讓“腐植酸+”大中微量營養(yǎng)元素開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代新輝煌

曾憲成 李 雙（中國腐植酸工業(yè)協(xié)會 北京 100120）

卷首語

讓“腐植酸+”大中微量營養(yǎng)元素開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代新輝煌

曾憲成 李 雙
（中國腐植酸工業(yè)協(xié)會 北京 100120）

“化肥零增長”具有劃時代的意義。“化肥減量”意味著“腐植酸土壤本源性肥料必將增量”，這是肥業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，也是腐植酸產(chǎn)業(yè)必須承擔的歷史責任。腐植酸是化肥工業(yè)的“最佳伴侶”。讓“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素及有益元素，在構筑“土肥和諧”新關系中，開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代新輝煌，對促進我國乃至世界農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

腐植酸 大中微量營養(yǎng)元素 肥料工業(yè)4.0 新輝煌

長期以來，過量和不合理施用化肥，致使利用率偏低，不但影響土壤質(zhì)量，而且給生態(tài)環(huán)境造成巨大壓力。我國三大糧食作物氮、磷和鉀肥當季平均利用率分別為33%、24%、42%[1]，7成耕地存在障礙[2]，1/5耕地（3.492億畝）被污染[3]。面對農(nóng)業(yè)排放、土壤污染、耕地質(zhì)量下降、化肥零增長等方面的壓力，自黨的十八屆三中全會提出加快生態(tài)文明體制改革以來，《水污染防治行動計劃》《土壤污染防治行動計劃》《大氣污染防治法》等法律法規(guī)相繼出臺，為腐植酸環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)提供了大好機遇。腐植酸是促進土壤生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展的“生命核”。讓“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素及有益元素，重構“土肥和諧”新關系，必將開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代走上新輝煌。

1 “化肥工業(yè)1.0～3.0”向“肥料工業(yè)4.0”轉型，催生了“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素新時代的到來

回顧肥料工業(yè)發(fā)展歷程，根據(jù)時間范圍、產(chǎn)品類型、時代特點等，大體劃分為以下4個階段。

1.11.0時代：化肥工業(yè)萌芽期

時間范圍：20世紀40～60年代。

產(chǎn)品類型：以碳銨、過磷酸鈣等低含量粉狀化肥為代表。

時代特點：生產(chǎn)規(guī)模小，技術相對落后，產(chǎn)量低。

1.22.0時代：化肥工業(yè)成熟期

時間范圍：20世紀60～70年代。

產(chǎn)品類型：碳銨、過磷酸鈣等產(chǎn)品由低含量向高含量過渡，劑型由粉狀向顆粒狀轉變，尿素、二銨等新產(chǎn)品應運而生。

時代特點：化肥生產(chǎn)規(guī)模擴大，技術水平提高，產(chǎn)量快速增加。

1.33.0時代：化肥工業(yè)變革期

時間范圍：20世紀80年代～21世紀初期。

產(chǎn)品類型：以氮、磷、鉀三元素結合以及三元素與中微量元素相結合的復混肥料。

時代特點：化肥生產(chǎn)技術不斷進步，品種增多，產(chǎn)量增大。

綜上，上述3個化肥工業(yè)發(fā)展時代，無論是單質(zhì)肥、復合肥還是摻混肥料，基本都是以“植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學說”（1840年，德國化學家李比希提出）為理論依據(jù)，為促進當時農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了重要貢獻，而且至今仍產(chǎn)生著巨大作用。然而，化肥行業(yè)在快速發(fā)展的同時也存在許多問題，如化肥過量施用帶來的土壤退化（有機質(zhì)含量下降，營養(yǎng)元素減少，土壤結構遭到破壞，土壤板結，土壤鹽化、酸化、沙化等）；農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降（營養(yǎng)價值下降，口味變劣，硝酸鹽、亞硝酸鹽含量超標等）；化肥養(yǎng)分利用率降低；環(huán)境污染（土壤污染、水體富營養(yǎng)化、大氣污染等）等，不利于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[4]。

1.44.0時代：“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元

素的時代特征，即“肥料工業(yè)4.0”模式構建

新形勢下化肥工業(yè)發(fā)展將走向哪里？基于“植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學說”的現(xiàn)實影響，結合生產(chǎn)力發(fā)展需要，新時期肥料工業(yè)應以構建“土肥和諧”關系為目標。

腐植酸是土壤的根本屬性，是土壤肥料的“運轉倉庫”，是連接“土壤-肥料-植物營養(yǎng)”的橋梁紐帶。認識腐植酸來自土壤，反哺土壤肥料則源于腐植酸的作用[5]。經(jīng)過幾十年的研究與實踐，我們在自覺利用中取得了共識，那就是“利用自然反哺自然”，即“利用‘腐植酸+’集成大中微量營養(yǎng)元素→開發(fā)腐植酸環(huán)境友好型產(chǎn)品→優(yōu)化新時期‘土肥和諧’新關系→重構農(nóng)田土壤健康環(huán)境”，可構筑“腐植酸→土壤→農(nóng)田”的良性運轉，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

對此，面向土壤、肥料、糧食、環(huán)境等安全問題，讓“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素及有益元素，通過與化肥“聯(lián)姻”，反哺土壤，構建新型“土肥和諧”關系成為“肥料工業(yè)4.0”時代的最大亮點。

2 “腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素，開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代的優(yōu)越條件

讓腐植酸與化肥“聯(lián)姻”，通過“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素，開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代，理論充分、條件優(yōu)越、效果突出，可謂“一榮俱榮”。

2.1腐植酸開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”新理論

新時期，腐植酸產(chǎn)業(yè)的指導思想不斷創(chuàng)新，與時俱進?！案菜岱柿先髣?chuàng)新理論”[6]、“腐植酸肥料三化效應”[7]、“腐植酸·植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學說”[8]成為指導“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素的重要理論依據(jù)。上述3個理論，以我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為基石，以構建“土肥和諧”新關系為目標，確立“肥料工業(yè)4.0由腐植酸集成”的反哺方略，指導新時期腐植酸肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展，不僅對我國肥料變革，也對世界肥料變革產(chǎn)生重要影響。

2.2腐植酸與肥料結合增效作用明顯

腐植酸是一類大分子有機弱酸聚合物，含有豐富的活性基團、分子量范圍大，可擇其結合條件，定向開發(fā)多種功能性肥料及其衍生產(chǎn)品，研發(fā)空間廣闊。

（1） 活性基團豐富。腐植酸含有多種官能團，如酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、醌基等，這些活性基團決定了腐植酸的酸性、親水性、離子交換性、絡合能力及較高的吸附能力等，使其具有很強的化學活性和生理活性[9]。

（2） 分子量范圍大。腐植酸主要由小分子黃腐酸（102～103）、中大分子棕腐酸（103～104）和高分子黑腐酸（104～106）3個組分構成，分子量從幾百到幾百萬，變化范圍巨大[10]。

（3） 原料差異性大。受原料種類（風化煤、褐煤、泥炭、工農(nóng)業(yè)廢棄物等）、區(qū)域分布（如華北、西南、東北等）、地區(qū)差異（如新疆哈密、阿克蘇、阜康等）[11]等因素影響，不同來源的腐植酸在結構、功能和性質(zhì)上差異性較大[9]。

綜上，根據(jù)我國不同地區(qū)、不同土壤、不同作物、不同耕作方式等特點，充分利用不同來源腐植酸的組分、結構和功能特點，可以實現(xiàn)專一化、差異化、多元化肥料產(chǎn)品開發(fā)。

2.3腐植酸提高大中微量營養(yǎng)元素及有益元素利用率

研究表明，腐植酸與大中微量營養(yǎng)元素及有益元素一經(jīng)結合，即可達到最佳的匹配狀態(tài)。在等養(yǎng)分的情況下，腐植酸肥料比常規(guī)肥料利用率平均提高10個百分點以上，相當于凈增30%～40%[12]。

（1） 腐植酸+大量元素（N、P、K）：腐植酸與氮肥結合，可以減少氮肥損失，提高氮肥利用率；與磷肥結合，可以活化磷，提高磷肥當季的利用率；與鉀肥結合，可以活化鉀，促進作物對鉀的吸收[12～16]。

（2） 腐植酸+中量元素（Ca、Mg、S等）：腐植酸通過吸附、螯合、絡合、離子交換等作用，對中量元素起到儲存、保護和增效作用，利于作物吸收[12，16]。

（3） 腐植酸+微量元素（Fe、Zn、Mn、Cu、B、Mo等）：腐植酸作為螯合劑和表面活性劑，可以提高微量元素的肥效，促進作物對微量元素的吸收利用[12，16，17]。

（4） 腐植酸+有益元素（Se、Ti、Na等）：腐植酸通過吸附、絡（螯）合、氧化還原等作用，促進作物對有益元素的吸收[18～20]。

2.4腐植酸改善化肥品質(zhì)

腐植酸與化肥的有機結合，既可以提高化肥利用率，又能改善化肥品質(zhì)，且與環(huán)境友好，順應了肥料產(chǎn)業(yè)的變革，可謂一舉多得。

（1） 優(yōu)化養(yǎng)分組合。腐植酸通過復合多種元素的方式，可以有效解決單一肥料的弊端，實現(xiàn)對化肥品質(zhì)的改善[21]。

（2） 延長肥效時間。腐植酸通過穩(wěn)定、緩釋、控制作用，延長肥效，通過對釋放量的約束，提高化肥利用率[21～23]。

（3） 促進養(yǎng)分加和。通過平衡各種養(yǎng)分，促進有效物質(zhì)合成，使得各養(yǎng)分具有加和效應[21]。

2.5腐植酸促進作物增產(chǎn)顯著

（1） 國家開展腐植酸肥料田間試驗成果顯著。2013-2015年，協(xié)會全力協(xié)助全國農(nóng)技推廣中心，組織腐植酸肥料生產(chǎn)企業(yè)，開展了12個省市（北京、河北、江蘇、安徽、山東、河南、黑龍江、吉林、湖北、山西、福建、遼寧）、10種作物（玉米、小麥、水稻、大蒜、油菜、棗樹、梨樹、蘋果樹、西瓜、道地藥材）、100多個田間試驗，獲得“兩高三少”（肥料利用率高、作物產(chǎn)量高、施肥用量少、施肥次數(shù)少、有害氣體排放少）的試驗效果和“三劑化”（肥料增效劑、土壤調(diào)理劑、作物生長刺激劑）的試驗效應[21]。腐植酸肥料的顯著效果，已經(jīng)為“減肥”行動提供了有力的技術和產(chǎn)品路徑。

（2） 農(nóng)業(yè)部腐植酸肥料登記產(chǎn)品驗證全面。截至2015年12月31日，在農(nóng)業(yè)部登記的含腐植酸水溶肥料產(chǎn)品累計1723個。大量研究和實踐證明，腐植酸肥料在玉米[24～31]、小麥[30，32～39]、水稻[34，40～49]等大田作物，番茄[50～53]、黃瓜[54～56]、生菜[56～58]等蔬菜作物，蘋果[59]、草莓[60～64]、葡萄[65～68]等水果，以及其他作物等上千個品種上都具有顯著的增產(chǎn)增收效果。

（3） 腐植酸文獻：截至2015年12月31日，被中國知網(wǎng)收錄的腐植酸類文獻數(shù)量已達38000余篇。其中，農(nóng)業(yè)應用文獻數(shù)量超過50%，堪為應用之首。

3 通過腐植酸構筑“土肥和諧”新關系，開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代新輝煌

40多年來，腐植酸產(chǎn)業(yè)在育化土壤、優(yōu)化化肥、安全生產(chǎn)等方面深耕細作，成果斐然。

3.1育化土壤

自2012年以來，協(xié)會連續(xù)4年聚焦土壤問題，并探尋腐植酸在育化土壤、修復土壤等方面的先進技術，旨在為促進土壤可持續(xù)利用提供更為優(yōu)質(zhì)的農(nóng)資產(chǎn)品。2012年，協(xié)會組織全行業(yè)重點開展“維土革命”；2013年，協(xié)會聯(lián)合專家向人民日報社內(nèi)參部提交了題為《加強立法確保安全投放土壤有機物》的內(nèi)參；2014年，協(xié)會摸索出了“腐植酸十大環(huán)境友好產(chǎn)業(yè)模式”；2015年，協(xié)會組織全行業(yè)通過“腐植酸+”集成大中微量營養(yǎng)元素，構筑“土肥和諧”新關系。目前，在協(xié)會的領導和組織下，已經(jīng)形成較為完備的腐植酸土壤環(huán)境修復（技術）產(chǎn)品體系[5]。

3.2優(yōu)化化肥

自2000年以來，協(xié)會組織召開“全國綠色環(huán)保肥料（農(nóng)藥）論壇”19屆（次），在全行業(yè)開展腐植酸綠色環(huán)保肥料新理論、新技術、新產(chǎn)品的交流，報告近460場（次），旨在不斷探索腐植酸在優(yōu)化化肥方面的新技術、新產(chǎn)品。從腐植酸資源看，煤炭腐植酸資源儲量約2000億噸以上，生物腐植酸資源可再生利用，完全可以滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求；從技術上看，腐植酸面對氮肥，包衣、涂層、絡合、復合、摻混等均已成熟；腐植酸磷肥、腐植酸鉀肥也在不斷推陳出新；從工藝上看，粉碎、活化、萃取、造粒等工藝不斷進步；從產(chǎn)品上看，腐植酸綠色環(huán)保肥料體系最豐富、最成熟、最完備[5]，截至2015年12月31日在國家知識產(chǎn)權局登記的腐植酸肥料專利約3000多項，約占腐植酸專利總數(shù)的60%。

3.3源頭安全

2005年，協(xié)會確立了“腐植酸構筑食品源頭安全保障體系”的指導思想，旨在通過技術提升、產(chǎn)品升級、標準化引領，構建“腐植酸食品源頭安全生產(chǎn)保障（技術、產(chǎn)品）體系”。十年來，協(xié)會一直堅持從源頭上把控的思想，通過構建腐植酸土壤改良劑、腐植酸綠色環(huán)保肥料、腐植酸綠色環(huán)保農(nóng)藥、腐植酸可降解地膜等系列農(nóng)產(chǎn)品支持體系，為“腐植酸食品源頭安全生產(chǎn)保障產(chǎn)品（技術）體系”提供了有力支撐[5]。

3.4品質(zhì)提升

現(xiàn)在，老百姓對食品的要求不再滿足于簡單的“吃飽”，而在于“吃出健康→吃出享受→吃出品位”，因此優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品越來越受到消費者的青睞。腐植酸肥料在改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)方面擔當著重要角色。一方面，可以提高農(nóng)產(chǎn)品營養(yǎng)物質(zhì)的含量（例如，淀粉[42，69～73]、蛋白質(zhì)[73～75]、可溶性糖[59，71，75，76～78]、維生素[50，51，53～58，65，76，79～81]等）；另一方面，還可以降低有害物質(zhì)的殘留（例如，某些重金屬[82]、硝酸鹽[53，76]、殘留農(nóng)藥[83]等）。

3.5持續(xù)生產(chǎn)

農(nóng)業(yè)資源的良性循環(huán)和生態(tài)環(huán)境的有效保護是促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。對種植業(yè)而言，土壤的可持續(xù)利用、肥料的可持續(xù)投入、資源環(huán)境的有效保護必須有機結合起來，才能置農(nóng)業(yè)發(fā)展于可持續(xù)之中。腐植酸肥料與土好、予肥強、予糧安、節(jié)約資源、環(huán)境友好的五大特點[22]，完全可以支撐腐植酸肥料在構筑“土肥和諧”新關系、開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代新輝煌過程中，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

4 結語

今天，面對現(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新形勢，讓“腐植酸+”開創(chuàng)“肥料工業(yè)4.0”時代已經(jīng)到來！我們依據(jù)正確的理論指導、先進的技術支撐、豐富的產(chǎn)品支持，有著足夠的信心，即通過“利用腐植酸物質(zhì)→開發(fā)腐植酸環(huán)境友好型產(chǎn)品→優(yōu)化新時期土肥新關系→重構農(nóng)田土壤健康環(huán)境”，可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的良性運轉。對此，以構建“土肥和諧”為目標，以“腐植酸+”集成“肥料工業(yè)4.0”為方略，以“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”為己任，我們將竭盡全力而為之。

（選自“2015土壤可持續(xù)發(fā)展論壇”主題報告。）

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Fusing Humic Acid and Major， Secondary and Trace Nutrient Elements to Create “Fertilizer Industry 4.0” Era of New Brilliance

Zeng Xiancheng， Li Shuang
（China Humic Acid Industry Association， Beijing， 100120）

“Zero growth of chemical fertilizer” has an epoch-making signifcance in the chemi-industry history. “Chemical fertilizer reduction” means the increase of the natural humic acid fertilizer origin from soil， which is not only the inevitable choice of fertilizer industry sustainable development， but also the historical responsibility of humic acid industry. Humic acid is the “optimum partner” of chemical fertilizer industry. Combining humic acid and different range of nutrient elements can build the new relationship about “harmonious between soil and fertilizer”， that is very important in promoting the agricultural sustainable development in China even all over the world during new brilliance of “fertilizer industry 4.0” era.

humic acid； major， secondary and trace nutrients elements； fertilizer industry 4.0； new brilliance

TQ314.1，TQ444.6

A

1671-9212（2016）01-0001-07

2015-12-28

曾憲成，男，1958年生，中國腐植酸工業(yè)協(xié)會理事長，主要從事全國腐植酸行業(yè)管理，重點開展農(nóng)業(yè)和環(huán)境領域的研究工作，E-mail:chaia@126.com。