腐植酸在土壤改良中的研究與應用

金晶晶 張穎

摘要 腐植酸是天然的有機高分子混合物，可以有效提升化肥利用率，刺激農(nóng)作物生長并提升抗逆能力，有效改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。腐植酸的有效運用對土壤改良具有非常積極的作用。圍繞腐植酸在土壤中的應用展開研究，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和腐植酸高效應用提供參考。

關鍵詞 腐植酸;土壤改良;應用

中圖分類號：S156 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）07–0156–02

腐植酸是由芳香族及多種官能團構(gòu)成的高分子有機弱酸，生理活性、吸附能力、交換額能力都較強，土壤中富含豐富的腐植酸，是非常重要的土壤有機質(zhì)[1]。當前，用于開發(fā)利用的腐植酸主要是低熱值煤炭腐植酸，廣泛分布于風化煤、褐煤與泥煤中，我國現(xiàn)有腐植酸儲量較為豐富。腐植酸的20余種官能團在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用非常突出，國內(nèi)農(nóng)業(yè)科研人員通過分析和研究腐植酸明確了腐植酸的作用與功效，特別是其在植物生長、土壤改良及肥料增效方面的作用得到了廣泛認可。圍繞腐植酸在土壤改良中的應用展開探索和分析對農(nóng)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護有突出價值。

1 腐植酸在土壤保水中的應用

土壤保水劑也被稱為植物的微型水庫，具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土壤灌溉的水分經(jīng)過吸收后會緩慢釋放，使農(nóng)作物的根際也獲得充足水分。土壤保水劑對土壤改良效果明顯，具有吸水和保水作用，能夠提升肥料和農(nóng)藥的利用效率，調(diào)節(jié)植物生理節(jié)水效應。腐植酸本身是膠體物質(zhì)，其中的三維網(wǎng)絡交聯(lián)了大量親水基團，能夠吸收大量水分并形成水凝膠，吸水率可達500%～600%。腐植酸吸水溶脹后能夠?qū)⑺肿庸潭ㄔ诰W(wǎng)絡空間，降低水分子蒸發(fā)和流失的速度。將腐植酸引入保水劑能夠很好地發(fā)揮改良土壤、化肥增效、改善品質(zhì)等作用，可以改善保水劑的性能，同時降低制備成本?，F(xiàn)有研究表明，在保水劑中增加一定比例的腐植酸能夠提升其吸收自來水的能力，改善耐鹽性能，進而促進植物生長并強化植物的光合作用[2]。

2 腐植酸在黑色液體地膜降解中的應用

塑料地膜栽培技術能夠較好地滿足農(nóng)作物保溫、保肥和防霜凍的要求，這對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收而言是非常值得推廣的技術，但塑料地膜的降解和回收利用同樣是難題，土壤中因此產(chǎn)生了大量的白色垃圾。利用風化煤或泥炭進行造紙黑液、糖蜜廢液、釀酒廢液等改性，將黑液作為腐植酸的提取劑，最終形成土壤需要的有機肥，其中含有的木質(zhì)素和纖維素等在交聯(lián)劑的作用下能夠形成高分子，有效降解褐色液態(tài)地膜。液態(tài)地膜的使用能夠?qū)r(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生積極作用，達到抗旱、增溫、早熟增產(chǎn)等效果，相較普通塑料地膜而言，黑色液體地膜在噴施后60 d內(nèi)將逐步降解，90 d內(nèi)成為有機肥，最終不會造成污染。

3 腐植酸在鹽堿地改良中的應用

我國擁有3 000多萬hm2的鹽堿地，在華北、東北、西北等地區(qū)均有分布，可細分為輕度鹽堿地、中度鹽堿地和重度鹽堿地。鹽堿地含有中高濃度鹽分，會導致土壤含水不足，植物吸水面臨較大困難，如果土壤中某種離子濃度過高還會導致植物難以吸收其它離子，利用土壤改良劑消除鹽堿地的鹽分和堿分是改良鹽堿地的常用方式，腐植酸在鹽堿地改良中有非常廣泛的應用前景。腐植酸與土壤結(jié)合能夠增強陽離子的吸附量，隔鹽并吸鹽，形成緩沖系統(tǒng)來調(diào)節(jié)土壤酸堿度，這也使得腐植酸對改善鹽堿地的鹽堿程度具有顯著作用。有學者在堿土中使用了腐植酸堿地寶，結(jié)果顯示脫鹽率超過20%。植物成活率超過85%。其他學者同樣進行了類似或相關的研究，結(jié)果均顯示腐植酸在鹽堿地改良中的應用具有較好效果[3]。

4 腐植酸在土壤重金屬污染治理中的應用

土壤重金屬污染是指人類活動將重金屬帶入土壤后導致土壤內(nèi)重金屬的積累量明顯超出周圍環(huán)境的承載量。重金屬污染會導致土壤質(zhì)量惡化，進而導致生態(tài)環(huán)境惡化。工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設的持續(xù)推進使重金屬通過多種方式進入農(nóng)田，特別是工業(yè)三廢排放擴大了重金屬污染范圍。環(huán)保部和國土局于2015年展開調(diào)查，結(jié)果顯示我國土壤重金屬污染超標率達16.8%，而耕地重金屬污染的超標率超過20%。土壤重金屬污染具有長期性、隱蔽性和不可逆性，有害金屬的持續(xù)積累會導致土壤退化并將有害物質(zhì)帶入地下水與河流，因此產(chǎn)生的水污染對植物、動物和人類會造成巨大威脅。物理法、化學法、工程技術法和生物法是修復重金屬污染土壤的常用方法，化學修復的應用范圍最廣且技術最成熟，在土壤中增加化學改良劑能夠提升土壤中的有機質(zhì)、陽離子交換量和顆粒含量，重金屬的吸附、沉淀、抑制和氧化還原作用也將得到改善。腐植酸具有親水性、吸附性、離子交換性、絡合性與氧化還原性，腐植酸施入土壤后能夠與重金屬離子發(fā)生反應，使重金屬離子被絡合、吸附和固定，降低重金屬生物的有效性及植物體的吸收量。重金屬離子被吸附固定后將不再繼續(xù)進入生物循環(huán)，土壤微生物活動獲得了基質(zhì)和能源，降低了土壤中重金屬離子的活動能力，土壤結(jié)構(gòu)因此變得更加穩(wěn)定。腐植酸對土壤重金屬污染治理具有非常積極的作用，能夠配合植物強化重金屬吸收，保障土壤肥力并減少二次污染。腐植酸對土壤重金屬效應與腐植酸的成分、種類密切相關，成分的差異會導致腐植酸與土壤發(fā)生鈍化效應或活化效應[4]。

5 腐植酸在土壤改良中的應用與研發(fā)建議

（1）當前不同的腐植酸產(chǎn)品在土壤改良應用過程中會產(chǎn)生不同的效果，而我國目前需要改良的土壤實際情況各不相同，如何更好地發(fā)揮腐植酸的作用與價值成為研發(fā)重點。針對鹽堿地改良、重金屬污染土地改良、退化土壤結(jié)構(gòu)改良、有機無機復合肥應用等需求，相關部門應進行針對性的腐植酸開發(fā)與應用技術研究，充分發(fā)揮腐植酸的作用與價值。

（2）當前，煤炭腐植酸基礎產(chǎn)品的種類依然較少，不同地區(qū)的腐植酸來源及生產(chǎn)工藝存在較大差別，腐植酸產(chǎn)品采用了堿法、酸法、氧化法等不同的生產(chǎn)工藝，各種生產(chǎn)工藝會導致腐植酸的效應出現(xiàn)差異。因此，在腐植酸應用和研發(fā)的過程中，相關技術人員需要圍繞產(chǎn)品的理化特征和加工工藝展開深入研究，重點分析腐植酸在土壤中的作用及其生物作用效果;強化腐植酸在土壤、水體、大氣等界面存在形式的研究，明晰腐植酸與重金屬元素結(jié)合后的化學形態(tài)，探索腐植酸在微生物降解中的機理和調(diào)控途徑，重點關注腐植酸產(chǎn)品的環(huán)保性及經(jīng)濟性，為腐植酸的推廣和應用提供更加詳實、全面的依據(jù)。

（3）腐植酸在土壤改良中具有非常突出的作用與效果。我國是農(nóng)業(yè)大國，但可耕種土地面積較小，且存在大量的鹽堿地，加上重金屬污染耕地，造成嚴重的資源浪費。腐植酸在土壤改良中的應用能夠有效提升土壤質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效支持。因此，國家應考慮設立科研專項基金，積極鼓勵、引導企業(yè)及協(xié)會開展腐植酸相關研究，使腐植酸在土壤改良中得到更加廣泛的應用，持續(xù)提升腐植酸的開發(fā)技術與工藝，加快腐植酸應用速度，降低成本。

6 結(jié)束語

腐植酸在土壤改良中有非常廣泛的應用，現(xiàn)有研究已經(jīng)充分證明腐植酸在保水劑、可降解黑色業(yè)態(tài)地膜、鹽堿地改良、土壤重污染治理等方面均具有突出效果，我國應進一步加大研發(fā)與推廣力度，充分發(fā)揮腐植酸的作用與價值。

參考文獻

[1] 王相平，楊勁松，張勝江，等.石膏和腐植酸配施對干旱鹽堿區(qū)土壤改良及棉花生長的影響[J].土壤，2020，52（2）：327-332.

[2] 曾秀君，程坤，黃學平，等.石灰、腐植酸單施及復配對污染土壤鉛鎘生物有效性的影響[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報， 2020，36（1）：121-128.

[3] 李軍，袁亮，趙秉強，等.磷肥中腐植酸添加比例對玉米產(chǎn)量、磷素吸收及土壤速效磷含量的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2017，23（3）：641-648.

[4] 王福友，王沖，劉全清，等.腐植酸、蚯蚓糞及蚯蚓蛋白肥料對濱海鹽堿土壤的改良效應[J].中國農(nóng)業(yè)大學學報，2015， 20（5）：89-94.

責任編輯：黃艷飛

Research and Application of Humic Acid in Soil Improvement

JIN Jing-jing et al（Jiangsu Rudong agricultural technology extension center， Nantong， Jiangsu 226400）

Abstract Humic acid is a natural organic polymer mixture， which can effectively improve the utilization rate of chemical fertilizer， stimulate crop growth and enhance its stress resistance， and effectively improve the quality of agricultural products. The effective application of humic acid plays a very positive role in soil improvement. The application of humic acid in soil was studied to provide reference for agricultural production and efficient application of humic acid.

Key words Humic acid; Soil improvem-ent; Application