腐殖酸与土壤酶活性交互响应初探

权 刚 仝玉琴 张 洁 高 莹 杨 迪

（咸阳职业技术学院，陕西 西安 712000）

腐殖酸是一种复杂的有机物，它是一类天然组成结构的芳香族羧酸的脂肪，是地球上动植物的残骸经一系列的物理、化学过程等混合作用，在一定的时间积累下形成起来的有机物。腐殖酸属于天然有机弱酸类，大体上由黄腐酸、黑腐酸和棕腐酸三部分构成。含有丰富的氨基酸、维生素和生物酶类，皮质醇以及多种微量元素，主要存在于年轻煤炭中的风化煤和褐煤中，具有很高的应用价值，广泛应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药、卫生、环保等各个领域。

腐殖酸在农林牧渔领域具有广泛应用，它能够改良土壤结构，使土壤颜色变暗，有利于太阳能量吸收，对土壤裂化程度和侵蚀作用有一定的改善作用。还能活跃土壤孔隙密度，增加持水量，提高土壤的抗寒能力。它还有一定的化学作用，它可以调节土壤的PH值，增加土壤缓冲能力。在碱性条件下，它能作为一种天然螯合剂，促进土壤与金属离子螯合，进而增强金属离子被植物吸收程度，提高作物生长质量。腐殖酸中还富含植物生长所必须的部分有机质和矿物质，并能转换状态，使这些营养元素易被植物吸收利用。它还可以配合有机肥料共同作用土壤，提高有机肥料的溶解性，增强植物根系对氮的吸收，还能通过降低磷的固定作用，把深入土壤中的氮磷钾等元素，保护和贮存于土壤中，提高肥料的效用，减少肥料的流失，为植物生长过程提供可持续的营养供给。因此，腐殖酸也被称为植物生长过程中营养元素和生理活性物质的“储备库”。在生物作用，腐殖酸还能刺激土壤中对植物生长有益的微生物的生长和繁殖，强化植物对病虫害的抵抗能力，改善和优化植物对营养和水份的吸收，从而促进植物生长，提高农作物产量。

在土壤有机质构成中，有超过一半比例的腐殖酸，它在有机质中非常活跃，也最有效，属于主体及其金属离子相结合的盐类，在物理化学上属于非均相发分子复杂有机化合混合物，分子量大多也是分散的，因此，它没有固定的化学结构式。一般而言，土壤腐殖酸程黄至黑色，没有固定形状，程胶状物，是一种具有生理活性的功能团，也是构成土壤肥力的重要基础物质。在农业上，通常用腐殖酸类肥料来改良土壤环境，增加土壤养分，刺激作物生长发育。

目前，用作肥料的腐殖酸主要以褐煤腐殖酸、风化煤腐殖酸、泥炭（草滩腐殖酸）为主，搭配植物生长的其他必须有机质和无机质。在生产应用中，经常以秸秆、玉米秆等农业废弃物为原料，经过多种微生物共同作用发酵转化而成，含有大量的低分子量有机酸、氨基酸和有机质，因而生物腐殖酸被应用于盐碱土改良，既可以改变土壤的碱性环境，又可以为植物生长提供有机质。生物腐殖酸还作为微生物的重要底物，为微生物提供有机酸环境，营造良好的生存环境。同时，腐殖酸中还含有大量的矿物质、氨基酸等养分元素，能够促进土壤微生物的生长，极大的增强土壤微生物活性，为植物根系对土壤养分的吸收提供了环境保障。

微生物对植物等农副产品残留物质通过分解和转换后，经过长时间地质化学等复杂作用，形成一类大分子有机化合物的混合物煤炭腐殖酸。它与土壤有机质中的腐殖酸具有相似的结构和性质，含有碳、氢、氧，还有少量的氮和硫等主要元素，另外还有多种官能团。腐殖酸不但可以改良土壤的理化性质、刺激作物生长，而且还可以增强作物的抗逆性，改善农产品的品质等。

土壤酶是土壤生物化学过程的主要调节者，不仅对土壤中的微生物活性具有指示作用，而且还可以表征土壤的综合肥力特征以及土壤养分在植物体内转化进程。土壤腐殖酸中胡敏酸和富里酸的含量及存在比例，影响着腐殖质微生物活性，而土壤酶正好作为土壤中微生物物质转化方向和动力的枢纽，表征了土壤的综合肥力特征及其各主要元素被吸收利用的变化状况，在有机物的转移转化过程中起到关键作用。它对土壤微生态系统状态平衡及土壤质量的变化有一定的预警指标和敏感指标。土壤中的蛋白酶和脲酶对土壤的氮循环有明显的指示作用，磷酸酶在土壤磷循环利用中的起着关键作用。

腐殖酸中含有一定量的氮素和磷素，加入土壤后会增加土壤氮、磷含量的增加，进而影响土壤脲酶、磷酸酶的活性，使蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性的提高，提高植物吸收利用氮、磷元素的转化率。脱氢酶活性在评估土壤微生物的代谢活性方面，应用广泛。土壤中生物腐殖酸的增加，能够增殖微生物数量，因而脱氢酶活性被提高，土壤氧化还原能力增强。淀粉酶能够促进土壤碳循环。腐殖酸加入土壤后，其中的有机质能够显著地提高土壤的碳含量，进而诱导土壤淀粉酶活性的提高，促进土壤碳循环。过氧化氢酶在土壤中可以保护植物在生理过程中免受过氧化物的损害，也与土壤碳循环密切相关，过氧化氢酶的活性一定程度上与土壤总有机碳含量程正相关。腐殖酸中的有机质提高了土壤有机碳含量，并随着施肥量增加而不断累积，从而使过氧化氢酶的活性受到刺激，不断增强。很多研究都表明，腐殖酸能够显著提高土壤脲酶、磷酸酶、淀粉酶、过氧化氢酶等土壤酶的活性，进而促进植物生长发育，提高作物产量。

一般认为，有机肥对土壤有机质含量有很强的促进作用，还对土壤的理化性质，生物性等方面有改良作用。但是却忽略了有机肥中存留的微量抗生素，抗生素在土壤中的残留具有累积性，随着土壤微生物循环，对土壤酶的活性有一定的抑制作用。残留的抗生素还会通过植物吸收、物质转移转化，对人的健康造成影响，对环境造成不可逆的危害。腐殖酸的加入，可以有效提高土壤中有机质含量，从而促进土壤酶活性的提升，对土壤微生态平衡有很重要的调节作用。

综上所述，腐殖酸在农业生产中的应用越来越广泛，也被更多的人所关注，各种各样的腐殖酸肥料在市场上层出不穷。土壤酶活性在土壤系统的物质和能量运转过程中起着不可忽视的作用，反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向，与土壤肥力密切相关，在一定意义上能反映土壤肥力水平。目前，腐殖酸肥料的生产大多采用的是不同腐殖化程度的有机物料，例如草炭、褐煤、风化煤等，腐殖化程度不同，发酵过程也有所差异，腐殖酸对土壤酶活性的影响，对受到抗生素污染的土壤酶活性改善是否有影响，却鲜有研究，课题组拟通过设计腐殖酸干预下的受抗生素污染的土壤酶活性情况进行研究，旨在探索腐殖酸在土壤改良，尤其是对抗生素污染的土壤修复方面，对土壤酶活性的促进与抑制情况进行研究，以期为腐殖酸在农业生产方面的合理利用和可持续发展提供理论依据。