礦物質土壤調理劑的研制與應用

趙風蘭，劉彩玲

（河南省科學院 地理研究所，河南 鄭州 450052）

礦物質土壤調理劑的研制與應用

趙風蘭，劉彩玲

（河南省科學院 地理研究所，河南 鄭州 450052）

礦物質土壤調理劑作為一種多元素功能性肥料，含有農作物所需要的多種營養元素，不僅可平衡作物營養，而且還是一種很好的土壤改良劑，對土壤改良、修復有較好的作用。本文圍繞礦物質土壤調理劑，從研發背景、功效及應用潛力等方面進行綜述。

礦物質土壤調理劑；功能性肥料；土壤質量退化；土壤改良

文獻著錄格式：趙風蘭，劉彩玲.礦物質土壤調理劑的研制與應用 ［J］.浙江農業科學，2015，56（12）：2061-2063.

近年來，我國耕地質量退化問題日趨嚴重，危及我國農業的可持續發展。耕地是農業，尤其是種植業發展的基礎資源，因此，適時修復、改良土壤勢在必行。礦物質土壤調理劑是一種多元素功能性肥料，不僅含有農作物所需要的大量元素鉀，還富含多種中、微量營養元素，可促進營養平衡，而且對土壤改良和土壤修復有很好的作用，因而越來越受到人們的關注［1］。

1　礦物質土壤調理劑簡介

礦物質土壤調理劑以天然含鉀巖石為主要原料，采用熱化學轉化法，把原料中的礦物質元素整體轉化為能被植物吸收利用的有效營養形態，而生產出的一種環保型無公害綠色多元素功能性礦質肥料。該產品含有鉀，還含有比較豐富的硅、鈣、鎂、鐵、錳、鋅、鉬、硼等中微量元素［2］。其生產工藝流程為：原料+控制劑→粉碎→熱化學轉化→半成品→球磨→粉狀產品→造粒→粒狀產品。

2　研發背景

2.1鉀肥施用不足，土壤供鉀能力下降

鉀是一種重要的營養元素，長期的鉀肥投入不足將導致土壤供鉀能力下降。我國氮、磷、鉀消費比例為1∶0.40∶0.24，與發達國家1∶0.42∶0.42的比例相比，鉀肥的使用量不足。其中，很大部分的原因是我國鉀肥供應量嚴重不足。我國化肥生產現狀是氮、磷過量，鉀肥嚴重不足，需大量進口。中長期看，我國鉀肥需求量將以年均5%～6%的增長率持續上升，而鉀肥自給率僅58%，缺口極大。現在我國每年需要進口約600萬t鉀肥［3］。目前我國缺鉀土壤面積已達0.3億hm2。土壤缺鉀不僅無法實現平衡充分的養分供給，影響作物產量，而且會導致作物品質下降，直接影響農業生產的經濟效益。鉀肥的工業生產，特別是無氯鉀肥的生產，在相當長時期內都難以滿足我國農業發展的需要。

2.2耕地土壤中微量元素缺乏、土壤養分嚴重失衡

近些年，隨著大量元素肥料的過量使用，作物產量和復種指數大幅度提高，中、微量元素出現了嚴重缺乏的現象，越來越多地區的土壤養分嚴重失衡。根據第二次土壤普查數據，土壤缺鋅、缺硼、缺鉬面積增加。土壤營養狀況不平衡，直接影響農產品的產量和質量。新品種、雜交品種的大面積推廣應用也加劇了土壤中微量元素缺乏的影響，比如超級雜交稻對硼、鉬等需求量大，而且對低含量硼、鉬不敏感，由于土壤養分的臨界值升高，使得土壤微量元素缺乏面積擴大。土壤中營養元素失衡的結果是：作物產量降低，農產品品質變差，花不艷、瓜不香、果不甜；營養失調還可能會引發植物病變，并限制了氮、磷肥的利用率，如我國氮肥利用率不足30%。這些都限制了農業增產的潛力，提高了農業生產成本。

2.3土壤質量嚴重退化

伴隨著幾十年的農業高產出，肥料、農藥等農業化學品的不合理施用，以及污染物的入侵等，當前，我國土壤質量嚴重退化。據環境保護部和國土資源部2014年發布的全國土壤污染狀況調查公報顯示，我國土壤環境狀況總體不容樂觀，總的點位超標率為16.1%，主要表現為土壤板結，結構或耕性差，鹽漬化，酸化，有毒物質污染，營養元素失衡，肥力低下等。目前，我國40%以上的耕地退化，大約有1/5的耕地被污染，耕地土壤點位超標率達19.4%［4］。

土壤是人類最基本的生產資料，是人類賴以生存的物質基礎。耕地質量事關糧食安全、生態安全與資源可持續利用等重大國計民生問題。要保住“舌尖上的安全”，首先就要保證耕地土壤安全。國務院總理李克強在2014年的政府工作報告中強調，要 “實施土壤修復工程”。這是政府工作報告中首次明確出現關于土壤修復的說法，體現了我國政府對此問題的高度重視。2015年的政府工作報告繼續強調要實施耕地質量保護與提升行動，推進土地整治，全面提高農產品質量和食品安全水平。土壤改良與修復已經成了保證糧食增產和糧食安全的重要因素，全方位改良耕地成為當下中國農業可持續發展的關鍵所在。因此，開發有效、安全的土壤調理劑勢在必行。

3　礦物質土壤調理劑的應用功效

3.1改良土壤

3.1.1改善土壤營養狀況，促進土肥營養平衡

我國土壤營養元素失衡的現象十分普遍。人們在生產中往往偏施氮、磷，而忽視其他肥料的施用。礦物質土壤調理劑營養豐富全面，尤其是富含鉀，有助于解決鉀肥不足的問題，又可以補充多種中、微量元素，具有提高土壤肥力，促進植物養分平衡供給的作用。

3.1.2改善土壤結構，防治土壤板結

土壤的團粒結構是土壤肥力的重要指標，土壤團粒結構的破壞致使土壤保水、保肥能力及通透性降低，土壤板結，影響作物生長。礦物質土壤調理劑能夠活化疏松土壤，促進土壤團粒結構的形成，改善因長期濫用化肥造成的土壤板結問題，使板結土壤恢復活力，增加土壤的孔隙度，提高土壤的通透性，改善土壤營養元素的供應狀況，調節水氣矛盾和水肥供應，協調土壤的水、肥、氣、熱，改善土壤微生物活動，為農業高產穩產創造良好的土壤條件。

3.1.3減緩土壤酸化

礦物質土壤調理劑作為一種含有豐富鈣、鎂的堿性礦物質肥料，含有氧化鈣等多種堿性氧化物，水解后可增加土壤中OH-的濃度，中和土壤中的致酸離子。另外，硅酸鈣可與土壤中 Al3+等反應形成穩定的非晶形羥基鋁硅酸鹽，也能提高土壤pH值［5］。在酸性、中性和微堿性土壤條件下，土壤有效硅與pH值呈正相關［6］。礦物質土壤調理劑含有豐富的硅，可提高土壤中有效二氧化硅的含量，進而提高土壤的pH值。

3.1.4改良鹽堿地

研究顯示，礦物質土壤調理劑的使用對鹽堿地改良有很好的作用。分析其可能的機理如下：1）促進植物營養平衡，減少鹽分物質在土壤中的殘留；2）該調理劑是硅酸鹽肥料，其中的硅酸根可與土壤中產生鹽堿危害的鈉離子反應，降低其活度。

3.1.5減輕土壤重金屬毒害

礦物質土壤調理劑為硅酸鹽肥料，其中的硅酸根可與土壤中的重金屬鉛、鉻等離子反應生成硅酸鹽沉淀，改變重金屬在土壤中的存在形態，降低其在土壤中的生物有效性，鈍化土壤中的這些有害元素，減輕重金屬污染。此外，礦物質土壤調理劑還可通過調節土壤微生物區系、提高土壤pH值等途徑，降低重金屬在土壤中的有效性。

3.2增強作物抗逆性，提高產量，改善品質

3.2.1提高作物產量和農產品品質

研究顯示，礦物質土壤調理劑在水稻、小麥、玉米、紅薯、花生、棉花、芝麻、甘蔗等多種作物上，均有明顯的增產和改善品質的作用，一般增產幅度可達5%～30%。在一些障礙因子比較嚴重的土壤上使用，增產效果更加明顯。此外，施用礦物質土壤調理劑后，所產蔬菜的硝酸鹽含量明顯降低；瓜果糖分提高，口感好，果實色澤鮮艷，著色均勻，果型一致；花生的脂肪含量提高；谷物的淀粉和蛋白質含量增加；而且有利于瓜果的膨大、著色和早熟，并可延長其保鮮期，增強果實的耐貯性，提高農產品的商品價值。

3.2.2增強作物抗逆性

礦物質土壤調理劑養分全面，又有硅元素，施用后，作物充實、茁壯，株型挺拔，莖葉直立，利于作物通風透光，提高光合作用強度，積累更多有機物。形成的細胞致密，糖分增加，有利于提高作物抗寒性。

作物吸收硅和鉀后，植物組織中會形成硅化細胞，可以在生理上調節作物葉片氣孔的關閉度。在缺水的時候，可使氣孔半開或關閉，減少作物水分蒸發；同時可以促進根系發育，增強其吸收能力，提高植物的抗旱能力。

硅酸對真菌和細菌的孢子萌發和菌絲生長具有強烈的抑制作用，可明顯提高果樹對根腐病、霜霉病、灰霉病、白腐病、黑斑病、炭疽病、爛果病、早期落葉病、白粉病、銹病及食心蟲、糠氏粉蚧、梨木虱、紅白蜘蛛、蚜蟲等病蟲害的抵抗能力。礦物質土壤調理劑含有大量的硅、鈣，可使作物細胞壁厚實、堅韌，起到組織結構抗病的作用；同時因此肥中其他中量、微量元素的存在，可以減輕許多生理病害。

礦物質土壤調理劑中的硅、鈣等中微量元素能顯著增強農作物的抗鹽能力。如硅可緩解植物鹽脅迫，通過提高根質膜H+-ATPase活性、維持葉片較高含水量及提高植物抗氧化能力等來應對鹽脅迫［6］；Si可以提高鹽脅迫下作物的發芽力和植物根系的活力，增強SOD，CAT，POD等抗氧化酶的活性。此外，礦物質土壤調理劑中硅、鈣、鉀等元素的存在，使作物細胞組織堅實，莖稈挺拔，抵抗干熱風、大風的能力增強，抗倒伏能力得到明顯提高。

4　小結

礦物質土壤調理劑是以天然礦石為原料生產的一種性能優良的環保型多元素緩控釋肥料。該肥料來源于自然又回歸自然，而且所含有的營養元素均為枸溶性態，根據作物的需要控制釋放，肥效持久，且能有效緩解淋洗流失，不僅提高了肥料利用率，而且避免了對地下水和河水的污染。

農作物的生長發育需要各種營養成分以適當的比例均衡供應，但目前我國土壤中的營養比例嚴重失調，已成為制約我國農業進一步發展的主要因素之一，礦物質土壤調理劑含有鉀及多種中微量元素，為土壤的營養平衡提供了物質保證。

隨著農藥、除草劑的大量使用，作物長年連作，以及環境污染等，我國土壤板結、酸化、鹽漬化、土傳病害、土壤重金屬及其他污染等日趨嚴重，對我國農業可持續發展構成巨大威脅。開發含有多種營養元素的礦物質土壤調理劑可全面提升土壤理化性質，改良土壤，減少農藥使用，減輕農業對環境的污染。

綜上，礦物質土壤調理劑的研制與應用具有很好的經濟、社會和生態環境效益，應用前景廣闊。

［1］ 周紅梅，王春蘭，楊淑娟，等.兩種礦物源土壤調理劑對大蒜田土壤理化性質的影響 ［J］.山東農業科學，2013，45（3）：88-90.

［2］ 趙風蘭，侯懷恩，劉彩玲.硅鉀鈣鎂肥在黑龍江墾區寒地水稻上的施用效果 ［J］.河南農業科學，2010（11）：57-62.

［3］ 張紅.中國未來鉀肥需求量持續上升 ［J］.農業知識：致富與農資，2014（8）：59.

［4］ 范穎潔.農業經營技術條件發展對土壤污染的影響及防治對策 ［J］.環境保護與循環經濟，2015（4）：12-14.

［5］ 楊丹，劉鳴達，姜峰，等.酸性和中性水田土壤施用硅肥的效應研究Ⅰ.對土壤pH、Eh及硅動態的影響 ［J］.農業環境科學學報，2012，31（4）：757-763.

［6］ 劉媛，王仕穩，殷俐娜，等.硅提高黃瓜幼苗抗鹽能力的生理機制研究［J］.西北植物學報，2014，34（5）：988-994.

（責任編輯：高 峻）

S 143.58

A

0528-9017（2015）12-2061-03

10.16178/j.issn.0528-9017.20151247

2015-09-07

趙風蘭 （1963-），女，河南衛輝人，高級工程師，本科，主要從事植物營養與土壤肥料方面的研究工作。E-mail：249580814@qq.com。