腐植酸本源性功能肥料可持续发展PPT课件

1、1前前 言言 腐植酸，生态文明之本怀。 在浩瀚广袤的地球生物圈里，蕴藏着一种不引人注目的暗色有机物，这就是腐植酸类物质。 没有了腐植酸的地球到底会怎么样，很难想象？！没有了腐植酸的土壤，活力一定会衰竭。 人是地球之灵，解决问题总会有智慧，总会有办法。第1页/共60页2前前 言言 今天，我们共同揭示“土壤 腐植酸 肥料 可持续发展”的内在关系十分重要。 本源性本源性 功能性功能性 生态性生态性第2页/共60页3提提 纲纲 1 土壤腐植酸本源性所指 3 腐植酸肥料可持续发展 2 腐植酸肥料功能化所指 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展 5 结语第3页/共60页4 1.1 土壤腐植酸属性 1 土壤腐植

2、酸本源性所指 腐植酸是土壤肥力的基础。无土不存，无其不肥。土壤固相组成中，除了矿物质之外，就是土壤有机质。土壤腐殖质是土壤有机质中最主要的一种形态，占土壤有机质的60%80%；腐植酸是土壤腐殖质中最活跃的组分，一般占土壤有机质的60%以上。第4页/共60页5 腐植酸对有机无机复合体和土壤结构起着主导作用，进而影响着土壤的物质能量循环； 腐植酸对土壤养分、水分具有吸贮、转化、释供能力； 腐植酸对土壤的自我调控能力与抗逆性能和对土壤生态系统的全部功能均产生极其重要的影响。 1.1 土壤腐植酸属性 1 土壤腐植酸本源性所指第5页/共60页6 结论：腐植酸是土壤的本质属性毋庸置疑。没有腐殖质和腐植酸的

3、土地，就不能称其为土壤，仅仅是“土地”，甚至只是风化了的岩石而已。 1.1 土壤腐植酸属性 1 土壤腐植酸本源性所指第6页/共60页71.2 土壤腐植酸优化方向 腐植酸是净化“土壤血统”的本源性物质。向“土壤系统”投放物质，应该拉一条红线，哪些物质能投，哪些物质不能投，哪些物质必须“优化”达标后才能投，只有这样才能保障“土壤血统”的长治久安。 1 土壤腐植酸本源性所指第7页/共60页81.2 土壤腐植酸优化方向 在“土壤系统”中，理顺“有机质 腐殖质 腐殖酸”的脉道很重要。所谓“优化”，只相对“土壤血统”内在关系而言。 1 土壤腐植酸本源性所指优化优化优化优化第8页/共60页91.3 土壤腐植

4、酸二重性 1786年，德国的阿查德(Achard)第一个从泥炭中用碱溶液提取再用酸沉淀出腐植酸。此后，德国的沃克兰(Vauquelin)和汤姆森 (Thomson)又先后在1797、1807年，用碱液从腐解植物残体和土壤中提取出腐植酸，这才明确了“暗色物质”就是腐植酸。可见，认识和提取腐植酸是一个漫长的过程。 1 土壤腐植酸本源性所指第9页/共60页101.3 土壤腐植酸二重性 200多年前，人们对土壤中的“黑东西”搞不明白，总以为“幽灵”在“作怪”。后来，土壤学家把它称为“暗色物质”。直到1761年，第一部农业化学著作农业化学原理(华莱士Wallerius著)问世，华莱士(Wallerius

5、)首先提出“腐殖质”这一名称。 1 土壤腐植酸本源性所指第10页/共60页11 1.3 土壤腐植酸二重性 19世纪初开始，“腐植酸”化学经历了认知朦胧、探索交锋、理论形成、研究应用、大量开发等五个阶段。对此，从“黑东西”“暗色物质”“腐殖质”“腐植酸”，经历了长期、复杂的探索过程。在全球环境变化的大背景下，“认识/利用再认识/再利用”有着重要现实意义。 1 土壤腐植酸本源性所指第11页/共60页12 1.3 土壤腐植酸二重性二重性二重性 第第1阶段阶段 第第2阶段阶段第第3阶段阶段第第4阶段阶段第第5阶段阶段自然属性 暗色物质 腐殖质 腐植酸 团粒素生命核社会属性 察色观 自然观 腐熟观 核心

6、观价值观 注：腐植酸是土壤的“核心”物质。人类在“第3阶段”之前，自觉补充土壤腐植酸；进入第3阶段，人类开始工业化利用腐植酸补充土壤。 1 土壤腐植酸本源性所指表1 土壤腐植酸二重性认识演变过程第12页/共60页13 2.1 腐植酸的概念 基于工业化利用腐植酸而择辩之。基于工业化利用腐植酸而择辩之。 腐植酸是动、植物遗骸，在微生物以及地球物理、腐植酸是动、植物遗骸，在微生物以及地球物理、化学作用下，经过一系列分解和转化形成的一类大分子化学作用下，经过一系列分解和转化形成的一类大分子有机弱酸聚合物。在自然界中广泛存在于土壤、湖泊、有机弱酸聚合物。在自然界中广泛存在于土壤、湖泊、河流、海洋以及褐煤

7、、风化煤、泥炭之中。河流、海洋以及褐煤、风化煤、泥炭之中。 2 腐植酸肥料功能化所指第13页/共60页14 2.1 腐植酸的概念 腐植酸具有吸附、离子交换、螯（络）合、氧腐植酸具有吸附、离子交换、螯（络）合、氧化还原等独特的物理、化学和生理特性，广泛应用化还原等独特的物理、化学和生理特性，广泛应用在工农业、医药、环境等领域。腐植酸主要元素组在工农业、医药、环境等领域。腐植酸主要元素组成有碳、氧、氢、氮、硫等。其中，氧是构成腐植成有碳、氧、氢、氮、硫等。其中，氧是构成腐植酸官能团的主要元素，如羧基、酚羟基、醇羟基、酸官能团的主要元素，如羧基、酚羟基、醇羟基、羰基、甲氧基、醌基等。羰基、甲氧基、醌

8、基等。 2 腐植酸肥料功能化所指第14页/共60页15 2.2 腐植酸的结构、功能与作用 腐植酸是地球碳循环的重要物质，大观地球绿色碳库百中举一，在土壤、水体、大气中无处不在，可以说“无处不思绿”。 2 腐植酸肥料功能化所指第15页/共60页16表面作用表面作用吸附作用吸附作用渗透作用渗透作用分子量分子量基团基团结构结构物理物理化学作用化学作用生理作用生理作用作用作用多种元素组成的多种元素组成的结构不一混合物结构不一混合物无定型类多聚物无定型类多聚物有机弱酸有机弱酸芳核、取代基不芳核、取代基不同分子量混合物同分子量混合物黄腐酸小分子黄腐酸小分子棕腐酸中大分子棕腐酸中大分子黑腐酸大分子黑腐酸大分

9、子羧基羧基酚羟基酚羟基醇羟基醇羟基甲氧基甲氧基羰基羰基醌基醌基螯合、络合螯合、络合磺化、硝化磺化、硝化增产提质增效增产提质增效离子交换离子交换促生根生长结实促生根生长结实提高抗逆性提高抗逆性提高缓冲性能提高缓冲性能改善土壤结构改善土壤结构维护生物多样维护生物多样性性维护碳循环维护碳循环作用作用环保环保 2 腐植酸肥料功能化所指第16页/共60页17 腐植酸是一种具有三维空间结构的复杂高分子芳香腐植酸是一种具有三维空间结构的复杂高分子芳香羟基羧酸，由黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸三个组分构成，羟基羧酸，由黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸三个组分构成，是一种亲水胶体，分子量小到几百，大到几百万。是一种亲水胶体，分子

10、量小到几百，大到几百万。2.3 腐植酸的多维空间 2 腐植酸肥料功能化所指第17页/共60页18 速效：小分子黄腐酸（速效：小分子黄腐酸（10102 210103 3）与肥料结合后）与肥料结合后能迅速通过植物细胞膜，进入植物体内，到达作用能迅速通过植物细胞膜，进入植物体内，到达作用部位，被作物利用，达到速效目的。部位，被作物利用，达到速效目的。 缓效：是由中大分子棕腐酸（缓效：是由中大分子棕腐酸（10103 310104 4）与高分）与高分子黑腐酸（子黑腐酸（10104 410106 6），与肥料结合后，经过土壤微），与肥料结合后，经过土壤微生物作用，把它们结合的肥料释放出来，延长了肥生物作用

11、，把它们结合的肥料释放出来，延长了肥效，适合作物生长发育需要。效，适合作物生长发育需要。2.3 腐植酸的多维空间 2 腐植酸肥料功能化所指第18页/共60页192.4 腐植酸功能化利用 土壤腐植酸很难工业化利用，煤炭腐植酸或生物土壤腐植酸很难工业化利用，煤炭腐植酸或生物腐植酸可工业化利用。腐植酸可工业化利用。 可持续化可持续化有机化有机化功能化功能化腐植酸肥料土壤土壤 2 腐植酸肥料功能化所指第19页/共60页20 腐植酸通过胶体作用形成团粒结构，增加土壤腐植酸通过胶体作用形成团粒结构，增加土壤微团粒结构和毛管孔隙度、降低土壤容重，提高土微团粒结构和毛管孔隙度、降低土壤容重，提高土壤保肥、保水

12、能力。壤保肥、保水能力。 腐植酸是多孔隙的疏松物质，具有较大的吸附腐植酸是多孔隙的疏松物质，具有较大的吸附能力，而且与其表面积对水膨胀性大小有关。能力，而且与其表面积对水膨胀性大小有关。 腐植酸是一种亲水的可溶胶体，既可凝聚又能腐植酸是一种亲水的可溶胶体，既可凝聚又能胶溶。胶溶。 2.4 腐植酸功能化利用 2 腐植酸肥料功能化所指第20页/共60页21 腐植酸中的醌基有脲酶抑制剂生理功能；腐腐植酸中的醌基有脲酶抑制剂生理功能；腐植酸和硝基腐植酸的铁盐或钠盐有明显的脲酶抑植酸和硝基腐植酸的铁盐或钠盐有明显的脲酶抑制作用。腐植酸与尿素络合反应生成的腐脲产品，制作用。腐植酸与尿素络合反应生成的腐脲产

13、品，能够抑制土壤脲酶和硝化细菌活性，有效地控制能够抑制土壤脲酶和硝化细菌活性，有效地控制了尿素释放和分解的速度。了尿素释放和分解的速度。2.4 腐植酸功能化利用 2 腐植酸肥料功能化所指第21页/共60页22 腐植酸的络腐植酸的络( (螯螯) )合性能对金属以及矿物的迁合性能对金属以及矿物的迁移、固定和积累、化学反映性和生物利用度都有移、固定和积累、化学反映性和生物利用度都有直接影响。腐植酸直接影响。腐植酸- -金属络合物一般呈水合物形态，金属络合物一般呈水合物形态，也有些腐植酸与微量元素的螯合物难溶于水，但也有些腐植酸与微量元素的螯合物难溶于水，但其胶体粒子仍是活化态，在植物根部酸性环境或其

14、胶体粒子仍是活化态，在植物根部酸性环境或土壤微生物作用下会不断供给植物营养。土壤微生物作用下会不断供给植物营养。 2.4 腐植酸功能化利用 2 腐植酸肥料功能化所指第22页/共60页23 腐植酸中的胺基含有伯胺和仲胺，是比较腐植酸中的胺基含有伯胺和仲胺，是比较理想的氨稳定剂。腐植酸与含氮有机物共价结理想的氨稳定剂。腐植酸与含氮有机物共价结合或以氢键结合合或以氢键结合, , 具有高度的耐水解性具有高度的耐水解性, , 是土是土壤不断增加易移动氮的主要因素，也是植物的壤不断增加易移动氮的主要因素，也是植物的主要缓效氮源。主要缓效氮源。2.4 腐植酸功能化利用 2 腐植酸肥料功能化所指第23页/共6

15、0页242.5 腐植酸肥料制高点通过上述“1”可锁定“有机物制肥”的“制高点”。 2 腐植酸肥料功能化所指第24页/共60页25 利用腐植酸很显然：材料优良、灵活方便、经济实用、环境友好。 腐植酸具有吸附、螯合、络合功能，能提高土壤阳离子代换量，对肥料和土壤中的有效态养分具有缓释，减少淋失、流失。 2.5 腐植酸肥料制高点 2 腐植酸肥料功能化所指第25页/共60页26 腐植酸对土壤中各种重金属、有机污染物的吸附解吸、固定活化、增效(提高生物可利用性)减效(降低毒性)的内在规律，使得腐植酸的组成结构与各种作用行为的依存关系更加紧密。 2.5 腐植酸肥料制高点 2 腐植酸肥料功能化所指第26页/

16、共60页27 腐植酸与氮肥。二者有机结合可以减少氮肥损失，抑制硝化，抑制土壤脲酶活性，减缓尿素的分解与挥发，从而提高氮肥利用率。 腐植酸与磷肥。腐植酸具有活化磷的作用，使难溶性磷转化为枸溶性磷，使水溶性磷也转化为不易固定的可溶性磷，从而大大提高磷肥当季的利用率。 2.5 腐植酸肥料制高点 2 腐植酸肥料功能化所指第27页/共60页28 腐植酸与钾肥。腐植酸具有活化钾的功能，腐植酸增加了土壤阳离子代换能力及改善了土壤胶体性质，从而促进了作物对钾的吸收。 腐植酸与中微量元素。腐植酸可促进土壤中微量元素的有效化，通过螯合、络合活化微量元素，使其从不可利用态变为可利用态。 2.5 腐植酸肥料制高点 2

17、 腐植酸肥料功能化所指第28页/共60页29 腐植酸天然材料，因具有独特结构和多种活性官能团，注定了其绿色、环保和有机的属性。 3 腐植酸肥料可持续发展3.1 属性天然 第29页/共60页30 大：腐植酸作为大肥料的融合者，能够融合N、P、K，一元融合、二元融合或三元融合，如腐植酸氮肥、腐植酸磷肥、腐植酸钾肥、腐植酸有机-无机复混肥。腐植酸融合N、P、K，具有灵活多样、功能突出、增效显著、利用率高的特点，可以达到112的集成效果，又与土壤环境共赢。3.2 融合多元 3 腐植酸肥料可持续发展第30页/共60页31 中：腐植酸与中量元素Ca、Mg、S通过化合、吸附、螯合以及生物刺激等作用产生的集成

18、效果，既突出了中量元素肥种的特质，又优化了肥料结构，对环境友好。 3.2 融合多元 3 腐植酸肥料可持续发展第31页/共60页32 小：腐植酸作微量元素螯合剂是提高肥效的有效途径，这是因为腐植酸螯合微肥无毒、无害，不易被土壤中微生物分解和被其他金属所置换，始终保持植物可吸收的螯合离子形态存在于溶液和土壤中，明显提高了植物对养分的吸收率，与作物和谐生长。3.2 融合多元 3 腐植酸肥料可持续发展第32页/共60页33 实践证明，腐植酸复混肥料可使等养分的化肥利用率平均提高10个百分点。假如全国农业耕地使用该类肥料，按2012年化肥总产量7432.43万吨(实物量，下同)计算，可减少化肥损失743

19、.24万吨。3.3 节能减排 3 腐植酸肥料可持续发展第33页/共60页34 若按尿素产量3003.83万吨计算，可节省300.83万吨尿素、441万吨标准煤和25亿千瓦时电，少排放1217万吨CO2。惊叹之中，还有节省磷肥和钾肥，以及提高作物产量与质量、减少环境污染、改善农业生态带来的综合效益。 3.3 节能减排 3 腐植酸肥料可持续发展第34页/共60页35 在我国，腐植酸最早开发应用于肥料，已经形成了产业思想、技术支撑、产品生产等产业核心价值体系，以及腐植酸科技传播服务体系、腐植酸产品售后服务体系、腐植酸终端品质服务体系；还有腐植酸行业的文化价值增值体系等，积累了丰富的工作成果，为腐植酸

20、肥料产业可持续发展奠定了雄厚的基础。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第35页/共60页36 （1）物质资源丰富。 煤炭腐植酸资源逾2000亿吨，生物腐植酸资源可再生利用，近5000家企业涉足环境、农业、工业、医药等30多个领域，生产上万种产品，从业者上百万。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第36页/共60页37 （2）毋忘天字令。 特别重申，在“国发1974110号”文件(批转燃化部、农林部“关于积极试验、推广和发展腐植酸类肥料的报告”的通知)和“国发1979200号”文件(批转国家经委“关于加强腐植酸综合利用工作的请示报告”)的全面推动下，腐植酸在农业上的“五大作用”已成经典，黄腐酸的“

21、四剂功能”独树一帜，腐植酸、黄腐酸抗旱剂应用历久弥新。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第37页/共60页38 （3）专题研究成果丰厚。据不完全统计，中国开展腐植酸科学研究的院校逾500家，腐植酸科技文献数据数亿计。截至2014年2月，被中国知网收录的腐植酸类文献数量已达23000余篇，其中，农业应用文献数量超过60%，堪为农用之首。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第38页/共60页39 （3）专题研究成果丰厚。 2001-2013年，“全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会”共举办15届，学术交流报告近400个，组编会议论文集15册，收录文章924篇，信息量高达697万字。 4 腐植酸肥料体

22、系支撑可持续发展第39页/共60页40 （4）中国专利文献丰硕。 自1985年国家知识产权局有专利登记以来，截至2013年5月，腐植酸专利信息共2132项。其中，腐植酸肥料专利1246项，约占专利总数的58.4%，从而印证了腐植酸肥料在农业上应用的广泛性。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第40页/共60页41 （5）国际研究范围很宽泛。 纵观腐植酸在国际上的研究大多在环境领域。从前年9月14日召开的第十六届国际腐殖物质学会大会上看，会议涉及化学、微生物学、环境学、土壤学、生态学、水科学等多学科，基本上以生态环境科学为主。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第41页/共60页42 （6）土壤修复

23、在线。 腐植酸具有物理、化学、生物性能，施用腐植酸后足可以改善土壤的物理化学性质，增强土壤的活力，以利作物生长。自国家“十五”、“十一五”开展土壤环境修复应用研究以来，腐植酸再次成为土壤污染防治、环境修复的热点。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第42页/共60页43 （6）土壤修复在线。 2010年国家高技术研究发展计划(863计划)课题“污灌农田及退化土壤修复关键技术”中期应用试验已取得显著成果。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第43页/共60页44 （6）土壤修复在线。 中国农科院环发所朱昌雄研究员利用生物腐植酸进行了沙退化土壤修复试验表明，施入生物腐植酸后，沙退化土壤质量得到了很大改善，土壤有机质含量、土壤微生物数量综合指标和植物生物量得到了较快而显著地提高。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第44页/共60页45 （6）土壤修复在线。 内蒙古农业大学张伟华教授等利用腐植酸吸附、交换、酸碱中和的作用，使盐碱土pH降低，交换性钠离子降低，进而改善土壤的理化性质，提高有机质含量，增强了土壤自我修复能力，达到改良盐碱土并种植农作物的目的。 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展第45页/共60页46 （7）产品验证全面。 截至2014年3月，在农业部登记的水溶性腐植酸产品累计1272个（其中“农肥准字”606个、“