３６·　林产化工通讯　２００４年第３８卷第２期　造纸黑液中木质素在农业领域的应用　王晓红，赵谦　（江苏大学化学化工学院，江苏镇江２１２０１３）　摘要：介绍了造纸黑液中木质索在农业领域的最新研究及应用，主要对木质素在肥料、农药、饲　料、土壤改良剂、植物生长调节剂、液体地膜等方面的研究进展进行了阐述。　

关键词：造纸黑液；木质素；农业；应用　中图分类号：Ｘ７９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５－３４３３（２００４）０２－００３６～０５　

木质素是一种高分子有机物，大量存在　于木材、竹、草等造纸原料中。其含量仅次于　纤维素。约占植物总量的２０％。木质素是　造纸黑液中的主要污染成分之一，也是构成　黑液ＣＯＤ（化学需氧量）的重要成分　ｊ。如　果直接排放既浪费了木质素资源又污染了环　境。随着人们环保意识的不断增强和国家环　保法规的进一步完善，我国众多中小型造纸　厂日益感到造纸黑液污染治理的迫切性，许　多厂家投人巨额资金对造纸黑液进行治理。　从环境保护和可持续发展战略出发，对木质　素进行资源化研究，兼具有效利用资源和治　理纸浆黑液的双重意义。开发造纸黑液木质　素在农业领域的用途是黑液治理的一条有效　途径。本文综述了造纸黑液木质素在农业领　域的应用研究情况。　１肥料　木质素是能从自然界再生资源中获得的　高聚合度的芳香族有机原料，具有无毒、价　廉、易被微生物分解的特性。当在木质素上　接上植物生长所需要的Ｎ、Ｐ、Ｋ等元素时，这　些元素会伴随着木质素被微生物降解而缓慢　释放出来，为作物吸收利用。正是木质素这　种缓慢释放的特性使得木质素可以成为一种　肥劲较稳、肥效较长、含有多种营养元素并且　能较好地控制不被淋失的完全肥料　ｊ。　１．１木质素氮肥　木质素类氮肥含氮量与普通化学肥料相　近且具有长效、缓释的特点，可促进作物生　长，是一种比较有前途的木质素利用方法。　木质素氮肥不仅含无机氮，而且还含有机氮，　有机氮与木质素之间以共价键相连接，而作　物几乎不吸收这种有机键合的氮素，只有当　木质素经微生物降解，缓慢释放出无机氮素　之后才能为作物吸收利用，所以说含氮木质　素是一种潜在的有机长效氮肥　Ｊ。　１．１．１　氨氧化木质素氮肥硫酸盐木质素　经氮化氧化反应，可提高含氮量，且对Ｎ有　控释作用。以造纸黑液木质素为原料，按一　定的液比，将木质素溶解在稀氨水中，添加复　

基金项目：江苏省镇江市科技攻关项目（ＧＹ２００３０２０）　作者简介：王晓红（１９７１一）女，安徽怀宁人，硕士，讲师，研究方向：天然高分子化合物的改性及应用。　林产化工通讯　２００４年第３８卷第２期　·３７·　合催化剂，在一定温度和氧压下经氨化、氧化　反应，制得含氮量为１５．４７％的氨氧化木质　素　Ｊ。黄宏等　的研究结果表明，氨氧化木　质素对五色苋生长效果显著，作为一种缓释　氮肥，能逐渐释放出含氮养分，其肥效仅次于　尿素。施用氨氧化木质素肥料，可以大大降　低硝酸盐的淋溶作用，减少硝酸盐对地表及　地下水的污染，并有利于土壤腐殖质的形成，　改良土壤结构。　１．１．２　木质素尿素　造纸黑液木质素与尿　素及其他助剂按比例掺混，并经改性合成。　木质素尿素具有缓释、长效、抑制脲酶活性、　提高氮肥利用率等作用。盆栽实验表明，木　质素尿素供氮水平较普通尿素高０．４～１．１　倍。２年大田实验结果表明，冬小麦、夏玉米　分别增产２１．４％和１２．１％　】。　１．２木质素磷肥　］　以碱木质素、磷酸二铵、粘合剂和助剂为　原料，按一定的比例掺混，在一定的温度条件　下制取木质素磷肥。木质素分子的羟基、羰　基、羧基、网状结构及其被土壤微生物降解产　生的有机酸，与土壤中固有活性磷的铁、铝、　钙等有络合、吸附作用。经改性的木质素磷　肥，能减少磷酸根的化学沉淀和固定作用，提　高磷肥的利用率，达到节肥增产的效果。经　ｌ４周的实验室模拟观测，土壤有效磷含量提　高约１０％一２０％。两年田间实验结果表明，　冬小麦、夏玉米产量分别提高１８．５％和　１４．４％。造纸黑液木质素具有特殊的反应特　性，表现出较强的离子交换性，对磷矿粉的活　化效果明显，甚至优于沸石，可用于制造活化　磷肥。　１．３螯合肥料　黑液木质素是一类由苯丙烷结构单元通　过醚键和碳一碳键联结而成的芳香族高分子　聚合物　Ｊ。其结构单元上含有羟基、羧基和　羰基等活性基团，表现出一定螯合性质，可制　备螯合肥料。　１．３．１　磺化硫酸盐木质素螯合微肥　铁　元素不仅能够促进叶绿素的合成，而且还能　够调节植物体内的氧化还原过程。但土壤中　大多数含铁矿物都处于难溶状态，不能被植　物吸收，只有活性铁、置换铁、溶液中铁以及　螯合铁才能被植物吸收，但它们在土壤中含　量极少，从而导致植物在生长过程中经常发　生缺铁症，严重时会导致植株死亡。木质素　铁螯合物微肥则可将可溶性铁供给植物，从　而防止植物缺铁现象的发生。分别对在碱性　土壤中种植的豆类、油菜等作物施加磺化硫　酸盐木质素螯合铁、硫酸亚铁，并以空白试验　对照。结果发现：施入磺化硫酸盐木质素螯　合铁肥的作物没有出现缺铁症，而其它两种　情况作物失绿明显。　用磺化硫酸盐木质素制得的阳离子交换　树脂处理含锌废水或含铜废水，得到含５％　锌或铜的磺化硫酸盐木质素。该木质素是一　种含微量元素的有机肥料。施肥以含锌量计　５　ｋｇ／ｈｍ　或以含铜量计１０　ｋｇ／ｈｍ　，能够有效　提高谷物产量，同时可增加禾草中Ｎ、Ｐ、Ｋ含　量，作物根茎在土壤中通过阳离子交换剂吸　收肥料中的微量元素。　１．３．２硝化木质素螯合肥料　在一定条　件下，碱木质素经稀硝酸氧化制得硝化木质　素，其水溶性、离子交换能力及酸性基团含量　均有较大提高。硝化木质素在特定条件下与　无机盐作用制得螯合肥料（ｚｎ　和Ｍｇ　等）。　碱性土壤条件下，用玉米作试验对象，分别施　加硝化木质素螫合锌肥和硫酸锌，进行空白　试验。结果表明：硝化木质素锌对玉米生长　的促进作用比硫酸锌大得多，表明硝化木质　素具有较高的肥效作用，这可能主要归功于　硝化木质素对金属离子ｚｎ　有较强的螯合　作用，抵抗了碱性土壤对ｚｎ　的固定作用。　１．４木质素复合肥　目前，有机肥与无机肥复合是肥料工业　发展的主要趋势，有机一无机复合肥不仅可　以提高肥效，而且可以改良土壤质量、提高土　壤综合肥力。碱木质素复合肥还具有防治根　３８·　林产化工通讯　２００４年第３８卷第２期　线虫病的作用。　木质素作为一种在土壤中能生物降解、　增加土壤有机质含量、对作物无毒副作用的　天然有机物质，与常规化学肥料尿素、磷酸二　铵、氯化钾等复配合成木质素有机一无机高　效复合肥，经实验验征不仅降低了元机盐的　水解速度，达到缓释的目的，而且对脲酶活性　有一定抑制作用。在田间持水量条件下，累　积８　ｄ比尿素氨挥发损失减少２７％，比无机　复合肥减少氨挥发损失７、８％；在淹水条件　下，累积９　ｄ比尿素氨挥发损失减少１４、５％。　并且木质素还可减少土壤中有害离子对磷酸　根的固持，活化磷肥。经１４　ｄ渗滤实验，累　积渗滤液中有效磷量比无机复合肥提高　３４％［引将木质素磺酸盐掺人到肥料中可以制得　含Ｎ、Ｐ、Ｋ、木质素磺酸盐、Ｃｕ、Ｍｇ等多组分　的复合肥料。Ｍｏｚｈｅｉｋｏ将木质素磺酸盐用尿　素在８Ｏ～９Ｏ℃下处理，然后加人粉末状或分　散较好的ＫＣ１，制得钾肥。德国的Ｋｒａｃｈｎｅｒ　将木质素磺酸盐用铜导体板厂废液中所含的　ｃｕ（ＮＨ　）：　处理制得含铜的木质素磺酸盐　肥料。日本的Ａｚｅｔａ将轻烧菱苦土与木质素　磺酸钠以及ＣａＯ粉末反应制得可降解的轻　烧肥　。　２农药缓释剂　木质素具有抑制释放剂的性质，利用木　质素的网络结构，可以容易地将杀虫剂、除草　剂、灭菌剂等通过物理或化学的方法弓　人到　木质素结构中制成颗粒剂。农药成分逐渐从　制剂基体扩散到制剂表面，起到缓解释放的　作用。张陶芸［１叫等将干燥粉碎的碱木质素　与农药及助剂混匀、造粒、再干燥，制成颗粒　缓释农药，在贵州、浙江等地进行了多次田问　实验，效果较为理想。他们用强极性的杀虫　双农药制成的缓释农药，与普通颗粒的杀虫　双农药在室内水稻对照实验，结果表明缓释　农药具有长效功能。　３植物生长调节剂　３．１邻醌类植物生长激素　在带搅拌和回流冷凝器的搪瓷反应釜中　加入相当于绝干１００　ｋｇ的木质素和１　０００　ｋｇ　的水，在搅拌中慢慢加入１２０　ｋｇ硝酸，升温　至７Ｏ℃反应１　ｈ，然后再慢慢加入１２０　ｋｇ硝　酸，将反应温度升至１００～１０４　ｃＩ＝，再反应６　ｈ。反应结束后，放料过滤，滤液先用石灰乳　中和，再用氨水中和，即得邻醌类植物生长激　素，可在稀释后直接使用。这种激素对于促　进植物幼苗根系生长，提高移栽成活率有显　著作用；使植物的叶色较绿，叶片较大；对水　稻有提早成熟的作用；对水稻、小麦、棉花、茶　叶、等作物有一定的增产效果　¨。　３．２类吲哚环类植物激素　在用量为木质素量的２Ｏ倍的６％氨水　中，压力２．９４—３．９２　ＭＰａ，温度１８０～２５０℃，　反应时间３—５　ｈ，空气量５～１０　ＩＭｍｉｎ。在第　阶段产生羧酸的铵盐、低级脂肪酸的酰胺　及吲哚环、吡咯环等杂环化合物。在第二阶　段发生缩合，使吲哚环上的氮含量在２０％以　上，从而得到约３０％的氨木质素（对原料木　质素）。这就具有与吲哚环植物激素相类似　的作用　。　４饲料添加剂　酸析木质素是一种有特殊活性的有机化　合物，既含有６０％的碳元素，又含有比较丰　富的微量元素，还含有少量的蛋白质，经毒理　研究，无毒副作用，可用作饲料添加剂ｌｌ引。　

如牛用饲料中含有硫酸盐木质素添加剂，可　提高家畜青春生长期的增长率。该饲料成分　为：粉状硫酸盐木质素３．Ｏ％～４．Ｏ％，无氟　化物的磷酸盐Ｉ．９％一２．１％，ＮａＣ１　１．４％～　１．６％，ＭｇＳＯ　０．３％～０．５％，玉米淀粉　４．Ｏ％一４。２％，食用植物脂１．４％～１．６％，　其余为磨细的粗大麦粉。采用木质素作饲料　添加剂肘，添加量以１％为宜，产蛋量比不加　时提高２ｌ％，喂养肉鸡时，可增加肉鸡体重，　降低饲养费用。喂猪时，木质素添加剂以　３％为宜。据介绍，美国饲料标准允许在饲料