腐植酸本源性肥料可持续发展

2013-09-25曾宪成

腐植酸 2013年4期

关键词：腐植酸肥料土壤

曾宪成

(中国腐植酸工业协会北京 100120)

腐植酸，乃大地之母——生态文明之本怀。

没有了腐植酸的地球到底会怎么样，很难想象？！没有了腐植酸的土壤，活力一定会衰竭。

人是地球之灵，解决问题总会有智慧，总会有办法。

1 土壤腐植酸本源性所指

1.1 土壤腐植酸的自然属性

腐植酸是土壤的物质基础。国际标准化组织(ISO)将土壤定义为具有矿物质、有机质、水分、空气和生命有机体的地球表面物质。腐殖质是土壤有机质中最主要的一种形态，占土壤有机质的60%～80%；腐植酸是土壤腐殖质中最活跃的组分，一般占土壤有机质的60%以上。

腐植酸作为腐殖质中最活跃的部分，对土壤的形成、理化性质和肥力起着关键的作用：

——腐植酸对有机无机复合体和土壤结构起着主导作用，进而影响着土壤的物质能量循环；

——腐植酸促进和制约着土壤金属离子、微量元素的迁移、固定和淋溶；

——腐植酸是土壤结构的稳定剂；

——腐植酸影响着土壤的盐基交换容量；

——腐植酸对土壤养分、水分具有吸贮、转化、释供能力；

——腐植酸对土壤自我调控能力与抗逆性能和对土壤生态系统的全部功能均产生极其重要的影响。

结论：腐植酸是土壤的本质属性毋庸置疑。没有腐殖质和腐植酸的土地，就不能称其为土壤，土壤具有的耕植功能将丧失殆尽。

1.2 土壤腐植酸的社会属性

土壤环境对人类和其他生物的生存和繁衍以及社会经济发展影响重大。土壤环境的好坏直接反映土壤受到污染的程度。

目前，我国土壤环境急剧恶化，污水灌溉造成土壤中镉、汞等重金属的富集，盐渍化，以及氰、酚、多环芳烃等有机化合物的污染；工业排放、汽车尾气等大量有毒、有害气体排放到大气中对土壤造成的酸化和严重污染；化肥、农药的过量和不合理施用导致土壤内部团粒结构团粒受到破坏并减少，土壤空隙度变小，蓄水保肥能力下降，从而使土地板结，并盐碱化，土壤微生物的呼吸作用降低；工业废物和城市垃圾产生的不易被土壤微生物分解的“白色污染”造成化学污染，破坏土壤结构，影响耕地质量和土壤的透水性、透气性等，抑制农作物的生长发育，造成减产。总之，土壤环境的恶化直接影响农作物的质量和产量，影响正常的农业生产。

1807年，德国的汤姆森(Thomson)第一次从土壤中用碱液提取腐植酸，至今206年。腐植酸经历了从过去的化学探索、理论形成、研究应用，到如今的大量开发生产等过程。经过长期的探索实践证明，腐植酸是净化土壤、维护土壤健康的本源性物质毋容置疑[1]。

结论：面对土壤环境防治，向土壤投放物质，应该拉一条红线，哪些物质能投，哪些物质不能投，哪些物质必须“优化”达标后才能投。为此，土壤腐植酸不仅须要一如既往地发挥本身的自然属性，在土壤环境防治中又被赋予了神圣的社会属性[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，但发挥的作用不小。

——腐植酸是一种亲水的可溶胶体，既可凝聚又能胶溶。

——腐植酸通过胶体作用形成团粒结构，增加土壤微团粒结构和毛细管孔隙度、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质，具有较大的吸附能力。

——腐植酸中的醌基有脲酶抑制剂生理功能；腐植酸和硝基腐植酸的铁盐或钠盐有明显的脲酶抑制作用。腐植酸与尿素络合反应形成的腐脲产品，能够抑制土壤脲酶和硝化细菌活性，有效地控制尿素释放和分解的速度。

——腐植酸的络(螯)合性能对金属以及矿物的迁移、固定和积累，化学反应性和生物利用度等都有直接影响。腐植酸-金属络(螯)合物一般呈水合物形态，也有些腐植酸与微量元素的络(螯)合物难溶于水，但是其胶体粒子仍是活化态，在植物根部酸性环境或土壤微生物作用下会不断供给植物营养。

——腐植酸胺基中含有伯胺和仲胺，是比较理想的氨稳定剂。腐植酸与含氮有机物共价结合或以氢键结合,具有高度的耐水解性, 是土壤不断增加易移动氮的主要因素，也是植物的主要缓效氮源。

结论：腐植酸的结构和功能特性决定了其在改良土壤、增强肥效方面的显著作用。腐植酸作为肥料应用，能令其功能最大化，是最适合投放土壤的肥料。

2 腐植酸本源性肥料与环境友好

2.1 天然友好

煤炭腐植酸与土壤腐殖酸性质相似[2]。工业化利用煤炭腐植酸和生物腐植酸(以下统称腐植酸)的目的在于反哺土壤，遏制土壤退化和污染，改善土壤环境质量，保障农产品安全和人体健康[3]。

很显然，腐植酸材料来源于自然，本身具有吸附、离子交换、络(螯)合、氧化还原等独特的物理、化学和生理特性，又含有酸基、羧基、酚羟基、羰基、醇羟基、甲氧基、醌基等官能团，注定了其与环境友好的本质属性。

腐植酸与氮肥。二者有机结合可以减少氮肥损失，抑制硝化，抑制土壤脲酶活性，减缓尿素的分解与挥发，从而提高氮肥利用率。

腐植酸与磷肥。腐植酸具有活化磷的作用，使难溶性磷转化为枸溶性磷，使水溶性磷也转化为不易固定的可溶性磷，从而大大提高磷肥当季的利用率。

腐植酸与钾肥。腐植酸具有活化钾的功能，腐植酸增加了土壤阳离子代换能力及改善了土壤胶体性质，从而促进了作物对钾的吸收。

腐植酸与中微量元素。腐植酸可促进土壤中微量元素的有效化，通过螯合、络合活化微量元素，使其从不可利用态变为可利用态。

结论：腐植酸是自然界固有的最优良的有机质，应该从土壤中来到土壤中去。腐植酸中的小分子黄腐酸(102～103)与养分结合后能迅速通过植物细胞膜，进入植物体内，到达作用部位，被作物利用，达到速效目的；腐植酸中的中大分子棕腐酸(103～104)与高分子黑腐酸(104～106)，与养分结合后，经过土壤微生物作用，把它们结合的养分缓慢释放出来，延长了肥效，适合作物生长发育需要。为此，腐植酸天然材料，与肥料结合条件优越且环境友好。

2.2 防治污染

针对我国土壤污染主要因素[4]，积极开展污染土壤的物理修复、化学修复、生物修复等实用技术有着重要的现实意义。

根据土壤的特性、气候状况和农作物生长发育特点，增施腐植酸有机肥、腐植酸有机无机复混肥，提高土壤有机质含量，提高土壤净化能力，减少化肥使用量；强化腐植酸农药、可降解地膜的应用，消除和降低有机污染物残留、保护土壤团粒结构和理化性质；大力推广生物腐植酸肥料在种植业、畜禽养殖业、水产养殖业等行业的循环经济试验示范，以减少或消除污染物的排放，积极引导和推动生态农业大发展。

腐植酸作为具有巨大比表面积的吸附剂，通过简单易行的物理修复技术，可以吸附、移除土壤中的重金属；腐植酸的氧化还原性，可以改变重金属的存在形态，采用灵活多样的化学修复技术钝化、移除土壤中的重金属；腐植酸的络(螯)合特点，可以利用原位生物修复技术，富集、回收土壤中的重金属。

结论：腐植酸多元融合、活化大、中、微量营养元素，固定、钝化有毒、有害重金属，降低、消解有机污染物和工农业有机废弃资源。腐植酸本源性肥料在防治土壤污染中与环境友好。

2.3 节能减排

实践证明，腐植酸复混肥料可使等养分的化肥利用率平均提高10个百分点。假如全国农业耕地使用该类肥料，根据成绍鑫等人对2009年化肥产量的计算[5]，如果2012年化肥总产量7432.43万吨(实物量，下同)，可减少化肥损失743.24万吨。若按尿素产量3003.83万吨计算，可节省300.4万吨尿素、441万吨标准煤和25亿千瓦时电，少排放1217万吨CO2。节省磷肥和钾肥、提高作物产量与质量、减少环境污染、改善农业生态带来的综合效益还没有计算在内。

中国腐植酸工业协会主导构建的《泉林腐植酸生态家园》模式，紧扣“十八大”之“生态文明”建设要义，把腐植酸作为生态园区建设的核心要素，彰显了区域性鲜明的新产业特点。《泉林腐植酸生态家园》的具体实施单位山东泉林纸业集团坚持泉林草业多元化发展，用“秸秆清洁制浆技术”生产的本色草浆，可替代阔叶木浆生产各种纸制品。每生产1 t草浆将节约4方木材(4方木材生产1 t木浆)，年处理150万吨秸秆综合利用项目，每年节省的木材量是240万方，相当于保护7.6万公顷森林植被。用“秸秆废液精制有机肥技术”，将铵法制浆黑液全部转化为富含黄腐酸、氮磷钾及多种中微量元素的腐植酸有机肥产品返回到农田，提高了土壤有机质、土壤肥力和化肥利用率，实现了制浆造纸-农业的巧妙链接，构建了农业和造纸业的良性循环。

结论：腐植酸与大化肥，以及其他高能耗、高污染、高排放行业联手，是这些产业转型升级、发展节能环保产业的有利途径。通过构建腐植酸生态园区模式，发挥区域经济和废弃资源再利用可向环境友好转变。

3 腐植酸肥料体系可持续发展

在我国，腐植酸最早开发应用于肥料，已经形成了产业思想、技术支撑、产品生产等产业核心价值体系，以及腐植酸科技传播服务体系、腐植酸产品售后服务体系、腐植酸终端品质服务体系，还有腐植酸行业的文化增值体系等，积累了丰富的工作成果，为腐植酸肥料产业可持续发展奠定了雄厚的基础。

3.1 物质资源丰富

目前，我国煤炭腐植酸资源逾2000亿吨；农作物秸秆、糖厂废渣、餐厨废弃物等生物腐植酸资源可再生利用；腐植酸行业近5000家企业涉足环境、农业、工业、医药等30多个领域生产上万种产品；从业者上百万。

3.2 毋忘天字令

特别重申，在“国发[1974]110号”文件(批转燃化部、农林部“关于积极试验、推广和发展腐植酸类肥料的报告”的通知)和“国发[1979]200号”文件(批转国家经委“关于加强腐植酸综合利用工作的请示报告”)的全面推动下，腐植酸在农业上的“五大作用”已成经典，黄腐酸的“四剂功能”独树一帜，腐植酸、黄腐酸抗旱剂应用历久弥新。在新的历史条件下，继续贯彻落实国务院2个文件精神具有重大现实意义。“2012腐植酸产业思想大讨论年”夏季论坛，与会代表共同倡议用科学发展观正确对待腐植酸肥料，为腐植酸肥料体系可持续发展指明了科学方向。

3.3 专题研究成果丰厚

据不完全统计，中国开展腐植酸科学研究的院校逾500家，研究方向涉及腐植酸结构、机理、分析方法等基础研究，腐植酸原料和基础产品的处理、提取、纯化等工艺研究，腐植酸在环境、农业、工业、医药等领域应用。腐植酸科技文献数据数亿计。近十年“中国知网”收录的腐植酸文献2000多篇，腐植酸肥料近500篇(约占腐植酸文献总数的25%)，信息量高达260万字。2001-2012年，“全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会”共举办14届，学术交流报告300多个，组编会议论文集14册，收录文章872篇，信息量高达660万字。

3.4 中国专利文献丰硕

自1985年国家知识产权局有专利登记以来，截至2012年12月，腐植酸专利信息共2665项。其中，腐植酸肥料专利约占总专利总数的50%，从而印证了腐植酸肥料在农业上应用的广泛性。

3.5 国际研究范围很宽泛

纵观腐植酸在国际上的研究大多在环境领域。从去年9月14日召开的第十六届国际腐殖物质学会大会上看，会议涉及化学、微生物学、环境学、土壤学、生态学、水科学等多学科，基本上以生态环境科学为主。

3.6 土壤修复在线

腐植酸具有的物理、化学、生物性能，施用腐植酸后足可以改善土壤的物理化学性质，增强土壤的活力，以利作物生长。自国家“十五”、“十一五”开展土壤环境修复应用研究以来，腐植酸再次成为土壤污染防治、环境修复的热点。

2010年国家高技术研究发展计划(863计划)课题——“风沙区土壤腐植酸调控与修复集成技术研究”，前期开展的用于沙化退化土壤修复的腐植酸增效肥、腐植酸保水剂、腐植酸液态地膜修复机理研究以及应用试验已取得显著成果。

于江等人[6]利用生物腐植酸进行的沙化退化土壤修复试验表明，施入生物腐植酸后，可显著提高土壤有机质含量、土壤微生物数量和植物生物量。这是因为生物腐植酸对水分有很强的吸附功能，即使在干旱的沙漠，也能使沙土表层下出现湿润层；腐植酸的胶体性质，能使沙土表层下逐渐形成团粒结构；加之生物腐植酸所含微生物的复苏和繁殖与抗干旱作物根系发生有效作用，使得治理沙化地效果显著。实践证明，连续施用生物腐植酸有机肥，土壤沙化问题3年内可以基本得到改变。

张伟华[7]利用腐植酸钙改良盐碱化土壤，其作用机理是利用Ca2+、H+、Fe2+来交换土壤胶体上的代换性Na+(来自土壤中的Na2CO3、NaHCO3)，Ca2+代换Na+后，形成钙胶体和有机-无机复合体，改变了土壤结构，提高了土壤通透性和有机质含量，增强了土壤自我修复能力，达到改良盐碱土并种植农作物的目的。

3.7 产品验证全面

截至2013年7月22日，在农业部登记的水溶性腐植酸肥料产品累计2006个(其中“农肥准字”577个、“农肥临字”1429个)。适宜的蔬菜作物包括白菜、菠菜、小白菜、芦笋、芥蓝、芥菜、甘蓝等绿叶菜类、薹菜类，西瓜、甜瓜、黄瓜、辣椒、番茄等茄果类、瓜类，胡萝卜、马铃薯等根菜类、薯芋类等三大类。除此之外，涉及水稻、玉米、小麦等大田作物类，棉花、大豆、花生、甜菜、油菜籽、大蒜、枸杞、茶叶、烟草等经济作物类，草莓、葡萄、枣、梨、龙眼、柑橘等瓜果类别的上千个品种，涉及29个省、市、自治区的企业上千家。