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腐殖酸，土壤的靈魂 “腐植酸”之名 “腐植酸”這個名詞至今也還是個問題。土壤學(xué)家強(qiáng)調(diào)它形成過程中的微生物作用，堅持叫作“腐殖酸”。而煤炭化學(xué)家則以其主要是由植物演化而來，認(rèn)為應(yīng)該叫作“腐植酸”。目前，在行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，一般通用“腐植酸”。 腐植酸的概念 由于腐植酸不是純物質(zhì)，是類型物質(zhì)，是復(fù)雜的混合物。它的組成隨來源不同而差異很大，再加上，近幾年來通過發(fā)酵制取腐植酸的性質(zhì)仍在界定之中，只是把這一類性質(zhì)接近的物質(zhì)統(tǒng)稱為“腐植酸”。廣泛意義上的腐植酸概念為：動植物遺骸，主要是植物遺骸，經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化，以及地球化學(xué)的一系列過程造成和積累起來的一類有機(jī)物質(zhì)。 腐植酸作用機(jī)理 土壤有機(jī)質(zhì)主要分成兩大類：一類是新鮮的和分解不完全的動植物殘體；另一類是腐殖質(zhì)。 腐殖質(zhì)中除包括有機(jī)殘留物、進(jìn)一步分解的產(chǎn)物和微生物再合成的產(chǎn)物外，主要成分是腐植酸。泥炭、褐煤和風(fēng)化煤中含有的煤炭腐植酸，與土壤腐植酸的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和對土壤及作物的影響有類似之處。用儲備豐富的煤炭腐植酸及其系列制品當(dāng)做肥料施用，可以作為土壤腐植酸的補(bǔ)充來源。 煤炭腐植酸作為一種有機(jī)膠體，長期施用可以促進(jìn)土壤團(tuán)聚體的形成，改善土壤的結(jié)構(gòu)狀況，使土壤通氣、透水性能良好，并且降低鹽堿土的酸堿度。 腐植酸具有固氮、分解磷酸鹽、固鉀的能力，因此，腐植酸能夠促進(jìn)作物對氮、磷、鉀的吸收，對氮肥、磷肥和鉀肥具有增效作用。 另外，從農(nóng)業(yè)應(yīng)用角度看，腐植酸還具有較強(qiáng)的抗旱、抗病、抗低溫、抗鹽漬作用。腐植酸具有廣泛的生理藥理活性。從毒性上看，腐植酸的毒性不大，黃腐酸的毒性更低，臨床也沒有明顯的副作用。 腐植酸形成機(jī)理 腐植酸在自然界中廣泛存在，從開發(fā)利用的角度講，泥炭、褐煤和風(fēng)化煤是制取腐植酸的良好原料，農(nóng)作物秸稈、酒廠廢液、糖廠廢渣和其他農(nóng)副產(chǎn)品等非煤資源是制取發(fā)酵（生化）腐植酸的良好原料。 造煤植物在成煤過程中，受到微生物和水介質(zhì)的作用，經(jīng)過分解和合成的變化，形成腐植酸。 泥炭是由植物變成煤第一階段的產(chǎn)物，還保留有植物殘體，但出現(xiàn)了腐植酸。 泥炭轉(zhuǎn)化為褐煤的過程叫成巖作用，它主要受溫度、壓力等地質(zhì)化學(xué)因素的影響，植物殘體消失了，腐植酸繼續(xù)存在，但含量上有變化，性質(zhì)上產(chǎn)生差別。 褐煤向煙煤演變時，腐植酸失水、脫羧、縮合直到消失，形成中性物質(zhì)，煤化學(xué)上稱為腐黑物。 煙煤自然風(fēng)化或者人工氧化形成腐植酸。 腐植酸的分類 按照來源：腐植酸可分為天然腐植酸和人造腐植酸兩大類。在天然腐植酸中，又按存在領(lǐng)域分為土壤腐植酸、煤炭煤腐植酸、水體腐植酸和霉菌腐植酸等。 按照生成方式：腐植酸可分為原生腐植酸和再生腐植酸（包括天然風(fēng)化煤和人工氧化煤中的腐植酸）。 按照在溶劑中的溶解性和顏色分類：腐植酸可分為黃腐酸、棕腐酸、黑腐酸。在早先的文獻(xiàn)中，還有灰腐酸、褐腐酸和綠色腐植酸的稱呼，其實都是不同溶劑分離出來的。 按照天然結(jié)合狀態(tài)：可以分為游離腐植酸和（鈣、鎂）結(jié)合腐植酸。 按照腐植酸的腐植化程度（吸光系數(shù)等指標(biāo)）：分為A型、B型（真正的腐植酸）和RP型和P型（不成熟的腐植酸）等。 腐植酸原料分布 腐植酸的總量大得驚人，數(shù)以萬噸計。在江河湖海、咸淡水域、土壤煤礦、頁巖等有機(jī)礦物中都有分布，大部分地表上都有它的蹤跡。 土壤所含的腐植酸總量最大，但在其中的含量平均不足百分之一； 咸淡水中含有的問題也不小，但濃度更低，作為資源開發(fā)，是不可能的。泥炭、褐煤和風(fēng)化煤腐植酸含量較高，含量從10%到80%，是制取腐植酸的良好原料。 我國煤炭含量是非常豐富的，根據(jù)資料，有泥炭50億噸，占世界總量的4.79%左右；褐煤1265億噸，占世界總量的4.82%左右；風(fēng)化煤尚沒有確切的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)計在1000億噸左右，占世界總量的9.3%左右。腐植酸原料資源主要分布在我國的內(nèi)蒙古、新疆、山西、黑龍江、江西、云南、河南、福建、廣西、吉林、四川等地。 因此，腐植酸是一宗數(shù)量巨大的，尚未被充分注意和開發(fā)利用的有機(jī)資源。 腐植酸的制取 由于腐植酸原料來源多種多樣，提取、純化方法各不相同，在測定時，腐植酸的雜質(zhì)很難除盡。腐植酸在水溶液中，一方面會解離，另一方面又可能通過氫鍵或金屬離子的橋鍵形成一種聚焦體。同一種原料，相同的提取條件，應(yīng)用不同的提取劑和提取工藝會對腐植酸的提取能力產(chǎn)生較大的影響。因此，腐植酸的抽提技術(shù)存在著各種難題。通常情況下，有以下幾種。 1、堿法提取 常用的提取劑有氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水等。通過堿法提取的腐植酸鹽溶液，根據(jù)黑腐酸、棕腐酸不溶于酸，而黃腐酸溶于酸的特性，在腐植酸溶液中加入無機(jī)酸，使溶液pH值控制在2左右，得到的黃色的溶液，即為粗黃腐酸。沉淀物中加入乙醇或丙酮，溶解的部分為棕腐酸，不溶物是黑腐酸。 2、酸法提取 主要的溶劑包括各種有機(jī)無機(jī)酸、如硝酸、草酸等。 3、中性鹽提取 中性鹽可以是氟化鈉、草酸鈉、焦磷酸鈉等。 4、有機(jī)溶劑萃取 常用的有機(jī)溶劑有二甲亞砜、乙醇、丙酮等。 重點來了，下面說一說腐殖酸的防忽悠重點 腐植酸有機(jī)質(zhì) 如何認(rèn)識傳統(tǒng)有機(jī)質(zhì)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)質(zhì)，包括工業(yè)和城市生活副產(chǎn)物，已經(jīng)成為大家關(guān)注的焦點。 凡是有機(jī)質(zhì)不一定是腐植酸，凡是腐植酸一定是最好的有機(jī)質(zhì)。 NY525-2012中明確提出有機(jī)肥料的定義：“主要來源于植物和(或)動物、經(jīng)發(fā)酵腐熟的含碳有機(jī)物料”。 人工加入土壤中的有機(jī)物質(zhì)(有機(jī)肥、腐植物質(zhì))，必須與土壤中自然形成的有機(jī)質(zhì)的組分相近。 隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生的根本性轉(zhuǎn)變，如人畜糞便、秸稈、動物殘體等傳統(tǒng)有機(jī)物已經(jīng)失去了“天然本色”。以畜禽糞便為例，過去豬、雞、牛、羊吃的全是天然“食品”。 現(xiàn)在，生產(chǎn)傳統(tǒng)有機(jī)肥的特質(zhì)已不復(fù)存在。隨著含高銅、高鋅、高砷等飼料添加劑的廣泛使用，加之畜禽對微量元素的低利用率，導(dǎo)致畜禽糞便的重金屬含量超標(biāo)，還有一些激素、放射性物質(zhì)及其他有機(jī)污染物含量超標(biāo)。 而未經(jīng)人為干擾的煤炭腐植酸資源是相對安全和綠色環(huán)保的，活化后的腐植酸有機(jī)質(zhì)更利于生產(chǎn)應(yīng)用。 煤炭腐植酸 目前，行業(yè)內(nèi)繼“煤炭腐植酸”之后，“有機(jī)礦物源腐植酸”提了出來，其分歧點主要在油母頁巖資源是否含有腐植酸。且看如下兩種觀點。 觀點一：“有機(jī)礦物源腐植酸”。 風(fēng)化煤、褐煤和泥炭屬于“煤炭腐植酸”，還有不屬于煤炭的油母頁巖產(chǎn)生腐植酸，為了避免與無機(jī)礦物混淆，故提出“有機(jī)礦物源腐植酸”的概念，簡稱“礦物源腐植酸”，這一命名把所謂油母頁巖含有腐植酸作為原料擴(kuò)充了進(jìn)來。 觀點二：“煤炭腐植酸”。 我國腐植酸原料主要包括風(fēng)化煤、褐煤和泥炭，雖然目前泥炭不屬于煤炭范圍，但是一直以來腐植酸行業(yè)談到“煤炭腐植酸”即是指褐煤、風(fēng)化煤、泥炭腐植酸，這一點在業(yè)界已達(dá)成長期的共識。 油母頁巖中一般只有10%—30%的有機(jī)物質(zhì)，其余都是無機(jī)礦物質(zhì)，這10%—30%的有機(jī)物，實際上全是浮游生物轉(zhuǎn)化來的石油(脂肪族烴類)。 至今，還沒有看到關(guān)于油母頁巖中含有腐植酸的報道，國內(nèi)外也沒有開展過油母頁巖含有腐植酸的基礎(chǔ)研究，為何一下子就能進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化因此，堅持采用原來的“煤炭腐植酸”名稱是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/div> 生物腐植酸 生物腐植酸來自可再生資源。生物腐植酸是以工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物為原料，通過生物發(fā)酵工藝而獲得的由芳香族、脂肪族及其多種功能團(tuán)組成的無定形的高分子有機(jī)弱酸混合物。 制取生物腐植酸必須符合以下五個條件： (1)必須具有一定量的木質(zhì)素含量; (2)必須具備優(yōu)勢菌種朝向定向菌種; (3)發(fā)酵工藝或化學(xué)提取方法必須科學(xué); (4)必須可檢測 (5)必須環(huán)保安全。要確保原料(如秸稈、畜禽糞便、工農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品、工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物等)的安全性，防止通過原料將重金屬、微生物等污染源帶到生物腐植酸之中。 近年來有人利用“腐植酸”和“黃腐酸”命名混亂以及檢測手段缺失的現(xiàn)狀，將不經(jīng)過任何生化處理的水溶木質(zhì)素衍生物、糖蜜及其廢液、味精廢液等的烘干物冒充生物黃腐酸。這類所謂的“生物黃腐酸”的抗硬水絮凝性明顯優(yōu)于煤炭黃腐酸，對作物也有一定的促長效應(yīng)，而且價格極其低廉，在農(nóng)業(yè)市場上暢行無阻。 “腐植酸”與“黃腐酸”并列 1786年，德國的Achard首次從泥炭中用堿提取出了腐植酸，此時人類還沒有發(fā)現(xiàn)黃腐酸。 19世紀(jì)貝捷利亞從Achard稱之為腐植酸中發(fā)現(xiàn)既溶于堿液又溶于酸和水的黃腐酸。 也就是說將黃腐酸作為腐植酸的組分是18—19世紀(jì)人類沒發(fā)現(xiàn)黃腐酸或發(fā)現(xiàn)黃腐酸初期時的概念。 直到1919年，奧登將腐植酸和黃腐酸并列分類為兩種有機(jī)酸，之后被國際上絕大數(shù)國家科學(xué)家認(rèn)可。 因此，國際土壤學(xué)會、國際腐殖質(zhì)學(xué)會也都定義腐殖質(zhì)中含有腐植酸(胡敏酸)、黃腐酸(富里酸)和腐黑物(胡敏素)三個組分，中國農(nóng)業(yè)百科全書土壤卷也是這樣定義的。因為黃腐酸在分子量、溶解性、抗絮凝性、生物活性及結(jié)構(gòu)特征等方面與腐植酸的顯著差異，所以倡導(dǎo)腐植酸與黃腐酸并列分類。（本文轉(zhuǎn)自【水產(chǎn)人科普平臺】。如有版權(quán)問題，敬請聯(lián)系wx@fishfirst.cn。） |
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