矿物质土壤调理剂的研制与应用

2015-01-25赵风兰刘彩玲

浙江农业科学 2015年12期

关键词：营养元素矿物质钾肥

赵风兰，刘彩玲

（河南省科学院地理研究所，河南郑州 450052）

矿物质土壤调理剂的研制与应用

赵风兰，刘彩玲

（河南省科学院地理研究所，河南郑州 450052）

矿物质土壤调理剂作为一种多元素功能性肥料，含有农作物所需要的多种营养元素，不仅可平衡作物营养，而且还是一种很好的土壤改良剂，对土壤改良、修复有较好的作用。本文围绕矿物质土壤调理剂，从研发背景、功效及应用潜力等方面进行综述。

矿物质土壤调理剂；功能性肥料；土壤质量退化；土壤改良

文献著录格式：赵风兰，刘彩玲.矿物质土壤调理剂的研制与应用［J］.浙江农业科学，2015，56（12）：2061-2063.

近年来，我国耕地质量退化问题日趋严重，危及我国农业的可持续发展。耕地是农业，尤其是种植业发展的基础资源，因此，适时修复、改良土壤势在必行。矿物质土壤调理剂是一种多元素功能性肥料，不仅含有农作物所需要的大量元素钾，还富含多种中、微量营养元素，可促进营养平衡，而且对土壤改良和土壤修复有很好的作用，因而越来越受到人们的关注［1］。

1　矿物质土壤调理剂简介

矿物质土壤调理剂以天然含钾岩石为主要原料，采用热化学转化法，把原料中的矿物质元素整体转化为能被植物吸收利用的有效营养形态，而生产出的一种环保型无公害绿色多元素功能性矿质肥料。该产品含有钾，还含有比较丰富的硅、钙、镁、铁、锰、锌、钼、硼等中微量元素［2］。其生产工艺流程为：原料+控制剂→粉碎→热化学转化→半成品→球磨→粉状产品→造粒→粒状产品。

2　研发背景

2.1钾肥施用不足，土壤供钾能力下降

钾是一种重要的营养元素，长期的钾肥投入不足将导致土壤供钾能力下降。我国氮、磷、钾消费比例为1∶0.40∶0.24，与发达国家1∶0.42∶0.42的比例相比，钾肥的使用量不足。其中，很大部分的原因是我国钾肥供应量严重不足。我国化肥生产现状是氮、磷过量，钾肥严重不足，需大量进口。中长期看，我国钾肥需求量将以年均5%～6%的增长率持续上升，而钾肥自给率仅58%，缺口极大。现在我国每年需要进口约600万t钾肥［3］。目前我国缺钾土壤面积已达0.3亿hm2。土壤缺钾不仅无法实现平衡充分的养分供给，影响作物产量，而且会导致作物品质下降，直接影响农业生产的经济效益。钾肥的工业生产，特别是无氯钾肥的生产，在相当长时期内都难以满足我国农业发展的需要。

2.2耕地土壤中微量元素缺乏、土壤养分严重失衡

近些年，随着大量元素肥料的过量使用，作物产量和复种指数大幅度提高，中、微量元素出现了严重缺乏的现象，越来越多地区的土壤养分严重失衡。根据第二次土壤普查数据，土壤缺锌、缺硼、缺钼面积增加。土壤营养状况不平衡，直接影响农产品的产量和质量。新品种、杂交品种的大面积推广应用也加剧了土壤中微量元素缺乏的影响，比如超级杂交稻对硼、钼等需求量大，而且对低含量硼、钼不敏感，由于土壤养分的临界值升高，使得土壤微量元素缺乏面积扩大。土壤中营养元素失衡的结果是：作物产量降低，农产品品质变差，花不艳、瓜不香、果不甜；营养失调还可能会引发植物病变，并限制了氮、磷肥的利用率，如我国氮肥利用率不足30%。这些都限制了农业增产的潜力，提高了农业生产成本。

2.3土壤质量严重退化

伴随着几十年的农业高产出，肥料、农药等农业化学品的不合理施用，以及污染物的入侵等，当前，我国土壤质量严重退化。据环境保护部和国土资源部2014年发布的全国土壤污染状况调查公报显示，我国土壤环境状况总体不容乐观，总的点位超标率为16.1%，主要表现为土壤板结，结构或耕性差，盐渍化，酸化，有毒物质污染，营养元素失衡，肥力低下等。目前，我国40%以上的耕地退化，大约有1/5的耕地被污染，耕地土壤点位超标率达19.4%［4］。

土壤是人类最基本的生产资料，是人类赖以生存的物质基础。耕地质量事关粮食安全、生态安全与资源可持续利用等重大国计民生问题。要保住“舌尖上的安全”，首先就要保证耕地土壤安全。国务院总理李克强在2014年的政府工作报告中强调，要 “实施土壤修复工程”。这是政府工作报告中首次明确出现关于土壤修复的说法，体现了我国政府对此问题的高度重视。2015年的政府工作报告继续强调要实施耕地质量保护与提升行动，推进土地整治，全面提高农产品质量和食品安全水平。土壤改良与修复已经成了保证粮食增产和粮食安全的重要因素，全方位改良耕地成为当下中国农业可持续发展的关键所在。因此，开发有效、安全的土壤调理剂势在必行。

3　矿物质土壤调理剂的应用功效

3.1改良土壤

3.1.1改善土壤营养状况，促进土肥营养平衡

我国土壤营养元素失衡的现象十分普遍。人们在生产中往往偏施氮、磷，而忽视其他肥料的施用。矿物质土壤调理剂营养丰富全面，尤其是富含钾，有助于解决钾肥不足的问题，又可以补充多种中、微量元素，具有提高土壤肥力，促进植物养分平衡供给的作用。

3.1.2改善土壤结构，防治土壤板结

土壤的团粒结构是土壤肥力的重要指标，土壤团粒结构的破坏致使土壤保水、保肥能力及通透性降低，土壤板结，影响作物生长。矿物质土壤调理剂能够活化疏松土壤，促进土壤团粒结构的形成，改善因长期滥用化肥造成的土壤板结问题，使板结土壤恢复活力，增加土壤的孔隙度，提高土壤的通透性，改善土壤营养元素的供应状况，调节水气矛盾和水肥供应，协调土壤的水、肥、气、热，改善土壤微生物活动，为农业高产稳产创造良好的土壤条件。

3.1.3减缓土壤酸化

矿物质土壤调理剂作为一种含有丰富钙、镁的碱性矿物质肥料，含有氧化钙等多种碱性氧化物，水解后可增加土壤中OH-的浓度，中和土壤中的致酸离子。另外，硅酸钙可与土壤中 Al3+等反应形成稳定的非晶形羟基铝硅酸盐，也能提高土壤pH值［5］。在酸性、中性和微碱性土壤条件下，土壤有效硅与pH值呈正相关［6］。矿物质土壤调理剂含有丰富的硅，可提高土壤中有效二氧化硅的含量，进而提高土壤的pH值。

3.1.4改良盐碱地

研究显示，矿物质土壤调理剂的使用对盐碱地改良有很好的作用。分析其可能的机理如下：1）促进植物营养平衡，减少盐分物质在土壤中的残留；2）该调理剂是硅酸盐肥料，其中的硅酸根可与土壤中产生盐碱危害的钠离子反应，降低其活度。

3.1.5减轻土壤重金属毒害

矿物质土壤调理剂为硅酸盐肥料，其中的硅酸根可与土壤中的重金属铅、铬等离子反应生成硅酸盐沉淀，改变重金属在土壤中的存在形态，降低其在土壤中的生物有效性，钝化土壤中的这些有害元素，减轻重金属污染。此外，矿物质土壤调理剂还可通过调节土壤微生物区系、提高土壤pH值等途径，降低重金属在土壤中的有效性。

3.2增强作物抗逆性，提高产量，改善品质

3.2.1提高作物产量和农产品品质

研究显示，矿物质土壤调理剂在水稻、小麦、玉米、红薯、花生、棉花、芝麻、甘蔗等多种作物上，均有明显的增产和改善品质的作用，一般增产幅度可达5%～30%。在一些障碍因子比较严重的土壤上使用，增产效果更加明显。此外，施用矿物质土壤调理剂后，所产蔬菜的硝酸盐含量明显降低；瓜果糖分提高，口感好，果实色泽鲜艳，着色均匀，果型一致；花生的脂肪含量提高；谷物的淀粉和蛋白质含量增加；而且有利于瓜果的膨大、着色和早熟，并可延长其保鲜期，增强果实的耐贮性，提高农产品的商品价值。

3.2.2增强作物抗逆性

矿物质土壤调理剂养分全面，又有硅元素，施用后，作物充实、茁壮，株型挺拔，茎叶直立，利于作物通风透光，提高光合作用强度，积累更多有机物。形成的细胞致密，糖分增加，有利于提高作物抗寒性。

作物吸收硅和钾后，植物组织中会形成硅化细胞，可以在生理上调节作物叶片气孔的关闭度。在缺水的时候，可使气孔半开或关闭，减少作物水分蒸发；同时可以促进根系发育，增强其吸收能力，提高植物的抗旱能力。

硅酸对真菌和细菌的孢子萌发和菌丝生长具有强烈的抑制作用，可明显提高果树对根腐病、霜霉病、灰霉病、白腐病、黑斑病、炭疽病、烂果病、早期落叶病、白粉病、锈病及食心虫、糠氏粉蚧、梨木虱、红白蜘蛛、蚜虫等病虫害的抵抗能力。矿物质土壤调理剂含有大量的硅、钙，可使作物细胞壁厚实、坚韧，起到组织结构抗病的作用；同时因此肥中其他中量、微量元素的存在，可以减轻许多生理病害。

矿物质土壤调理剂中的硅、钙等中微量元素能显著增强农作物的抗盐能力。如硅可缓解植物盐胁迫，通过提高根质膜H+-ATPase活性、维持叶片较高含水量及提高植物抗氧化能力等来应对盐胁迫［6］；Si可以提高盐胁迫下作物的发芽力和植物根系的活力，增强SOD，CAT，POD等抗氧化酶的活性。此外，矿物质土壤调理剂中硅、钙、钾等元素的存在，使作物细胞组织坚实，茎秆挺拔，抵抗干热风、大风的能力增强，抗倒伏能力得到明显提高。