯定无疑的。研究 表明，ＨＡ能促进作物呼吸和新陈代谢，促进各种酶特别是糖转化酶的活性，促进细胞发育和植物 生长，增强植物吸收养分能力等等。ＨＡ有“呼吸肥料”之称，这是因为它对植物呼吸影响比较突 出。ＨＡ的刺激作用被认为是分子中的酚羟基、酿基等活性功能团参与了植物体内的氧化还原过程 ，酚与酿的相互转化，ＨＡ既是氧的活化剂又是氢的载体，提高了植物体内的氧化还原势，其反应 机理如下：不稳定中间体从有机物（具有高氧化势）中得到活泼氢植物在缺氧环境下这种作用更突 出。ＨＡ促进多糖酶活化使果胶年幼细胞壁中物质水解，从而使细胞壁软化易于伸长分裂，促进细 胞纵向和横向生长，增大细胞面积，使细胞可塑性和渗透性相应提高。新疆哈密瓜、西瓜等施用Ｈ Ａ类物质后含糖量提高，主要原因就是糖转化酶活性提高促使难溶于水的多糖转化为易溶于水的单 糖的结果。另外，由于ＨＡ能促进植物对磷的吸收，有利于磷酸烟酞腺源吟二核着酸（ＮＡＤＰＨ ）和三磷酸腺成（ＡＴＰ）等的生成，这两种化合物在碳水化合物合成过程起重要作用，这也是能 增加糖累集的一个原因。由于植物体内含糖量增加故渗透压提高，使水分蒸发减少，增加了根部对 水的吸收并促进新陈代谢，从而使作物抗旱、抗寒等抗逆性能提高。我国研制的ＦＡ抗旱剂１号对 小麦抗干热风取得很好效果。大面积推广表明，干热风时期喷施抗旱剂１号，可使小麦叶面气孔开 张减小，水分蒸腾降低，增加根部蓄水，强化代谢功能。在西北、华北等小麦区推广施用增产幅度达８％～１２％。１９８５年在澳大利亚举行的“ＰｌａｎｔＧｒｏｗｔｈ，ＤｒｏｕｇｈｔａｎｄＳａｌｉｎｉｔｙ”会议上引起国际学术界极大兴趣。深入研究ＨＡ在干旱农业方面的应用意义十分重大。ＨＡ类物质在水稻育秧床土上应用及小麦拌种和喷施也对抗寒等有明显效果，主要原因
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