腐植酸在堆肥中的含量变化及作用

江志阳　薛冰　景红双　任婉侠　尹微

摘要：根据堆肥中腐植酸的相关试验和研究进展，综述腐植酸在堆肥过程中的含量变化趋势，探讨腐植酸对堆肥过程产生的不利影响和有益作用，展望腐植酸研究的发展前景，为腐植酸在现代农业中的应用和相关研究提供理论借鉴。

关键词：腐植酸；堆肥；增产；土壤修复

中图分类号：S141.4 文献标识码：A 文章编号：1674-1161（2018）01-0009-02

堆肥是合理利用农业固体废弃物资源的有效途径之一，是实现种养殖业和谐发展的重要环节，受到诸多研究人员的关注。堆肥是在适合条件下微生物转化成有机物的过程，有机物分解、腐殖化后合成新的高分子化合物——腐殖質。

腐殖质是土壤生态平衡的重要指标之一。堆肥后的有机肥料中含有大量的胡敏酸、富里酸等有机酸和其他营养元素。这些有机肥料施入土壤后，对土壤的理化性状和微生物系统有十分重要的影响，尤其在增强作物抗逆性方面作用明显。近几年，关于腐植酸的肥料产品和技术研究应用如火如荼，在节能增效、土壤修复、保护环境和促进农业可持续发展方面发挥了具有重要作用。

1 堆肥过程中的腐植酸含量变化

堆肥中的腐植酸主要来源于2个方面：一是堆肥分解过程中产生的腐植酸；二是堆肥过程中添加的腐植酸。

在有机物料堆肥过程中，自然或添加的微生物菌群在对有机物进行转化和降解的过程中，会产生一定量的腐植酸类物质。考察腐植酸含量，有助于判断堆肥分解程度。

许修宏以自然堆肥为对照，在腐熟鸡粪中加入腐熟剂，研究腐植酸在堆肥过程中的变化。结果表明：在堆肥过程中，接种菌剂处理和对照的总腐植酸含量均呈先下降后上升的趋势；堆肥前3 d的总腐植酸含量基本相同；堆肥第7 d，接种菌剂处理的总腐植酸含量大于对照；堆肥结束时，接种菌剂处理的总腐植酸含量为23.1%，而对照仅为17.2%；游离腐植酸、水溶性腐植酸、胡敏酸的含量与总腐植酸含量的变化趋势基本一致，呈先降后升的趋势，而富里酸含量呈先升后降的趋势。

国洪艳等利用牛粪开展堆肥试验，研究牛粪堆肥中腐植酸和腐殖质的变化情况。在堆肥周期内，全碳、总腐植酸含量呈下降趋势，但总腐植酸与全碳比率提高，表明牛粪接种复合发酵剂堆肥对碳素分解具有一定作用。从腐殖质组成看，堆肥中的富里酸分解速度较快，加之有大量胡敏酸类物质形成，至堆肥结束时胡富酸上升23.0%，从而促进新的高分子有机物腐殖质形成，改善发酵后的腐殖质品质。

陈迪等研究中草药渣开展堆肥过程的腐植酸变化时，确定总腐植酸含量的变化趋势与游离腐植酸、水溶性腐植酸、胡敏酸含量的变化趋势基本一致，呈先下降后上升的趋势，而富里酸含量呈先升后降的趋势；45 d时接种微生物复合菌剂处理的各种腐殖酸含量均显著高于对照，其中总腐植酸含量高2.9%，游离腐植酸含量高6.5%，水溶性腐植酸含量高0.17%，富里酸含量高0.42%，胡敏酸含量高0.2%。

堆肥过程中的腐植酸含量增加，对提高肥料效果有明显作用。堆肥腐植酸含有各种活性基团，可有效改善土壤的结构和性质。堆肥腐植酸可与Fe（III）、Cu（Ⅱ）形成复合体，增加土壤对金属离子的吸附作用。腐植酸对土壤的硝化作用及有机磷的转化都有显著影响，且能抑制有害真菌生长，但对有害真菌的抗菌性没有影响。

2 腐植酸对堆肥过程的影响

2.1 促使氨氮挥发

在农业固体废弃物尤其是畜禽粪便堆肥过程中，堆肥产生的热量会使氮元素以铵态氮的形式挥发。为解决这一问题，中科院生态所江志阳等在堆肥过程中添加5%～10%的褐煤，当堆肥温度10 ℃以上、物料水分40%左右时，褐煤中的腐植酸类物质与氨态氮反应，形成腐植酸铵类物质和腐植酸螯合态营养元素，可减少33.06%～57.9%的氨氮挥发。

我国每年产生的作物秸秆和畜禽粪便总量为34.0亿t，其中含氮412.5万t，如果这些农业废弃物堆肥中添加腐植酸，减少氨氮挥发的数量十分可观。

2.2 增加作物产量

与常规堆肥比较，堆肥前加腐植酸，番茄增产431.3～461.3 kg/667 m2，增产率为7.1%～11%；黄瓜增产289～695.9 kg/667 m2，增产率为6.8%～22.3%。同时， 腐植酸可明显降低番茄白粉病的发病率，延缓植株早衰情况的发生。

2.3 钝化畜禽粪便中的重金属

规模化、产业化发展是我国现代畜牧业的形式，畜禽养殖污染物排放位居我国主要污染物排放前列。相关调查资料显示，我国畜禽粪便中的Cu，Zn，Pb，Cd等元素排放普遍超标。

候月卿等为验证腐植酸对堆肥重金属的钝化效果，在堆肥前期添加腐植酸。试验结果表明，腐植酸对Cu，Zn，Pb，Cd的钝化效果分别为47.8%，64.94%，47.54%，87.36%，说明腐植酸对交换态重金属有一定的钝化效果。

3 结语

腐植酸是堆肥过程中有机物分解的主要产物，对土壤的理化性状和微生物系统都有一定影响，在现代农业中起重要作用。当前，国内外对腐植酸与堆肥之间的作用研究还处于初级阶段，腐植酸的研究大多处于初步应用阶段，对相关机理研究较少。由于物料成分不同，堆肥前后添加腐植酸，以及堆肥过程中产生的腐植酸含量、结构、演变规律等，还需要进行深入地研究。

参考文献

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[4] 候月卿，赵立欣，孟海波，等.生物炭和腐植酸类对猪粪堆肥重金属的钝化效果[J].农业工程学报，2014，30（11）：205-215.