矿源黄腐酸和生化黄腐酸异同以及作用机理浅析

2021-09-07张春练娄奥林曾令强杨绪乾易昌国吴吉

安徽化工 2021年5期

张春练，娄奥林，曾令强，杨绪乾，易昌国，吴吉

（贵州赤天化桐梓化工有限责任公司，贵州桐梓563200）

随着生态农业绿色发展逐渐演变为农业发展的一次革命，催生出一批新型肥料，其中最具代表性的就是黄腐酸钾。黄腐酸是腐殖酸的一种，广泛存在于自然界的草炭、褐煤、风化煤及食物残渣、糖蜜废料、秸秆等物质中。以植物残体等为原料，经微生物发酵后，分解合成的一种较大分子的有机弱酸即生化黄腐酸；以草炭、褐煤、风化煤等为原料，经过深加工制得的黄腐酸即矿源黄腐酸。黄腐酸为灰黑色，可溶于水，且黄腐酸又是从天然腐殖酸中提取的短碳链分子结构物质，较其他腐殖酸芳香度低，分子量小，含氧官能团多，溶解性好，因此有人称黄腐酸是“运转大多数生命物质甚至毒性物质的极好工具”。

黄腐酸盐是黄腐酸在其酸性官能团接上金属离子，市场上主要是钾盐及钠盐，其中钾盐占据黄腐酸盐市场的半壁江山。在已知研究中，黄腐酸钾对于促进土壤团粒结构形成，改善土壤生化性状，提高土壤肥力，提高土壤交换容量，促进作物生长，提高作物的抗逆性等已得到验证。施用黄腐酸钾的作物根系发达，活力好，杆粗壮有力，叶片阔大而绿。黄腐酸对于各种植物所需的金属元素有强的螯合能力，能有效提升植物对K，Ca，Mg等离子的吸收，也可以运载更多植物所需微量元素，阻碍植物对部分重金属元素的吸收等优良特点。

1 黄腐酸的分类

腐殖酸分为黑腐酸、棕腐酸、黄腐酸，其中黄腐酸按其原材料的来源分为矿源黄腐酸和生化黄腐酸两种。

1.1 矿源黄腐酸

矿源黄腐酸来源于草炭、褐煤、风化煤等，是含有酚羟基、羧基、羰基和醌基等多种官能团且溶于酸、碱、有机物的低分子类物质，通常采用碱溶酸析等方法提取。

1.2 生化黄腐酸

生化黄腐酸主要是从秸秆中提取的木质素经磺化、裂解而成，还有一部分是经食物残渣、糖蜜、味精下料、棉籽、麸糠发酵后提取。

2 矿源黄腐酸和生化黄腐酸的主要区别

2.1 生产工艺不同

矿源黄腐酸生产工艺有碱溶酸析法和强酸抽提法。随着煤炭科学的发展，硫酸-乙醇/丙酮法、离子交换树脂提取法、化学降解法、电渗析法等方法对推进矿源黄腐酸纯度提升、制备技术发展做出了贡献。国内生产厂家较常用的是碱溶酸析法，原料破碎后，再经过碱化：

然后经过酸化：

经过碱化、酸化两个步骤后，再经过提取、干燥后得到成品。

生化黄腐酸生产工艺比较简单，将生物灰渣按一定比例与KOH和水在温度90℃、反应时间2 h发酵后，静置分层，取上层清液调整pH至2后，烘干制得生化黄腐酸。

从矿源黄腐酸和生化黄腐酸生产工艺可以看出，矿源黄腐酸生产工艺比生化黄腐酸生产工艺复杂。

2.2 颜色不同

矿源黄腐酸一般为黑色，生化黄腐酸一般为棕色。

2.3 成分不同

矿源黄腐酸成分比较固定，主要有乙酸、苯、吡咯、甲苯、糠醛、苯酚、苯并呋喃、丁二酰亚胺、邻苯二甲酸二异丁酯等物质。矿源不同，产出的黄腐酸各成分含量也不同，但分子结构中苯环含量较多。

生化黄腐酸含有蛋白质、核苷酸、醇类、脂肪酸、酚酸、糖类、单宁、纤维素、木质素、各种激素等。生化黄腐酸受发酵时间及原料差异影响，成分和效果差别较大且不稳定。生化黄腐酸含有丰富的吸水基团，苯环含量较少。

2.4 味道不同

矿源黄腐酸没有味道或者味道较小，生化黄腐酸有酸、甜味。

2.5 对植物生长效果不同

矿源黄腐酸对于农作物在抗寒、抗旱、提高肥料利用率、增加土壤有机质方面远远优于生化黄腐酸，其官能团数量、质量可控性与稳定性，效果可控性与稳定性也优于生化黄腐酸。

2.6 吸水性和用量不同

矿源黄腐酸含有较多苯环，疏水性比较强；生化黄腐酸长链烃基、苯环等疏水基含量很少，亲水基团很多，这就造成矿源黄腐酸钾容易成粒，不易潮解，而生化黄腐酸盐不易成粒。

根据叶坤国对生化黄腐酸钾复混肥料的研究可以看出，生化黄腐酸吸水性极强，作为肥料添加时，1 t复混肥料加入25 kg黄腐酸钾就会造成吸水严重，水分加大，造粒难度会随添加量增加而增大。

矿源黄腐酸中腐殖酸、黄腐酸等对植物有促进生长作用的物质含量明显优于生化黄腐酸，所以矿源黄腐酸只需要很少的量便可以提供同等植物所需营养物质。

2.7 价格不同

原料成本、生产工艺及生产设备的差异造成矿源黄腐酸钾与生化黄腐酸钾价格差异。矿源黄腐酸钾与生化黄腐酸钾价格见表1。

表1 矿源黄腐酸钾与生化黄腐酸钾价格

3 矿源黄腐酸和生化黄腐酸的共同点

黄腐酸在农业上作用较大，应用较为广泛。从实际生产及分析来看，黄腐酸对大部分作物的生长都具有优良作用，包括改良土壤、肥料增效、作物抗逆等。

3.1 改善作物品质

矿源黄腐酸与生化黄腐酸都含有一部分糖类、氨基酸类、维生素等营养物质，这些物质可以促进植物叶绿体生长，影响植物光合作用，加速植物对糖分、脂肪等物质的积累，从而改善作物及果实品质。

3.2 改良土壤，增强肥效

矿源黄腐酸和生化黄腐酸都含有大量有机物，都可以增加土壤有机质含量，补充有机质，促进土壤团粒结构的形成，达到保水保肥培地的作用。黄腐酸是腐殖酸中的一种，较其他腐殖酸而言，其活化性质要好很多，因为它较其他腐殖酸来说分子小，更容易被植物吸收。黄腐酸的自身基团决定了其强大的螯合功能和吸附功能，所以实验证明其对铵态氮有着较好的吸附性；同时它可以抑制土壤对磷的固定，增加植物对磷的利用率；也可以螯合钾离子，使钾离子的释放速率降低，更便于植物根系吸收，使大量元素间的协调作用更加顺利。

根据张昭会等研究成果表明，添加黄腐酸后氮的利用率从30.1%提高到41.1%，吸氮量增加11%；磷肥当季利用率从18.4%提高到39.3%，利用率提高了一倍有余；黄腐酸还可以利用它的生物活性，刺激和调节作物生理代谢过程，使吸钾量增加30%以上。黄腐酸对土壤改良及氮磷钾肥的增效作用明显。

3.3 促进中、微量元素的吸收利用

黄腐酸含有大量的醇类、羧酸类、酚类等高活性基团，为土壤和作物中的中、微量元素的螯合提供了有利条件，有利于生成溶解性能好，易于植物吸收的螯合物黄腐酸锌、黄腐酸钙、黄腐酸镁、黄腐酸铁等。黄腐酸有利于植物吸收及易于螯合中、微量元素的特性，使螯合后的物质将大、中量元素与微量元素有机结合，促进作物营养的全面吸收。

3.4 对种子与根的刺激作用

黄腐酸可以短时间内促进根须的生长及种子的发芽，对植株移植、种子浸种、提高低存活率植物的生命活性有较好的作用。种子萌发过程中所需要的蛋白酶、肽酶和酸性磷酸酯酶的活性，在黄腐酸浸泡过程中可以轻易被激活。提高种子发芽指数和活力指数，增强幼苗硝酸还原酶活性，促进氮素吸收。由于作物生长初期具有相当高的刺激作用，黄腐酸又被称作天然生根粉。