腐植酸本源性功能肥料可持续发展概述rue.pptx
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1、中国腐植酸工业协会中国腐植酸工业协会中国腐植酸工业协会中国腐植酸工业协会(2014201420142014年年年年4 4 4 4月月月月15151515日日日日郑州)郑州)郑州)郑州)腐植酸本源性功能肥料可持续发展腐植酸本源性功能肥料可持续发展曾宪成曾宪成曾宪成曾宪成2013-01-132013-01-131前前 言言 腐植酸,生态文明之本怀腐植酸,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。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?!没有了腐植酸的地球到底会怎么
2、样,很难想象?!没有了腐植酸的土壤,活力一定会衰竭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。人是地球之灵,解决问题总会有智慧,总会有办法。2013-01-132013-01-132前前 言言 今天,我们共同揭示今天,我们共同揭示“土壤土壤 腐植酸腐植酸 肥料肥料 可持续发展可持续发展”的内在关系的内在关系十分重要。十分重要。本源性本源性 功能性功能性 生态性生态性2013-01-132013-01-133提提 纲纲 1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指 3 3 腐植酸肥料可持续发展腐植酸肥料可持续发展 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功
3、能化所指 4 4 腐植酸肥料体系支撑可持续发展腐植酸肥料体系支撑可持续发展 5 5 结语结语2013-01-132013-01-134 1.1 1.1 土壤腐植酸属性土壤腐植酸属性 1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指 腐腐植植酸酸是是土土壤壤肥肥力力的的基基础础。无无土土不不存存,无无其其不不肥肥。土土壤壤固固相相组组成成中中,除除了了矿矿物物质质之之外外,就就是是土土壤壤有有机机质质。土土壤壤腐腐殖殖质质是是土土壤壤有有机机质质中中最最主主要要的的一一种种形形态态,占占土土壤壤有有机机质质的的60%60%80%80%;腐腐植植酸酸是是土土壤壤腐腐殖殖质质中中最最活活跃跃的组分,
4、一般占土壤有机质的的组分,一般占土壤有机质的60%60%以上。以上。2013-01-132013-01-135 腐植酸对有机无机复合体和土壤结构起着主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;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、腐植酸对土壤养分、水分具有吸贮、转化、释供能力;释供能力;腐植酸对土壤的自我调控能力与抗逆性能和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。对土壤生态系统的全部功能均产生极其重要的影响。1.1 1.1 土壤腐植酸属性土壤腐植酸属性 1 1 土壤腐植酸本源性所
5、指土壤腐植酸本源性所指2013-01-132013-01-136 结论结论:腐植酸是土壤的本质属性毋庸置疑腐植酸是土壤的本质属性毋庸置疑。没有。没有腐殖质和腐植酸的土地,就不能称其为土壤,仅仅是腐殖质和腐植酸的土地,就不能称其为土壤,仅仅是“土地土地”,甚至只是风化了的岩石而已。,甚至只是风化了的岩石而已。1.1 1.1 土壤腐植酸属性土壤腐植酸属性 1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指2013-01-132013-01-1371.2 1.2 土壤腐植酸优化方向土壤腐植酸优化方向 腐腐植植酸酸是是净净化化“土土壤壤血血统统”的的本本源源性性物物质质。向向“土土壤壤系系统统”投投放放
6、物物质质,应应该该拉拉一一条条红红线线,哪哪些些物物质质能能投投,哪哪些些物物质质不不能能投投,哪哪些些物物质质必必须须“优优化化”达达标标后后才才能能投投,只只有有这这样样才才能能保保障障“土土壤壤血血统统”的的长治久安。长治久安。1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指2013-01-132013-01-1381.2 1.2 土壤腐植酸优化方向土壤腐植酸优化方向 在在“土壤系统土壤系统”中,理顺中,理顺“有机质有机质 腐腐殖殖质质 腐腐殖殖酸酸”的的脉脉道道很很重重要要。所所谓谓“优优化化”,只相对,只相对“土壤血统土壤血统”内在关系而言。内在关系而言。1 1 土壤腐植酸本源性所指
7、土壤腐植酸本源性所指优化优化优化优化2013-01-132013-01-1391.3 1.3 土壤腐植酸二重性土壤腐植酸二重性 17861786年年,德德国国的的阿阿查查德德(Achard)(Achard)第第一一个个从从泥泥炭炭中中用用碱碱溶溶液液提提取取再再用用酸酸沉沉淀淀出出腐腐植植酸酸。此此后后,德德国国的的沃沃克克兰兰(Vauquelin)(Vauquelin)和和汤汤姆姆森森 (Thomson)(Thomson)又又先先后后在在17971797、18071807年年,用用碱碱液液从从腐腐解解植植物物残残体体和和土土壤壤中中提提取取出出腐腐植植酸酸,这这才才明明确确了了“暗暗色色物物
8、质质”就就是是腐腐植植酸酸。可见,认识和提取腐植酸是一个漫长的过程。可见,认识和提取腐植酸是一个漫长的过程。1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指2013-01-132013-01-13101.3 1.3 土壤腐植酸二重性土壤腐植酸二重性 200200多多年年前前,人人们们对对土土壤壤中中的的“黑黑东东西西”搞搞不不明明白白,总总以以为为“幽幽灵灵”在在“作作怪怪”。后后来来,土土壤壤学学家家把把它它称称为为“暗暗色色物物质质”。直直到到17611761年年,第第一一部部农农业业化化学学著著作作农农业业化化学学原原理理(华华莱莱士士WalleriusWallerius著著)问问世世,
9、华莱士华莱士(Wallerius)(Wallerius)首先提出首先提出“腐殖质腐殖质”这一名称。这一名称。1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指2013-01-132013-01-1311 1.3 1.3 土壤腐植酸二重性土壤腐植酸二重性 1919世纪初开始,世纪初开始,“腐植酸腐植酸”化学经历了认知朦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,从五个阶段。对此,从“黑东西黑东西”“”“暗色物质暗色物质”“腐殖质腐殖质”“”“腐植酸腐植酸”,经历了长期、复杂的探,经历了长期、复杂的探索过程。在全球环境变化的
10、大背景下,索过程。在全球环境变化的大背景下,“认识认识/利利用用再认识再认识/再利用再利用”有着重要现实意义。有着重要现实意义。1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指2013-01-132013-01-1312 1.3 1.3 土壤腐植酸二重性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 核心观价值观 注注:腐腐植植酸酸是是土土壤壤的的“核核心心”物物质质。人人类类在在“第第3 3阶阶段段”之之前前,自自觉觉补补充充土土壤壤腐腐植植酸酸;进进入入第
11、第3 3阶阶段段,人人类类开开始始工工业业化化利利用用腐腐植植酸酸补充土壤。补充土壤。1 1 土壤腐植酸本源性所指土壤腐植酸本源性所指表表1 1 土壤腐植酸二重性认识演变过程土壤腐植酸二重性认识演变过程2013-01-132013-01-1313 2.1 2.1 腐植酸的概念腐植酸的概念 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。腐腐植植酸酸是是动动、植植物物遗遗骸骸,在在微微生生物物以以及及地地球球物物理理、化化学学作作用用下下,经经过过一一系系列列分分解解和和转转化化形形成成的的一一类类大大分分子子有有机机弱弱酸酸聚聚合合物物。在在自自然然界界中中广广泛泛存存在在于于土土
12、壤壤、湖湖泊泊、河流、海洋以及褐煤、风化煤、泥炭之中。河流、海洋以及褐煤、风化煤、泥炭之中。2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1314 2.1 2.1 腐植酸的概念腐植酸的概念 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、
13、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、醌基等。2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1315 2.2 2.2 腐植酸的结构、功能与作用腐植酸的结构、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、大气中无处绿色碳库百中举一,在土壤、水体、大气中无处不在,可以说不在,可以说“无处不思绿无处不思绿”。2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1316表面作用表面作用吸附作用吸附作用渗
14、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
15、碳循环作用作用环保环保 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1317 腐腐植植酸酸是是一一种种具具有有三三维维空空间间结结构构的的复复杂杂高高分分子子芳芳香香羟羟基基羧羧酸酸,由由黄黄腐腐酸酸、棕棕腐腐酸酸和和黑黑腐腐酸酸三三个个组组分分构构成成,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,分子量小到几百,大到几百万。2.3 2.3 腐植酸的多维空间腐植酸的多维空间 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1318 速速效效:小小分分子子黄黄腐腐酸酸(10102 210103 3)与与肥
16、肥料料结结合合后后能能迅迅速速通通过过植植物物细细胞胞膜膜,进进入入植植物物体体内内,到到达达作作用用部位,被作物利用,达到速效目的。部位,被作物利用,达到速效目的。缓缓效效:是是由由中中大大分分子子棕棕腐腐酸酸(10103 310104 4)与与高高分分子子黑黑腐腐酸酸(10104 410106 6),与与肥肥料料结结合合后后,经经过过土土壤壤微微生生物物作作用用,把把它它们们结结合合的的肥肥料料释释放放出出来来,延延长长了了肥肥效,适合作物生长发育需要。效,适合作物生长发育需要。2.3 2.3 腐植酸的多维空间腐植酸的多维空间 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01
17、-132013-01-13192.4 2.4 腐植酸功能化利用腐植酸功能化利用 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腐植酸肥料肥料土壤土壤土壤土壤 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1320 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、保水能力。壤保肥、保水能力。腐植酸是多孔隙的疏松
18、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 2.4 腐植酸功能化利用腐植酸功能化利用 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1321 腐腐植植酸酸中中的的醌醌基基有有脲脲酶酶抑抑制制剂剂生生理理功功能能;腐腐植植酸酸和和硝硝基基腐腐植植酸酸的的铁铁盐盐或或钠钠盐盐有有明明显显的的脲脲酶酶抑抑制制作作用用。腐腐植植酸酸与与尿尿素素络络合合反反应应生生成成的的
19、腐腐脲脲产产品品,能能够够抑抑制制土土壤壤脲脲酶酶和和硝硝化化细细菌菌活活性性,有有效效地地控控制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 2.4 腐植酸功能化利用腐植酸功能化利用 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1322 腐腐植植酸酸的的络络(螯螯)合合性性能能对对金金属属以以及及矿矿物物的的迁迁移移、固固定定和和积积累累、化化学学反反映映性性和和生生物物利利用用度度都都有有直直接接影影响响。腐腐植植酸酸-金金属属络络合合物物一一般般呈呈水水合合物物形形态态,也也有有些些腐腐植植酸酸与与微微量量元元素素的的螯螯合合物物难难溶
20、溶于于水水,但但其其胶胶体体粒粒子子仍仍是是活活化化态态,在在植植物物根根部部酸酸性性环环境境或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 2.4 腐植酸功能化利用腐植酸功能化利用 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1323 腐腐植植酸酸中中的的胺胺基基含含有有伯伯胺胺和和仲仲胺胺,是是比比较较理理想想的的氨氨稳稳定定剂剂。腐腐植植酸酸与与含含氮氮有有机机物物共共价价结结合合或或以以氢氢键键结结合合,具具有有高高度度的的耐耐水水解解性性,是是土土壤壤不不断断增增加加易易移移动动氮氮的的主主要要因因素素,也也
21、是是植植物物的的主主要要缓缓效效氮源。氮源。2.4 2.4 腐植酸功能化利用腐植酸功能化利用 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-13242.5 2.5 腐植酸肥料制高点腐植酸肥料制高点通过上述通过上述“1”“1”可锁定可锁定“有机物制肥有机物制肥”的的“制高点制高点”。2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1325 利利用用腐腐植植酸酸很很显显然然:材材料料优优良良、灵灵活活方方便便、经济实用、环境友好。经济实用、环境友好。腐腐植植酸酸具具有有吸吸附附、螯螯合合、络络合合功功能能,能能提提高高土土壤
22、壤阳阳离离子子代代换换量量,对对肥肥料料和和土土壤壤中中的的有有效效态态养养分具有缓释,减少淋失、流失。分具有缓释,减少淋失、流失。2.5 2.5 腐植酸肥料制高点腐植酸肥料制高点 2 2 腐植酸肥料功能化所指腐植酸肥料功能化所指2013-01-132013-01-1326 腐腐植植酸酸对对土土壤壤中中各各种种重重金金属属、有有机机污污染染物物的的吸吸附附解解吸吸、固固定定活活化化、增增效效(提提高高生生物物可可利利用用性性)减减效效(降降低低毒毒性性)的的内内在在规规律律,使使得得腐腐植植酸酸的的组组成成结结构构与与各各种种作作用用行行为为的的依依存存关关系更加紧密。系更加紧密。2.5 2.
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