【摘要】土壤污染导致土壤的物理、化学和生物学性质发生改变，降低农作物的产量和质量，并最终危害人体健康。腐植酸具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能，能较好的改良土壤。本文介绍了腐植酸的特性，腐植酸对重金属的污染的防治、对农药的增效及污染防治、对酸性土壤性能的影响及节水抗旱作用几方面内容，并对腐植酸的应用前景进行了展望。
【关键词】腐植酸;土壤改良;重金属污染;农药增效;节水抗旱
腐植酸是一种天然的有机高分子化合物，是泥炭、风化煤及褐煤等有机物中最有价值的成份，它是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性特性和吸收、络合、交换等功能。同时，它也是绿化环境和生物工程建设的重要组成部分，是实现高产、优质、高效现代化农业的重要举措。自然界中的腐植酸类物质是动植物残骸经过长期复杂的生化作用形成的，主要存在于泥炭、草炭、风化煤和褐煤中，称之为煤炭型腐植酸。这类腐植酸的制取技术复杂、工艺设备投资大、受原料限制，所以在我国发展一直不理想。
1 腐植酸及腐植酸盐肥料的特性
1.1 腐植酸的来源及其特性
腐植酸是一种弱鳃离多元有机酸(pH约为3.5)，它是一组含芳香族的高分子化合物，存在于各种有机物质中，在土壤中含量可达10%。我国一般泥炭中腐植酸含量为30%～40%，最高可达50%。土状褐煤中含量约20%一80%左右。泥炭和褐煤中腐植酸含量虽然高，但是在自然状态下，它不能被植物所吸收。因为它只溶于碱，不溶于水，也不溶于酸。由于腐殖酸在酸性条件下可形成凝胶沉淀，所以一般利用泥炭、褐煤等制取腐植酸。
化学元素分析及功能团测定表明，腐植酸含有碳、氢、氧、氮、硫等元素，由几个相似的结构单元形成一个大的复合体，每个结构单元又由核、桥键和活性基团组成。核主要由5员或6员的均环或杂环，如萘、苯环、吠喃、噻吩和醌等相互组合成为核，桥键则联接核。桥键分单桥键和双桥键，如一CH：一CH：、一N一、一NH一、=CH一、一0一、一s一等，其中最普遍的是一O一和一CH，一。每个核都带有一个或多个活性基团。从官能团的测定可知，腐植酸含有醇羟基、酚羟基、羧基、磺酸基、胺基和游离的醌基等。上述活性功能团决定了腐植酸的酸性、浸水性、鞣剂性质、阳离子交换性能、较高的吸附和络合能力。
腐植酸的分子量在800～5000间，按其在不同溶剂中的溶解度和颜色，腐植酸分为三个组分。以碱直接抽出的部分称为腐植酸，其中只溶于碱的部分称为黑腐酸;溶于丙酮、乙醇等溶剂的部分称为棕腐酸;溶于水的部分称为黄腐酸。一般腐植酸中以黑腐酸占有较大的比例，它是腐植酸各组分中最主要的组分，可直接做为肥料施用。
1.2腐植酸盐肥料的特性
泥炭、褐煤中虽含有大量的腐植酸，但由于它不溶解于水，因此不能被农作物直接吸收，不宜作肥料施用。要使泥炭、褐煤中的腐植酸变为作物可用的化肥，就必须使其变成可溶性，即必须提取腐植酸或制成腐植酸盐。以改善其可溶性。
在腐植酸盐的肥料中以腐植酸铵、硝基腐植酸铵和腐植酸磷复合肥料为最佳。腐植酸铵和硝基腐植酸铵所含的铵态氮是水溶性的速效氮肥，而非铵态氮的一部分有迟效氮肥的作用。同时它还具有腐植酸及其盐的络合和鳌合作用，因此它能牢固控制灿”、Fe“、ca“、 Mg“等高价阳离子，减少了它们与磷肥中HPO;、 H，P04-结合而造成沉淀的机会，从而提高了磷肥的效率。由于腐植酸铵的胶体特性，它可以在铁、铝、及氢氧化物表面形成一层保护膜，减轻铁、铝、氢氧化物对磷酸根离子的吸附。腐植酸离子可以和难溶性的磷酸盐形成磷酸一一腐植酸复合体的平衡体系，这种复合体促使难溶性的磷转化为有效磷(水溶性磷)供作物吸收，且转化后磷肥的有效利用率可提高50%以上。因此，腐植酸盐肥料作为磷肥增效剂的效果十分显著。
2腐植酸对土壤的改良效应
2.1腐植酸对重金属污染的防治
2.1.1 高分子碱性腐植酸盐降低土壤重金属活性
腐植酸含有羧基、酚羟基和醌基等活性功能团，具有亲水性、吸附性、离子交换性、络合性和氧化还原性。腐植酸施入土壤中可与水溶态、生物有效性的重金属离子发生吸附、离子交换、氧化还原和络合螯合等反应，使重金属离子被络合、螫合固定或吸附固定，降低重金属生物有效性，减少植物体的吸收量。不同种类腐植酸的络合螯合能力强弱顺序为黄腐酸>棕腐酸>黑腐酸。如每克黄腐酸可结合Fe：O，750—890mg，每克黑腐酸可结合Fe，0，119～52mg。
2.1.2低分子弱酸性腐植酸增强土壤重金属活性
由于腐植酸分子结构中酸性基团上存在活泼的氢，因此腐植酸具有弱酸性，导致土壤pH值降低，有利于提高土壤重金属活性。腐植酸分子上的氢元素可与重金属离子发生交换反应，在土壤氧化还原电位>0.7V的条件下，腐植酸呈现电子给予体的还原作用。使重金属由氧化态变为还原态，可使高价态重金属离子转化为低价态，减少以氧化物态或高价重金属盐形态的沉淀。小分子黄腐酸盐溶解性好，稳定性差，使重金属离子生物活性增强，易被具有超富集重金属能力的植物或微生物吸收，因此可加快重金属污染土壤的植物修复和微生物修复速度。缩短修复时间。
2.2腐植酸对农药的增效及污染防治
农药是农业生产过程中使用的杀菌剂、杀虫剂、除草剂和植物生长调节剂等的总称。大多数化学农药具有剧毒、致癌和致畸性，可引发多种疾病，因此农药污染对人畜健康和生态系统生物多样性、生物遗传变异性的影响和危害，是一个急需解决的重大环保问题。
腐植酸类农药或腐植酸类肥料具有增强农作物抗病性，对农药有缓释增效、降低农药毒性、延长药效、增强农药使用安全等多方面作用，可减少农药使用量，降低农药污染。试验研究表明，腐植酸是一种无毒的天然农药增效剂，也是一个环境友好型的残留农药有效降解剂。
腐植酸能增强作物抗逆性，使作物少得病或不得病，可减少农药使用，有利于降低农药污染。腐植酸类肥料含有丰富的有机质和微生物所需的各种营养，施入土壤中可促进土壤有益微生物的大量繁殖，调节土壤微生物群落结构，改善土壤生物学性质，有利于抑制病原微生物，降低作物得病机率，减少作物病害。腐植酸还与农药形成较稳定的高分子复合体，减缓农药分解，使药效延长。
2。3腐植酸对酸性土壤性能的影响
2.3.1腐植酸增加土壤的水稳性团粒结构
腐植酸类物质是含酚羟基、醇羟基、羧基等多种官能团的大分子芳香化合物，是形成土壤有机——无机复合体的有机胶体物质，具有增加土壤微团聚体、提高土壤有机质含量等特性。腐殖酸作为一种天然的绿色有机肥料，含有多种营养元素，能有效改善土壤结构，提高土壤保水保肥的能力，使耕作层的土质逐步趋向松软肥沃，对调节土壤中水、肥、气、热起到积极作用。
2.3.2腐植酸对土壤起缓冲作用
腐植酸的活性基团赋予了其多种功能，如酸性、亲水性、阳离子交换性、络合能力及较高的吸附能力等。它是一种有机弱酸和弱酸盐，同时也是一种两性有机大分子化合物。腐植酸的阳离子交换量是土壤的10—20 倍。腐植酸是调节土壤pH值、缓冲土壤酸碱性的有效缓冲剂。当土壤中H+过多使土壤呈酸性时，腐植酸中的金属离子可与土壤溶液中的H+进行离子交换反应，生成中性盐或弱酸性盐，从而降低土壤酸性。
2.3.3腐植酸可增加土壤养分的有效性
腐植酸是由多元素组成的，一般含碳55%一65%、氢5.5%～6.6%、氧25%～35%、氮3%～4%，还有少量硫、磷等，在分解过程中这些元素释放出来供给作物吸收利用。施用腐殖酸肥可使作物对磷的吸收增加 7%一30%，对氮的吸收增加4%一15%。在我国磷肥当季利用率不高，仅有10%一20%，比发达国家低5—10 个百分点。主要原因在于土壤对磷的固定。在亚热带红壤中含磷量并不低，每亩高达150—200kg，但这些磷素养分与红壤中的铁铝结合，形成溶解度很低的磷酸盐，不易分解出来供作物吸收。如果单施磷肥很容易就会被土壤中的游离氧化铁所固定，不易被农作物吸收利用，使利用率不到20%。
腐植酸中活泼的含氧官能团可与磷肥有效结合并生成HA—P复合物，使得部分水溶磷转化成活化的枸溶磷，减少了土壤对磷的固定，使其有效性大大增强，对磷起到部分缓释的作用。该过程生成的腐植酸磷可使磷的固定率减少30%左右，腐植酸盐类及硝基腐植酸盐类都不同程度地抑制了土壤对磷的固定。腐植酸的化学组成、土壤的性质等都与腐植酸抑制磷的固定能力有关。一般认为腐植酸分子量越低，抑制能力越强。此外腐植酸抑制有效磷固定可能还同腐植酸与磷的比例有关。
土壤中钾易溶于水流失，同时由于农田土壤的干湿度变化，使得一部分钾素被土壤固定，不易被作物吸收。在我国钾肥利用率也比较低，约为50%一60%。土壤对K+的吸附及耕层K+被水淋溶至土壤深层和随降雨引起的径流流失是钾肥利用率低的主要原因。日本硝基腐植酸研究会进行的防固钾试验中，施入硝基腐植酸量为1.0%、0.5%和0.1%、在土壤反复干湿20d后。土壤巾水溶性钾分别比对照增加了100%、99%和94%，表明腐植酸可减少土壤对钾素的吸附，增加土壤中有效钾含量。向土壤中施加腐植酸共聚物，也可减少土壤对 K+的吸附，增加土壤对K+的解吸，还能提高土壤对 K+的抗淋溶。从而减少土壤中K+的损失，提高钾肥的利用率，有利于作物吸收利用。
施用褐煤腐植酸不仅能使土壤中的水分、氧分含量增加，而且有机质含量也得到提高，这对土壤理化性能的改变和有益微生物的活动都具有促进作用。这主要与腐植酸的胶体特性、化学活性和生物活性有关。
2.4腐植酸的节水抗旱作用
腐植酸是含有多种含氧活性功能团的高分子有机胶体，是一种两性胶体，也是一种亲水胶体物质，可作为一利t环保型节水抗旱剂。它的节水抗旱作用是其多种功能的综合作用。
2.4.1腐植酸具有吸水、蓄水功能
腐植酸是有机大分子亲水胶体，具有很强的吸水蓄水功能，粘土颗粒吸水率一般为50%～60%，而腐植酸类物质吸水率可达500%一600%，是粘土颗粒吸水率的 7—10倍。施用腐植酸土壤改良剂及腐植酸类肥料，因含有较多的腐植酸，腐植酸的吸水蓄水作用有利于改善土壤水分状况。
2.4.2腐植酸能增强土壤保水
施用腐植酸土壤改良剂和腐植酸类肥料可以增强土壤腐植酸含量和活性，更新土壤有机——无机复合体，促进土壤团粒结构形成，增加土壤水稳性团聚体。因此，其可以显著改善土壤结构、水分物理性质、孔隙度、透水性、保水性，增加土壤有效水容量，提高土壤水分供应能力和利用率和抗干旱能力。
2.4.3腐殖酸能增强根系吸水能力
腐植酸具有刺激作物生长发育的作用，不仅可使作物种子早发芽早出苗、早开花结果，还能增加根长、根重和根系活力。作物根长、根幅和根量的增加，可加强作物根系在土壤中吸收养分和水分的深度和范同，、作物根系越活跃，吸收面积越大，可增强根系吸收养分和水分的能力，从而提高作物的抗干旱能力。
3结论和展望
腐植酸是功能多样、无毒无害、效果显著的优质土壤改良剂。我国煤储量极为丰富，分布于全国各地，这就为就地取材大力发展腐植酸盐肥料提供了有利的条件，问时也为煤的综合利用开辟了新的途径。目前，我国研制开发的腐植酸产品已初步用于酿酒促酵剂等方面，并开始渗透到工业、农业、畜牧业等行业。其特点是用量小、效益高、安全可靠，可做畜禽饲料添加剂、杀虫剂、除草剂、植物生长激素、土壤改良剂和肥料等。因此，开发推广腐植酸产品前景开阔。——论文作者：章智明黄占斌单瑞娟
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