让“腐植酸+”大中微量营养元素开创“肥料工业4.0”时代新辉煌

曾宪成 李 双（中国腐植酸工业协会 北京 100120）

卷首语

让“腐植酸+”大中微量营养元素开创“肥料工业4.0”时代新辉煌

曾宪成 李 双
（中国腐植酸工业协会 北京 100120）

“化肥零增长”具有划时代的意义。“化肥减量”意味着“腐植酸土壤本源性肥料必将增量”，这是肥业可持续发展的必然选择，也是腐植酸产业必须承担的历史责任。腐植酸是化肥工业的“最佳伴侣”。让“腐植酸+”集成大中微量营养元素及有益元素，在构筑“土肥和谐”新关系中，开创“肥料工业4.0”时代新辉煌，对促进我国乃至世界农业可持续发展具有重要的现实意义。

腐植酸 大中微量营养元素 肥料工业4.0 新辉煌

长期以来，过量和不合理施用化肥，致使利用率偏低，不但影响土壤质量，而且给生态环境造成巨大压力。我国三大粮食作物氮、磷和钾肥当季平均利用率分别为33%、24%、42%[1]，7成耕地存在障碍[2]，1/5耕地（3.492亿亩）被污染[3]。面对农业排放、土壤污染、耕地质量下降、化肥零增长等方面的压力，自党的十八届三中全会提出加快生态文明体制改革以来，《水污染防治行动计划》《土壤污染防治行动计划》《大气污染防治法》等法律法规相继出台，为腐植酸环境友好产业提供了大好机遇。腐植酸是促进土壤生态环境健康发展的“生命核”。让“腐植酸+”集成大中微量营养元素及有益元素，重构“土肥和谐”新关系，必将开创“肥料工业4.0”时代走上新辉煌。

1 “化肥工业1.0～3.0”向“肥料工业4.0”转型，催生了“腐植酸+”集成大中微量营养元素新时代的到来

回顾肥料工业发展历程，根据时间范围、产品类型、时代特点等，大体划分为以下4个阶段。

1.11.0时代：化肥工业萌芽期

时间范围：20世纪40～60年代。

产品类型：以碳铵、过磷酸钙等低含量粉状化肥为代表。

时代特点：生产规模小，技术相对落后，产量低。

1.22.0时代：化肥工业成熟期

时间范围：20世纪60～70年代。

产品类型：碳铵、过磷酸钙等产品由低含量向高含量过渡，剂型由粉状向颗粒状转变，尿素、二铵等新产品应运而生。

时代特点：化肥生产规模扩大，技术水平提高，产量快速增加。

1.33.0时代：化肥工业变革期

时间范围：20世纪80年代～21世纪初期。

产品类型：以氮、磷、钾三元素结合以及三元素与中微量元素相结合的复混肥料。

时代特点：化肥生产技术不断进步，品种增多，产量增大。

综上，上述3个化肥工业发展时代，无论是单质肥、复合肥还是掺混肥料，基本都是以“植物矿物质营养学说”（1840年，德国化学家李比希提出）为理论依据，为促进当时农业发展做出了重要贡献，而且至今仍产生着巨大作用。然而，化肥行业在快速发展的同时也存在许多问题，如化肥过量施用带来的土壤退化（有机质含量下降，营养元素减少，土壤结构遭到破坏，土壤板结，土壤盐化、酸化、沙化等）；农产品品质下降（营养价值下降，口味变劣，硝酸盐、亚硝酸盐含量超标等）；化肥养分利用率降低；环境污染（土壤污染、水体富营养化、大气污染等）等，不利于现代农业可持续发展[4]。

1.44.0时代：“腐植酸+”集成大中微量营养元

素的时代特征，即“肥料工业4.0”模式构建

新形势下化肥工业发展将走向哪里？基于“植物矿物质营养学说”的现实影响，结合生产力发展需要，新时期肥料工业应以构建“土肥和谐”关系为目标。

腐植酸是土壤的根本属性，是土壤肥料的“运转仓库”，是连接“土壤-肥料-植物营养”的桥梁纽带。认识腐植酸来自土壤，反哺土壤肥料则源于腐植酸的作用[5]。经过几十年的研究与实践，我们在自觉利用中取得了共识，那就是“利用自然反哺自然”，即“利用‘腐植酸+’集成大中微量营养元素→开发腐植酸环境友好型产品→优化新时期‘土肥和谐’新关系→重构农田土壤健康环境”，可构筑“腐植酸→土壤→农田”的良性运转，实现农业可持续发展。

对此，面向土壤、肥料、粮食、环境等安全问题，让“腐植酸+”集成大中微量营养元素及有益元素，通过与化肥“联姻”，反哺土壤，构建新型“土肥和谐”关系成为“肥料工业4.0”时代的最大亮点。

2 “腐植酸+”集成大中微量营养元素，开创“肥料工业4.0”时代的优越条件

让腐植酸与化肥“联姻”，通过“腐植酸+”集成大中微量营养元素，开创“肥料工业4.0”时代，理论充分、条件优越、效果突出，可谓“一荣俱荣”。

2.1腐植酸开创“肥料工业4.0”新理论

新时期，腐植酸产业的指导思想不断创新，与时俱进。“腐植酸肥料三大创新理论”[6]、“腐植酸肥料三化效应”[7]、“腐植酸·植物矿物质营养学说”[8]成为指导“腐植酸+”集成大中微量营养元素的重要理论依据。上述3个理论，以我国农业可持续发展为基石，以构建“土肥和谐”新关系为目标，确立“肥料工业4.0由腐植酸集成”的反哺方略，指导新时期腐植酸肥料产业发展，不仅对我国肥料变革，也对世界肥料变革产生重要影响。

2.2腐植酸与肥料结合增效作用明显

腐植酸是一类大分子有机弱酸聚合物，含有丰富的活性基团、分子量范围大，可择其结合条件，定向开发多种功能性肥料及其衍生产品，研发空间广阔。

（1） 活性基团丰富。腐植酸含有多种官能团，如酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、醌基等，这些活性基团决定了腐植酸的酸性、亲水性、离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等，使其具有很强的化学活性和生理活性[9]。

（2） 分子量范围大。腐植酸主要由小分子黄腐酸（102～103）、中大分子棕腐酸（103～104）和高分子黑腐酸（104～106）3个组分构成，分子量从几百到几百万，变化范围巨大[10]。

（3） 原料差异性大。受原料种类（风化煤、褐煤、泥炭、工农业废弃物等）、区域分布（如华北、西南、东北等）、地区差异（如新疆哈密、阿克苏、阜康等）[11]等因素影响，不同来源的腐植酸在结构、功能和性质上差异性较大[9]。

综上，根据我国不同地区、不同土壤、不同作物、不同耕作方式等特点，充分利用不同来源腐植酸的组分、结构和功能特点，可以实现专一化、差异化、多元化肥料产品开发。

2.3腐植酸提高大中微量营养元素及有益元素利用率

研究表明，腐植酸与大中微量营养元素及有益元素一经结合，即可达到最佳的匹配状态。在等养分的情况下，腐植酸肥料比常规肥料利用率平均提高10个百分点以上，相当于净增30%～40%[12]。

（1） 腐植酸+大量元素（N、P、K）：腐植酸与氮肥结合，可以减少氮肥损失，提高氮肥利用率；与磷肥结合，可以活化磷，提高磷肥当季的利用率；与钾肥结合，可以活化钾，促进作物对钾的吸收[12～16]。

（2） 腐植酸+中量元素（Ca、Mg、S等）：腐植酸通过吸附、螯合、络合、离子交换等作用，对中量元素起到储存、保护和增效作用，利于作物吸收[12，16]。

（3） 腐植酸+微量元素（Fe、Zn、Mn、Cu、B、Mo等）：腐植酸作为螯合剂和表面活性剂，可以提高微量元素的肥效，促进作物对微量元素的吸收利用[12，16，17]。

（4） 腐植酸+有益元素（Se、Ti、Na等）：腐植酸通过吸附、络（螯）合、氧化还原等作用，促进作物对有益元素的吸收[18～20]。

2.4腐植酸改善化肥品质

腐植酸与化肥的有机结合，既可以提高化肥利用率，又能改善化肥品质，且与环境友好，顺应了肥料产业的变革，可谓一举多得。

（1） 优化养分组合。腐植酸通过复合多种元素的方式，可以有效解决单一肥料的弊端，实现对化肥品质的改善[21]。

（2） 延长肥效时间。腐植酸通过稳定、缓释、控制作用，延长肥效，通过对释放量的约束，提高化肥利用率[21～23]。

（3） 促进养分加和。通过平衡各种养分，促进有效物质合成，使得各养分具有加和效应[21]。

2.5腐植酸促进作物增产显著

（1） 国家开展腐植酸肥料田间试验成果显著。2013-2015年，协会全力协助全国农技推广中心，组织腐植酸肥料生产企业，开展了12个省市（北京、河北、江苏、安徽、山东、河南、黑龙江、吉林、湖北、山西、福建、辽宁）、10种作物（玉米、小麦、水稻、大蒜、油菜、枣树、梨树、苹果树、西瓜、道地药材）、100多个田间试验，获得“两高三少”（肥料利用率高、作物产量高、施肥用量少、施肥次数少、有害气体排放少）的试验效果和“三剂化”（肥料增效剂、土壤调理剂、作物生长刺激剂）的试验效应[21]。腐植酸肥料的显著效果，已经为“减肥”行动提供了有力的技术和产品路径。

（2） 农业部腐植酸肥料登记产品验证全面。截至2015年12月31日，在农业部登记的含腐植酸水溶肥料产品累计1723个。大量研究和实践证明，腐植酸肥料在玉米[24～31]、小麦[30，32～39]、水稻[34，40～49]等大田作物，番茄[50～53]、黄瓜[54～56]、生菜[56～58]等蔬菜作物，苹果[59]、草莓[60～64]、葡萄[65～68]等水果，以及其他作物等上千个品种上都具有显著的增产增收效果。

（3） 腐植酸文献：截至2015年12月31日，被中国知网收录的腐植酸类文献数量已达38000余篇。其中，农业应用文献数量超过50%，堪为应用之首。

3 通过腐植酸构筑“土肥和谐”新关系，开创“肥料工业4.0”时代新辉煌

40多年来，腐植酸产业在育化土壤、优化化肥、安全生产等方面深耕细作，成果斐然。

3.1育化土壤

自2012年以来，协会连续4年聚焦土壤问题，并探寻腐植酸在育化土壤、修复土壤等方面的先进技术，旨在为促进土壤可持续利用提供更为优质的农资产品。2012年，协会组织全行业重点开展“维土革命”；2013年，协会联合专家向人民日报社内参部提交了题为《加强立法确保安全投放土壤有机物》的内参；2014年，协会摸索出了“腐植酸十大环境友好产业模式”；2015年，协会组织全行业通过“腐植酸+”集成大中微量营养元素，构筑“土肥和谐”新关系。目前，在协会的领导和组织下，已经形成较为完备的腐植酸土壤环境修复（技术）产品体系[5]。

3.2优化化肥

自2000年以来，协会组织召开“全国绿色环保肥料（农药）论坛”19届（次），在全行业开展腐植酸绿色环保肥料新理论、新技术、新产品的交流，报告近460场（次），旨在不断探索腐植酸在优化化肥方面的新技术、新产品。从腐植酸资源看，煤炭腐植酸资源储量约2000亿吨以上，生物腐植酸资源可再生利用，完全可以满足现代农业生产需求；从技术上看，腐植酸面对氮肥，包衣、涂层、络合、复合、掺混等均已成熟；腐植酸磷肥、腐植酸钾肥也在不断推陈出新；从工艺上看，粉碎、活化、萃取、造粒等工艺不断进步；从产品上看，腐植酸绿色环保肥料体系最丰富、最成熟、最完备[5]，截至2015年12月31日在国家知识产权局登记的腐植酸肥料专利约3000多项，约占腐植酸专利总数的60%。

3.3源头安全

2005年，协会确立了“腐植酸构筑食品源头安全保障体系”的指导思想，旨在通过技术提升、产品升级、标准化引领，构建“腐植酸食品源头安全生产保障（技术、产品）体系”。十年来，协会一直坚持从源头上把控的思想，通过构建腐植酸土壤改良剂、腐植酸绿色环保肥料、腐植酸绿色环保农药、腐植酸可降解地膜等系列农产品支持体系，为“腐植酸食品源头安全生产保障产品（技术）体系”提供了有力支撑[5]。

3.4品质提升

现在，老百姓对食品的要求不再满足于简单的“吃饱”，而在于“吃出健康→吃出享受→吃出品位”，因此优质的农产品越来越受到消费者的青睐。腐植酸肥料在改善农产品品质方面担当着重要角色。一方面，可以提高农产品营养物质的含量（例如，淀粉[42，69～73]、蛋白质[73～75]、可溶性糖[59，71，75，76～78]、维生素[50，51，53～58，65，76，79～81]等）；另一方面，还可以降低有害物质的残留（例如，某些重金属[82]、硝酸盐[53，76]、残留农药[83]等）。

3.5持续生产

农业资源的良性循环和生态环境的有效保护是促进农业可持续发展的关键。对种植业而言，土壤的可持续利用、肥料的可持续投入、资源环境的有效保护必须有机结合起来，才能置农业发展于可持续之中。腐植酸肥料与土好、予肥强、予粮安、节约资源、环境友好的五大特点[22]，完全可以支撑腐植酸肥料在构筑“土肥和谐”新关系、开创“肥料工业4.0”时代新辉煌过程中，促进农业可持续发展。

4 结语

今天，面对现阶段我国农业发展的新形势，让“腐植酸+”开创“肥料工业4.0”时代已经到来！我们依据正确的理论指导、先进的技术支撑、丰富的产品支持，有着足够的信心，即通过“利用腐植酸物质→开发腐植酸环境友好型产品→优化新时期土肥新关系→重构农田土壤健康环境”，可实现农业可持续生产的良性运转。对此，以构建“土肥和谐”为目标，以“腐植酸+”集成“肥料工业4.0”为方略，以“农业可持续发展”为己任，我们将竭尽全力而为之。

（选自“2015土壤可持续发展论坛”主题报告。）

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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

曾宪成，男，1958年生，中国腐植酸工业协会理事长，主要从事全国腐植酸行业管理，重点开展农业和环境领域的研究工作，E-mail:chaia@126.com。