腐植酸類農(nóng)藥及其發(fā)展前景綜述

1、腐植酸類農(nóng)藥及其發(fā)展前景早在20世紀20年代末，就有人將腐植酸與某些金屬離子結(jié)合，發(fā)現(xiàn)可 以大大提高藥效，從此開始腐植酸類物質(zhì)與農(nóng)藥之間作用藥效的探索。在我 國，腐植酸在農(nóng)業(yè)上應用上的開拓者鄭平、梅慧生、許旭旦、王天立、李善 祥、成紹鑫等人，先后在他們的論文或著作中，從不同角度提到腐植酸本身 以及腐植酸與農(nóng)藥配伍后的效果。大量室內(nèi)、田間試驗證明，腐植酸類物質(zhì) 與農(nóng)藥配伍，在提高農(nóng)藥藥效、環(huán)保方面有很大的潛力。在2002年新世紀（首屆）全國綠色環(huán)保農(nóng)藥技術(shù)論壇暨產(chǎn)品展示會”上， 中科院煤化所李善祥研究員發(fā)表了腐植酸類物質(zhì)與農(nóng)藥一一研究應用與展 望”的論文，全面系統(tǒng)地介紹了這方面的研究成果與進展，

2、對腐植酸類農(nóng)藥的 探討起到了積極的推動作用。與此同時，許恩光、曾憲成以自身科研為主， 在多年研究探索的基礎(chǔ)上，發(fā)表了腐植酸環(huán)保型農(nóng)藥的開發(fā)與應用（腐 植酸2002年1期912頁）、開發(fā)環(huán)保型腐植酸類農(nóng)藥探討（腐植酸 2003年1期1217頁）等文章，對于怎樣認識腐植酸類農(nóng)藥及其應具備的條 件與指標，開發(fā)腐植酸農(nóng)藥的種類、特點、分類、劑型、作用方式與機理及 存在問題與發(fā)展趨勢做了介紹。同時，馮元琦先生發(fā)表了腐植酸類農(nóng)藥新 技術(shù)（腐植酸2003年1期12頁）一文，介紹了腐植酸類農(nóng)藥與應用進 展。這些文獻引起了有關(guān)科研單位、大專院校及生產(chǎn)企業(yè)的關(guān)注，引起了各 界重視。在這過程中，中國腐植酸工業(yè)協(xié)會曾

3、憲成先生做了大量工作，他推 動了腐植酸類農(nóng)藥開發(fā)與應用的進程，并把它與綠色環(huán)保農(nóng)藥緊密地結(jié)合起 來，使人們對腐植酸類農(nóng)藥的關(guān)注成為重點，有力地促進了我國綠色環(huán)保農(nóng)藥的發(fā)展腐植酸類農(nóng)藥概述腐植酸類農(nóng)藥是指腐植酸（其中包括黃腐酸）、腐植酸與金屬離子相結(jié) 合，以及腐植酸與農(nóng)藥配伍形成的農(nóng)藥高分子復合體（占較大比例）的總稱。 可以理解為：（1）腐植酸類本身具有農(nóng)藥的作用。如腐植酸作為植物生長調(diào)節(jié) 就是農(nóng)藥的一類（農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥登記中，腐植酸列入植物生長調(diào)節(jié)劑登記范圍）0 腐植酸類與金屬離子結(jié)合而具有農(nóng)藥的作用，如腐植酸銅，用作殺菌劑。 腐植酸與農(nóng)藥配伍，構(gòu)成腐植酸農(nóng)藥高分子復合體。農(nóng)藥的含義也不限于 化學

4、農(nóng)藥，它的配伍范圍包括植物生長調(diào)節(jié)劑、除草劑、殺菌劑、殺蟲劑等。從字面上看，腐植酸類是指多種來源、結(jié)構(gòu)、功能的腐植酸，因此，同 一農(nóng)藥與腐植酸配伍會有多種結(jié)果。由于腐植酸類農(nóng)藥在農(nóng)藥的作用方式、靶標與劑型等諸多方面與原農(nóng)藥 有差別，它能更好地發(fā)揮原農(nóng)藥的潛力，減少其副作用，并且強化了環(huán)保作 用，因此具有雙向調(diào)節(jié)功能，即能調(diào)節(jié)生物代謝，又能減少環(huán)境污染，改善 環(huán)境，有利于農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。因此，它是一種新型綠色環(huán)保農(nóng)藥。腐植酸類農(nóng)藥剖析為了更深入地理解腐植酸類農(nóng)藥，我們分別從腐植酸類分析、配伍農(nóng)藥 分析、腐植酸類農(nóng)藥分析三個方面論述。腐植酸類分析所謂腐植酸是指動植物遺骸，主要是植物的遺骸，經(jīng)過微生

5、物的分解和 轉(zhuǎn)化，以及地球化學的一系列過程累積起來的一類由芳香族及其多種功能團 組成的大分子有機弱酸。主要來源于泥炭、褐煤、風化煤及通過生物發(fā)酵與 秸桿的化學氧化產(chǎn)生的黃腐酸等。通常它包括黃腐酸、棕腐酸、黑腐酸組成 的總腐酸（Humic Acid, 簡稱HA）及單體酸，其主要元素組成是碳和氧，還有 少量的氮、氫和硫。它不是一種純物質(zhì)，它沒有確定的原子數(shù)與固定的分子 量，它是對各元素的原子在空間排列、也不能描述得很清楚的，組成復雜的 天然有機物。是一種無定形大分子類多聚物，通常組成單元包括核、橋鍵和 活性基團三個部分。其活性基含有羧基、羥基、醇羥基、烯醇基、磺酸基、 氨基、醌基、羰基、甲氧基等多

6、種基團。通常呈黑色或棕色的無定型。干燥 的腐植酸其外形呈貝殼斷口那樣的凝膠狀，相對密度在1.330-1.448 之間。由 于腐植酸類物質(zhì)是一種混合物體系，不可能用單一的化學結(jié)構(gòu)式表示。它具 有弱酸性，膠體性能，吸附，離子交換，絡合，螯合，表面活性與化學反應 的性能r”。不同來源的腐植酸在以上方面表現(xiàn)出很大的差異。它最顯著的特 點如下。具有生物活性 腐植酸的生物活性主要表現(xiàn)在以下兩個方面：（1）對植物具有調(diào)節(jié)生長作用， 即類似植物激素的作用，主要是其對植物體內(nèi)多種酶促反應有作用，傳遞信 息、調(diào)控植物生長進程，可以把它視為一種多靶標的活性物質(zhì)m，植物第二 化學信使。（2）生物能利用方面，即生物代謝

7、途徑中生物能的釋放、累積中體 現(xiàn)、通過電子傳遞系統(tǒng)來調(diào)節(jié)生物的物質(zhì)代謝、能量代謝，即呼吸作用。因 此，所有生物（植物、動物）對它均有不同程度的生理反應。毒性幾乎所有的農(nóng)藥都有一定的毒性，主要區(qū)別是毒性大小，對人的毒性尤其重 要。腐植酸類物質(zhì)在醫(yī)學上有止血、消腫，增加食欲和提高免疫能力，加速 新陳代謝功能，對于人體的保健與生存具有重要的作用。從一定的意義上講， 人類只有依靠它培植的植物才能生存與發(fā)展，由于它對人體沒有副作用，無 毒性，因此，與農(nóng)藥配伍不存在潛在的毒性問題。腐植酸可作為農(nóng)藥的新助劑農(nóng)藥必須制作劑型才能具有實用價值。根據(jù)我們初步試驗，它可起以下助劑 作用?？勺鳛檗r(nóng)藥的穩(wěn)定劑。由于腐植

8、酸的多功能基因，使它有很好的離子交換性 能以及絡合與螯合性能。因此，它可以對原藥進行化學修飾。經(jīng)過我們測定， 含有腐植酸的長效生根劑，在室溫下存放6年活性基本不變。而不含腐植酸 的同樣生根劑，在室溫保存至第5年，就已完全失去活性?？勺鳛檗r(nóng)藥的潤濕劑。腐植酸類具有降低水溶液表面張力，增加農(nóng)藥的滲透 性，使原農(nóng)藥更易在植物和菌、蟲、草的表面展開、附著。經(jīng)過試驗，加有 腐植酸的草甘膦藥液，更易被植物莖葉吸收，藥效快，效果好?？勺鳛檗r(nóng)藥的吸附劑。腐植酸由于具有膠體性能和較大的比表面積更豐富的 微孔結(jié)構(gòu)，因此有較好的吸附作用，它可以把原藥更好的保持在載體上，性 能優(yōu)于白炭黑，從而減少農(nóng)藥的流失?？勺鳛檗r(nóng)

9、藥的增效劑。腐植酸的生物活性與多靶標性，可以提高農(nóng)藥的作用 效果及克服有害生物的抗藥性，從而達到提高藥效的目的?？梢宰鳛檗r(nóng)藥緩釋劑。通過與農(nóng)藥的物理化學作用，生成腐植酸農(nóng)藥高分子 復合體，起到緩釋、降低毒性的目的。腐植酸是一種農(nóng)藥的優(yōu)良助劑。雖然它具有多種助劑功能，但也不是萬能的， 實際制劑時還要參考原農(nóng)藥需求添加其他助劑。腐植酸是一種優(yōu)良的農(nóng)藥填料腐植酸不但具有載體所具有的填充、分散、稀釋、吸附等全部惰性材料的作 用，同時具有生物活性，提高了農(nóng)藥的穩(wěn)定性，及減少農(nóng)藥在土壤中的流失。腐植酸對環(huán)境（包括土壤與水源）的保護作用腐植酸本身是天然有機弱酸，廣泛存在我們的地下地上空間11），起到保護 環(huán)

10、境與維持生態(tài)平衡的重要作用?？梢杂行Ц牧纪寥牢锢斫Y(jié)構(gòu)。通過物理化學作用，如吸附、絡合反應，減少 土壤中的有害物質(zhì)（包括殘留農(nóng)藥、重金屬及其他有毒物），增加土壤中的腐 殖質(zhì)含量，提高土壤自然凈化能力，減少污染。可以有效改善土壤中的微生物群體。由于腐植酸內(nèi)含有鐵與碳，并具有膠體 性狀，適宜保存益菌的生長繁殖。它的內(nèi)表面很大，使許多益菌可附人其上， 避免原生生物的吞食，從而消除了由于農(nóng)田過多使用農(nóng)藥，增加土壤中有害 微生物種群（這種有害微生物不是農(nóng)藥本身造成的而是其靶標生物死亡所引 發(fā)的）。可以有效改善植物，體內(nèi)外微生物的分布。植物微生態(tài)制劑的重要理論指導 認為：任何植物個體都是其組織細胞與其體內(nèi)微

11、生物組成的復合體。其體表、 體內(nèi)存在各種微生物，有特定的微生物群落，它們是微生物與植物體組成的 一個生態(tài)系。腐植酸類農(nóng)藥的使用，增加了作物的生長活力和誘導作物根圈 內(nèi)的有益微生物種群發(fā)展，增加益菌數(shù)量，抑制有害菌的生長，改善了土壤 中的微生態(tài)平衡，例如 菌根菌的生長”等。可以有效保護水源。腐植酸可以吸附水中有害物質(zhì)，減少水生生物病害和水 體富營養(yǎng)化作用，清潔水源。俗話說 山清水秀”中的 山清”，主要是指生長 在含有腐植酸土壤中的植物，它可固定土壤，減少水土流失，從而保持水質(zhì)。我們可以把腐植酸對于環(huán)境的作用歸結(jié)于環(huán)境改良或者環(huán)境調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié) 可以把農(nóng)藥很好地容納于自然之中，強化自然凈化能力，達

12、到回歸自然的目 的。與腐植酸配伍的農(nóng)藥分析所謂農(nóng)藥是指以各種有害生物（包括病、蟲、草）為靶標的化學物質(zhì)、植物生 長調(diào)節(jié)劑以及可以改善農(nóng)藥的物理化學性狀使其增效的助劑等，它包括植物 生長調(diào)節(jié)劑、除草劑、殺菌劑：殺蟲劑等。有人認為腐植酸類只能算農(nóng)藥的 增效劑，按農(nóng)藥定義增效助劑也屬于農(nóng)藥范疇。配伍的農(nóng)藥種類不管農(nóng)藥怎樣分類，如化學農(nóng)藥、微生物農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因農(nóng)藥等，起作用的活 性物質(zhì)都是化學物質(zhì)。從這個意義上說，腐植酸類可以和多種農(nóng)藥結(jié)合或者 說配伍，因此不僅限于化學農(nóng)藥。通過試驗表明，它與微生物農(nóng)藥、植物源 農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因農(nóng)藥、生物化學農(nóng)藥等配伍，表現(xiàn)出良好的性能。配伍的方式包括農(nóng)藥商品，直接配伍不另

13、做劑型和分做劑型兩種；原藥配伍兼做劑型； 修飾配伍，在配伍配方中另加活性物質(zhì)；多種農(nóng)藥的混合配伍即復配農(nóng)藥配 伍；農(nóng)藥加上化肥配伍等。配伍的類型配伍類型主要有三種。(1)作為生物活性物質(zhì)配伍：即按農(nóng)藥混用復配，一般是與腐植酸具有相同作 用的農(nóng)藥，如植物生長調(diào)節(jié)劑、殺菌劑等。作為農(nóng)藥助劑配伍：適用于各類農(nóng)藥，主要用于增加藥效，用腐植酸取代 某些助劑，具體可按農(nóng)藥助劑比例配伍。作為填料配伍：一般用于殺蟲劑、殺菌劑及部分除草劑，以減少對環(huán)境的 污染，改善環(huán)境，減少抗藥性，與抑制有害微生物的繁殖等。以上三種配伍都具有增加藥效，降低毒性，減少污染，降低成本等優(yōu)點。不同活性農(nóng)藥的配伍目前農(nóng)藥的活性(均指有

14、效量)差異很大，可以分為：(1)高活性農(nóng)藥15-150 g / hm2 ,如豆磺隆、七氟菊酯、抗生素；高活性農(nóng)藥150-750 g / hm2 ,如克闊樂、百草敵等； 常量活性農(nóng)藥750-1500 g / hm2 ,如多菌靈、果爾等；一般活性農(nóng)藥1500 g / hm2以上，如草甘膦、百草枯等。不同活性農(nóng)藥與腐植酸配伍時，腐植酸的劑量、比例不同，用作農(nóng)藥助劑， 或是填料，還是生物活性物質(zhì)配比與加入腐植酸的劑量、比例也是不同的。甚至不同來源腐植酸及其鹽類，對同一活性農(nóng)藥的配伍也會有區(qū)別。因此配 伍時要根據(jù)活性制宜。配伍的農(nóng)藥劑型通常一種農(nóng)藥往往有多種劑型，如環(huán)嗪酮就有液劑、可濕粉劑、顆粒劑等。

15、根據(jù)1999年的統(tǒng)計，我國農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所確定的固體制劑、液體制劑共 26種，選擇什么劑型也是配伍必須考慮的問題，可以參考原農(nóng)藥劑型與有害 生物的特點選擇。劑型外配比與腐植酸肥為了解決高毒農(nóng)藥低毒化和農(nóng)藥的長殘留，保護農(nóng)田環(huán)境，有的農(nóng)藥，除了 使用劑型內(nèi)配比外，還要在劑型外再加若干腐植酸，并配合施腐植酸復合肥, 才能達到較好效果。尤其是超高活性長殘留的農(nóng)藥更有必要。對于某些殺菌 劑，由于濃度變化大，腐植酸不能適應對于稀釋倍數(shù)大于腐植酸適用濃度的， 要加若干腐植酸，以避免濃度過稀產(chǎn)生絮凝現(xiàn)象，影響藥效。配伍篩選不是每一種農(nóng)藥和腐植酸都能配伍，配伍之前篩選試驗不可缺少，其篩選程 序如下：(1)農(nóng)藥

16、篩選：有些過于活潑的農(nóng)藥配伍后會失去活性，如百草枯；也有的農(nóng)藥可能會降低活性，如某些氨基甲酸酯類除草劑腐植酸類篩選：選用煤基酸一般效果穩(wěn)定，選用生化黃腐酸要選用菌種穩(wěn) 定不老化的產(chǎn)品。配比篩選：可以按不同比例篩選用量，如農(nóng)藥有效量比例、商品量比例、 助劑比例、填料比例和復配比例，不論采用什么比例，以配伍后效果最佳為 標準。劑型篩選：一般小分子腐植酸農(nóng)藥作水劑更佳，而較大分子腐植酸農(nóng)藥可 作顆粒劑通過根吸收更好。(5)使用技術(shù)篩選：莖葉處理還是土壤處理，用藥劑量、濃度、適用環(huán)境等， 一般用藥量可以略低于原農(nóng)藥10 % -20 %。以上篩選均要通過生測與田間試驗完成?？傊?，配伍篩選要從農(nóng)藥的藥效與

17、 環(huán)保兩個方面去做才能完善。配伍農(nóng)藥的測定從環(huán)保方面還要做以下測定(1)毒性測定：主要與原農(nóng)藥相比低還是升高；是降殘效期測定：用敏感植物測定，其對后茬作物影響；解毒作用：對重金屬的作用，以及對農(nóng)田土壤、水質(zhì)的影響等；對土壤微生物群落變化測定，有害菌與益菌的變化；(5)對農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的影響，經(jīng)過上使用，評價對環(huán)境的影響。腐植酸類農(nóng)藥分析有關(guān)這方面文獻可參考本文前面列舉的論文，現(xiàn)在我們簡單歸結(jié)以下幾個方 面。(1)促使高毒農(nóng)藥低毒化。利用腐植酸類的多功能活性基團的作用來實現(xiàn)，以 確保人、畜、作物和環(huán)境的安全。實現(xiàn)長殘效農(nóng)藥調(diào)控化。通過對不同腐植酸類物質(zhì)的選擇與配伍，把長殘 效農(nóng)藥調(diào)控化到適于農(nóng)田作

18、物栽培模式，減少甚至清除對作物的影響，減少 環(huán)境與植物體內(nèi)的農(nóng)藥殘留，以適應生產(chǎn)無公害食品、綠色食品的要求。提高農(nóng)藥藥效，實現(xiàn)農(nóng)藥藥效增效化。腐植酸類農(nóng)藥不但有助于農(nóng)藥在植 物體內(nèi)的傳導吸收和促進根系生長，更重要的是它可改變植物體內(nèi)多種酶的 活性，調(diào)節(jié)了植物代謝，使其作用更明顯，藥效大大提高。 改善農(nóng)田環(huán)境，實現(xiàn)農(nóng)田土壤水質(zhì)清潔化。使用腐植酸大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與 膠體特性，吸附和絡合土壤、水中的有害物質(zhì)，提高水質(zhì)，可以改良農(nóng)田。(5) 通過腐植酸對生物能量代謝的調(diào)節(jié)，改善了植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝進程，實 現(xiàn)了農(nóng)作物產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)化，尤其是與其類似植物激素的作用，可以有效調(diào)控植 物發(fā)育進程，達到人們的預定目標

19、。(6) 腐植酸類農(nóng)藥最大限度地發(fā)揮了農(nóng)藥的潛力，克服了其副作用，把農(nóng)藥的 作用提高到一個新的水平。從這個意義上說，腐植酸類農(nóng)藥的出現(xiàn)，標志著 新一代農(nóng)藥的開始：它把原農(nóng)藥的單向調(diào)節(jié)(即靶標生物)擴展到環(huán)境保護， 將有害生物宏觀調(diào)節(jié)擴大到微生態(tài)系調(diào)節(jié)。腐植酸類農(nóng)藥還可將化學農(nóng)藥與生物農(nóng)藥聯(lián)結(jié)到一起。建立一個化學農(nóng)藥 腐植酸類物質(zhì)生物農(nóng)藥三位一體的綠色環(huán)保農(nóng)藥支柱，為農(nóng)業(yè)可持 續(xù)發(fā)展提供了一條新路。這是農(nóng)藥發(fā)展的創(chuàng)新思路。腐植酸類農(nóng)藥的發(fā)展新思路與前景腐植酸類農(nóng)藥是在環(huán)境條件日趨惡化的形勢下產(chǎn)生與發(fā)展的，因此與原農(nóng)藥 的發(fā)展思路有明顯不同。農(nóng)藥的使用要把環(huán)保放在首位人們不能再走先污染再治理的老路

20、。人們不能只顧眼前利益而放棄長遠利益。 因此，新農(nóng)藥的研發(fā)必須要取得雙贏的效果，既滿足人們的眼前利益，又能 保護環(huán)境。在這種形勢下對有害生物要一分為二，不僅要看到農(nóng)藥的直接效 益，還要看到間接影響。不僅要有宏觀的生態(tài)平衡，還要看到對微生態(tài)的影 響，例如，過去只看到農(nóng)藥對有害生物的直接效益，沒有注意有害生物對微 生物的影響。因為在生物界中微生物種群變化最大，其穩(wěn)定性遠遠低于高等 動植物，而微生物的變化往往會給人類生存帶來麻煩，尤其是人類自身安全 問題。2003年4-5月，在我國廣為傳播的非典”就是新類型的微生物種所引 起的。因此，解決農(nóng)藥對環(huán)境的影響時，應當把對微生物的影響放在重要位 置加以考慮

21、。保護環(huán)境還應考慮到生態(tài)平衡和生態(tài)鏈的問題，如對有害生物的數(shù)量與危害 程度進行適當控制，而不是要全部消滅。因為還涉及到益菌與天敵問題，涉 及到生物競爭問題。世界上所有生物必須要有競爭對手，一物降一物，互相 制約，才能共同發(fā)展。要維持環(huán)境的現(xiàn)狀進而改善環(huán)境，必須考慮環(huán)境自然凈化力。農(nóng)藥進入環(huán)境 的量必須控制在自然凈化力之內(nèi)，如超過就會使環(huán)境日趨惡化。因此，農(nóng)藥在使用中降低用量、提高藥效非常重要以上說明，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展對開發(fā)新農(nóng)藥提出了要求，而腐植酸類農(nóng)藥在調(diào)控有害生物與有害微生物種群，維護生態(tài)平衡，降低用藥量，維護自然凈化力等方面，比原農(nóng)藥效果更好，是今后農(nóng)藥發(fā)展的方向之一腐植酸類農(nóng)藥的發(fā)展前景對于不同靶標生物的農(nóng)藥應有不同的重點(1)植物生長調(diào)節(jié)劑主要是發(fā)揮腐植酸類農(nóng)藥緩釋或持續(xù)藥效作用，以便 在整個