泥炭腐植酸有机肥.pptx
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泥炭腐植酸有机肥.pptx
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泥炭.腐植酸.泥炭有机肥,主讲人张子学中国煤炭学会泥炭与腐植酸专业委员会副主任委员,目录,1、泥炭的来源及成因2、泥炭的分类3、泥炭的物理/化学组成和性质4、泥炭资源的保护开发和利用5、腐植酸的概念与组成结构6、腐植酸的性质7、腐植酸的功能及利用途径8、国内外泥炭和腐植酸的研究和应用进展9.有机肥料的种类10.云南中电新能源有限公司11.泥炭是最好的土壤改良剂和有机肥的基础资材12.泥炭有机肥的应用效果13.是活化泥炭及与普通泥什么炭的区别,一、泥炭的来源及成因,泥炭,又称为草炭、泥煤(Peat),是沼泽植物残体在缺氧环境中经厌氧菌不充分分解形成的有机矿产。
可以说是煤化程度最低的“煤”。
泥炭的形成是植物、微生物、水文、地貌和气候诸因素综合作用的结果,并受大地构造条件的制约。
泥炭地学和化学,是研究“植物泥炭煤”的变化过程中的地质、地理、植物和气候诸因素,以及这一转化过程中的物理学、生物学、地球化学的综合学科,有助于人类认识泥炭和煤的富集规律以及古代地质、气候变化,发现和合理利用泥炭、煤炭资源,为改善地球生态环境提供科学依据。
沼泽和泥炭资源的保护和合理利用,对维护生态平衡和国民经济建设有重大意义。
1、植物的化学族组成,基本概念:
细胞:
是组成植物的基本单元。
包括:
(1)细胞壁:
由纤维素、半纤维素、木质,素组成;
(2)原生质:
细胞内含物,由蛋白质、糖类组成。
植物类型:
(1)低等植物(菌藻类,结构简单,含原生质较多)
(2)高等植物(苔藓、蕨类、裸子、被子植物,分根、茎、叶、繁殖器官等,由稳定的外表皮包裹),植物的化学族组成,糖类及其衍生物:
即碳水化合物,包括纤维素、半纤维素、淀粉、果胶等。
纤维素:
链式结构的高分子碳水化合物,结构如图,易被需氧细菌通过纤维素水解酶水解为单糖,进一步分解为CO2和H2O,半纤维素的结构多种多样,其中主要有木糖、阿拉伯糖、甘露糖等多缩戊糖(C5H8O4)n。
它们比纤维素更易水解发酵。
果胶存在于植物的果实和木质部中,呈果冻状,是半乳糖醛酸与它的甲酯缩合而成,易水解为糖类和酸。
木质素是芳香族化合物,在植物茎部细胞壁中,包围着纤维素并填满其空间,以增强茎部的坚固性。
不易水解,但易氧化成芳香酸和脂肪酸;微生物作用下与其他物质生成腐植酸类物质。
木质素结构如图:
阔叶树和针叶树的木质素结构图,蛋白质是氨基酸按一定方式结合而成的复杂高分子化合物。
低等植物中较多,是构成细胞原生质的主要物质。
在沼泽中水解后可生成氨基酸,与糖类缩合生成更复杂的高分子腐植酸类物质。
典型的反应如图:
类脂化合物化学性质稳定,能较完整地保存在泥炭和煤炭中。
包括:
脂肪:
长链脂肪酸的甘油酯,大多集中在孢子和种子中;树脂:
植物分泌物,是二萜和三萜类衍生物;蜡质:
覆盖在茎叶、果实外表皮,是长链脂肪酸和含2436个或更多碳原子的高级一元醇的酯类;角质:
覆盖在外表皮上,是脂肪酸脱水缩合产物或高级脂肪酸与纤维素生成的酯;木栓质:
占木栓的2550%,是大于20个碳原子的长链羧酸和醇类;孢粉质:
脂肪-芳香网状结构是构成孢子和花粉外壁的主要成分。
2、高等植物残体的天然转化途径,微生物降解植物有机组分的相对速率(顺序):
第一组:
易被降解(最先减少和消失):
单糖、淀粉、果胶、脂肪酸、酯类、脂肪、氨基酸、蛋白质;第二组:
中等可被降解:
半纤维素、纤维素、低分子有机物;第三组:
难被降解:
木质素、类脂物质(蜡质、树脂等)。
表1植物残体的三种转化途径,三条转化途径,其中腐殖化和泥炭化是对土壤环境和农业有益的过程。
前者保留在土壤中,构成腐殖土;后者构成泥炭沼泽或进入成煤系列。
表2泥炭化和腐殖化的异同泥炭化与腐殖化是两个相似而又不完全相同的过程,泥炭化和成煤作用历程简介,成岩,烟煤-无烟煤,变质,煤化作用,风化煤,风化(氧化)空气、水、矿物质(几个月年到数十年),腐植酸:
泥炭、褐煤中有(原生腐植酸)风化煤中有(再生腐植酸)烟煤和无烟煤中无腐植酸,化学示性式:
植物C17H24O5泥炭C16H18O5成煤历程示意图,煤的种类简介(与泥炭有关),按照成煤植物种类,煤分为腐殖煤和腐泥煤两大类:
由高等植物形成的煤称为腐殖煤。
腐殖煤是因为植物的部分木质纤维组织在成煤过程中曾经变成腐殖酸这一中间产物而得名的。
它在自然界分布最广,储量最大。
由低等植物和少量浮游生物形成的煤称为腐泥煤,包括藻煤和胶泥煤等。
腐泥煤储量小,利用范围有限。
此外,还有腐殖煤和腐泥煤的混合体,称为腐殖腐泥煤。
腐殖煤的分类,泥炭(又名泥煤)Peat褐煤年轻褐煤(又名柴煤,日本称“亚炭”)Lignite年老褐煤Browncoal,(长焰煤、气煤、肥,烟煤Bituminouscoal煤、焦煤、瘦煤、贫煤)无烟煤Anthracite。
3、泥炭化作用及其化学变化,泥炭化分两个阶段第一阶段:
植物遗体暴露在空气中或沼泽浅部的富氧条件下,由需氧细菌和真菌等微生物氧化分解,其中一部分植物遗体被彻底破坏变成CO2、甲烷等气体和水;另一部分分解为简单的有机化合物,在一定条件下再聚合成腐植酸;未分解的稳定部分被保留下来。
第二阶段:
在沼泽水的覆盖下出现缺氧条件,需氧微生物被厌氧菌代替。
它们不需要空气中的氧,而是利用植物有机质中的氧,故发生了还原作用,结果留下富氢的残留物。
第二阶段的特点:
第二阶段是泥炭化的实质性阶段,特点是:
1、泥炭沼泽水的覆盖和植物残体堆积厚度的增加,使植物残体逐渐与空气隔绝;2、植物残体分解产生的气体、液体、微生物新陈代谢产物(如H2S、有机酸),促使介质的酸度提高,抑制了需氧菌的活动;3、植物本身存在的防腐和杀菌成分(如酚类)逐渐积累,不利于微生物的生存和活动,故泥炭仍保留部分未分解的植物残体和组分;4、分解生成的分子量较小、性质活泼的化合物相互作用,合成了新的较稳定的复杂有机化合物腐植酸类物质(humicacids)和沥青质(bitumen)等。
腐植酸的形成实质:
植物残体的微生物降解产物+微生物(含微动物)代谢产物合成新的大分子芳香羧酸类物质。
第二阶段泥炭化后的植物组织的巨大变化,
(1)植物器官(皮、叶、茎、根等)基本消失,细胞结构遭到不同程度的破坏;
(2)植物的化学组分发生很大变化,如碳水化合物(纤维素、半纤维素、果胶、淀粉等)、木质素显著减少,蛋白质基本消失,形成了大量原来不存在的酸性大分子物质腐植酸。
(这是泥炭最主要的成分);稳定组分(角质、树脂、孢粉、木栓质等)则被保留下来。
表3植物-泥炭化学组成的变化,(%daf),按国际分类,泥炭主要分为木本、草本和藓类泥炭,前2者为主。
表3可见:
(1)木本泥炭与草本泥炭相比,前者碳水化合物和类脂物质更少,其余组分大致相近。
(2)人工腐殖化(发酵50天)生产的堆肥与泥炭相比,木质素略有减少,碳水化合物、蛋白质和类脂物质约半数保留在肥料中,腐植酸含量也明显低于泥炭。
第二阶段的两种物理-化学作用凝胶化、丝炭化,在沼泽停滞、弱氧化以至还原条件下,植物组分发生凝胶化作用,形成以腐殖物质(humicsubstance)和沥青质(bitumen)为主要成分的胶体物质(凝胶和溶胶)。
该过程属于生物化学和物理化学作用。
凝胶化物质(煤岩学中称为“镜煤质”,可用光度计测出透光率)。
在强氧化条件下,受需氧细菌的作用发生以脱水、脱氢反应为主的丝炭化作用,产生富碳贫氢的腐殖物质。
丝炭化作用的比例较小。
此两种作用是泥炭化过程中的两种典型的转变过程,不仅发生在泥炭化阶段,而且在成岩(变为褐煤)过程中还要继续进行。
土壤有机质、有机肥料的腐殖化过程以丝炭化作用占优势,凝胶化作用可忽略。
凝胶化和丝炭化产物的岩相纤维特征透光显微镜照片,图1A、结构镜煤质(隐约可见木质部痕迹),b、无结构镜煤质(均质凝胶),图2丝炭化物质丝质体(木质组织全部炭化)图3稳定物质壳质体(孢子囊),表4泥炭与褐煤的主要特征和区别,二、泥炭的分类,1、按沼泽发育阶段分类:
低位沼泽:
成炭沼泽低凹,以地表水和地下水补给为主矿物质营养丰富,上面生长着富营养植物。
高位沼泽:
地势较高,沼泽发育处于贫营养阶段,泥炭不断积累,沼泽边沿的泥炭分解剧烈,沼泽表面呈中间凸起特点,矿物养分和地表地下水不能补给,主要靠大气降水补给,上面生长着泥炭藓为主的贫营养植物。
中位沼泽:
低位和高位的过渡类型。
2、国际通用分类,3、中国泥炭分类及指标,泥炭沼泽地貌对比图,A高位沼泽(东南亚热带穹丘状泥炭)B,低位沼泽(北欧寒带苔草泥炭),泥炭与褐煤的典型图片实例,图4木本泥炭(印尼苏门答腊),图5草本泥炭(黑龙江桦川),图6褐煤(内蒙霍林河),世界各地泥炭资源赏析,各国泥炭资源与开发利用情况,俄罗斯,芬兰,芬兰泥炭资源,内蒙古呼和浩特,辽宁抚顺,开采设备及工艺,开采挖掘泥炭设备,吉林长春,泥炭钵生产流水线,泥炭钵,三、泥炭的物理/化学组成和性质,泥炭是由气、液、固三相组成的有机-无机复合体系。
密度小,孔隙率高,比表面大,吸气、持水、保肥能力强,具有生物学特征。
1、物理/化学性质:
(1)状态:
多为浅褐色棕黑色纤维状海绵状;
(2)含水量:
一般为7090;(3)容重:
湿容重28003000kg/m3;干容重0.20.5t/m3;发热量:
中国泥炭的发热量多数为9.5015.00兆焦千克,国外泥炭一般2028兆焦千克;分解度(R):
反映造炭植物的生化作用程度,即失去植物细胞结构的无定形物质的含量,R范围在175%之间。
(6)酸度(pH)在2.87.4之间。
交换容量(CEC):
4501500mmol/kg,2、化学组成,有机元素碳(4060%)、氢(46%)、氧(2643%)、氮(0.63.4)、硫(0.064%);无机元素氮、磷、钾、钙、镁、硫、锌、铁、锰等有机族组成:
纤维素(难水解物)、半纤维素(易水解物)、木质素(不水解物)、腐植酸、类脂物质。
国外泥炭标准要求的指标:
1、基本性质:
植物成分、分解度、灰分、湿度(水分)、发热量;2、物理机械特性:
密度、吸水性、最大持水量、密实度、粒度组成;3、化学特性:
元素组成、族组成;4、农业技术指标:
酸度、无机营养元素总量及化学组成和活性状态。
5、物理化学特性:
胶体分散性、阳离子组成、离子代换量、各种水分类型及含量、热物理学和电物理学特性;6、物理力学特性:
孔隙度、地质力学特性、泥炭矿密实性和水热传导性,表面和内表面的摩擦性。
表5国内外部分泥炭物理化学性质的比较*,从表5数据可见,我国草本泥炭灰分、容重、电导率明显高于国外泥炭,而总孔隙率、阳离子交换容量小于国外泥炭,这对农业保水、保肥性能和作物生长是不利的。
表5国外不同类型泥炭的物理-力学性质,(平均值),据白俄罗斯.利施特万,泥炭生产工艺学原理1983可见,木本泥炭与另两种泥炭相比,分解度较高,自然湿度略低,酸度和热值略高。
表6国外不同类型泥炭的化学族组成(平均值),总体规律:
木本泥炭中总腐植酸、黄腐酸、不水解物(木质素、腐黑物)较高,而水溶物+易水解物(单糖和半纤维素)、难水解物(纤维素)含量较低。
(差值可能是实验或计算误差),表7我国不同泥炭类型有机族组成*(平均值,%daf),*据陈淑云等,腐植酸,2006(6)我国不同类型的族组成之间的规律与国外大致相同,但同类型之间相比,我国各类泥炭的苯萃取物、易水解物、难水解物、黄腐酸都明显较低,而总腐植酸、不被水解物含量较高。
其原因除了分解度、腐殖化程度较高外,也与原始植物种类和环境条件有关。
泥炭中的生理活性物质,与褐煤、风化煤相比,泥炭中的腐植酸和黄腐酸的分子量较低、官能团含量和活性较高,而且与少量蛋白质、氨基酸、低分子糖类和酸类等共生,故化学活性和生理活性更高。
泥炭中含有或多或少的酵素、赤霉素、抗生素、维生素(B1、B2、B12)、甾醇(-谷甾醇、豆甾烷醇)、雌酮、黄酮、萜类等(均含在泥炭树脂中)。
这都是其他煤种中所稀有的生理活性剂。
四、泥炭资源的保护、开发和利用,世界储量:
3180亿吨,主要分布在北美、北欧、俄罗斯、白俄罗斯等地。
中国储量:
124.96亿吨。
大致分布在4个地区。
东北寒温带山地、华北平原、长江中下游、青藏和西北高原。
储量最大的是四川(52亿吨)、云南(21.1亿吨)。
我国泥炭特点:
低位-富营养型泥炭占99.9%,其中草本泥炭占98.5%。
总体上属于中等有机质、中等分解度、高腐植酸、高灰分、微酸性泥炭。
资源保护:
沼泽的草根层和泥炭层有强大的持水能力,是巨大的贮水库,能消灭洪峰和均化洪水过程,为江河提供水源,防止环境趋干;沼泽又是天然的过滤器,可净化流经的水体、吸收空气中的粉尘和菌类,净化空气。
因此,沼泽对维持区域生态平衡有重要作用。
要把资源开发与环境保护紧密结合起来。
国家政策原则:
因地制宜,合理开发,宜垦则垦,宜林则林,宜牧则牧。
对停止发育疏干的沼泽泥炭,应有计划地开采利用。
泥炭的利用,农业和畜牧业:
改良土壤、制作氨化泥炭、堆肥和有机-无机复混肥、园艺栽培基质、绿化草皮基质、垫圈材料、饲料等。
能源:
地区性燃料、沤制沼气、发电;研究气化、液化新技术;化工与环保:
制活性炭、泥炭蜡和树脂、腐植酸、建材用纤维板、石油钻井液处理剂、水质净化剂、海洋污染吸油剂等。
医药:
泥疗(治疗皮肤病和关节炎)、生物活性制剂(腐植酸、黄腐酸、甾醇、黄酮等)。
弱分解强分解弱分解强分解,稀酸水解,铺垫、绝缘、包装材料,温床底土、培养基质,草坪、营养块,泥炭沥青,泥炭焦,活性炭,有机肥料、有机-无机复混肥,动力与民用燃料,水解残渣,塑料填充物、腐钠、饲料酵母、生物活性物质、土壤改良剂等,萃取后残渣,活性炭,汽油萃取,蛋白饲料酵母,国外传统的泥炭加工路线图(白俄罗斯)腐植酸钠低位泥炭高位泥炭,五、腐植酸的概念与组成结构,腐植酸的定义:
腐植酸(HumicAcid,代号HA)是由动植物(主要是植物)在微生物分解-合成以及地质化学作用下形成的一类天然大分子芳香族羟基羧酸的复杂混合物。
存在领域:
地球表面的腐植酸有机碳601011吨(6万亿吨),超过地表生物有机碳总和(0.7万亿吨)。
广泛存在于土壤、泥炭、褐煤、风化煤、江河水体和沉积物、污泥、动物粪便、有机肥、有机发酵产物等。
腐植酸的有机元素:
碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)。
腐植酸的官能团:
羧基(COOH)、酚羟基(OHph)、醇羟基(OH)、醌基(COqui)、羰基(CO)、甲氧基(OCH3)、氨基(NH2)等。
腐植酸的提取和溶剂分离,原料煤碱液提取,可溶(腐植酸)不溶(腐黑物+矿物质)盐酸/硫酸,可溶(黄腐酸)不溶(棕腐酸+黑腐酸)乙醇/丙酮,可溶(棕腐酸),不溶(黑腐酸),泥炭中最有利用价值的是腐植酸。
不同来源的腐植酸组成结构、分子大小有一定差别,但总体分子构象基本相同(见下图):
图7腐植酸的二维和三维结构模型,图8Stevenson提出的腐植酸结构模型,六、腐植酸的性质,1、物理性质状态:
褐色到黑色松散粉状物,在空气中有一定的吸水性,其一价盐更容易吸水潮解。
真密度:
在1.141.69g/cm3范围,平均1.5g/cm3;溶解性:
黄腐酸可溶于水和任何碱性、酸性水溶液,以及乙醇、丙酮等有机溶剂。
棕腐酸可溶于乙醇、丙酮等有机溶剂和碱性溶液。
腐植酸只溶于强碱液中。
2、胶体和表面化学性质,在不同pH和离子强度的水介质中,腐植酸表现出真溶液或胶体溶液状态,胶体颗粒大小和形状不定。
不同来源的腐植酸在盐溶液中表现出不同的胶体絮凝性或胶溶性。
腐植酸也有一定的粘性和表面活性。
3、腐植酸的化学性质,1、弱酸性:
pH值范围在35之间。
2、离子交换性:
与一价阳离子交换的方程式:
HA-(COOH)m(OH)n+(m+n)NaOHHA-(COONa)m(ONa)n(腐植酸钠),+(m+n)H2O,3、络合/螯合性:
腐植酸是配位体(络合剂/螯合剂),与金属离子结合示例:
OOC-HA-OH4OH-HA-COOH+M2+HO-HA-COOMOOC-HA-OH+4H+HO-HA-COO(腐植酸-金属络合物),腐植酸-金属螯合物,4、氧化还原性,腐植酸在某些情况下是电子接受体,表现为氧化剂,而在另一些情况下又是电子给予体,表现为还原剂。
这种氧化-还原性对金属和地球化学环境起着重要作用。
这种氧化-还原性能主要是醌-酚的转换:
醌单元氢醌,半醌自由基,半醌自由基离子,5、生物活性,1、间接活性:
指HA通过土壤介质导致的对植物生长的影响,包括:
改良土壤物理性质,增进肥效,对金属的络合,减少磷的固定,对土壤盐的动态、对土壤微生物和酶的影响等。
2、直接活性:
即HA本身对植物生长的影响,包括:
促进植物根系活力,增进植物体内有益元素吸收、积累与转化,促进呼吸作用和酶活性,提高抗逆能力等等。
我们通常所说的“生物活性”主要指的是直接活性。
腐植酸生物活性机理推断,1、HA本身的氧化-还原性。
HA的醌-半醌-酚相互转换是氧化还原行为的主要来源。
HA进入植物体主要作为H+的受体影响植物的氧化还原,促进糖的积累,促进三磷腺苷(ATP)的合成,或作为多酚供应源,起呼吸催化剂的作用。
2、对植物酶和生长素的影响。
腐植酸可使植物体内的合成酶(主要是醛缩酶和转化酶)得到活化,促进可溶性碳水化合物积累,细胞渗透压提高;HA还会与植物酶结合,改变了酶的活性。
HA对某些破坏植物生长素(促进细胞伸长的植物内源激素)的氧化酶活性有抑制作用,这可能与提高植物抗旱能力和瓜果甜度有关。
3、提高细胞膜透性,促进营养吸收。
HA可加速植物解剖学组织特别是生长点上的分化。
由于HA与营养元素络合、螯合或紧密吸附,从而加速其向细胞内的扩散渗透,提高营养元素的吸收和利用率。
在一定环境条件下,HA可能通过光化学诱导促进农药的分解,也就相应减少了农药的渗入、残留和毒害。
4、HA共生某些物质本身就是激素或类激素。
如甾醇、萜类、维生素(如VB2、VB6、VB12)、抗生素(金霉素、青霉素、球菌素等)、生长素(赤霉素)等;有的可能本身就是HA结构的一部分,如吲哚乙酸和丁酸、-萘乙酸、琥泊酸、叶酸、肉桂酸、香豆酸、苯乙酸、阿魏酸、莾草酸、氨基酸、氨基嘌呤等等。
要充分发挥腐植酸的上述生理机制,一个重要条件是应该进入植物组织内部。
分子量低、水溶性好的黄腐酸更容易进入细胞内,发挥直接生理活性。
植物细胞电子显微镜照片(胞内黑色物是腐植酸),生物活性与腐植酸组成结构的关系,目前仍有争议,较公认的是波亚姆巴加尔的结论。
他通过通过13C-NMR解析与种子发芽生物试验结果关联,进行多维函数统计,得出生物活性指数(Y)与腐植酸的结构参数(x)的关系式:
Y=34+104X式中:
X=(CCOOH+COHPh+CalcO)/CarC,H。
该方程反映的基本规律:
HA的生物活性与亲水断片(COOH、OHPh、醇、醚、酯)含量呈正相关,而与疏水断片(芳香结构)呈负相关。
七、腐植酸的功能及利用途径,1、农业应用国内外农业专家对腐植酸农业应用效果的一致研究结论:
改良土壤提高化肥利用率和肥效促进作物生长发育改善作物品质提高作物抗逆性能,
(1)改良土壤,1、使土壤颜色加深,增加土壤有机质,从而提高对太阳光辐射的吸收,,提高土壤温度。
一般含HA多的旱地土壤比贫瘠土高23。
2、改善土壤团粒结构。
HA使白浆土中0.25mm的团聚体增加了30%90%;在苏打盐化土中施用腐植酸铵三年,团聚体增加了4倍。
3、降低土壤容重和孔隙度,提高比表面积。
由于提高了土壤透气性、渗透性、持水性,更有利于根的发育。
在白浆土中添加泥炭后,容重降低0.23和0.06g/cm3,总孔隙度增加8.7%,毛细管孔隙度由原来的31.7%提高到51.5%,持水量提高将近1倍;土壤每增加1%的腐植酸,平均增加比表面积7m2/g。
4、调节土壤pH和缓冲能力。
南方酸性土壤中使用HA肥料,使土壤活性Al3+减少4.87mg/100g土,pH由6.4提高到7.2。
如用HA改造碱性稻田,pH由89降到6左右,有机质提高将近一倍。
5、提高土壤阳离子交换能力(CEC),降低盐含量。
新疆生物土壤沙漠所按2%的比例在荒漠化土地中加入泥炭,2年后CEC由原来的56mmol/100g增加到68.3107mmol/100g。
盐碱地中施用使其中CO32-、HCO3-、Cl-、Na+等盐基被脱附和淋洗,起到“隔盐、压碱”作用。
我国新疆米泉、河北张北曾用HA-NH4大规模盐碱地改良试验,Na+碱化度降低1倍,总盐含量降低1/3,出苗率提高20%。
6、调节氧化还原电位,提高土壤电子转移潜能。
如盐碱土中施用3年HA-NH4后,氧化还原电位从原来的-13mv提高到+23mv。
7、对土壤污染物的缓冲、减毒作用。
在土壤中施用HA后,与Cu2+、Pb2+、Hg2+、Cd2+、Ni2+、Cr2+等形成不溶性螯合物,减少或消除了土壤污染,植物吸收的重金属减少。
其次,HA以吸附、光敏和催化作用等方式与农药和其他污染物(OP)发生作用,起到降解或解毒效应。
8、对营养的活化和贮存作用。
施用多年HA的土壤,即使不同时施用化肥和微肥,土壤中同样能释放(活化)相当多的P、S和其他阳离子型元素。
N、P、S可存在于土壤复杂有机高分子和腐殖质结构中,无机阳离子Ca2+、Mg2+、K+等碱性营养物质存在于土壤有机质的表面上,微量元素Mn2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+等以有机络合物形式存在。
9、生物作用:
施用HA可明显促进微生物区系活动,提高酶的活性。
据资料证明,施用HA后增加的数量为:
好气菌约100%,放线菌30%,硅酸盐细菌90%,纤维分解菌5倍,纤维素酶650%,磷酸酶8.446%,蛋白酶1443%;氨化菌、固氮菌平均增加40%左右,微生物总活性由对照的5.58%提高到1020%,其中泥炭HA效果最好。
土壤微生物及其代谢产物能够吸附和转化有毒金属,如某些假单胞杆菌和硫-铁杆菌能将Cu、Mn、As、Fe等氧化,某些芽孢杆菌、青霉菌、硫还原菌等能将有毒的Cr6+、Hg2+还原、将水溶的Cd盐沉淀,这些都有利于降低有毒物质的毒性。
(2)提高化肥利用率和肥效,减少氮肥挥发-转化和流失。
因HA具有抑制土壤脲酶、硝化菌、反硝化菌活性、吸附固定铵离子的功能。
抑制土壤对磷的固定,提高磷在土壤中的移动距离,延缓速效P向迟效、无效P转化的速度,提高土壤有效磷含量。
减少土壤对钾的固定,提高K的有效性,提高植物的吸K量,活化土壤潜在K。
对中、微量元素和稀土元素的增效作用。
一般来说,在等量养分情况下,施用腐植酸提高化肥利用率10个百分点,增产530%。
(3)促进作物生长发育,1、促进根部生长,提高发芽率。
中国农大等通过浸种或蘸根试验证明,低浓度的HA或FA几乎都使作物根长增加一倍左右,干根重增加2倍以上;发芽提早13天,出苗率提高1020%。
2、增强呼吸强度和光合作用强度。
被誉为“呼吸肥料”。
研究表明,施用腐钠后作物的叶面呼吸强度由对照的43.2mgO2/(100gh)提高到61.3mgO2/(100gh),光合产量由0.079g/(m2h)增加到0.114g/(m2h)。
施用生化黄腐酸(BFA)也使桃树的光合强度提高132%。
3、提高生理代谢能力和酶活性。
HA主要由于以氢受体的角色影响着植物的氧化还原过程,促进氧的吸收,刺激酶的活性,提高渗透压和抗脱水性能,从而增加叶绿素含量,加快氨基酸、蛋白质、核酸和碳水化合物的合成,刺激各种植物酶(包括蛋白分解酶、-淀粉酶、多酚氧化酶FOD、过氧化氢酶CAD、过氧化物酶POD等)的合成及其生理活性。
4、HA组成结构与刺激活性。
活性高低的一般规律是:
FAHA。
氧化或氯化降解的HA普通HA,低分子量HA高分子量HA;氧化HA水解HA原泥炭HA。
氧化降解为了打开“活性中心”。
喷施、浸种、蘸根浓度最好低于0.001%,分子量10001500。
(4)改善作物品质,1、提高营养含量。
一般施用HA或FA使瓜果和蔬菜含糖量增加330%,VC含量提高2049%,蛋白增加69%,氨基酸增加16.6%;水稻蛋白质提高6.6%,淀粉提高10.5%;棉花纤维强度平均提高5.6%;中、上等烟草产量提高29%等。
2、减少有害物质。
施用HA、FA后使农产品硝酸盐含量降低642%。
用泥炭CIS育苗基质培育的西红柿硝酸盐含量减少了35.5%。
大豆脂肪含量提高5%,蛋白质提高10.2%,病害减少50%,特别是有害物质
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