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一、腐殖酸简介
腐殖酸( humic acid,HA)是动植物残骸(主要是植物残骸)经过微生物的分解和转化,以及地球化学的一系列过程形成和积累起来的一类有机物质。腐殖酸不是纯物质,而是一种非均一的高分子缩聚物,也可看成是一种不定型的高分子胶体。
腐殖酸在自然界中分布十分广泛,普遍存在于土壤、水体、植物组织中,如风化煤、褐煤、泥炭、草炭等中含有大量腐殖酸,各种农作物秸秆、树枝、锯末等植物材料中也含有一定数量的腐殖酸成分,此外,农业副产品中的蔗渣、糖渣、造纸下脚料等也能分离出腐殖酸。
按照来源来分,腐殖酸可分为矿源腐殖酸和生化腐殖酸两大类矿源腐殖酸是从风化煤、褐煤、泥炭中提取岀来的。生化腐殖酸是利用蔗渣、糖渣、造纸厂下脚料经微生物发酵转化形成的腐殖酸按照生产方式来分,腐殖酸可分为原生腐殖酸和再生腐殖酸再生腐殖酸包括天然风化煤和人工氧化煤中的腐殖酸按照在溶解过程中的溶解度和颜色来分,腐殖酸可分为黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸。黄腐酸是低分子短链化合物,能溶于酸碱、醇,水溶性好,对金属离子有很好的络合作用,在植物体内运转较快,刺激作用较强;棕腐酸含氧活性基团含量中等,能溶于酸、碱、醇,水溶性中等,在植物体内运转速度中等;黑腐酸是高分子长链化合物,溶于碱,不溶于酸,不溶于水,易被植物表面吸附,能促进根系生长。
按照腐殖化程度来分,腐殖酸可分为A型、⑧B型、RP型、P型等。其中,B型腐殖酸是真正的腐殖酸,P型是不成熟的腐殖酸。腐殖酸的化学性质主要有以下4个方面：
(1) 弱酸性和离子交换作用腐殖酸酸性基团上的H+可以被K+、Na+、NH4+等一价阳离子交换而生成可溶性的腐殖酸,也可与Ca2+、Mg2+、Cu2+、zn2+等二价阳离子置换,还可吸附、絮凝污物,用于工业“三废”及放射性物质的处理等。
(2)络合和螯合作用腐殖酸的络合、螯合能力大小:黄腐酸棕腐酸>黑腐酸。利用腐殖酸络合或螯合作用可以减少矿质离子被土壤吸附固定,提高土壤养分利用率。
(3)氧化还原反应腐殖酸具有氧化还原特性是由于醌、酚等官能团的存在,尤其是醌基团在电子传递中起到了重要的作用,还原态醌基团是腐殖酸还原能力的主要来源。微生物通过电子传递将氧化态腐殖酸转化为还原态形式,还原态腐殖酸可以还原铬(Cr)、汞(Hg)、钒(V)等重金属及铀(U)等放射性核素以及芳香化合物等,腐殖酸在这个过程中充当了电子传递体,对自然界中污染物质的转化和降解起到重要的作用。
(4)其他化学反应腐殖酸能与多种无机物进行水解、氯化、氧化降解、还原降解、综合反应,生成腐殖酸衍生物,对于腐殖酸的改性处理和综合利用具有重要意义。
二、腐殖酸对植物营养的作用
(一)腐殖酸对氮肥的作用
腐殖酸对氮肥有增效作用。以碳酸氢铵和尿素为例,碳酸氢铵中的铵态氮不稳定,极易挥发,与腐殖酸混合后,由于腐殖酸含有羧基、酚羧基、羟基等功能团,有较强的离子交换能力和吸附能力,可以减少铵态氮的损失。尿素是酰胶态氮肥,施入土壤后,其中所含的氮素须首先经过微生物的分解转化后才能被作物吸收利用。如果把尿素施入石灰质土壤中,尿素转化生成的碳酸氢铵与碱反应而迅速挥发,造成尿素利用率降低。在尿素中添加腐殖酸,对尿素有显著的增效作用。一是抑制脲酶的活性,减缓尿素分解,减少挥发损失;二是腐殖酸与尿素形成络合物,逐渐分解释放氮素,延长尿素的肥效。同时,腐殖酸中的生物活性物质能够促进植物根系发育和体内氮素代谢,促进氮的吸收。
(二)腐殖酸对磷肥的作用
腐殖酸对磷肥有增效作用。磷肥施入土壤后,可溶性磷容易被土壤固定,在酸性土壤中,能被铁离子、铝离子固定成磷酸铁、磷酸铝;在石灰质土壤中,能将有效磷转化成缓效磷。因此,当季磷肥的利用率仅为10%~20%。增施腐殖酸后,能抑制土壤对有效磷的固定,减缓有效磷向缓效磷及无效磷的转化,降解的硝基腐殖酸能增加磷在土壤中的移动距离,促使植物根系对磷的吸收,提高磷肥肥效。腐殖酸不仅对磷肥起到增效作用,对土壤中潜在的磷素也有作用。试验表明,土壤中施用腐殖酸后,有效磷含量显著增加。
(三)腐殖酸对钾肥的作用
腐殖酸对钾肥有增效作用。腐殖酸含有的官能团能置换和储存钾离子,既可防止其在沙土或淋溶性土壤中的流失,又能防止黏土对钾离子的固定。黄腐酸对含钾矿物也有一定的溶解作用,可以缓慢释放钾素,提高土壤中速效钾的含量。
（四）腐殖酸对微量元素肥料的作用
腐殖酸对微量元素肥料有增效作用。土壤中储备着大量的微量元素,但可供植物吸收利用的有效成分很少。腐殖酸能与土壤中部分难溶性的微量元素矿物发生络合反应,生成溶解度大、易被作物吸收利用的微量元素络合物,有利于植物根部和叶面吸收,提高植物对微量元素的有效吸收和利用。
三、腐殖酸对土壤的作用
腐殖酸对土壤的作用是多方面的,主要表现在以下3个方面。
(1) 提高土壤物理肥力
①改善土壤结构:腐殖酸是一种高分子有机胶体物质,具有胶结性,与土壤中的黏土矿物形成有机-无机复合体,可增加土壤微团聚体含量,促进土壤团粒结构形成。
②防止土壤裂化和被风化
③增强土壤田间持水量,提高抗旱能力。、
④使土壤颜色变暗,增加对太阳辐射的吸收,提高地温。
(2)提高土壤化学肥力
①调节土壤pH。
②优化改善植物对水分和养分的吸收利用。
③在植物根际保持无机养分的溶解度,提高养分利用率。
④本身富含促进植物生长的有机物和矿物质。
⑤提高土壤中氮、磷、钾和微量元素的吸收利用率。
⑥提高土壤的阳离子交换量。
(2) 提高土壤生物肥力
①刺激土壤中有益微生物的生长和繁殖。
②提高植物抗逆性,增强抗旱性、抗寒性、抗病虫害能力。
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