腐植物质（Humic Substances）是动植物残体在微生物作用下分解-合成的一种缩合大分子芳香族羟基羧酸的复杂混合物，习惯上简称为腐植酸（Humic Acids，代号HA），广泛存在于土壤、水体、腐烂动植物残体以及低级别煤（泥炭、褐煤和风化煤）中，对地球环境和生态平衡起着举足轻重的作用。科学家把HA誉为地球碳循环的“缓冲器”、生物圈的“保护者”和生态环境的“净化器”，并非夸大其词。从以下3个方面可说明HA的低碳环保作用。
1、维护地球碳汇
地球生物圈中共有3.55万亿吨有机碳（C），其中土壤中就有3万亿吨C（其余的C在植被中）。在这些土壤C中，存在于HA中的C就达2.4万亿吨（占土壤总C的80%），在森林、草原和耕地中分别占46%、23%和12%，成为生物圈的三大“碳贮存库”，简称碳库（Carbon Pool）。可见，森林与草原HA碳库储存量大约占总有机碳的2/3。值得注意的是，土壤HA中的C是大气中二氧化碳（CO2）中C的3倍多，对地球生态变化影响极大。假如土壤HA多分解10%，大气CO2浓度就会增加30%。正如一知名土壤学家所说：“土壤HA碳是CO2的主要来源，并作为环境和大气CO2浓度变化极敏感的碳聚合体。”从生态学上角度来说，土壤HA是地球碳汇的重要物质基础。
所谓碳汇（Carbon Sink），是指生态系统吸收并储存CO2的能力。据测算，每公顷森林和草坪植被一昼夜分别从大气中吸收1000和900kg CO2，它们通过呼吸和凋落物又返还给大气同样数量的C。在正常情况下，陆生植物和土壤通过呼吸作用分别向大气排放出500和600亿吨碳/年，而植物凋落物返回土壤600亿吨碳/年（其中约75%逐渐转化为HA），基本上与植物光合作用从大气中吸收的1100亿吨碳/年相平衡，使生物圈碳储量基本保持不变，大气中CO2浓度也不会有太大波动（见图示）。可见，土壤HA在碳汇中起着“缓冲器”和“阀”的作用。但是，近100年，特别是近30年来，这种自然平衡早已被打破。究其原因，除了工业燃烧和人类生命活动加剧因素外，主要是由于地球生态破坏（森林被毁、草原耕地退化等）而导致HA分解（放出CO2）的速度远大于HA生成的速度。据统计，近年来大气中平均每年额外排放79亿吨C（折合290多亿吨CO2），其中工业燃烧释放的C为63亿吨，其余16亿吨C的释放就是生态破坏所致（见图中黑色虚线），从而为大气CO2浓度的增加做出20%的“贡献”，可谓触目惊心！
如何维护地球碳汇、控制土壤碳排放？一是保护森林，退耕还林；二是修复草原和荒漠，改造劣质土壤；三是实施科学耕作方法；四是实施农业生态循环经济模式。这四项措施几乎都与HA有关。比如，我院新疆生物土壤沙漠所曾进行过较大规模的泥炭和风化煤（含HA50%以上）治理沙化土地试验，取得明显成效。通过人工腐殖化将生物质（作物秸秆、枯枝烂叶、动物排泄物等）转化为HA，以补充土壤碳损耗，是传统的增汇方法，也是重要的绿色循环经济措施。我国每年产生6.7亿吨秸秆，将近一半被焚烧，造成严重的大气污染。如果将其发酵制成HA后再还田，就可少排放5亿吨CO2，至少可以改良1亿公顷劣质土壤。
2、节能减排
HA的节能作用，是指HA能提高化肥利用率，也就意味着节省了化肥能耗；减排则包括：1）因降低化肥能耗而减少CO2和SO2排放；2）因提高氮肥利用率而减少氨、硝态氮、氮氧化物（NOX）等的排放；3）由于施用HA而提高绿色植物产量和呼吸强度而增加CO2的吸收量。
30多年的大量试验数据表明，含5%HA的有机-无机复混肥料（简称“HA复混肥”）与等养分的普通化肥相比，前者的化肥利用率可平均提高10个百分点，作物增产5~30%。初步估算，每施用1kg HA，可多利用0.8kg化肥，相当于节能6万KJ，折合2.1kg标准煤，相应少排放5.6kgCO2、0.09kgSO2和0.7kg氮氧化物。影响最大的是，因施用1kgHA增加绿色植物产量（按增加15%计），从而增加CO2的吸收量达240kg（参照每公顷草坪每天约吸收900kgCO2进行折算）。以此推算，假如全国每年施用1400万吨（实物量）HA复混肥（占化肥总施量的1/10），则每年可节约6700万吨标准煤，相应约减少排放1.7亿吨CO2、5.9万吨SO2和50万吨NOX，其节能减排的分量不可低估。
发达国家化肥利用率平均达75%，而我国一直低于35%，其根本原因就是发达国家特别重视包括HA在内的有机-无机复合（或混合）等缓释/控释措施。
3、净化和保护环境
腐植酸的净化环境效应包括3个方面：1）生物修复：通过腐殖化过程，即植物残体和有机废物在微生物作用形成HA的过程中，对重金属和有毒化学品的吸附、固定或分解，起到净化生态环境的作用。研究表明，农业废物高温堆肥腐熟后可去除50~100%农药，20~90%的多环芳烃（PAHs），并使重金属毒性也显著降低。这种生物修复过程既清除了部分环境毒物，又变废为宝，成为土壤腐植酸的重要补充来源；2）改善环境：土壤本身存在的HA就对各种有毒物质具有天然的净化能力，只是近几十年的生态破坏导致土壤HA减少、天然净化能力降低而已。人工补充煤炭HA和生物发酵HA，使土壤中重金属、石油及其制品、PAHs、残留农药等环境毒物含量显著减少，这已被国内外大量研究所证实；3）植物保护与食品安全：研究表明，凡是施用腐植酸的农产品，不仅病虫害减少、产量增加，而且品质都明显提高，包括蛋白质、氨基酸、维生素、糖类等营养成分增加，重金属、农药残留、亚硝酸盐等含量降低。腐植酸的生态环境净化效应，可以波及到整个食物链。
综上所述，HA尽管很不引人注目，却始终为地球碳平衡和人类的生存环境默默奉献着它的功能。我们的责任，一是要积极保护森林、草原和耕地，实质上也就是维护以HA为基础的地球碳汇，让它免受不应有的灾害和虐待；二是大力发展腐植酸绿色低碳产业，这完全符合去年胡锦涛主席在世界气候变化峰会上有关增加碳汇、节能减排、发展循环经济和低碳经济、研发和推广气候友好技术的承诺。
30多年来，我国腐植酸产业有长足的发展，成为我国低碳产业的一个组成部分，包括HA复混肥、叶面肥料、生长促进剂、土壤和水质改良剂在内的几十个HA产品和技术得到广泛应用，为我国生态建设做出了一定贡献。最近，中国腐植酸工业协会已代表我国腐植酸行业发表了《绿色低碳宣言》，决心适应全球低碳经济发展潮流，把HA产业推向一个新的发展阶段。
