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生化腐植酸

生化腐植酸(biotechnology humic acid,简称丁基羟基茴香醚)是以工农业有机废物为原料,通过特殊的生化工艺生产富含黄腐酸的产品,可利用的工农业废物主要有作物秸秆、禽畜粪便、食品加工废液、造纸黑液、糖蜜、园林废弃物以及大薸等。因此,BHA是一种“人造腐植酸”,是腐植酸的新来源,其原料是工农业废物而不是自然资源。在BHA产品中,除最具活性的黄腐酸外,还含有一定数量的氨基酸以及多种其他生理活性组分。

主要特点

(1)分子量小,渗透力更强,更容易被作物吸收利用;

(2)活性基团含量更丰富,生理活性和化学活性更强;

(3)成分更多样化,活性更高,应用效果更为优良。

加工与生产

传统的腐植酸(即矿物腐植酸)产品从泥炭、褐煤和风化煤等原料中提取,有时还要用化学方法对原料进行降解,在其降解过程中需消耗大量的酸、碱等化学物质,有的还需要高温、高压等剧烈条件及严格的工艺和特殊设备,消耗大量的能量,有的工艺过程还产生废水、废气,对环境造成污染。对非原料产地来说,生产成本更高。与传统腐植酸的化学加工方法不同,丁基羟基茴香醚的生产是将特定的多种微生物菌种接种到植物培养基(如作物秸秆、木屑、蔗渣等农业废弃物)中,通过化学或微生物发酵工艺生成并提取制成。其中,水解法制取BHA,是一种把化学和生物(发酵)处理结合起来的新型的方法。

主要功能

节水抗旱功能

BHA具有控制植物气孔开闭度,增强植物抗旱力的功能。有研究表明,红富士喷施BHA后第7天,发现苹果叶片气孔开度由原来φ2.75 mm下降至0.72 mm。作物叶片气孔开度的减小,可有效地减少蒸腾,从而提高作物的抗旱能力。 丁基羟基茴香醚还有“促根提水”的作用,即通过促进作物的根部发育,由土壤更深层次吸收水分的机能大大提高。此外,BHA对磷有显著的活化效果,通过提高磷的有效性,达到“以磷促根,促根提水”的效果。这两方面的作用也是提高作物抗旱机能的重要原因。作为农业节水措施中一种很有发展前途的功能产品,BHA可作为添加剂在肥料中广泛应用。

养分控释功能

研究表明,BHA含有酚羟基羧基、醇羟基及少量烯醇基、氨基、基、甲氧基等多种官能团,具有较强的阳离子交换能力、络合能力、缓冲能力和吸附能力,因而对于难溶或易被固定的养分(如P、zn、Mg等)均有明显的增溶和活化效果;对于N等养分,则有显著的缓释功能。利用生化改性和无害化处理的造纸黑液,对尿素进行包膜处理,制成3种不同包膜厚度的缓释尿素。土壤淋溶试验和盆栽试验结果表明,3种包膜尿素具有不同程度的缓释性能,包膜尿素中N累积溶出速率比普通尿素低12%,尿素N利用率平均提高了3.59%。

土壤微生态的调控功能与防病功能

丁基羟基茴香醚含有生物活性高的黄腐酸,本身就是微生物的生长基质和调控剂。因此,通过“基质一菌群”效应,BHA施入土壤后,有益菌群能够快速繁殖,并调控土壤微生物群落结构,提高土壤微生物多样性,减少土传病害的发生。盆栽试验结果显示,BHA能明显提高番茄的株高、生物量,使土壤微生物群落的结构组成发生明显变化,土壤微生物的各项多样性指数也都有所提高,并能降低番茄青枯病的发生率。而较早地施入BHA更有利于土壤微生物的及时调控,防治土传病害的效果也更为明显。

贮碳于土,固碳降温的功能

作物秸秆中的含碳量约占有机质总量的40%,目前我国作物秸秆年产生总量约为6亿吨,如果全部被焚烧的话,将占全国现有大气CO2贡献率的1/3。如果将作物秸秆转化为丁基羟基茴香醚肥料,以肥料形式施入土壤中,实现“贮碳于土”,将大大减少CO2,的排放。在全球变暖受到各国普遍关注、减少温室气体排放呼声日益高涨的今天,这样一种“贮碳于土、固碳降温”的新节能减排措施将会越来越受到人们的重视,这项研究将成为一个新兴领域。

产品应用

BHA由于具有节水抗旱、养分控释以及生态调控等功能,因而在农业生产中得到广泛的应用。BHA在现代肥料生产中的应用主要有以下5个方面。

(1)控释肥。丁基羟基茴香醚应用于包膜尿素,可以使尿素缓释,不但减少N的挥发和流失,提高了尿素的利用率,而且避免作物对N的过度吸收,降低农产品的硝酸盐含量,提高了食品的安全性。

(2)活化磷肥。BHA中活性基团可以促进磷矿粉中磷的释放,减少土壤对磷的固定,因而可用BHA作活化剂,与磷矿粉、过磷酸钙等混合制备活化磷肥。类似的技术可以应用于菱镁矿,制造活化镁肥。

(3)有机一无机化合物复合肥。利用乙醇废液或味精废液深加工而成的BHA,可以与多种肥料复合,制备有机一无机复合肥,具有十分优良的多种肥效,还能提高产量。

(4)高效微肥。丁基羟基茴香醚与微量元素复合,可以减少拮抗、沉淀反应的发生,提高作物对微量元素的吸收利用,不但能有效防治作物的缺素症状,还能提高产量。

(5)防病生物肥料。BHA能给微生物创造良好的生长繁殖环境,因此BHA与生物肥料结合,可以增强对土壤微生态的调控功能,提高防治土传病害的效果。

参考资料


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