雙螯合多微復混肥的開發*

王連林,楊全慶,張志成，曹連志，江 瑤

(1.河北省玉田縣農業區劃辦公室 河北玉田 064100； 2.河北省玉田縣農牧局 河北玉田 064100)

雙螯合多微復混肥的開發*

王連林1,楊全慶2,張志成2，曹連志2，江 瑤2

(1.河北省玉田縣農業區劃辦公室 河北玉田 064100； 2.河北省玉田縣農牧局 河北玉田 064100)

當前我國化肥生產與應用中存在著嚴重的營養元素比例不協調、中微量元素缺失、土壤pH制約各種養分充分發揮作用這三大問題。針對化肥生產與應用中存在的問題，結合各種作物對大量元素的吸收利用比例，目標產量對中微量元素、各種氨基酸、腐殖酸的吸收消耗與土壤供給能力，土壤中有機質、黃腐酸等對作物發育的影響程度，以氮、磷、鉀三大元素1.0∶0.3～0.5∶1.0的最佳質量配比，輔以螯合態微量元素，配以氨基酸、腐殖酸、黃腐酸等活性物質，開發出雙螯合多微復混肥。研究表明，施用雙螯合多微復混肥，對發展可持續農業、無公害農產品生產具有重要意義。

新型肥料 復混肥 開發

1 目前我國化肥生產與應用中面臨的突出問題

我國單位耕地面積化肥的施用量是世界平均用量的3.75倍，是發達國家的8.85倍[1]。據農業部最新發布的《中國三大糧食作物肥料利用率研究報告》，目前我國水稻、玉米、小麥三大糧食作物的氮肥、磷肥和鉀肥當季平均利用率分別為33%，24%和42%，遠低于世界平均水平，并且造成我國土壤質量呈下降趨勢，面源污染和地下水污染較為嚴重。多種跡象表明，傳統化學肥料正在逐漸走向困境，而新型肥料的替代效應正在逐漸顯現[1]。

長期以來，我國肥料的利用率低，養分流失嚴重，究其原因，主要是30多年大量元素肥料的不均衡施用，造成土壤中不同營養元素的富集，給大部分土壤造成了一定程度的破壞。主要表現為土壤活力下降、土壤板結和鹽漬化嚴重、有機質含量不適宜高產高品質需求、有益微生物銳減、蚯蚓消跡、有的菜區根結線蟲病蔓延、化肥報酬遞減等，隨之而來的是對土壤造成污染，相應的土傳病害嚴重，作物缺素癥在一些集中產區發生，進而影響作物的正常生長，給農民收入造成損失，給食品安全帶來了隱患[2- 3]，特別是當前肥料生產與應用所面臨的三大突出問題亟待解決。

(1)化肥中營養元素的比例不協調

眾多的試驗研究與生產實踐證明，糧食、水果、蔬菜、油、麻等作物對氮、磷和鉀的吸收量有差異，但比例趨勢是一致的，即N∶P2O5∶K2O=1.0∶0.3～0.5∶1.0～1.3(質量比，下同)[4]，但目前多數企業所生產的化肥的N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1，如15- 15- 15，16- 16- 16和17- 17- 17。據全國農技推廣中心調查，上述3個配方的肥料占農民選購肥料總量的90%以上。從作物對氮、磷、鉀的吸收比例分析，P2O5供給量比實際植物吸收利用量多1倍，致使P2O5的拮抗作用影響了整個化肥體系的轉化利用率，從而導致缺素癥、農產品品質下降、病害嚴重等問題的發生[5]。

(2)中微量元素缺失

目前，國內化肥品種繁雜而多，但大多數都是以氮、磷、鉀為核心變換比例，缺乏中微量元素，造成土壤養分供應不均衡，違背了作物所需營養元素的“不可代替率”[6]。

(3)土壤pH限制營養元素作用的發揮

土壤pH會影響微量元素的利用。多數試驗顯示，鐵、錳、銅、鋅、硼5種微量元素被作物利用的pH在5.5～6.5；肥料學測定pH在5以下或7以上，微量元素的活性會降低，甚至發生沉淀而不能被利用[7- 8]。

2 雙螯合多微復混肥的研發

面對化肥生產與應用所面臨的三大問題，在遵循土壤基礎養分現狀的情況下，以“最小養分律”為理論基礎[9]，結合氨基酸、腐殖酸、黃腐酸對土壤改良修復和對植物根、莖、葉以及葉綠素合成的激活作用[10- 11]，配以植物同化酶、轉氨酶、糖化酶等所必需的中微量元素，在充分考慮各營養元素的拮抗與促進作用[12]的前提下，通過螯合工藝解決各元素之間的拮抗反應，并利用原、輔料重組調節，在中微量元素能充分發揮作用的pH范圍內(5.5～6.5)，實現拮抗元素在螯合態結構下的高度同化與緩慢釋放，保證在作物不同生育時期對不同營養元素的吸收利用效果[13- 14]。灃田寶農業科技有限公司經10多年探索與實踐，結合各種作物對大量元素的吸收利用比例，目標產量對中微量元素、各種氨基酸、腐殖酸的吸收消耗與土壤供給能力，土壤中有機質、黃腐酸等對作物發育的影響度，以氮、磷、鉀三大元素1.0∶0.3～0.5∶1.0的最佳比例，輔以螯合態微量元素，配以氨基酸、腐殖酸、黃腐酸等活性物質，完成了EDTA與氨基酸雙螯合多微添加劑及復混肥的研制。

2.1 雙螯合多微添加劑研發的技術理論

多年來，普遍認為除了碳、氫、氧和氮之外，僅有幾種礦質元素(灰分元素)是植物正常生長發育所必需的，即磷、鉀、鈣、鎂、硫。隨著科學技術的不斷發展，又證實了植物生長還需要若干微量元素，最重要的是硼、錳、鋅、鐵、銅和鉬，一些高等植物還需要鈷、鎳等元素，一些低等植物還需鋁、釩、鈧、鎵、鎢等元素。在農業生產中，增施肥料是提高農作物產量的一項主要措施，一般正常情況下，投入多才能產出多。若從系統的觀點出發，農作物需要的肥料可看作一個系統,氮、磷、鉀及各種微量元素是此系統的組成因素,各種元素比例是否合理與產出效果有著密切的關系。

1843年，德國著名的農業化學家李比西提出了“最小養分律”，即當土壤中某一種養分短缺或不足時，其他養分再多，植物生長也會受到抑制，此短缺養分被稱為“最小養分”，后引伸為“限制因子論”。施肥時，應首先補充此最小養分元素以維持土壤養分的平衡。近年來，我國有些地方化肥施用量增速驚人，但微量元素肥料卻沒有使用，而氮、磷等常量化肥作為農業生產物質技術因素組成之一已超越了其他因素，經濟效益和增產效應受到了微量元素等因素的制約，不能得到很好發揮。隨著化肥施用量的提高，微量元素肥料的推廣使用顯得越來越重要。

眾多試驗研究表明，微量元素參與許多酶系統的活動，在氮、磷、碳的代謝過程中以及生物氧化過程中均有微量元素參與，呼吸作用、光合作用、碳水化合物的運轉均離不開微量元素。因此，微量元素在植物體內占有舉足輕重的地位，起著不可忽視的作用。鐵是植物體內一些重要酶的輔基，如細胞色素、細胞色素氧化酶、過氧化氫酶等，在植物體內的運轉主要以檸檬酸絡合物形態存在，由于其常位于一些重要氧化還原酶結構上的活性部位，起著電子傳遞的作用，因而對糖類、脂肪和蛋白質等物質代謝過程中還原反應的催化有著重要的影響，并與葉綠素形成以及碳、氮代謝有著密切聯系，其主要作用包括有助于葉綠素的形成、促進氮素代謝和增強抗病能力[15- 16]。鋅是碳酸酐酶、胸腺嘧啶核苷激酶、DNA和RNA聚合酶、堿性磷酸酶、胰腺羥基肽酶及乳酸脫氫酶的主要成分，這些酶與生長素的合成、光合作用以及干物質的積累有關，因此，鋅的主要作用包括增強光合作用、促進氮素代謝、有利于生長素的合成、增強抗逆性[17- 18]和抑制植物對有毒元素鎘的吸收[20]。銅在植物體內的功能是多方面的，是多種酶的組成部分，參與碳素同化、氮素代謝、呼吸作用以及氧化還原過程，其主要作用包括增強光合作用、有利于生長發育、提高抗病能力以及增強抗寒、抗旱、抗熱能力[20]。硼是作物生長必需的微量元素之一，硼充足時，能促進植物體內糖的運輸，改善植物各器官有機物質的供應；可促進細胞分裂和生長，促進木質素的生物合成；促進花粉的萌發，促進花粉管和根的生長[20]。錳也是作物生長的必需元素之一，它是許多呼吸酶的活化劑，能提高植株的呼吸強度，促進碳水化合物的水解；調解體內氧化還原過程，保持對鐵元素吸收的比例平衡；在葉綠體內具有結構作用，同時對于氮素代謝有重要影響，參與硝酸還原過程，促進氨的形成[21]。鉬是植物體內硝酸還原酶和固氮酶的組成部分，其主要作用是與電子傳遞系統相聯系，對于豆科作物來說具有十分重要的作用[22]。

多項研究表明，影響微量元素吸收利用的主要因素有5個方面：①土壤含水率。土壤含水率是影響微量元素有效性的一個主要因素，植物通過根部獲取土壤中的營養元素主要是以截獲、擴散和質流3種途徑進行的，其中質流是植物獲取營養的主要途徑，限制質流的主要因素是土壤含水率，干旱土壤內部質流作用明顯低于濕潤土壤，從而在很大程度上降低了土壤中微量元素的有效性[22]。②土壤pH。pH是與微量元素有關的最重要的因子，正常的土壤pH在5～8。有的酸性土壤的pH小于4，堿性土壤則高達11，在這個pH范圍內，許多微量元素形成難溶的氫氧化物沉淀，嚴重影響了微量元素的移動能力，從而降低了微量元素的有效性[23- 24]。③有機質。土壤中有機質含量高，有助于提高微量元素的有效性，這是因為有機質中富含多種有機酸，可以溶解相當一部分的微量元素，同時有機質的存在也有助于減少微量元素與土壤顆粒的接觸，減少被固定的可能性，并隨著有機酸在土壤中流動，有助于微量元素在土壤中向根部的遷移，從而提高其有效性[25]。④氧化還原電位。氧化還原電位對一些微量元素的可給性有深刻的影響，特別是漬水土壤，如水稻土。通氣良好的土壤氧化還原電位介于400～700 mV，而在高度還原的漬水土壤中，則可能低至-300 mV。當氧化還原電位發生改變時，鐵和錳的價態與結合狀態都會發生改變，如鐵在漬水狀態由三價鐵降為二價鐵，有效性得到提高，錳也隨著氧化還原電位的降低而增強自身的有效性[26]。⑤土壤質地。由于土壤中的黏粒部分有助于富集各種營養元素，所以當土壤中黏粒比例增加，在一定程度上也增加了土壤中微量元素的含量。各種黏粒礦物對微量元素的吸附能力大小為蛭石>鎂黏土>白云母>黑云母>斑脫石>高嶺石[27]。其他影響微量元素有效性的因素還有成土母質、植物吸收、微生物活動以及人類活動等[22]。此外，稀土元素能夠調整植物細胞內生化代謝網絡，維持植物自由基防御系統，增強植物對環境改變的耐受幅度。將外源的稀土元素(鑭、釹等)及其配合物加入到一般的肥料之中，也會影響植物細胞對土壤中微量元素的吸收和土壤微量元素的有效性[22]。

微量元素與果實品質關系十分密切，對提高水果品質有明顯的促進作用，可增加維生素C含量、減少裂果率、延長保鮮時間、提高耐儲性。研究表明：噴施微肥對桃和草莓的維生素C、糖、酸等含量有很大影響；無籽西瓜施用鋅、硼等微肥，果皮變薄，可溶性固形物增加，中心部位與邊緣的可溶性固形物含量變化梯度減小；施用鋅+硼的西瓜邊緣部位的含糖量相當于對照區西瓜中心部位含糖量，西瓜的甜度品質大大改善[28]。

2.2 雙螯合多微復混肥的特點

雙螯合多微復混肥的主要特點如下：

(1)氮、磷、鉀嚴格按照作物所需配比，因其含有氨基酸、腐殖酸、黃腐酸、有機質等，在效能上具有速效與緩釋、穩控功能，使植物生長發育的每一個時期都能充分補給養分，不會出現浪費和拮抗現象。

(2)在保證氮、磷、鉀三大營養元素供給的同時，將中量元素鈣、鎂、硫，微量元素鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬和各種有機酸、有機質等14種物質復混配制于一體，植物在生長過程中不會出現缺素癥。

(3)在合成工藝中，通過添加碳酸氫銨等堿性調節劑將pH調整至5.5～6.5，產品施入土壤后，可對植物根際周圍土壤的pH進行微觀調控，確保微量元素高效釋放和轉化，也是大、中量元素利用率最佳的條件之一，從而保證了作物對全元素的吸收利用。

(4)由于選用了特殊的螯合劑，使各元素之間不拮抗，相互協調。

(5)輔助添加植物生長與土壤調節劑，科學激活元素的轉化利用，使養分供應充足，同時還具有釋放土壤中潛在養分的功能。

3 結語

肥料的復合化、多樣化，生產工藝的螯合化是肥料發展的趨勢。研究表明，施用雙螯合多微復混肥具有促進土壤團粒結構的形成，有利于土壤中水、肥、氣、熱狀況的調節，改造貧瘠土壤及鹽堿地以及促進土壤微生物的活性等功效，對發展可持續農業、無公害農產品生產具有重要意義。

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Development of Double Chelated Multi- Microelement Compound Fertilizer

WANG Lianlin1, YANG Quanqing2, ZHANG Zhicheng2, CAO Lianzhi2, JIANG Yao2

(1.Agriculture Planning Office of Yutian Country, Hebei Province Hebei Yutian 064100; 2.Agriculture and Animal Husbandry Bureau of Yutian Country, Hebei Province Hebei Yutian 064100)

There are three main problems in production and application of chemical fertilizer in China, they are serious disproportion of nutrients, lack of secondary and microelement nutrients, and conditioned functioning of nutrients caused by soil pH. In connection with problems in production and application of chemical fertilizers, based on absorption and consumption of secondary and microelements, different types of amino acid and humic acid corresponding to target yield, soil supply ability, and the effect of organic maters, fulvic acid etc. in soil on crop development, with optimum mass ratio of three major elements N∶P∶K of 1.0∶0.3～0.5∶1.0, accompanied by chelated microelements, supplemented by active substances such as amino acid, humic acid, fulvic acid, etc., the double chelated multi-microelement compound fertilizer is developed. Study shows that the application of double chelated multi- microelement compound fertilizer has an important significance in development of sustainable agriculture, and production of pollution free agricultural product.

new type of fertilizer compound fertilizer development

河北省科技廳科技計劃項目子課題，項目編號15227533。 作者簡介：王連林(1962—)，男，高級農藝師，河北省玉田縣農業區劃辦公室主任，主要從事農業資源與區劃、農業遙感監測與農業資源調查等工作；ytwll2008@126.com。

TQ444.5

A

1006- 7779(2016)06- 0015- 04

2016- 05- 20)