重新認(rèn)識(shí)鈣鎂磷肥

朱東方，陳明良

(1.河南應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院 河南鄭州 450042； 2.上海化工研究院有限公司 上海 200062)

1 我國(guó)鈣鎂磷肥生產(chǎn)現(xiàn)狀

2014年全國(guó)鈣鎂磷肥實(shí)物產(chǎn)量為1 248 kt，折P2O5產(chǎn)量約為188 kt，產(chǎn)品w(P2O5)平均值在15.1%。與2013年相比，2014年鈣鎂磷肥實(shí)物產(chǎn)量減少129 kt，下降幅度為9%；生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量由29家減少至24家，平均每家企業(yè)生產(chǎn)的鈣鎂磷肥實(shí)物產(chǎn)量只有50 kt左右。2000—2014年我國(guó)鈣鎂磷肥實(shí)物產(chǎn)量及生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量如表1所示。

由表1可以看出：

(1) 我國(guó)鈣鎂磷肥生產(chǎn)企業(yè)不斷在減少，總產(chǎn)量不斷降低，生產(chǎn)規(guī)模偏小，其中2014年產(chǎn)量最高的是云南恒邦磷化工業(yè)有限公司的170 kt；

表1 2000—2014年我國(guó)鈣鎂磷肥實(shí)物產(chǎn)量及生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量

年份實(shí)物產(chǎn)量/kt生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量/家2000385620091719332010151334201116332012133020131377292014124824

(2) 由于產(chǎn)量低、利潤(rùn)薄，企業(yè)投入的研發(fā)資金少，技術(shù)進(jìn)步小，尤其在節(jié)能減排上的力度不夠；

(3) 企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的信心不足，推廣力度不夠；

(4) 產(chǎn)品價(jià)格偏低，定價(jià)只局限于磷含量，沒(méi)有體現(xiàn)產(chǎn)品中所附帶的中微量元素的價(jià)值。

2 存在的問(wèn)題

目前鈣鎂磷肥在生產(chǎn)、銷售和施用中存在的主要問(wèn)題：

(1) 生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度低，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，導(dǎo)致一線生產(chǎn)人員流動(dòng)大，不利于生產(chǎn)發(fā)展；

(2) 能耗較高，噸產(chǎn)品能耗達(dá)到5 000～8 000 MJ；

(3) 三廢處理措施不到位，生產(chǎn)環(huán)境不佳；

(4) 由于產(chǎn)品售價(jià)較低、利潤(rùn)較薄，經(jīng)銷商不愿經(jīng)銷；

(5) 鈣鎂磷肥的肥效持久但肥效緩慢，粉狀產(chǎn)品導(dǎo)致運(yùn)輸和使用不方便，因此產(chǎn)品的施用與當(dāng)前農(nóng)民的施肥習(xí)慣不匹配。

3 鈣鎂磷肥的優(yōu)勢(shì)

3.1 可直接利用中低品位磷礦，減少?gòu)U棄物排放

我國(guó)磷礦資源豐而不富，平均品位w(P2O5)只有17%，90%的磷礦需精選后才能用于高濃度磷復(fù)肥的生產(chǎn)。此外，膠磷礦多，選礦難度大，磷損失率高，如w(P2O5)為20%～26%的磷礦經(jīng)選礦后用于生產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥時(shí)磷的利用率小于70%，而用于生產(chǎn)鈣鎂磷肥時(shí)磷的利用率可以達(dá)到95%。

我國(guó)高硅高鎂磷礦較多，尤其是四川、湖南、江西等地的磷礦，w(P2O5)只有18%～26%，是生產(chǎn)鈣鎂磷肥合適的原料。采用鈣鎂磷肥玻璃結(jié)構(gòu)因子配料法，可以使用w(P2O5)為16%的磷礦生產(chǎn)w(P2O5)為12%的鈣鎂磷肥產(chǎn)品，最大限度地利用了低品位磷礦，節(jié)約磷礦資源。生產(chǎn)鈣鎂磷肥在提高磷資源利用率的同時(shí)，還可以減少選礦產(chǎn)生的尾礦渣和高濃度磷復(fù)肥生產(chǎn)過(guò)程中副產(chǎn)的磷石膏廢渣。

3.2 是一種多元素肥料

鈣鎂磷肥中90%以上的鈣、鎂、硅為質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%檸檬酸可溶(枸溶性)，不易被固定和流失，但可被作物根部所分泌的弱酸溶出，如硅以3～5個(gè)硅氧四面體[SiO2]4-相連的短鏈(鏈長(zhǎng)僅1 nm)隨土壤溶酸被作物根部所吸收，水從葉面蒸發(fā)，而硅氧四面體短鏈沉積在植物細(xì)胞壁的表面角質(zhì)層內(nèi)，增強(qiáng)作物對(duì)病毒引起的病害(如稻瘟病、白粉病)的抵抗力，同時(shí)可增強(qiáng)細(xì)胞壁強(qiáng)度，使植物機(jī)械組織發(fā)達(dá)、株型挺拔、莖葉直立，從而提高其抗倒伏能力；此外，硅能抑制二價(jià)鐵的過(guò)剩吸收，減少磷肥在土壤中的固定，同時(shí)活化土壤中的磷，提高磷肥利用率。鈣鎂磷肥中的鐵、錳、鋅亦呈枸溶性，同樣不易被土壤固定，但可被植物吸收利用。因此，與其他硅鈣肥、硅鈣鎂肥相比，鈣鎂磷肥的有效性更高。不同硅肥有效性比較如表2所示。

表2 不同硅肥有效性比較 %

3.3 是一種土壤調(diào)理劑

目前，我國(guó)農(nóng)田土壤存在的主要問(wèn)題是酸化、鹽堿化、重金屬污染、元素失衡、有機(jī)質(zhì)流失等。

3.3.1 是一種良好的酸性土壤改良劑

土壤酸化是土壤接受了一定數(shù)量的交換性氫離子或鋁離子，使土壤中堿性(鹽基)離子淋失的過(guò)程。造成土壤酸化的原因：①降水量大，集中的淋溶作用造成鈣、鎂、鉀等堿性(鹽基)離子大量流失是土壤酸化的根本原因；②傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施的缺失使耕地土壤養(yǎng)分失衡是造成土壤酸化的主要原因；③長(zhǎng)期大量施用化肥(主要是銨態(tài)氮肥)是造成土壤酸化的重要原因；④酸雨也可導(dǎo)致土壤酸化；⑤土壤有機(jī)質(zhì)含量下降導(dǎo)致緩沖能力降低，土壤酸化加重。

鈣鎂磷肥是堿性肥料，但堿度小于常用的酸性土壤改良劑——石灰，不會(huì)殺滅土壤微生物，不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)；可提高土壤pH，增加土壤鹽離子代換量和鹽基飽和度，增加土壤養(yǎng)分，培肥土壤，加速土壤熟化；能向土壤中補(bǔ)充鈣和鎂，特別適用于南方鈣鎂淋溶較嚴(yán)重的酸性紅壤土；可降低鋁毒活性和土壤溶液中錳離子濃度，減輕紅壤土的鋁毒、錳毒，從而促進(jìn)作物生長(zhǎng)。

3.3.2 是一種良好的鹽堿土土壤改良劑

鹽堿土是指土壤中含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.3%以上，或者土壤膠體吸附一定數(shù)量的交換性鈉、堿化度在20%以上、有害于作物正常生長(zhǎng)的土壤。

鈣鎂磷肥中含有的鈣離子、鎂離子和硅酸根進(jìn)入土壤后，可與鹽堿地中大量積聚的鈉離子發(fā)生置換反應(yīng)，降低了鈉離子的活性，使其危害減輕，起到改良鹽堿地的作用；使植物機(jī)體強(qiáng)健，從而增強(qiáng)作物抗逆能力、生理調(diào)控能力和抗鹽能力；可緩解植物鹽脅迫，提高鹽脅迫下水稻發(fā)芽率和莖、葉、根生物量，并提高鹽脅迫下根系的活力。

3.3.3 是一種良好的土壤重金屬污染修復(fù)劑

重金屬是指相對(duì)密度≥5.0的金屬，在土壤重金屬污染修復(fù)中，特別關(guān)注Cd，Hg，Cr，Pb，Ni，Zn，Cu等對(duì)土壤的污染，這些元素在過(guò)量情況下有較大的生物毒性，并可通過(guò)食物鏈對(duì)人體健康帶來(lái)威脅。土壤重金屬污染的特點(diǎn)：①不能被微生物降解，是長(zhǎng)期、潛在的污染物；②長(zhǎng)期存在于土壤中，濃度多成垂直遞減分布；③在土壤中有較大的溶解度和遷移活性；④重金屬的形態(tài)不同，其活性與毒性不同，土壤pH，Eh以及顆粒物、有機(jī)質(zhì)含量等條件深刻影響其在土壤中的遷移和轉(zhuǎn)化。

鈣鎂磷肥的施用提高了土壤pH，可降低重金屬的生物效應(yīng)，降低了作物對(duì)Cd等重金屬的吸收量。硅酸根可與Cd等重金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的不易被植物吸收的硅酸鎘等化合物沉淀下來(lái)，從而減輕重金屬對(duì)作物的污染。硅對(duì)抑制水稻吸收Cd的作用尤為明顯，在鈣鎂磷肥施用量達(dá)到一定程度時(shí)，Cd對(duì)水稻的生長(zhǎng)和產(chǎn)量已無(wú)明顯的不良影響。

4 鈣鎂磷肥的市場(chǎng)容量

4.1 鈣鎂磷肥的目標(biāo)作物

水稻：喜硅作物，施用鈣鎂磷肥可改良土壤，增強(qiáng)秸稈強(qiáng)度，提高抗倒伏、抗病害能力。

小麥：喜硅作物，施用鈣鎂磷肥可提高抗倒伏、抗病害能力。

甘蔗：喜硅作物，對(duì)土壤中硅的需求量大。

蔬菜：鈣鎂磷肥中所含的鎂、鐵、磷與氮肥相配合，可提高葉綠素含量。

塊莖作物(紅薯、土豆、花生等)：鈣鎂磷肥在植物根部釋放氧氣及活性氧的獨(dú)特作用，可使產(chǎn)量增加且無(wú)地下蟲(chóng)害。

果園：施用鈣鎂磷肥可防治樹(shù)粗皮病及苦痘病，提高果園地力并補(bǔ)充鈣和鎂。

竹林：喜硅作物。

4.2 鈣鎂磷肥的市場(chǎng)容量

鈣鎂磷肥的市場(chǎng)容量如表3所示。

表3 鈣鎂磷肥的市場(chǎng)容量

作物種類播種面積/hm2施用量/(kg·hm-2)市場(chǎng)占有率/%市場(chǎng)容量/kt水稻29870000375202240小麥242500007505910甘蔗168000075016200蔬菜19000000150051420薯類86300007508510花生4520000300570果園115500007502170人工竹園13000004501590合計(jì)5610

20世紀(jì)90年代，我國(guó)年平均生產(chǎn)鈣鎂磷肥折P2O5約為900 kt，按w(P2O5)平均值15%計(jì)，年實(shí)物產(chǎn)量6 000 kt，表明1990—1999年的10年間，鈣鎂磷肥的市場(chǎng)容量為6 000 kt/a。按保守估算，鈣鎂磷肥的市場(chǎng)容量至少應(yīng)該在5 600 kt/a，而2014年的實(shí)際產(chǎn)量只有1 248 kt。

5 建議

(1) 加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作、促進(jìn)企業(yè)間并購(gòu)或與復(fù)混肥企業(yè)合并，提升鈣鎂磷肥的生產(chǎn)技術(shù)水平和自動(dòng)化控制水平，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

(2) 不要把鈣鎂磷肥單純地看成低濃度磷肥，還是一種良好的土壤調(diào)理劑。

(3) 加強(qiáng)推廣，積極指導(dǎo)用戶正確使用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化。

(4) 中低品位磷礦的利用已經(jīng)得到國(guó)家政策的支持，鈣鎂磷肥生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該積極爭(zhēng)取。

(5) 恢復(fù)鈣鎂磷肥應(yīng)有的地位，向日本、韓國(guó)等國(guó)家學(xué)習(xí)，與尿素同價(jià)。