腐植酸對尿素的增效及應用

黃曉婷　張星　郎朗　李任豐

氮肥是農作生長發育必不可少的一種肥料，對于促進我國農業的發展發揮著巨大的作用，由于尿素是最主要的氮肥種類，而且全世界每年尿素的消耗量約占氮肥總消耗量的一半，但是其利用率卻只達到了28%-41%，資源處于嚴重浪費的狀態，根據相關的數據顯示，尿素流失的途徑較多，如揮發、與土壤發生水解反應等，因此，工作人員必須加強對尿素的研究工作，實現對資源的充分利用。

由于腐殖酸是尿素的基本組成部分之一，其是各種動物殘體經過復雜的物理、化學以及生物等反應后生成的一種化學物質，具有良好的物理以及化學性能，可以通過改善土壤結構，刺激農作物的生長發育，并且還能和土壤發生化學反應，釋放出氮、磷、鉀等元素，促進植物的生長。除此之外，將腐殖酸與尿素結合起來使用，不僅能夠降低尿素分解的速度，延長其作用時間，同時還能夠提升尿素的利用率，通常肥效可以增加約6.9%～11.9%，而農作物增產高達10%～30%。因此，本文對腐殖酸的作用機理進行研究，分析腐殖酸在農業中的具體應用，意在推動我國農業產品的研究工作。

1、腐植酸與尿素的反應機理

腐植酸與尿素的反應主要發生在腐植酸分子中的羧基上。梁宗存等人認為腐植酸是一種天然大分子芳香族羥基羧基的混合物，尿素是含氮的弱堿類物質，二者可能通過腐植酸的羧基和酚羥基與尿素作用生成腐植酸-脲絡合物，隨后，其又通過用化學法和波譜法表征了腐植酸、尿素和水按照3：7：15比例混合所制備的腐植酸-尿素和尿素-腐植酸的復合物，發現，腐植酸的各活性含氧官能團均能與尿素發生反應，并形成具有較高穩定性的化學鍵，其中以羧基對反應深度影響最大。其中，腐植酸的羧基和酚羥基均能夠與尿素反應形成氫鍵和域絡合配位鍵，同時，形成一定量的COO-NH4+離子鍵，但羧基的離子化傾向遠強于酚羥基;腐植酸的羰/羧基與尿素的-NH2基發生作用，形成>C=N鍵;腐植酸的醌基則以自由基斷片形式與尿素反應，形成離子鍵或共價鍵。

高樹青等人通過構建風化煤-尿素-水的反應體系，發現腐植酸與尿素的結合后，體系中水溶性腐植酸含量和水溶性腐植酸轉化率增加、pH值和腐植酸的羧基含量降低，并認為腐植酸能夠通過羧基的絡合作用結合尿素。隨后，王玲玲試驗結果表明，在干燥和常溫的條件下，腐植酸與尿素是不發生化學反應的;當加水和加熱后，腐植酸與尿素開始緩慢發生反應：當溫度達100℃以上且加水量逐漸增加時，反應速度加快。以上研究均認為，反應生成的水溶性腐植酸尿素復合物是一種長效緩釋肥料，這種化合物具有在農業生產中具有氮利用率較高、肥效較長的特性。

2、腐植酸對尿素的增效作用

利用腐殖酸對氮肥進行改性，其主要原理就是降低氮肥分解的速度，避免其流失，實現對氮肥的高效利用，根據相關的研究顯示，腐殖酸通過與尿素、碳酸氫銨以及氯化銨等發生反應，能夠有效避免氮肥的流失。這是由于腐殖酸中含有大量的羧基以及酚羥基等活性基團，不僅表面積大，同時還擁有良好的離子交換能力以及離子吸附能力，一旦其與腐殖酸發生化學反應，可以有效減少氨元素的揮發。根據調查研究顯示，可以減少約5%-23%的氮肥流失，例如，當尿素在與水發生化學反應后，會生成NH4+，而由于腐殖酸的特性，其吸收了大量的NH4+，并且進一步發生化學反應，從而生成穩定狀態的復合硝酸鹽，經過一系列的化學感應后，不僅減少了氨肥的損失，同時由于其產物的解離能力較弱，不易與其他物質發生反應，也增強了氮肥的穩定性。另外，根據研究顯示，腐殖酸有利于提高尿素的性能，分析造成這種現象的主要原因就是，腐殖酸中的活性基團可以和尿素中的氨元素發生了化學反應，但是一旦尿素被施灑到土壤中后，其就會與脲酶發生水解反應，釋放出大量的NH3和CO2，致使氮肥嚴重流失，而在尿素中添加了大量的腐殖酸，其與尿素進行絡合反應，反應后不僅減少了腐殖酸中的活性基團，而且還提高了腐殖酸的水溶性，抑制尿素與土壤之間發生的水解反應，使尿素緩慢釋放，充分發揮其作用。通常來說，腐殖酸的作用時間約為100天，在農作物前期生長時，其可以有效地降低尿素在土壤中水解的速度，最大限度避免由于尿素揮發以及淋溶而帶來的損失，而在農作物生長的中后期，由于腐殖酸抑制水解反應的能力逐漸減弱，從而土壤中的氮元素不斷增加，有利于生長期農作物對于氨元素的需求。

3、腐植酸尿素在農業中的應用

腐植酸尿素可以增加作物產量、提高氮肥利用率的重要措施應用于農業生產。研究表明，在潮土區冬小麥生產中，施用腐植酸尿素可作為，與普通尿素相比，籽粒產量提高11.08%～11.10%;土壤堿解氮提高16.54%～18.27%。

李偉在水稻上的研究表明，含有腐植酸的尿素和普通尿素相比其平均增產10.4%，表觀利用率和氮肥農學效率顯著提升。李兆軍等（2005）等在玉米增效試驗中的研究表明，腐殖酸的施用有助于玉米增產豐收，與普通尿素進行對比，產量約增長了35.1%;腐植酸氮肥能顯著提高玉米產量和氮肥利用率，促進玉米對土壤氮素的吸收利用，顯著增加0-20cm土壤氮素殘留量和0-40cm土壤無機態氮含量，減緩氮素向深層土壤遷移，從而減少淋溶損失。閆雙堆等通過腐殖酸-尿素絡合的模擬實驗研究結果表明，在培養第42d時，腐植酸尿素用量為15%的處理，土壤中的無機氮含量最高;在培養的第112d時，與其他處理相比，超過15%處理的腐植酸尿素土壤中無機氮含量較高，氮素損失量低，因此適量的腐植酸對反硝化有一定的抑制作用。李軍等在玉米上的研究表明，添加1%-20%的腐植酸對尿素具有較好的增效作用，在這個范圍內，腐植酸添加量越多，越能提高玉米的產量，同時還能增加玉米籽粒對氮素的吸收量。同時較普通尿素可以實現用量減少20%。

（作者單位：1.471000洛陽正大農牧有限公司;2.453700河南心連心化學工業集團股份有限公司）