关于六项腐植酸概念和术语的探讨

发布日期:2020-01-16 作者:腐殖酸 来源:www.humate-cn.com

1 腐植酸名称

关于腐植酸和黄腐酸的基本概念,且看如下两种观点。

观点一:“腐植酸”包含“黄腐酸”。

自1953年腐植酸由前苏联传入我国起,“腐植酸是由黄腐酸、棕腐酸、黑腐酸组成的”这一概念一直作为腐植酸行业的首要术语,用于行业的科研、教学、生产和经营活动中,指导着腐植酸行业的发展。在上世纪末国际腐殖质学会(IHSS)制定的“腐植酸的综合分离提纯方法”和旧国际标准ISO5073-1985《褐煤和柴煤中腐植酸的测定》中,将腐植酸和黄腐酸划分为并列的两个段分。1999年,国际腐殖质学会更新发布了ISO5073-1999《褐煤腐植酸测定方法》(目前又新发布ISO5073-2013版本),对上述腐植酸的定义作了重大修改,即规定腐植酸是用碱液(或焦磷酸钠碱液)抽提出来的“一组分子量相对较高、组成十分复杂的有机缩合多羧酸无定型混合物”。这就是说,腐植酸中囊括了黄腐酸、棕腐酸和黑腐酸,其分离流程为:

按ISO5073-1999的这一定义,腐植酸就是我国一贯通称的所谓“腐植酸总量”(棕+黑+黄之和),黄腐酸是腐植酸中的一个组分,而不能与腐植酸并列;焦磷酸钠碱液和氢氧化钠溶液抽提来的腐植酸分别被称作总腐植酸和游离腐植酸。国际标准对腐植酸定义的这一重大修改,使经典的腐植物质概念更具科学性和实用性,也与我国多年来实际采用的概念(如GB11957-2001)是完全一致的,而且更贴近我国腐植酸生产应用实际及检测标准。因此,倡导接受ISO5073-1999的这一定义,“腐植酸”中包含“黄腐酸”。

观点二:“腐植酸”与“黄腐酸”并列。

1786年,德国的Achard首次从泥炭中用碱提取出了腐植酸,此时人类还没有发现黄腐酸。19世纪贝捷利亚从Achard称之为腐植酸中发现既溶于碱液又溶于酸和水的黄腐酸。也就是说将黄腐酸作为腐植酸的组分是18~19世纪人类没发现黄腐酸或发现黄腐酸初期时的概念。直到1919年,奥登将腐植酸和黄腐酸并列分类为两种有机酸,之后被国际上绝大数国家科学家认可。因此,国际土壤学会、国际腐殖质学会也都定义腐殖质中含有腐植酸(胡敏酸)、黄腐酸(富里酸)和腐黑物(胡敏素)三个组分,中国农业百科全书土壤卷也是这样定义的。因为黄腐酸在分子量、溶解性、抗絮凝性、生物活性及结构特征等方面与腐植酸的显著差异,所以倡导腐植酸与黄腐酸并列分类。

2 腐植酸原料

关于腐植酸原料(包括褐煤、风化煤、泥煤等)活化问题,大致有三种观点。

观点一:腐植酸原料无需活化。

我国煤炭腐植酸资源(包括褐煤、风化煤、泥煤等)中游离腐植酸含量最高可达70%,将其直接添加到肥料生产或投入到土壤中,就可以达到改良土壤和增效化肥的效果,无需对原料进行活化处理,这不仅简化了生产流程,节省了设备投入,又节约成本,还提高肥效。

观点二:腐植酸原料活化处理后使用效果更好。

我国风化煤和褐煤、泥炭中总腐植酸含量较高,但多数被钙镁离子固定,即使是游离腐植酸,能被作物直接吸收利用的水溶性成份普遍含量很低,生产腐植酸肥料时,这些原料经过活化处理后,活性更强,水溶性更好,这符合水肥一体化、抗旱节水等国家政策。

观点三:工业生产用腐植酸原料必须规范。

因煤炭腐植酸资源(包括褐煤、风化煤、泥煤等)不可再生,且不同来源的腐植酸原料在性质上存在较大差别,如果不加区别地直接添加原料,导致质量不可控,地域环境破坏严重,标准化难以提高,既不利于规范化、规模化和优质化生产,也不利于资源的综合利用。因此,必须对投入生产的腐植酸原料规范化,制定相应的分类指标和检测方法。

3 腐植酸有机质

如何认识传统有机质和工农业生产的有机质,包括工业和城市生活副产物,已经成为大家关注的焦点。

凡是有机质不一定是腐植酸,凡是腐植酸一定是最好的有机质。

NY525-2012中明确提出有机肥料的定义:“主要来源于植物和(或)动物、经发酵腐熟的含碳有机物料”。人工加入土壤中的有机物质(有机肥、腐植物质),必须与土壤中自然形成的有机质的组分相近。随着农业生产方式发生的根本性转变,如人畜粪便、秸秆、动物残体等传统有机物已经失去了“天然本色”。以畜禽粪便为例,过去猪、鸡、牛、羊吃的全是天然“食品”。现在,生产传统有机肥的特质已不复存在。随着含高铜、高锌、高砷等饲料添加剂的广泛使用,加之畜禽对微量元素的低利用率,导致畜禽粪便的重金属含量超标,还有一些激素、放射性物质及其他有机污染物含量超标。而未经人为干扰的煤炭腐植酸资源是相对安全和绿色环保的,活化后的腐植酸有机质更利于生产应用。

4 煤炭腐植酸

目前,行业内继“煤炭腐植酸”之后,“有机矿物源腐植酸”提了出来,其分歧点主要在油母页岩资源是否含有腐植酸。且看如下两种观点。

观点一:“有机矿物源腐植酸”。

风化煤、褐煤和泥炭属于“煤炭腐植酸”,还有不属于煤炭的油母页岩产生腐植酸,为了避免与无机矿物混淆,故提出“有机矿物源腐植酸”的概念,简称“矿物源腐植酸”,这一命名把所谓油母页岩含有腐植酸作为原料扩充了进来。

观点二:“煤炭腐植酸”。

我国腐植酸原料主要包括风化煤、褐煤和泥炭,虽然目前泥炭不属于煤炭范围,但是一直以来腐植酸行业谈到“煤炭腐植酸”即是指褐煤、风化煤、泥炭腐植酸,这一点在业界已达成长期的共识。油母页岩中一般只有10%~30%的有机物质,其余都是无机矿物质,这10%~30%的有机物,实际上全是浮游生物转化来的石油(脂肪族烃类)。至今,还没有看到关于油母页岩中含有腐植酸的报道,国内外也没有开展过油母页岩含有腐植酸的基础研究,为何一下子就能进入标准化?因此,坚持采用原来的“煤炭腐植酸”名称是严谨的。

5 生物腐植酸

生物腐植酸来自可再生资源。生物腐植酸是以工农业有机废弃物为原料,通过生物发酵工艺而获得的由芳香族、脂肪族及其多种功能团组成的无定形的高分子有机弱酸混合物。制取生物腐植酸必须符合以下五个条件:(1)必须具有一定量的木质素含量;(2)必须具备优势菌种朝向定向菌种;(3)发酵工艺或化学提取方法必须科学;(4)必须可检测;(5)必须环保安全。要确保原料(如秸秆、畜禽粪便、工农业副产品、工农业有机废弃物等)的安全性,防止通过原料将重金属、微生物等污染源带到生物腐植酸之中。

近来有人利用“腐植酸”和“黄腐酸”命名混乱以及检测手段缺失的现状,将不经过任何生化处理的水溶木质素衍生物、糖蜜及其废液、味精废液等的烘干物冒充生物黄腐酸。这类所谓的“生物黄腐酸”的抗硬水絮凝性明显优于煤炭黄腐酸,对作物也有一定的促长效应,而且价格极其低廉,在农业市场上畅行无阻。在此,提醒消费者加以甄别。

6 腐植酸有机碳肥

关于有机碳营养的研究越来越多,腐植酸是高端有机碳营养之说亦成为行业内争论的一个焦点。且看如下两种观点。

观点一:腐植酸是高端有机碳营养。

植物碳营养如果仅靠大气CO2的自然补充,仅为其需求量的1/5,将使植物长期处于碳饥饿状态。植物根系则可以直接吸收利用碳营养。有机碳肥可大致分为3类:(1)按化学类型分:有机酸类,如乙酸、丙酸;糖类,如单糖、双糖、多糖;醇类,如乙醇、丙醇以及醛类等。(2)按存在状态分:固体、液体、气体(CO2)。(3)按结构复杂程度分:简单有机碳营养,如单糖、乙酸、氨基酸等;结构复杂的有机碳营养,如腐植酸、多糖、多肽等。在结构复杂的有机碳营养中,腐植酸是其高端产品,可谓有机碳肥金字塔尖上的明珠。腐植酸的许多促长、抗逆功能与有机碳营养的高端部分有密切关系。

观点二:腐植酸不是“有机碳营养”。

(1)空气和水是植物碳营养的主要来源。碳、氢、氧(总量占新鲜植物组织的90%以上)是植物的主要大量营养元素,但不是肥料,它们是由空气和水来提供的,一般不需要从土壤中补充。这是传统的植物生理学和肥料学的基本常识,至今未见有新的研究报道。(2)植物从根部吸收碳营养很少。不可否认,植物也从根部吸收少量低分子的碳营养,包括碳水化合物和水溶腐植酸,但数量微乎其微。相对于亩产约两万千克的作物(包括根系、秸秆、籽实)来说,其中约有1万千克的有机碳的植物组织,而腐植酸只能补充其碳需求量的0.05%~0.1%(即5~10kg)。这一点点碳对于上万千克的植物碳需求来说,可谓杯水车薪。(3)腐植酸的功能和作用源自化学和生物活性。腐植酸是以芳香族结构为核心、以含氧官能团(主要是羧基、酚羟基、醇羟基、甲氧基、醌基等)为关键作用点位的生物活性物质,而不是“有机碳营养”。正是腐植酸的化学活性(吸附、离子交换、配位等),使N、P、K和微量元素吸收量和利用率提高;正是腐植酸的生物活性,促使植物提高抗逆性、改善品质、促进生长、减少污染,提供了食品安全保障。抹杀腐植酸的分子结构特征和官能团的作用,仅仅把腐植酸当作碳肥,实际是舍本求末。几十年来大量研究试验所证明的腐植酸(包括水溶性的低分子腐植酸—黄腐酸)的显著功能,是化学活性与生理活性的贡献,而不是有机碳营养的贡献。

综上,我们认为,腐植酸不能乱。一是腐植酸环境友好型产业刚刚新生起来,经不起折腾;二是原有基础研究至今未有颠覆性的研究成果;三是新概念和术语缺少共识;四是腐植酸研究需要集结各方智慧,理当融合各方的研究成果,形成科学的统一认识为好。因此,在传承和创新中,以“腐植酸包含黄腐酸”“腐植酸原料活化制取”“腐植酸是最好的有机质不应被排斥”“煤炭腐植酸名称不可更改”“生物腐植酸必须可检测”“腐植酸有机碳肥概念提出宜慎重”等基本观点为要。期待大家判明是非,力争用最短的时间拨乱反正,正本清源,以保障我国腐植酸事业的健康发展。

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