腐植酸、生化黄腐酸与矿源黄腐酸的关系

严荣祥

黄腐酸（FA）与腐植酸（HA）尽管在性质上有相似之处，但从上述组成结构的分析可知，FA是腐植酸类物质中芳香度最低、分子最小、官能团最多、溶解性最好的部分，也预示着FA是腐植酸“家族”中最活跃的一个级分，其化学、物理化学、生物化学活性比HA更高。黄腐酸在自然界中分解后是不稳定的，必须加工成黄腐酸盐才稳定，便于加工储藏。其次，黄腐酸钾与腐植酸钾相比，黄腐酸钾的分子量一般在300-500之间，腐植酸钾的分子量在几十万到几百万，也就是说，黄腐酸钾施入到土壤后是可以直接被作物分解利用的，而腐植酸钾必须通过土壤中微生物的分解转化，才能被作物吸收利用，周期比较长。对FA的性质简单分述如下：
1、 物理性质和胶体性质
黄腐酸在固体状态下为深黄-深褐色粉末，颜色深度一般随土壤FA≈泥炭FA<褐煤FA<风化煤FA依次加深。FA真密度在1.4g/cm3左右；易溶于水、酸和碱性溶液以及某些有机溶剂。FA的分子尺寸大约0.15~0.2nm，其稀溶液几乎为真溶液，但在较高浓度时呈现亲水胶体特性。FA也具有有机聚电解质的特性，表现在能提高胶体粒子的ζ-电位和双电层厚度、增强胶体体系稳定性方面。
3.2 化学性质
1、弱酸性：由于FA含羧基、酚羟基，所以具有弱酸性，其水溶液pH值在3~5范围。
2、离子交换性：FA羧基和酚羟基上的活泼氢离子（H+）很容易被一价阳离子（K+、Na+、Li+、NH4+）和部分二价金属离子（Ca2+、Mg2+、Fe2+等）置换，形成FA的盐类，如黄腐酸钠（FA-Na）、黄腐酸钾（FA-K）等。FA甚至可以与许多天然物质，如粘土矿物、磷酸盐、碳酸盐、肥料、农药及各种有机阳离子发生离子交换反应，生成各种各样的复合物。
3、络合、螯合性：FA的活性基团（包括羧基、羟基以及某些含P、O、N、S的基团）一般都是电子给予体，很容易与许多电子接受体（多价金属离子、有机基团或离子）构成配位化合物，称作络合物或螯合物。比如，FA-Zn、FA-Mn、FA-Fe、FA-尿素、FA-农药等，实际大部分是络合（螯合）物。FA的络合（螯合）性能直接影响着自然界各种物质的迁移、固定、胶、化学反应性和生物可利用度，也是生产各种FA化学制剂（如高效液体肥料、低毒农药等）的理论基础之一。
4、氧化还原性：据测定，HA和FA的标准氧化-还原电位（E0）在0.7V左右，与半醌自由基的电极电位相当，故认为FA的氧化还原性是醌-半醌-酚相互转换引起的。实际上，FA中的羰基、醇羟基、氨基、硝基、甚至脂肪碳结构部位都有可能参与氧化还原反应。FA的这种性质，不仅能调节土壤矿物的氧化还原浓度比（αOx/αRrd）、刺激微生物活性、调节植物体的生理活性，而且对地质化学变化、重金属和有机毒物（石油、多环芳烃、酚类、染料、农药等）的迁移和毒性也有影响。实验证明，HA和FA的大量存在，可使土壤环境的有效氧化-还原电位（Eh）保持在最佳范围（0.2~0.7V），有利于农作物生长发育。
3.3 生物活性
FA的生物活性（生理活性）主要表现在：1）由于FA分子较小，很容易进入植物细胞，作为植物多酚的供体或氢的受体，直接影响植物的氧化还原过程，促进三磷腺苷（ATP）的合成，起呼吸催化剂的作用；2）活化植物体内的合成酶（醛缩酶、转化酶等），调节氧化酶活性，保护植物生长素，这是提高植物抗逆性的基本原因；3）提高细胞膜透性，促进营养吸收；4）增强光合作用，加速糖的积累，促进核酸、叶绿素、维生素、抗生素的合成，提高植物品质与健康水平。关于FA生物活性的来源，多数理论倾向于FA中所有的组分和活性官能团都起作用。

黄腐酸的功能
国外学者对腐植酸类物质的功能有一句精辟的论断，认为它们“是维持生命的贮库和生物圈的保护者”、“是运转大多数生命物质甚至毒性物质的极好工具”。FA作为活性最高的HAs家族成员，更能出色地担负这一“贮库”、“工具”和“保护者”的角色。下面就5个方面论述FA的功能:
1、提高植物抗逆性
FA的抗逆性包括抗旱、抗寒、抗盐碱、抗病虫害、抗污染等。这方面的事例不胜枚举。上世纪80~90年代河南和新疆大规模示范推广试验(共200多万亩)证明FA是优良的抗旱剂;试验还证明，FA在小麦、油菜、水稻以及东北的豆科作物、广西的甘蔗上都表现出明显的抗寒作用，其中在防治水稻早春低温烂秧上效果非常明显;河南、山西在盐碱地上种植的小麦、玉米，凡用FA拌种或喷施处理者，都取得明显的增产效果;FA在防治苹果腐烂病、黄瓜霜霉病、甘薯根腐病、蔬菜黄叶病、棉花黄萎病等方面都有许多范例;FA在抵抗土壤和灌溉水中过量重金属、农药、多环芳烃等毒性和污染方面也有重要贡献。在防止水体有害菌藻滋生、改善鱼虾养殖环境、保障水产安全方面也有成功事例。据统计，与喷施等量的水相比，喷施低浓度的FA溶液使不同作物增产6~25%，越是恶劣的环境，增产幅度越大，这几乎都是FA抗逆性起主导作用的。关于FA抗逆作用的机理，多数人认为，植物在处于不利环境胁迫下，FA都具有促进或调控植物体中脯氨酸以及各种细胞保护酶(如氧化歧化酶SOD、过氧化氢酶CAD等)活性的作用，从而提高了抗逆性能。

 2、刺激植物生长发育:
喷施浓度为十万分之一到百万分之一(0.001~0.0001%)的FA溶液，就能明显促进植物生长速度，浓度过高反而抑制了生长，说明FA具有典型的天然生长刺激剂特性。研究证明，FA在刺激根部和叶面呼吸、刺激根细胞分裂、促进各种植物酶合成、增强植物光合作用、延缓植物衰老等方面，都显示出独特的功效。有人做过试验，喷施FA溶液后，淀粉酶活性提高了1倍，SOD和CAD分别增加了126~236%和27~31%。刺激作用大小的规律是，FA>HA，小分子FA>大分子FA，氧化降解的FA>普通FA。
3、 提高肥料养分利用率
腐植酸类物质与肥料复合施用，肥料利用率一般能提高10个百分点以上。如前所述，FA(特别是泥炭FA)的络合增溶性和抗絮凝性更高，非常适于配制液体肥料，其氮、磷、钾、钙、镁以及多种微量元素、稀土元素的利用率都比HA高，尤其在水果、蔬菜、经济作物上喷施含FA的液体肥料，养分吸收率更高。以铁(Fe)为例，在大豆上喷施FA-Fe与喷施等量Fe的硫酸亚铁相比，前者叶面中吸收的Fe多23%。大致统计，施用FA液体肥料的粮食作物产量增产10%左右，水果、蔬菜和其他经济作物一般增产10~30%，都是与提高养分有效利用率分不开的。
4、改善农产品品质
FA改善农产品品质包括两方面:一是提高营养物质(包括核酸、氨基酸、蛋白质、糖、维生素、有益元素)含量，二是降低有害物质(重金属、硝酸盐、亚硝酸盐、残留农药等)含量。据初步统计，施用HA和FA可使各种作物糖含量增加3~40%，V增加20~49%，氨基酸增加6~16%;硝酸盐减少23~35%，重金属、砷、农药残留降低10~90%。 

5、对农药增效减毒
FA与多种农药复合施用，或者配制成FA-农药合剂，多数都有缓释增效、降低毒性、安全稳定和减少农药用量的功效。河南化学所的研究证明，添加FA的农药不仅药效提高，毒性降低，而且农药用量减少30~50%;中国科学院煤化所的一项研究表明，11种农药与氧化FA复合，其中有10种是增效减毒的正效果，一般药效提高了12倍左右，持效期延长10天以上。因为绝大多数农药是酸性的，而FA的水溶液也是弱酸性的，二者复配不仅互溶性好，而且相互发生离子交换、络合配位、氢键缔合、物理化学吸附等作用，形成新的有机复合体系，是生产新型高效低毒农药的新途径，很有开拓前景。

从形成来说，矿源黄腐酸钾动植物的残体经过几千万年的土壤微生物转化而形成的，而我们所说的矿源黄腐酸，是褐煤中提取的一类小分子有机化合物，是腐植酸中对农业生产和土壤修复最有价值的部分。而生化黄腐酸产品，目前是由蔗糖，味精、造纸下脚料制作而成。

成份上，由于矿源黄腐酸主要是从亿万年形成的褐煤中提取的，其含有丰富羟基、羧基、酚羟基、甲氧基等官能团，活性高，而生化黄腐酸钾的主要成分是多糖、木质素、蛋白，官能团很少所以在作物提质增效、土壤修复等方面的效果，自然比普通生化黄腐酸是要好很多。还有矿源黄腐酸钾由60-70种矿物质元素，正是土壤所需要补充的。还有有机质含量，矿源黄腐酸是动植物遗体形成的精华，有机质含量要比生化黄腐酸高很多。

矿源黄腐酸结构独特，适于肥料添加。矿源黄腐酸具有空穴结构较大的交换容量，能够形成土壤团粒结构，提高肥料利用率，同时又不吸潮。而生化黄腐酸最大的不足就是极易吸潮，在作为功能性肥料及复合肥添加剂时，1吨超过25公斤左右就会导致肥料严重吸潮结块，甚至变为烂泥状。这是由其先天的结构决定的，目前行业内尚无有效的解决办法。　　

矿源黄腐酸钾用量上是生化生化黄腐酸钾用量的仅1/10，以底施为例，矿源亩用量在300-500g，而生化的要用到5-10公斤以上。

云大补得旺7号：以矿源黄腐酸为原料，通过高分子多聚材料作为悬浮剂，倾心打造的悬浮液体肥；它的功能通过上述文献介绍相信大家已经清楚了吧！