腐植酸对尿素的增效及应用

黄晓婷　张星　郎朗　李任丰

氮肥是农作生长发育必不可少的一种肥料，对于促进我国农业的发展发挥着巨大的作用，由于尿素是最主要的氮肥种类，而且全世界每年尿素的消耗量约占氮肥总消耗量的一半，但是其利用率却只达到了28%-41%，资源处于严重浪费的状态，根据相关的数据显示，尿素流失的途径较多，如挥发、与土壤发生水解反应等，因此，工作人员必须加强对尿素的研究工作，实现对资源的充分利用。

由于腐殖酸是尿素的基本组成部分之一，其是各种动物残体经过复杂的物理、化学以及生物等反应后生成的一种化学物质，具有良好的物理以及化学性能，可以通过改善土壤结构，刺激农作物的生长发育，并且还能和土壤发生化学反应，释放出氮、磷、钾等元素，促进植物的生长。除此之外，将腐殖酸与尿素结合起来使用，不仅能够降低尿素分解的速度，延长其作用时间，同时还能够提升尿素的利用率，通常肥效可以增加约6.9%～11.9%，而农作物增产高达10%～30%。因此，本文对腐殖酸的作用机理进行研究，分析腐殖酸在农业中的具体应用，意在推动我国农业产品的研究工作。

1、腐植酸与尿素的反应机理

腐植酸与尿素的反应主要发生在腐植酸分子中的羧基上。梁宗存等人认为腐植酸是一种天然大分子芳香族羟基羧基的混合物，尿素是含氮的弱碱类物质，二者可能通过腐植酸的羧基和酚羟基与尿素作用生成腐植酸-脲络合物，随后，其又通过用化学法和波谱法表征了腐植酸、尿素和水按照3：7：15比例混合所制备的腐植酸-尿素和尿素-腐植酸的复合物，发现，腐植酸的各活性含氧官能团均能与尿素发生反应，并形成具有较高稳定性的化学键，其中以羧基对反应深度影响最大。其中，腐植酸的羧基和酚羟基均能够与尿素反应形成氢键和域络合配位键，同时，形成一定量的COO-NH4+离子键，但羧基的离子化倾向远强于酚羟基;腐植酸的羰/羧基与尿素的-NH2基发生作用，形成>C=N键;腐植酸的醌基则以自由基断片形式与尿素反应，形成离子键或共价键。

高樹青等人通过构建风化煤-尿素-水的反应体系，发现腐植酸与尿素的结合后，体系中水溶性腐植酸含量和水溶性腐植酸转化率增加、pH值和腐植酸的羧基含量降低，并认为腐植酸能够通过羧基的络合作用结合尿素。随后，王玲玲试验结果表明，在干燥和常温的条件下，腐植酸与尿素是不发生化学反应的;当加水和加热后，腐植酸与尿素开始缓慢发生反应：当温度达100℃以上且加水量逐渐增加时，反应速度加快。以上研究均认为，反应生成的水溶性腐植酸尿素复合物是一种长效缓释肥料，这种化合物具有在农业生产中具有氮利用率较高、肥效较长的特性。

2、腐植酸对尿素的增效作用

利用腐殖酸对氮肥进行改性，其主要原理就是降低氮肥分解的速度，避免其流失，实现对氮肥的高效利用，根据相关的研究显示，腐殖酸通过与尿素、碳酸氢铵以及氯化铵等发生反应，能够有效避免氮肥的流失。这是由于腐殖酸中含有大量的羧基以及酚羟基等活性基团，不仅表面积大，同时还拥有良好的离子交换能力以及离子吸附能力，一旦其与腐殖酸发生化学反应，可以有效减少氨元素的挥发。根据调查研究显示，可以减少约5%-23%的氮肥流失，例如，当尿素在与水发生化学反应后，会生成NH4+，而由于腐殖酸的特性，其吸收了大量的NH4+，并且进一步发生化学反应，从而生成稳定状态的复合硝酸盐，经过一系列的化学感应后，不仅减少了氨肥的损失，同时由于其产物的解离能力较弱，不易与其他物质发生反应，也增强了氮肥的稳定性。另外，根据研究显示，腐殖酸有利于提高尿素的性能，分析造成这种现象的主要原因就是，腐殖酸中的活性基团可以和尿素中的氨元素发生了化学反应，但是一旦尿素被施洒到土壤中后，其就会与脲酶发生水解反应，释放出大量的NH3和CO2，致使氮肥严重流失，而在尿素中添加了大量的腐殖酸，其与尿素进行络合反应，反应后不仅减少了腐殖酸中的活性基团，而且还提高了腐殖酸的水溶性，抑制尿素与土壤之间发生的水解反应，使尿素缓慢释放，充分发挥其作用。通常来说，腐殖酸的作用时间约为100天，在农作物前期生长时，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挥发以及淋溶而带来的损失，而在农作物生长的中后期，由于腐殖酸抑制水解反应的能力逐渐减弱，从而土壤中的氮元素不断增加，有利于生长期农作物对于氨元素的需求。

3、腐植酸尿素在农业中的应用

腐植酸尿素可以增加作物产量、提高氮肥利用率的重要措施应用于农业生产。研究表明，在潮土区冬小麦生产中，施用腐植酸尿素可作为，与普通尿素相比，籽粒产量提高11.08%～11.10%;土壤碱解氮提高16.54%～18.27%。

李伟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产10.4%，表观利用率和氮肥农学效率显著提升。李兆军等（2005）等在玉米增效试验中的研究表明，腐殖酸的施用有助于玉米增产丰收，与普通尿素进行对比，产量约增长了35.1%;腐植酸氮肥能显著提高玉米产量和氮肥利用率，促进玉米对土壤氮素的吸收利用，显著增加0-20cm土壤氮素残留量和0-40cm土壤无机态氮含量，减缓氮素向深层土壤迁移，从而减少淋溶损失。闫双堆等通过腐殖酸-尿素络合的模拟实验研究结果表明，在培养第42d时，腐植酸尿素用量为15%的处理，土壤中的无机氮含量最高;在培养的第112d时，与其他处理相比，超过15%处理的腐植酸尿素土壤中无机氮含量较高，氮素损失量低，因此适量的腐植酸对反硝化有一定的抑制作用。李军等在玉米上的研究表明，添加1%-20%的腐植酸对尿素具有较好的增效作用，在这个范围内，腐植酸添加量越多，越能提高玉米的产量，同时还能增加玉米籽粒对氮素的吸收量。同时较普通尿素可以实现用量减少20%。

（作者单位：1.471000洛阳正大农牧有限公司;2.453700河南心连心化学工业集团股份有限公司）