煤基黃腐酸在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究

摘要：簡述了煤基黃腐酸的性質(zhì)和基本特征，分別闡述了煤基黃腐酸在肥料和農(nóng)藥兩大領(lǐng)域的應(yīng)用效果以及作用機(jī)理，簡要介紹了煤基黃腐酸農(nóng)用產(chǎn)品，并分析了煤基黃腐酸的研究現(xiàn)狀以及存在的問題，對其在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：煤基黃腐酸；肥料；農(nóng)藥；農(nóng)業(yè)；應(yīng)用

中圖分類號：S141；S13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1543-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.07.002

Application of Coal based Fulvic Acid in Agriculture

LI Ya-juna，b， GONG Guan-quna，b，ZHENG Hong-leib，ZHANG Ying-jiea，b

（a.Key Laboratory of Coal Processing and Efficient Utilization of Ministry of Education； b.College of Chemical Engineering Technology， China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， Jiangsu， China）

Abstract： The nature and basic characteristics of coal based fulvic acid were briefly introduced. The effects and mechanisms of coal based fulvic acid in two major areas of fertilizers and pesticides were reviewed. The agricultural products of coal based fulvic acid were introduced briefly. The present situation and problems of coal based fulvic acid were analyzed. Its application in agriculture was prospected.

Key words： coal based fulvic acid； fertilizer； pesticide； agriculture； application

煤基腐殖酸（Humic Acid，簡稱HA）是植物遺體經(jīng)生物化學(xué)、物理化學(xué)以及地球化學(xué)作用發(fā)生了一系列復(fù)雜變化而形成的一類結(jié)構(gòu)復(fù)雜的酸性有機(jī)化合物，泥炭、褐煤及風(fēng)化煤等低階煤中的腐殖酸含量相對較高，具有開發(fā)價值。由于低階煤熱值低，一直未被充分開發(fā)利用，閑置于土壤中對生態(tài)環(huán)境也造成一定程度的危害，而從低階煤中提取的煤基腐殖酸則具有較高的生物、化學(xué)活性，屬于高附加值產(chǎn)品，按照分子質(zhì)量的大小、顏色的深淺以及在不同溶劑里的溶解度大小，煤基腐殖酸大致可分為煤基黑腐酸、煤基棕腐酸和煤基黃腐酸三類。煤基黃腐酸（簡稱黃腐酸）溶于水、酸、堿、乙醇和丙酮，相對煤基黑腐酸及棕腐酸表現(xiàn)出較好的溶解性能[1，2]，故無論是從經(jīng)濟(jì)方面還是環(huán)保方面考慮，從低階煤中提取的黃腐酸都具有較高的開發(fā)價值。

黃腐酸（Fulvic Acid，簡稱FA）也稱富里酸，具備腐殖酸的所有特性，但相比于腐殖酸中的其他酸性物質(zhì)，黃腐酸的相對分子質(zhì)量更小，生理活性更大，溶解性更好，黃腐酸所具備的諸多優(yōu)良特性使其在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等方面應(yīng)用廣泛并取得了不錯的成效。農(nóng)業(yè)上，煤基黃腐酸具有改良土壤、促進(jìn)植株生長、抗旱節(jié)水、增肥增效、防病抗病等特性，且本身無毒無污染，屬于綠色有機(jī)物，因此在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面具有很大的發(fā)展前景[3，4]。

1 黃腐酸在肥料方面的應(yīng)用

1.1 抗旱節(jié)水

中國大部分地區(qū)水資源匱乏，要大力發(fā)展農(nóng)業(yè)、充分利用土地資源，就必須提高農(nóng)作物的抗旱生長能力，使農(nóng)作物在缺水地區(qū)也能較好地生長。研究表明，黃腐酸復(fù)合肥料在增強(qiáng)農(nóng)作物抗旱性方面效果顯著。

用霧培的方法培養(yǎng)馬鈴薯幼苗，通過試驗研究不同用量的黃腐酸對馬鈴薯幼苗抗旱性及生長發(fā)育的影響，結(jié)果表明，在干旱脅迫下馬鈴薯幼苗的生長受到顯著抑制，而經(jīng)過適宜濃度的黃腐酸處理后，馬鈴薯幼苗的生長受干旱脅迫的影響較小，幼苗抗旱性明顯增強(qiáng)[5]。梁強(qiáng)等[6]以不同品種的甘蔗苗為研究對象，研究在干旱脅迫條件下不同濃度的黃腐酸對幼苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)以及丙二醛的影響，研究結(jié)果顯示，葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化可以反映甘蔗幼苗抗旱性的變化，且丙二醛含量明顯低于不經(jīng)黃腐酸處理的幼苗空白對照試驗，在干旱脅迫下噴施黃腐酸明顯提高了甘蔗幼苗的抗旱性。韓玉國等[7]對黃腐酸類抗旱劑——FA旱地龍對蘋果樹的節(jié)水抗旱效果進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，噴施旱地龍后，每公頃果樹可節(jié)約灌水量487.5 m3，果樹水分利用率明顯提高，旱地龍節(jié)水效果顯著。

黃腐酸的抗旱特性主要體現(xiàn)在兩方面：第一，黃腐酸能較好地抑制葉面氣孔的開張度，從而削弱了葉面的蒸騰作用，減少了水分的揮發(fā)流失，保持作物體內(nèi)較多的水分以維持正常的生理活動；第二，黃腐酸能夠促進(jìn)作物根系生長，使作物根系發(fā)達(dá)以便從土壤中吸取更多的水分。黃腐酸的這兩種能力共同作用，相輔相成，使作物“進(jìn)水易，失水難”，從而較好地保留了作物體內(nèi)的水分，達(dá)到抗旱節(jié)水的效果[8-10]。

1.2 節(jié)肥增產(chǎn)

無機(jī)肥料的大量施用導(dǎo)致了土壤貧瘠、板結(jié)等一系列問題，而且肥料不能被農(nóng)作物充分吸收利用，造成大量的營養(yǎng)物質(zhì)流失，不僅大大提高了農(nóng)作物的種植成本，更對環(huán)境造成了很大的污染。黃腐酸具有一定的陽離子交換、絡(luò)合、螯合以及吸附能力[11]，能夠固定多種微量元素，形成黃腐酸-微量元素復(fù)合體，更好地促進(jìn)了作物對微量元素的吸收以及運輸，提高了微量元素的利用率。通過與傳統(tǒng)的化學(xué)肥料混合復(fù)配，黃腐酸能對肥料中的氮、磷、鉀等元素起到一定的控釋作用，使其緩慢釋放，減少了營養(yǎng)物質(zhì)的浪費，節(jié)約了肥料的使用量并且增加了肥效[12-14]。且黃腐酸能增加作物體內(nèi)葉綠素含量，強(qiáng)化作物光合作用進(jìn)程，促進(jìn)作物體內(nèi)糖分及干物質(zhì)的累積，黃腐酸一方面作為營養(yǎng)物質(zhì)另一方面又是作物生長素，促進(jìn)了作物的生長發(fā)育。黃腐酸具有優(yōu)良的生物活性，能夠增強(qiáng)作物體內(nèi)諸多生物酶的活性，調(diào)節(jié)作物體內(nèi)的代謝活動，增強(qiáng)作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收轉(zhuǎn)化以及合成，促進(jìn)作物生長并改善了作物品質(zhì)[15]。

以大豆為研究對象，對黃腐酸復(fù)合肥應(yīng)用效果的探究表明，黃腐酸復(fù)合肥處理相對于常規(guī)肥料處理增產(chǎn)，平均每公頃大豆增產(chǎn)94.5 kg，約合每公頃增加收益172.5元，施用黃腐酸復(fù)合肥具有較好的經(jīng)濟(jì)效益[16]。楊軼囡等[17]通過對玉米幼苗進(jìn)行沙培試驗，研究了新疆風(fēng)化煤黃腐酸對玉米幼苗生長發(fā)育的影響。經(jīng)過適宜濃度的黃腐酸處理后，玉米幼苗的株高、根長、植株干重以及糖分等都有不同程度的增加，黃腐酸較好地促進(jìn)了幼苗的生長。趙永峰等[18]在干旱地區(qū)對噴施黃腐酸后馬鈴薯的生長狀態(tài)進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示對馬鈴薯噴施一定量的黃腐酸不僅能促進(jìn)馬鈴薯的生長發(fā)育，改善馬鈴薯的品質(zhì)，而且能使馬鈴薯成熟期提前，縮短種植周期。

1.3 改良土壤

土壤是農(nóng)作物生長的場所，土壤環(huán)境的好壞直接影響作物的生長發(fā)育，嚴(yán)重的土壤問題則會造成作物大幅減產(chǎn)甚至死亡，所以大力改善土壤環(huán)境對農(nóng)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

黃腐酸具有膠體特性，能夠促使細(xì)小的土壤顆粒團(tuán)聚在一起，增大土壤顆粒間的空隙，解決了因大量使用無機(jī)肥料帶來的土壤板結(jié)等一系列問題，使土壤肥沃松軟，更有利于土壤水、肥、氣、熱的合理調(diào)節(jié)，給土壤中有益微生物的生存繁衍提供了良好的環(huán)境。鹽堿地的存在嚴(yán)重阻礙了部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展，而黃腐酸具有弱酸的性質(zhì)，施于土壤中能夠降低土壤pH，改善土壤堿性。黃腐酸能與一些難以被吸收的微量元素通過吸附、絡(luò)合等作用形成復(fù)合體，減少土壤中微量元素的流失，促進(jìn)根系對微量元素的吸收[9-12，19]。除此之外，黃腐酸也具有減少作物體內(nèi)重金屬離子、防止土壤重金屬污染的環(huán)保作用[20]。

高玉芬等[21]研究了噴施黃腐酸液體肥對土壤改良以及冬小麥生長發(fā)育的影響，噴施黃腐酸液體肥后土壤干篩分級中0.25～1.00 mm的團(tuán)聚體數(shù)量明顯增加，說明黃腐酸能改善土壤環(huán)境、促進(jìn)冬小麥更好地生長。楊宇等[22]研究了生化黃腐酸土壤改良劑對鹽堿地土壤的作用效果以及對作物生長發(fā)育的影響，適量的生化黃腐酸土壤改良劑對鹽堿地土壤具有明顯的改堿效果，且能在一定程度上促進(jìn)鹽堿地作物生長發(fā)育，實現(xiàn)鹽堿地作物增產(chǎn)增收。

1.4 增強(qiáng)作物抗逆性

黃腐酸不僅能夠提高作物的抗旱性，而且也能夠增強(qiáng)作物的抗寒、抗倒伏、抗干熱風(fēng)、抗鹽堿等抗逆性，使作物能夠在較差的生長環(huán)境中較好地生長發(fā)育，以此實現(xiàn)土地資源的有效利用，促進(jìn)部分環(huán)境惡劣地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展，且能降低自然災(zāi)害天氣（如大風(fēng)、干旱、寒流等）帶來的影響，實現(xiàn)作物的增產(chǎn)增收。

2 黃腐酸在農(nóng)藥方面的應(yīng)用

2.1 防病治病

黃腐酸能夠促進(jìn)作物枝干粗壯，吸收較多的微量元素，減少部分因營養(yǎng)缺乏而引起的病癥。黃腐酸也具有抑制一些有害病菌（腐爛病菌等）生存的特性，間接達(dá)到了防病治病的效果[23]。研究表明，黃腐酸的防病治病能力與作物體內(nèi)過氧化酶活性有關(guān)。黃腐酸進(jìn)入作物體內(nèi)，能夠增強(qiáng)細(xì)胞質(zhì)膜的通透性，促進(jìn)作物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，因此強(qiáng)化了作物體內(nèi)的新陳代謝活動并加快了核酸等重要物質(zhì)的合成速度，提高了過氧化酶的生理活性，從而抑制了有害病菌的侵入及生存。黃腐酸的幾種作用相輔相成，達(dá)到了作物防病治病的效果[3]。

黃腐酸對治療花生葉斑病、黃瓜霜霉病、蘋果樹干腐爛病、紅薯黑斑病等作物常見病癥具有顯著的療效，實際應(yīng)用之后抗病效果顯著，且成本較低，抗病的同時也促進(jìn)了作物的生長發(fā)育[24]。葡萄葉面噴施黃腐酸液體肥后的作用效果表明，葉面噴施黃腐酸后能夠顯著降低葡萄白腐病的發(fā)病率，提高葡萄植株的整體抗病性[25]。于志民等[26]選用黃腐酸灌溉肥，進(jìn)行了水稻苗床灌溉施肥試驗，試驗結(jié)果表明，黃腐酸具有明顯的殺滅有害病菌的作用，經(jīng)過黃腐酸灌溉肥處理后，稻苗的抗病性大大增強(qiáng)，發(fā)病率大大降低且增產(chǎn)效果明顯，同時水稻質(zhì)量也得到了優(yōu)化，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 緩釋增效

黃腐酸本身具有抗病特性，且與農(nóng)藥混合容易發(fā)生包括物理吸附、化學(xué)吸附在內(nèi)的多種吸附作用，生成黃腐酸-農(nóng)藥復(fù)合體，減少了農(nóng)藥的流失浪費，增強(qiáng)了農(nóng)藥的化學(xué)穩(wěn)定性，使農(nóng)藥緩慢釋放，保持農(nóng)藥藥性持久。除此之外，黃腐酸還具有較強(qiáng)的表面活性，能顯著降低水溶液表面張力，從而使農(nóng)藥具有較好的分解、乳化能力，提高了農(nóng)藥在水中的溶解性，使其能夠更好地發(fā)揮藥性。黃腐酸與農(nóng)藥混合、通過相互作用，達(dá)到了農(nóng)藥緩釋增效的目的[12，27]。

用黃腐酸與懸浮種衣劑混合復(fù)配，通過復(fù)配藥劑拌種（棉花種），適量劑量的復(fù)配藥劑顯著提高了棉花的抗病能力，棉花病蟲害下降明顯，且藥劑的持效期延長，減少了農(nóng)藥用量，達(dá)到了緩釋增效的目的[28]。水溶煤基酸（降解法黃腐酸）與除草劑復(fù)配對田間除草的作用效果表明，黃腐酸復(fù)配除草劑比單用除草劑具有更好的除草效果，黃腐酸的增效作用顯著[29]。

2.3 降低毒性

隨著農(nóng)作物病蟲災(zāi)害的增加，大量施用農(nóng)藥成了提高作物效益的必然選擇。殘留的農(nóng)藥不僅污染土壤、水體，對生態(tài)環(huán)境也造成一定的破壞，而且農(nóng)藥依附在作物上或被作物吸收后易于通過食物鏈富集于人體內(nèi)，對人們身體健康造成很大的危害，所以降低農(nóng)藥毒性、減少農(nóng)藥使用量是發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)的必然選擇。白燕等[30]研究了黃腐酸與氧化樂果等幾種常見農(nóng)藥急性聯(lián)合毒性作用，用小鼠注射農(nóng)藥進(jìn)行毒效研究試驗，結(jié)果顯示，黃腐酸能顯著降低農(nóng)藥毒性，減少農(nóng)藥使用量，保護(hù)環(huán)境，減輕農(nóng)藥對人畜的危害。

3 主要黃腐酸農(nóng)用產(chǎn)品

黃腐酸與肥料復(fù)配或者與農(nóng)藥等混合研發(fā)出的新型農(nóng)產(chǎn)品具有黃腐酸的諸多優(yōu)良特性，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色、科學(xué)發(fā)展具有重要意義。河南科學(xué)院化學(xué)研究所與其他研究所合作，根據(jù)黃腐酸在農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用的優(yōu)點，成功開發(fā)了抗旱劑1號、紅薯保鮮粉、多效增糖靈、多效優(yōu)、黃腐酸鹽、新型絡(luò)合微肥6個主要黃腐酸農(nóng)用產(chǎn)品，產(chǎn)品投入市場后，取得了很好的效果，并得到了推廣與應(yīng)用[31]。針對作物抗旱劑，新疆黃腐酸科技開發(fā)公司研發(fā)了旱地龍黃腐酸產(chǎn)品，經(jīng)研究旱地龍含有多種氨基酸、植物生長必需微量元素，且含有多種活性基團(tuán)，具有明顯的抗旱作用，并能在一定程度上促進(jìn)作物生長發(fā)育，受到了國內(nèi)外使用者的廣泛好評[32]。

4 小結(jié)與展望

黃腐酸資源來源廣泛，既可從大量熱值較低的低階煤中獲得，也可使用優(yōu)選微生物對廢棄秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行生物發(fā)酵獲得生化黃腐酸。黃腐酸的生產(chǎn)使用不僅能促進(jìn)作物的生長發(fā)育、增產(chǎn)增收，而且能實現(xiàn)廢棄物的再利用，節(jié)約資源，減少污染，對生態(tài)環(huán)境起到了一定的保護(hù)作用，實現(xiàn)了生態(tài)農(nóng)業(yè)的大力發(fā)展，符合國家發(fā)展戰(zhàn)略。不過如今黃腐酸在農(nóng)業(yè)方面的研究還不算成熟，還有諸多技術(shù)亟待完善。

1）選取合適的原料，優(yōu)化黃腐酸提取工藝，在產(chǎn)品純度提高的基礎(chǔ)上降低提取成本，使其價格更合理，以便更好地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)及其他領(lǐng)域。

2）針對不同地區(qū)、不同作物、不同病癥，研制出特定的黃腐酸產(chǎn)品，使其增效與治病更具針對性，從而更好地提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

3）優(yōu)化黃腐酸與化學(xué)肥料、微量元素、農(nóng)藥等的配比，實現(xiàn)最低資源利用的最好效果。

4）研究黃腐酸在農(nóng)產(chǎn)品上的最佳施用時間，以便獲得最佳施用效果。

無論是從環(huán)保還是經(jīng)濟(jì)角度考慮，無毒、無公害、增效明顯的黃腐酸產(chǎn)品的應(yīng)用是未來農(nóng)業(yè)大力發(fā)展的方向，減少污染，增產(chǎn)增收，黃腐酸產(chǎn)品的大力推廣符合科學(xué)發(fā)展觀，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，黃腐酸產(chǎn)品在未來農(nóng)業(yè)的發(fā)展中必將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。

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