王钰轩，俄胜哲，，袁金华，姚佳璇，刘小曼，王少琦，赵天鑫

（1.甘肃农业大学 资源与环境学院，甘肃 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院 土壤肥料与节水农业研究所，甘肃 兰州 730070；3.临泽县鼎丰源凹土高新技术开发有限公司，甘肃 张掖 734200）

0 引言

凹凸棒石又名坡缕石或坡缕缟石，是一种具有2∶1型结构的含水富镁铝硅酸盐类黏土矿物。作为一种非传统矿产资源，凹凸棒石具有非常独特的晶体结构和可调控的表面电荷，是非常理想的廉价吸附剂、悬浮剂、增稠剂、触变剂、干燥剂和纳米-微纳米材料。1860年，俄罗斯学者萨夫钦科夫（Tsavtchenkov）在乌拉尔山脉的热液蚀变带中发现了该矿物，将其命名为坡缕石（Palygorsk），1913年法国学者在奥特堡发现了一种与坡缕石结构一致、成分相同但属沉积型成因的黏土矿物，并根据发现地将其命名为凹凸棒石（Attpulgite），两者实际应属同一矿种。随后在欧美相继发现了凹凸棒石矿，但由于产量较少而未受重视。直到1970年后随着凹凸棒石矿产资源被广泛发现，与凹凸棒石相关的研究才逐步深入。据不完全统计，世界探明凹凸棒石储量约15亿t，但具有成型矿床的只有中国、美国、塞内加尔、澳大利亚、乌克兰等少数国家［1］。我国凹凸棒石资源分布范围广，已探明储量丰富，远景储量也非常可观，其中仅甘肃省目前已经探明储量就达到了4亿t，远景储量可达10亿t［2］。国内凹凸棒石的研究始于1980年前后许冀泉等对苏皖六合凹凸棒石显微结构的基础研究［3］。早期凹凸棒石主要用于钻探泥浆，掺混了凹凸棒石的钻探泥浆具有抗盐碱、耐高温的特殊性能，受到石油和化工部门的重视［4］。40年来凹凸棒石应用研究经历了初步开发—市场成长—行业管理—创新发展—跨越发展5个阶段，进入了包括农业、化工、医药、环保、食品、能源、军工等在内的各种行业，形成了凹凸棒石黏土开发利用“世界看中国，中国看江苏”的大格局。但凹凸棒石储量最丰富、产量最高的甘肃省，在我国凹凸棒石黏土产业链中依然处于原矿供应和低端加工的位置［5］。因此关注和了解新形势下凹凸棒石在农业领域和环境领域的应用研究和产品开发现状，对推进西北地区环境友好、高产高效的现代化农业建设有重大的现实意义，也是西北优势凹凸棒石资源向高值化利用发展的先导条件。

1 凹凸棒石的晶体结构和主要功能特性

凹凸棒石具有2∶1型结构，其理论分子结构式为Mg5Si8O20（OH）2（OH2）4·4H2O，单晶体呈长径比很高的棒晶状或纤维状，基础结构如图1所示，是由垂直于投影面的上下两层各4个硅氧四面体双链组成，中间夹一层与上下四面体顶点氧相连的金属阳离子八面体配位。晶片角顶四面体每隔一定距离方向反转，在终止处由—OH2完成边缘配位［6］。反转的四面体在限制了八面体层横向延伸的同时，也在两个2∶1型连续链层单元结构之间形成平行于链层的纳米孔道，截面约0.37 nm×0.64 nm［7］。丰富的纳米孔道使得凹凸棒石的内比表面积达到600 m2/g，是其外比表面积的2倍。约合1 000 m2/g的内外比表面积使得凹凸棒石展现出了优越的吸附能力，而遍布的纳米孔道也为吸附和容纳的物质提供了空间。凹凸棒石结构中还存在着晶格置换与离子类质同象取代现象，使得凹凸棒石的实际分子结构式常常与理论分子结构式不同［8］。例如Al3+能占据上下两层8个四面体中Si4+的位置，但取代比例仅局限在Si7.88Al0.12到Si7.34Al0.66之间［9］，事实上类质同象取代在中间八面体位置上更为普遍，通常仅Al3+便能占据八面体位置的28%～59%，而包括Fe2+、Fe3+、Mn2+等在内的其他金属阳离子也都可以发生类质同象取代。广泛的低价阳离子取代Si4+以及晶体缺陷或者断键等现象，导致凹凸棒石晶体表面电荷不平衡，形成了永久负电荷，为了保持电中性，凹凸棒石必然吸附等量的阳离子。因此凹凸棒石在中性溶液中被水解后能形成R—OH基团，R—OH基团具有酸碱两重特性，使得凹凸棒石的电荷性质往往取决于所在溶液体系的pH值［10］。类质同象取代现象和凹凸棒石略带负电荷属性使得凹凸棒石富含植物生长发育所需的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+等各种中微量元素［11］。

图1 凹凸棒石的晶体结构（001）面投影［12］

2 凹凸棒石在农业领域的研究进展

2.1 土壤改良剂

凹凸棒石黏土常被誉为“千土之土”，富含植物生长发育所需的Na、Ca、Fe、Al等各种中微量元素，这些来自凹凸棒石的中微量元素能够很好地弥补土壤自身的养分短板，有效提升农作物品质和产量。而其具备的独特棒状晶体结构，能够扰乱高度聚集的土壤结构，有效改善因水肥管理不善等因素导致的土壤板结问题。凹凸棒石较大的内外比表面积和丰富的内部纳米孔道在保证良好的保水保肥性，甚至提供部分酸碱缓冲性能的同时，也能够吸附土壤中各种不利于植物生长发育的化学物质（如重金属等），抑制有害微生物活动，降低植物的生长发育阻力。凹凸棒石吸附或者接枝聚合一些高分子材料后，能够自组装形成三维微纳网格结构，与高分子材料自身的分子互穿网格共同作用下，可大幅度提升高分子材料的吸附和滞留能力，是非常理想的土壤改良剂。

周灵琳报道了一种经剂量为30 kGy的高能电子束辐照改性的凹凸棒石黏土接枝聚合有机高分子材料制备的保水保肥剂，其保水率高达51.1%［13］。毛森煜等报道了凹凸棒粉改良剂对设施蔬菜生产的影响，实验表明配施3 750 kg/（hm2·a）凹凸棒粉的实验组比常规施肥对照组平均增产9.49%，且施用凹凸棒粉后的土壤pH平均降低0.5以上［14］。杨苏等对黄河故道潮土土壤结构和碳氮含量的研究发现，与对照相比，单施凹凸棒石或凹凸棒石与绿肥配施可降低土壤三相结构距离50.8%～55.6%，增加土壤持水量16.0%～19.2%；配施绿肥秸秆和凹凸棒石相比传统的单施绿肥，土壤有机碳、全氮和微生物量氮的增量分别提高0.86～3.23 g/kg、0.29～0.44 g/kg和0.3～21.6 mg/kg［15］。柴宗越等的研究表明，在草莓生产中添加20%的凹凸棒石可使基质速效氮、速效钾、有效磷含量显著高于不加凹凸棒石的对照组，同时草莓产品Vc含量、单果质量也显著高于对照组［16］。肖建国等也报道了凹凸棒石添加对烤烟产量和品质提升的优异效果［17］。孙敏等的研究显示，添加凹凸棒石后受大蒜鳞茎浸提液胁迫的甘蓝的超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性都会逐渐升高，这证明了凹凸棒石的添加可以缓解某些作物的化感胁迫［18］。陈天祥对设施黄瓜对外源苯丙烯酸胁迫的响应及调控措施研究［19］，以及任旭琴对改性凹土对自毒作用下辣椒根系生理特性的影响研究［20］，也都得出了凹凸棒石能够缓解作物化感胁迫的相同结论。吴明昊等报道了凹凸棒石改良剂对盐碱地水稻增产的显著影响，其研究表明，施用凹凸棒石改良剂相比常规对照增产17.0%，一次性基施较基施+追施施肥方式增产4.7%［21］。任高磊等在对甘薯受NaCl、干旱胁迫的研究中也得到了相同结论［22］。另外，江娜展示了一种由凹凸棒石、有机高分子材料、磷石膏和风化煤制备的盐碱地专用肥，该肥料可以改善作物根系附近微环境的盐碱度，降盐压碱，促进作物生长，提高作物耐盐碱性［23］。吴军虎等的研究表明，向1 kg土壤中添加40 g凹凸棒土可显著改变土壤湿润锋的运移距离，减小水分累积入渗量，填补土壤大孔隙，增加土壤小孔隙，提高土壤容重［24］。

2.2 土壤保水材料

从古至今水资源一直是制约西北地区农业发展的重要因素。凹凸棒石自身带有一定的结构水和吸附水，而其优异的吸附性能和丰富的纳米孔道使得凹凸棒石能够吸收自身质量几百乃至几千倍的水分，常常能达到数百倍的溶胀倍率。而凹凸棒石晶体结构中较多的羟基基团也使得凹凸棒石亲水性能很高。这些吸收的水分会随着土壤水分的减少而逐渐释放出来，在一些极端情况下，凹凸棒石也可以释放自身的孔道吸附水来保持土壤的水含量。作为优秀的保水剂材料，凹凸棒石不仅可以充分吸收灌溉水和自然降水，减少水分渗漏和流失，提高水分利用率，还可以促进土壤团聚体的形成，改善土壤孔隙结构，提高土壤持水能力，提高肥料、农药的有效利用率。因此，凹凸棒石在土壤保水剂领域具有广阔的应用前景。

杨逵的研究显示，黄绵土中添加质量分数0.25%的聚丙烯酸与凹凸棒石复合保水剂，保水率比未添加保水剂的空白对照增加了53%；沙土中保水剂质量分数达到1%时，聚丙烯酸与凹凸棒石复合保水剂保水率是聚丙烯酸保水剂的2倍，是不添加保水剂的空白对照组的17倍。但是他们也提出，凹凸棒石保水剂用量与土壤保水性能总体上并不成正相关关系，过量的凹凸棒石保水剂会随着吸水、释水产生膨胀位移，在土壤表层形成大量孔洞，增大了土壤与空气接触面积，增加土壤水分蒸发，当土壤水分蒸发量大于土壤吸水量时土壤水含量就会降低［25］。李福建等的实验显示，添加凹凸棒石保水剂的小麦盆栽实验土壤水含量比没有添加凹凸棒石保水剂组高2%～4%，凹凸棒石保水剂添加量为10～20 g/kg水平对小麦生长发育有明显促进作用，20～30 g/kg水平对小麦生长发育影响不明显，≥30 g/kg水平对小麦生长发育产生抑制作用［26］。刘瑞凤等制备了一种耐盐型丙烯酰胺/凹凸棒黏土复合保水剂，施用这种保水剂能使处理组相较对照组在0～10 cm和30～40 cm土层土壤平均w（H2O）分别提高27.3%和34.2%，土壤孔隙度增加6.6%～12.9%，团聚体质量分数增加13.3%，同时提出该保水剂的推荐使用量为520 kg/（hm2·a）［27］。陶玲等使用硫酸改性的凹凸棒石与丙烯酰胺聚合制备凹凸棒基高吸水性固沙材料，之后与荒漠苔藓按质量比4∶1复配，可以使接种到沙土表面的荒漠苔藓生长良好，达到了生物固沙的目的［28］。杨婷等研究了凹凸棒石对粉砂质壤土水力参数和水分运动基本参数的影响，结果表明添加凹凸棒石可使土壤水分特征曲线分形维数从2.859增加至2.876，水分特征曲线分形维数增加与凹凸棒石添加量成正相关关系；土壤体积含水率达到70.21 cm3/cm3后，土壤非饱和水力传导度随凹凸棒石添加量增大而增大，土壤水分入渗减慢。这证明凹凸棒石可有效减少土壤水分深层渗漏［29］。

2.3 缓释、控失肥料（农药）

由于我国化肥、农药长期普遍过量施用和不合理使用，导致土壤中的养分流失及有害物质积累逐年增多，肥料利用率增长停滞甚至出现负增长。1992—2008年我国氮肥的实际利用效率降低了8%［30］，而实际施用量却增长了3.58倍，平均每年增加约7.8×105t［31］。大量作物无法吸收的农药与养分在土壤、水体以及大气中累积，引起了诸如农药残留超标、水体富营养化、温室效应等一系列的环境问题。因此，目前农业领域的研究已由如何“增量”转变为如何“提质”，而使用缓释或控失的肥料、农药，是解决这一问题的重要途径之一。凹凸棒石具有独特的理化性质和强大的吸附性能，又富含植物所需的多种中微量元素，用其制备的缓释肥料具有S型的养分释放曲线，这很好地贴合了作物整个生育期的养分需求特性。同时由于凹凸棒石对土壤养分的长期吸附和对养分流失的阻滞，使得凹凸棒石缓释肥料在下茬作物上表现出明显的增产现象。因此，凹凸棒石是生产缓释、控失肥料（农药）的理想吸附载体和控失手段。

王兴刚等报道了利用凹凸棒纳米复合吸附剂吸附废水中的NH4+，并将使用后的吸附剂用作缓释性氮肥的研究，该研究制备的氮肥达到了10 d释放60%氮养分的缓释效果［32］。关钰报道了一种根据作物不同生长期需求计量的三层凹凸棒石包衣缓释肥，在大田试验中测得凹凸棒石包衣缓释肥对玉米籽粒产量增幅达26.7%，对马铃薯块茎总产量和商品薯产量增幅最高达25.8%和35.6%［33］。迟雨报道了利用凹凸棒石、Fe3O4、Fe2+为核，油脂和热敏聚合物为壳，制备一种具有核-壳结构的温敏型缓控释铁肥，该肥料以凹凸棒石和Fe3O4的静电吸附为最基础约束和控释机能，再覆油脂层后加热形成多孔的外壳，最后用热敏聚合物修饰外壳孔道，通过温度变化控制热敏材料的方式控制孔道开闭，从而达到内核铁肥温敏控释的效果。而由于该肥料具有Fe3O4内核，所以在一茬作物生长收获完成后，还可利用特殊农机进行磁性回收，大大提高了这种肥料的资源利用效率。根据同样的原理，利用草甘膦、凹凸棒石为核，油脂和有机高分子为壳制备了温控型缓释农药［34］。值得注意的是凹凸棒石和草甘膦农药间的静电斥力，可使凹凸棒石的棒晶重新排列形成微纳网格结构，这种结构在很大程度上提高了凹凸棒石对农药分子的约束力。向育斌报道了一种以毒死蜱、多巴胺、凹凸棒石和海藻酸盐为原料制备的具有pH响应的控释农药，该控失农药在pH 5.5条件下累积释放率只有60%，在pH 8.5条件下累积释放率可达92%。该技术可以达到精确控制释放，具有工艺简单、生产成本低、效率高、不存在潜在环境危害等优点［35］。蔡冬清等报道了利用辐照改性处理的凹凸棒土制备控失肥料与农药。改性后的凹凸棒土由棒状团聚体转变为微纳网格结构，分散性、孔隙率及比表面积大幅度提高，增加了农药、肥料的附着力，减少其迁移和流失，从而达到提高肥料、农药利用率的目的［36-37］。

2.4 农药悬浮剂

目前我国主要生产使用的农药剂型有乳油、可湿性粉剂、悬浮剂等。其中乳油具有很强的挥发性，且含有大量二甲苯等对人类和自然环境有巨大危害的苯类溶剂；可湿性粉剂在加工制造及使用过程中，产生的粉尘对生产者和使用者都会造成伤害［38］；悬浮剂是一种较为理想的剂型。悬浮剂是指能影响周围的水和其他颗粒，使它们不致迅速下沉，从而保持胶体的浓度和悬浮状态的物质。悬浮剂一般要求由有较高分散度、较大表面积、较强吸附力的物质制成，而凹凸棒石黏土正是符合悬浮剂制造要求的优质原料。同时凹凸棒石的纳米孔隙通道又能为农药提供一定的缓释能力。齐全珠等研究了凹凸棒石悬浮液的悬浮性，其研究显示由于凹凸棒石表面—OH亲水官能团的存在，凹凸棒石在水中的悬浮性要明显优于其在醇类中的悬浮性；且实验显示质量浓度为0.033 g/mL时凹凸棒石水悬浮液超声波分散10 min悬浮性最好。这主要是由于分散10 min恰好使凹凸棒石充分分散成短管状，又不至于使分散的短管状凹凸棒石重新缠结，且0.033 g/mL是凹凸棒石棒晶在水溶液中恰好能够完全展开，形成不叠加、不团聚的网架结构的临界浓度［39］。谢红璐等制备了一种烷氧基化表面活性剂/凹凸棒土体系种衣悬浮剂，其二元体系（质量比1∶3）悬浮率达73%，黏度变化率小于9%。凹凸棒土/壬基酚聚氧乙烯醚/烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物硫酸钠三元体系（质量比3∶3∶2）悬浮率达90%，黏度变化率小于6%。由于烷氧基化表面活性剂维持了凹凸棒石的网状结构，使结构中的粒子难以聚集，又与凹凸棒石缠绕形成空间位阻效应，增大了粒子间的排斥力，提高了悬浮体系的稳定性，因此烷氧基化表面活性剂/凹凸棒土体系种衣悬浮剂比传统的高分子、阴离子表面活性剂体系更具优势［40］。

2.5 饲料添加剂

研究凹凸棒石在改善动物机体机能、提高免疫力、减少重金属富集等方面的作用，对新型养殖业的发展具有积极意义。曹发魁等指出在蛋鸡饲料中添加1%～2%的凹凸棒石可使产出鸡蛋中碘、硒、锌等营养元素含量明显增多，碘含量增幅可达56倍［41］。曹振卿的研究表明，向饲料中添加1.5%的凹凸棒粉对入舍蛋鸡的产蛋率、产蛋量、蛋料比都有显著提高［42］。叶林超等的研究表明，肉猪饲料中添加质量分数2%的凹凸棒石，可使肉猪上市体重提高0.74%，料重比降低1.65%，还能有效改善肉猪养分代谢，显著提高肉猪机体抗氧化能力，大幅度提升肉猪生产效率［43］。董静等的研究证明了凹凸棒石对克氏原螯虾饲料溶失率有显著影响，同时饲喂凹凸棒石还可降低克氏原螯虾肌肉中的铅沉积［44］。饲料中凹凸棒石的作用机制：（1）凹凸棒石富含生物生长必需的铁、硒、钙、镁等中微量元素，饲料中添加凹凸棒石可促进动物摄食营养平衡；（2）凹凸棒石的吸附能力可使饲料中的营养长期存在于动物肠道中，有效提高饲料利用率和动物营养吸收效率；（3）凹凸棒石可以调节动物肠胃内的氨含量，在氨浓度高时进行氨吸收防止动物氨中毒，在氨含量低时长期释放氨，供给动物合成氨基酸与蛋白质，提高动物总氨基酸利用率；（4）凹凸棒石还可吸附动物体内的有毒元素和代谢产物，从而达到防病防毒、增强动物免疫能力的效果。

3 凹凸棒石在环境领域的研究现状

3.1 土壤污染修复

凹凸棒石较强的吸附性能和大量内部孔道不仅可以容纳土壤养分，也可以吸附导致土壤污染的污染物分子，使其失去活性从而修复污染土壤。大量研究表明，凹凸棒石通过离子交换吸附、离子络合、静电吸附、纳米孔道固定、形成氢氧化物微沉淀等方式吸附重金属，吸附过程中也经常存在多种方式共同作用［45］。任珺等研究了添加凹凸棒石的鸡粪堆肥过程，结果表明，添加凹凸棒石的堆肥处理，促进重金属污染物由活跃态向稳定态转化；且凹凸棒石对Cd、Cr、Cu、Ni、Zn等重金属元素的浓缩过程起到了积极作用［46-47］。谭科艳等通过盆栽试验得出凹凸棒石对Cu、Zn、Cd的平均修复率分别为31.50%、26.15%、34.92%，由于凹凸棒石的加入改善了土壤pH环境，使重金属在中性甚至略微偏碱性环境中，由可效态向难效态转化，同时凹凸棒石强大的吸附能力也将部分可效态的重金属离子约束在表面，使其难以被植物吸收［48］。马博通过大田试验证明，相比对照田，施用凹凸棒石后土壤Cd平均浸出浓度降低了约60.7%，大田大米中w（Cd）降幅达到78.2%。土壤重金属含量降低的原因可能是土壤中的重金属离子与凹凸棒石表面吸附的其他阳离子发生了交换和静电吸附，同时凹凸棒石表面的—OH基团与重金属配位结合，降低了重金属离子的可效性；且凹凸棒石添加导致土壤pH提高，也一定程度上增加了重金属由氧化态、残渣态向还原态、酸溶态转变的难度［49］。ÁLVAREZAYUSO等利用Langmuir模型研究了凹凸棒石对土壤重金属的吸附过程，提出在添加凹凸棒石后，土壤中的活性重金属浓度均显著降低，且降幅有随凹凸棒石添加量增加而增加的趋势［50］。另外，刘娟介绍了施用凹凸棒石后，随着铀污染土壤pH的提高，土壤中水溶态铀和交换态铀含量呈明显下降的趋势；提出污染土壤中的碳酸盐结合态铀与铁锰结合态铀为互补转化组，而凹凸棒石钝化铀污染的主要机制在于凹凸棒石将水溶态铀和交换态铀转化为残渣态铀，同时促进铁锰结合态铀向碳酸盐结合态铀转化［51］。ZAVGORODNYAYA等介绍了凹凸棒石、石灰以及矿物肥料配施，对土壤中油砂污染物及有机污染物吸附的显著作用［52］。

3.2 水污染修复

凹凸棒石具有良好的吸附性、高孔隙率、大比表面积，以及表面上的活性位点和优异的阳离子交换性能，能够吸附去除包括Pb、Ni、Cr、Cu、As、N、P在内的大部分污染元素，且固态的凹凸棒石在使用后非常易于固液分离，在修复水体污染方面具有极大的应用前景［53］。为了充分利用凹凸棒石资源，近年来许多学者都聚焦于改性凹凸棒石对水体污染物的应用研究。解亚琼等研究了盐酸改性凹凸棒石对含铬废水的处理工艺，提出用6 mol/L盐酸改性凹凸棒石，改性凹凸棒石投入量为1.0 g/L、吸附时间7 h时铬去除率最佳，可达90%以上［54］。房百惠等认为碱处理可以打开Si—O—Si（M）键，形成Si—O-基团，提高凹凸棒石的表面电负性，从而提高凹凸棒石对阳离子的吸附能力，并提出将凹凸棒石与NaOH在90℃下搅拌90 min后，改性凹凸棒石对Cu2+的吸附效果最佳［55］。邓天天等进行了凹凸棒石有机改性研究，发现凹凸棒石可以与改性剂形成分子间或分子内氢键，使改性凹凸棒石对As（Ⅲ）的吸附量比普通纯凹凸棒石高1倍以上［56］。陈铭予等使用γ-Fe3O4及溴代十六烷基吡啶协同制备了一种磁性有机凹凸棒石吸附剂，这种材料既具备有机改性凹凸棒石对印染废水较强的吸附能力，同时还可以磁性回收再利用［57］。卢兰珍等通过先将苯乙烯、二乙烯苯等负载在磁化改性凹凸棒石表面再进行多巴胺改性的方式，制备了一种铵化磁性凹凸棒石树脂，这种树脂的比表面积是普通纯凹凸棒石的1.87倍，对Cu2+的吸附能力可达157.625 mg/g。这种可回收的铵化磁性凹凸棒石树脂具有良好的应用前景［58］。成奖国通过将两种均具有很大比表面积的材料——硅藻土和凹凸棒石球磨混合使用，提出了一种硅藻土、凹凸棒石质量配比6∶4，总用量0.7 g，球磨混合时间18 min，吸附时间40 min的印染废水吸附工艺，该种工艺脱色率可达92%［59］。邓晨等采用焙烧改性凹凸棒石进行氨氮吸附实验时发现，450℃焙烧处理的凹凸棒石对氨氮去除效果最好，氨氮去除率可达60.06%，这可能与凹凸棒石失水折叠后比表面积增加或孔道清空、变大有关［60］。但陈天虎等先前的研究证实450℃焙烧将使凹凸棒石脱去结构水，结构开始出现折叠［61］。因此焙烧改性凹凸棒石对氨氮吸附的具体机制仍有待研究。

4 凹凸棒石在农业及环境领域应用研究展望

凹凸棒石是一种不可再生资源，因此如何提高凹凸棒石产品的附加价值，让这一资源优势转变为产业优势，将是今后凹凸棒石应用研究需要解决的主要问题。

目前农业领域已有的关于凹凸棒石应用的研究，大多数都只对凹凸棒石进行了原矿利用或者初步加工。未来应加深凹凸棒石在盐、旱胁迫，生物固沙，连作障碍等方面的应用研究，探明其发挥作用的机制。尽早形成凹凸棒石提升农作物品质的理论系统，摸清凹凸棒石的作用边界。加大凹凸棒石在新型肥料、农药、饲料中的应用研究，重点关注凹凸棒石纳米材料、有机高聚材料和磁性可回收材料等第六代凹凸棒石应用技术，通过表面接枝、负载、包覆等手段研制功能化凹凸棒石产品，提高其附加值。

在环境修复领域，凹凸棒石自身虽然有一定的修复能力，但经过改性后，其可以表现出数倍于未改性原矿的良好性能。因此，凹凸棒石改性研究仍是未来相关领域的研究热点和重点。

综上所述，要利用好凹凸棒石黏土矿物的优良性质和地理优势，建设好西北地区现代化绿色农业。在现有的基础上开展更加深入、广泛的基础研究与开发试验，研制出高质量、高技术含量、高附加值的农业产品，为新时代、新形势下的绿色生态、高产高效农业发展做出更大的贡献。