萃取活化腐植酸包裹肥的研发与应用

萃取活化腐植酸包裹肥的研发与应用

乔　生　冯广祥　邢嘉语　乔新健

（北京澳佳肥业有限公司　北京　101113）

摘　要：萃取活化腐植酸是模拟矿源自然风化、氧化过程，精选优质矿源，在特定温度、催化剂作用下，经粉碎加工而成，是最速效的有机质，具有更高生理活性，不含苛性碱，对形成土壤微团粒结构、激活土壤微生物、重建原生态的养分供给系统具有积极作用；活化腐植酸包裹肥具有缓释功能，可以实现包括水稻在内的大田作物一次性施肥，省工增产，在稻田养殖中还具有调节水质、预防和治疗鱼蟹病害的功能，极具推广应用价值。

关键词：活化腐植酸　改善土壤　应用

Development and Application of Super Fine Activated Humic Acid Coated Fertilizer

Qiao Sheng, Feng Guangxiang, Xing Jiayu, Qiao Xinjian

(Beijing Aojia Fertilizer Industry Co., Ltd., Beijing, 101113)

Abstract: Super fine activated humic acid is the most available organic matter, which is prepared by simulating source of natural weathering and oxidating at a certain temperature and catalyst.Super fine activated humic acid uses ultrafine comminution technology.It has higher physiological activity and don’t have caustic alkali, plays a very positive role in the formation of Soil crumb structure, the activation of soil microorganisms and the reconstruction of  original ecological nutrient supply system.Super fine activated humic acid has Slow-release function in order to realize a one-off fertilization include rice, so it can do less for more.It has many remarkable functions, such as adjusting the water quality, preventing and treating fish diseases.

Key words: super fine activated humic acid; improve the soil; application

腐植酸作为一种肥料的助剂，其增效肥料的作用是显著且安全可靠，目前不少肥料企业在复混肥料中添加腐植酸，以期取得更好的增强肥效、改良土壤、提高产量、增强作物抗逆性等功效。北京澳佳肥业有限公司(以下简称“澳佳肥业”)18年来，一直致力于腐植酸肥料的研发与推广，其萃取活化腐植酸包裹肥(商品名“乌金囊缓释肥”，简称乌金囊)在理念、工艺等方面均有创新，特别是在萃取活化腐植酸的研发和应用方面进行有益的探索和实践。

1　萃取活化腐植酸是优良的包膜材料

腐植酸在复混肥料中的添加方式大体可分为两种：一种是混合型，将一定比例的腐植酸与氮、磷、钾原料肥预混，再制成颗粒。这种形式能够使腐植酸与氮、磷、钾养分充分接触，在特定的工艺条件下，络合反应生成腐植酸与氮、磷、钾的复合型结构，具有控氮、稳磷、保钾的作用。这种工艺为大多数肥料企业采用，产品丰富，如：腐植酸复合(混)肥、腐植酸螯合肥、含腐植酸磷酸一铵(二铵)、锌腐酸尿素等。另一种是包裹型，以含氮、磷、钾的单质或复合肥料为肥芯，将腐植酸包被在外层，这类肥料一般具有缓释功能，其缓释机理不同于树脂、硫包衣的单一的阻水性控制。其缓释的机理在于：一是肥芯养分在水分作用下，溶解后透过腐植酸包裹层溶出，其养分溶出的速率受到腐植酸包裹层孔隙度的影响，也受到腐植酸吸附作用及其他因素的影响；二是腐植酸及其某些腐植酸盐类(如：Fe等)具有脲酶抑制作用或硝化抑制作用；三是腐植酸作为膜材料能够完全降解为土壤有机质或直接被作物吸收，不会造成对土壤的二次污染，对环境安全友好。

澳佳肥业的萃取活化腐植酸包裹肥，样品形态见图1。该产品采用企业具有自主知识产权的专利技术生产，按照《无机包裹型复混肥料(复合肥料)》中缓释氮的检测方法测定，主要指标是在特定淋洗装置中淋洗2h，溶出的氮不大于总氮量的30%。同时，为满足作物不同生育期对养分的需求，实现同步营养，还设计了萃取活化腐植酸包裹速溶型、缓效型包裹肥料，以满足作物前期或中期对养分的需求。

图1　澳佳腐植酸包裹肥(乌金囊)样品

Fig.1 Aojia humic acid coated compound fertilizer

萃取活化腐植酸包裹肥的技术核心是腐植酸包膜材料和包膜工艺。澳佳腐植酸包膜材料选用新疆、内蒙古优质矿源，在特定的温度、催化剂作用下，经过萃取粉碎工艺加工而成，萃取活化腐植酸细度达到3000目。活化过程模拟自然条件下矿源的风化、氧化过程，通过剪切分割和断键重组提高腐植酸的生理活性。在包膜工艺上，采用改性胶原蛋白溶胶与萃取活化腐植酸双膜交互包裹技术，膜层附着牢固，不脱落，耐水性高，表面光滑，商品性状好。

2　萃取活化腐植酸对原生态的作物营养系统重建具有重要意义

2.1　原生态作物营养系统

自然状态下，植物的落叶、动物的粪便等有机物进入土壤在土壤微生物等的作用下，逐步转化为有机质、腐殖质、腐植酸(这里的腐植酸也就土壤学中富里酸、胡敏酸)，腐植酸浸蚀与之接触的矿物质，特别是磷、钾、铁、钙等元素，形成可溶性腐植酸盐类或者腐植酸复合分子结构，被作物吸收利用。见图2。

图2　原生态作物营养系统

Fig.2 The original ecological crop nutrition system

在这个过程中土壤微生物起着非常重要的作用，参与有机质的分解，为植物提供氮、磷和其他矿质元素营养以及有机酸、氨基酸、维生素、生长素等各种有机营养。而土壤微生物生命活动所需要的营养物质和能量，则来源于土壤腐植酸所提供的碳素、氮素及无机盐类和植物根系分泌的氨基酸等有机物质。可见，腐植酸是土壤、植物、微生物进行营养物质、能量物质交换的重要链接。土壤有机质高，则土壤微生物活跃，土壤肥力也就越高，地力贡献率也就越高。有数据显示，欧美等国家的地力贡献率为70%～80%，化肥贡献率仅为20%～30%，而我国大多地区土壤有机质偏低，地力贡献率仅为50%[1]。

2.2　原生态作物营养系统的破坏

长期过量施用化肥、农药等，破坏了原生态作物营养系统平衡(图3)。化肥的施用使更多的离子态养分形式进入土壤，“填鸭式”的供给作物，虽然促进了产量的增加，但也带来一些负面的影响，如：土壤盐分指数提高，土壤板结加重，碳氮比下降，土壤微生物减少，土壤有机质减少，作物处于亚健康状态，病虫害发病几率增加等。

图3　原生态作物营养系统的破坏

Fig.3 The destruction of the original ecological crop nutrition system

2.3　原生态作物营养系统的重建

萃取活化腐植酸含有更多水溶性有机碳和有机氮，能够直接给土壤微生物提供能量和营养物质，促进土壤微生物的增殖和活跃。同时，萃取活化腐植酸促进土壤微团粒结构的形成，改善土壤板结、硬化，降低盐分指数，为土壤微生物提供生存环境和空间。腐植酸本身是一种亲水胶体，在土壤中起着吸附粘结的重要作用。萃取活化腐植酸的细度达到微米级(4～5 μm)，接近于土壤胶体颗粒直径(小于1 μm)，具有胶体性质，对形成土壤微团粒结构和团粒结构具有重要意义。将一个1 cm3的物体，不断剪切分割到微米级，物体数量将达到1015，总表面积达到60 m2，这就是3000目萃取活化腐植酸的解读。腐植酸与各种微生物分泌的多糖醛酸甙、粘粒矿物以及铁、铝的氢氧化物等，通过不同形式与各种作用力相结合，形成了各种类型的有机无机复合体，在各种表面电荷和作用力下，通过团聚作用而形成了不同粒级的微团聚体。微团聚体的形成过程，赋予了土壤有机无机复合体鲜活的生命力。萃取活化腐植酸扩散到土壤中的胶体颗粒，数量巨大，对形成土壤微团粒结构和团粒结构具有积极作用。同时，萃取活化腐植酸具有巨大表面能，对周围分子或离子有很强的吸附力和离子有交换能力，对增效肥料、激活土壤封闭养分具有重要作用。见图4。

图4　原生态作物营养系统的重建

Fig.4 The reconstruction of the original ecological crop nutrition system

2.4　萃取活化腐植酸是最速效的有机质

萃取活化腐植酸包裹肥的腐植酸含量虽然只有2%～4%，对可测定的土壤有机质的数值没有实质性影响，但其带入土壤的水溶性有机质的量(腐植酸复混肥所含水溶性有机碳的量)相当于同等重量商品有机肥所含水溶性有机质的量。一般有机肥生产工艺生产出来的有机肥，所含水溶性有机质仅有1%～2%，其余的有机质须经土壤微生物长时间分解才能释放出来[2]。因此，可以说萃取活化腐植酸是最速效的有机质。

萃取活化腐植酸是酸性矿粉，不同于一般腐植酸钾、腐植酸钠等的偏碱性的化学合成产品，这对将土壤中被固定磷转化成有效磷，再度被作物吸收利用具有积极影响，对因磷被固定而造成的土壤硬化的解决也具有积极作用。

3　活化腐植酸的增产效应

2014年，澳佳肥业委托中国科学院南京土壤研究所对萃取活化腐植酸包裹肥的施肥方法和肥效效果进行试验研究，试验分别在中国科学院南京土壤研究所常熟试验站、四川农业大学试验基地、辽宁盘锦胡家镇进行。试验设计10个处理，每个处理3次重复，30个小区，小区面积35 m2，随机区组排列。其中，涉及萃取活化腐植酸包裹肥的处理包括：乌金囊N 300 kg/hm2(基∶穗=6∶4)分次施肥、乌金囊N 240 kg/hm2(基∶穗=6∶4)分次施肥、乌金囊N 300 kg/hm2作基肥一次施肥、乌金囊N 240 kg/hm2作基肥一次施肥。对照为普通尿素 N 300 kg/hm2(基∶蘖∶穗=4∶2∶4)3次施肥和普通尿素N 240 kg/hm2(基∶蘖∶穗=4∶2∶4)3次施肥。试验结果表明：在施氮量300 kg/hm2时，以乌金囊分次施肥(基∶穗=6∶4)产量最高，较等养分的尿素处理(基∶蘖∶穗=4∶2∶4)的3次施肥平均提高10%，且减少施肥次数一次。在施氮量240 kg/hm2时，乌金囊尿素1次施用与普通尿素3次施肥(基∶蘖∶穗=4∶2∶4)产量相当，氮减少施肥次数2次；在高施氮量(N 300 kg/hm2)情况下，乌金囊分次施用较一次施用产量提高了6.5%，低施氮量(N 240 kg/hm2)情况下，一次施用比分次施用产量提高了11%。高施氮量(N 300 kg/hm2)分次施肥与低施氮量(N 240 kg/hm2)一次施肥增加了氮肥投入量25%，而仅增加产量4.7%，且增加了一次施肥工序。不同施肥量、施肥方式以及不同肥料对水稻产量的影响见图5、图6。

图5　不同施肥量和施肥方式对水稻产量的影响

Fig.5 The influence of different fertilizer quantity and fertilizer methods on rice yield

图6　不同肥料对水稻产量的影响

Fig.6 The effects of applying different fertilizers on the rice yield

四川农业大学的试验，施氮量N 150 kg/ hm2，较常熟试验施氮量明显减少，相当于每亩一袋(50公斤)复合肥的含氮量，乌金囊处理水稻产量较习惯施肥增加了24%。

因此，无论何种处理乌金囊缓释肥均能够减少施肥次数，特别是在中、低施氮量情况下，尤为明显，可以实现水稻的一次性施肥，增产效果明显。

4　活化腐植酸的提质效应

在改善农产品品质方面，特别是对于有些果蔬的独特风味的形成，可能与一些已知因素有关，如气候、土壤、水、养分元素等，也可能存在一些我们并不十分清楚的原因，如营养元素特别是微量元素的平衡供给、对某一或几种元素的嗜量吸收、土壤微生物所产生的某些有机酸、维生素、生长素等。萃取活化腐植酸促进了原生态养分系统的平衡，特别是促进土壤封闭养分的激活，土壤微生物的活跃，对提高农产品品质具有重要意义。

4.1　活化腐植酸包裹肥对西瓜品质的影响

萃取活化腐植酸包裹肥对农产品的影响明显，特别是维生素C含量提高。2014年，澳佳肥业委托农业部农产品质量监督检验测试中心(北京)对安徽砀山试验田的西瓜进行品质检验(表1)。施用萃取活化腐植酸包裹肥的西瓜总糖含量比对照高出1.05%，总酸含量比对照低37.81%，糖酸比比对照高39.21%，葡萄糖含量比对照高1.11%，维生素C含量比对照高6.42%。

表1　施用不同肥料对西瓜品质的影响

4.2　萃取活化腐植酸包裹肥对西红柿品质的影响

施用不同肥料对西红柿品质的影响见表2。施用萃取活化腐植酸包裹肥的西红柿，总糖含量比对照高出1.64%，总酸含量比对照低6.06%，糖酸比较对照高6.25%，葡萄糖含量比对照高0.52%，维生素C含量比对照高11%。

表2　施用不同肥料对西红柿品质的影响

表2续

4.3　活化腐植酸包裹肥对酥梨品质的影响

2014年9月，在安徽砀山举办的酥梨大赛上，施用澳佳萃取活化腐植酸肥料的参赛选手获得团体冠军。

砀山酥梨中心的田娟主任评价说，施用萃取活化腐植酸包裹肥的酥梨，果型端正、果点较少甚至没有、色泽均匀，含糖量较高，酥脆度高，石细胞比重少，果核小。第一名获得者李军营酥梨含糖量指数达到14g/100g，高出其他品牌肥料2个点，他的15亩果园的酥梨，被客商以高出市场价0.2元的价格收购。

5　活化腐植酸对提高作物抗逆性的影响

2014年，长江以北大多地区遭遇先旱后涝的极端气候影响，萃取活化腐植酸肥料的抗旱、抗涝、抗高温的效果非常明显。

我们初步分析认为，萃取活化腐植酸对作物的根影响明显，特别是苗期尤为显著，也有利于玉米气生根的形成，这为作物抗旱、抗涝、抗高温提供了可能。高温和干旱往往同时存在，当作物受到热紧迫，会获取更多的水，然后蒸散出去，冷却自己并维持整个系统的生长，而干旱又使其获取水分受到限制。腐植酸的抗旱、抗高温的特性，可能在于以下两点：一是调节叶面气孔张开度缩小，减少水分蒸发量，叶片含水量提高。二是增强根系活力，获取更多水分。正如德国学者提出了“雨伞理论”，影响作物生长诸因素越不适宜，腐植酸的生理活性效果表现的就越显著。

其他肥料和澳佳腐植酸肥料对作物根系的影响如图7所示。

图7　不同肥料对作物根系的影响

Fig.7 The influence of different fertilizer on crop root

6　活化腐植酸的生态效应

稻田养殖是我国的一种传统农耕文化，最早出现在汉朝，已有2000多年的历史，“稻鱼共生，合为一体”被联合国世界粮农组织列为世界重要农业遗产系统之一。近几年，稻田养殖作为一种生态、高效、立体的种养模式，得到快速的推广，稻田养鱼、稻田养蟹、稻田小龙虾等各种模式在各地因地制宜的加速兴起。稻田养殖的最大特色就是其构建的多元化生态系统。水稻为河蟹、鱼类提供了丰富天然的饵料和良好栖息环境；河蟹、鱼类则能够松土活水，促进微生物增殖，加速有机物分解，增加水稻分蘖数，提高稻谷产量；清除稻田杂草、藻类；吃掉害虫，减少对水稻的危害；鱼类粪便是优良有机肥，可以起到肥田的作用。

我们从辽宁盘锦稻田养殖户了解到，当地水稻亩产1200～1500斤，河蟹30～60斤，每斤河蟹能够卖到30～60元，经济效益明显。在稻田养蟹的过程中，农户更重视河蟹的生态养殖，对肥料、农药、植物调节剂等的选用和使用特别重视。

施肥是稻田养殖的重要一环，有效的养分供给既可以提高稻谷产量，也能培育更多的水生生物成为鱼蟹的饵料。传统的施肥模式以基肥为主，追肥为辅，追肥时要分次少施，安全追肥显得非常重要。在水深6 cm，水温28 ℃时，追施尿素的量应不大于6～8公斤，同时，应采取降水等措施，将鱼赶到凼、沟中再施肥，尽量避免因施肥水体环境的变化或被误食。

近两年，萃取活化腐植酸包裹肥在稻田养蟹应用示范中，受到农户欢迎。这是由于：(1)该肥料的独特双膜结构，具有良好的缓释功能，可实现一次性施肥(底肥)，免追肥，即减少了施肥次数，节约了人工，又避免了追肥对河蟹养殖的影响。(2)腐植酸肥料对稻田水质具有一定调节作用，农户反应水质好、保持时间长。在稻田养蟹的后期，为提高河蟹产量，农户要增加投放饵料，进入水体的高蛋白有机物增加，易造成水体氨氮的升高，影响水质。萃取活化腐植酸对氨氮具有很强的吸附能力，同时腐植酸氨、氮也更容易被作物吸收利用。(3)扩散到水体中的腐植酸对鱼蟹病害的预防和治疗作用，很多试验证明，腐植酸能够提高鱼蟹的成活率，对预防和治疗肠炎、烂鳃、水霉病等均具有显著效果。萃取活化腐植酸包裹肥在稻田养殖中具有双赢的生态效，但其机理和量化指标还需要进一步的研究。

萃取活化腐植酸生理活性更高，不含苛性碱，对增效肥料、改良土壤、激活土壤微生物等具有积极作用，对增加产量、提高农产品品质效果明显，特别是在生态种植、养殖模式中就有很大的推广应用价值。

参考文献

[1]曲昌荣.近年来我国基础地力贡献率不断下降，造成土地隐性流失[N].人民日报，2013-04-14

[2]李瑞波，吴少全.生物腐植酸肥料生产与应用[M].北京：化学工业出版社，2011