化學材料在農業生產中的應用

陳　宇

化學材料在農業生產中的應用

陳宇

（菏澤家政職業學院山東菏澤274000）

當前，應用于農業生產領域的化學材料越來越多，為提高農作物產量和質量提供了較大幫助。文章闡述了化學材料在農業生產中的應用價值，對農業生產中的常用化學材料進行介紹，對各類材料的應用要點進行分析，希望能為相關工作人員帶來參考。

化學材料；保水劑；稀土材料；農業生產；提質增收

發展現代農業，不僅需要推進農業機械化進程，而且應該強化多元資源的合理運用。對于農業生產而言，化學材料的有效應用，既可以緩解耕地種植引發的生態污染與破壞，又可以為推動農田提質增產提供輔助。從現實角度來看，研究化學材料在農業生產中的應用要點，可以為進一步優化化學材料應用奠定基礎。

1 農業生產中化學材料的應用價值

利用化學方法產生的材料統稱為化學材料，這種材料類型眾多，在生產生活領域應用廣泛。在農業生產領域，化學材料也十分常見，貫穿農業生產始終。當前，化學材料在農業生產中的主要應用方向是種植環境優化，在改良土壤結構、質量方面發揮著極為重要的作用[1]。當然，化學材料還可以用于改良農業生產機械，在優化機械性能、延長機械使用壽命方面也有奇效。在農業生產領域，化學材料的參與度極高，不僅能夠為農產品增產與機械改良提供直接助力，更為現代農業發展提供了極大幫助。基于此，筆者對化學材料在農業生產中的應用價值進行了總結：（1）提高農產品質量和數量；（2）推動農業生產提質增效；（3）改良農業生產模式；（4）增強農業機械適用性；（5）節約農業生產成本。

2 常用的化學材料

2.1 保水劑

保水劑是高分子材料，具有強吸水性特征，能反復吸水、釋水。從原料上來看，保水劑是無毒無害的高吸水性樹脂，不僅可吸收或釋放水，更能吸收、釋放肥料、農藥，因此在農業、工業、林業生產中都十分常見。近代以來，保水劑類型不斷豐富，各類品種的應用范圍也不相同。在分類時，可通過原料來源、親水化、親水基團和交聯方法等多項指標進行劃分。

通常來說，農業生產中保水劑主要用來改良農作物土壤，其主要應用方式即利用其吸水和釋水特性保持土壤水分，助力農作物健康生長。在這一環節，常用的保水劑分為幾個類別：（1）蛋白質系保水劑；（2）淀粉系保水劑；（3）合成聚合物系保水劑；（4）纖維素系保水劑。保水劑中成分相同的聚合物交聯度與吸水倍率之間成反比，前者越低則后者越高，保水性、穩定性與凝強度差；反之，吸水倍率低，則組成的聚合物交聯度高，保水性較強[2]。當然，保水劑的功能不僅表現在保水方面，其保肥、保溫及改良土壤結構的功能也不容忽視。尤其是在保溫方面，基于保水劑可讓土壤晝夜溫差減小，若將0.1%～0.2%的保水劑混入砂壤土（土層厚10 cm），則晝夜溫差可從原本的11 ℃～19.5 ℃減少為11 ℃～13.5 ℃。在農作物種植環節，使用保水劑還可以提高水肥利用率，為節約農業生產成本提供輔助。對于農業生產者而言，使用保水劑優勢眾多，但也需要在選用時關注幾點：（1）保水劑使用年限大多不超過2年；（2）300倍是常規保水劑吸水倍率，但使用時間越長倍率越低；（3）淀粉系保水劑的環保特性突出，可自動降解。

2.2 稀土

稀土是鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱，被稱為工業維生素。稀土主要存在于稀土礦中，自然界當中的稀土礦石種類十分豐富，足有250種之多。當前，稀土在農業、軍事、冶金、玻璃陶瓷等產業中應用廣泛，在農業生產中，稀土可用于增加植物葉綠素含量和光合作用，對根系發育十分有益；而且，稀土還可在催種環節發揮重要作用，能提高種子發芽率、促進幼苗生長；在優化農作物自身性能方面，稀土同樣十分有效，可用于研發抗病、抗寒、抗旱農作物。在實踐工作當中，稀土主要應用在玉米、大豆拌種當中，利用稀土元素拌和玉米種子，可加速出苗、增加株高，還可讓玉米早熟和增產，而用其拌和大豆種子時，同樣能發揮上述作用，能讓單株結莢數增加14.8個～26.6個，整體增產14.5%～20.0%。當然，稀土還可用于水果生產，向蘋果樹的果實噴施稀土能增加維生素C含量、總糖含量和糖酸比，還會加速蘋果著色。

2.3 沸石

沸石（AmBpO2p·nH2O）也被稱為硅酸鋁鉀鹽或分子篩，屬于特殊類型的礦石。從結構方面來看，沸石有著架狀結構，使得晶體內存在很多空腔，當空腔中的水分子遇高溫排出時沸石會如沸騰一般膨脹發泡。天然沸石在農業、工業生產中應用廣泛，在國防產業和醫學領域也十分常見。在農業生產方面，沸石主要作用于種植土壤，可扮演土壤改良劑的角色，起到改善土質、優化種植、保肥、保水、防止病蟲害的作用。

通常來說，應用于農業生產領域的沸石會與肥料聯用，其強大的選擇性吸附作用可輔助施肥，在減少施肥次數、肥料用量及延長施肥有效性方面發揮著極為重要的作用。當然，應用沸石材料，還可以對土壤的酸堿度、板結度及鹽堿化進行有效調節，能從根本上增強土壤的可用性，為提高農業生產質效提供保障。在現代農業生產環節，沸石已然成為多種類輔助生產的化學試劑載體，從多角度出發為農作物的種植與生長保駕護航，而且隨著沸石調控土壤化學退化作用發揮，工業生產者對沸石材料的關注度越來越高，應用于農業生產的天然沸石種類也在不斷豐富。

2.4 聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺即PAM，是化學式為(C3H5NO)n的線型高分子聚合物。常溫條件下，聚丙烯酰胺為玻璃態固體，產品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。這種物質的熱穩定性、水溶性及絮凝性良好，在工農業生產當中應用廣泛。近年來，我國聚丙烯酰胺產能與產量不斷增加，產業規模也不斷擴大，2009年—2017年，聚丙烯酰胺產量實現了翻倍增長，從43.22萬t/年躍升為94.25萬t/年。

目前，聚丙烯酰胺可用于制造多種化學試劑，在農業生產領域以這一材料為原料的化學試劑主要發揮改良土壤結構的作用。在土壤中施放聚丙烯酰胺，可以有效調節土壤中的水分含量，起到保水作用，進而改良土壤結構，更能發揮出保肥、保土和增產的重要價值。需要注意的是，面對不同的農業生產需求，聚丙烯酰胺用量及施放時間必須有所區分，而且農業生產者們還需基于聚丙烯酰胺與肥料的耦合作用合理制定施放方案[3]。雖然，聚丙烯酰胺十分有利于推動農業生產提質增效，但這一方法并不適用于所有地區，而且對于經濟條件欠佳的農戶來說投入成本過高。因此，農業生產中的聚丙烯酰胺應用研究應主要圍繞“降本增效”開展，優化農業生產中的聚丙烯酰胺施用技術體系，改良相關產品都將成為工作重點。

3 其他的化學材料

應用于農業生產領域的化學材料眾多，在上文中筆者選取了四種常見且增產增收效果良好的材料類型。為對化學材料在農業生產中的應用進行更加全面的介紹，文章還選取了黃腐酸和泥炭這兩種化學材料的應用要點進行論述。

3.1 黃腐酸

從外觀上看，黃腐酸為紅棕色粉末狀物質，可溶于水，在農業生產方面可發揮多種作用。比如，能促進農作物生長，能提高農作物抗旱能力，能增強農作物抗逆能力，能實現農作物提質增產。通常來說，黃腐酸會被應用在糧食作物與瓜果蔬菜種植環節，在棉花、煙草、油菜等經濟作物種植方面也不乏其身影。

除此之外，在農業生產環節還可利用黃腐酸改良土壤、增效化肥（增加%以上）。在改良土壤方面，黃腐酸的具體作用有以下4點。

（1）讓土壤的團粒結構得到改良，這種腐殖質類物質能增加土壤中的團粒含量（≥0.25 mm）和有機質含量，使土壤具備更高的濕潤度和透氣性。

（2）增強土壤水分含量，作為親水膠體，黃腐酸的最大吸水量可以超過500%，還具備抑制作物蒸騰和減慢土壤水分消耗速度的作用，在保水方面獨具優勢。

（3）提高土壤肥力，在土壤中施放黃腐酸能加速礦質溶解、增加土壤養分、提高肥料利用率。

（4）降低土壤鹽分，借助于黃腐酸的吸附作用，可降低土壤溶液鹽濃度，更能抑制有害微生物滋生[4]。

3.2 泥炭

泥炭主要由礦物質和有機物質組成，在沼澤發育中形成，因此泥炭中的水含量極高（65%）。通常來說，泥炭呈棕色或黑色，可燃且以層狀分布，能充當燃料，也可用于制酒、建植、育苗和改良土壤。從農業生產的角度來看，泥炭主要參與育苗與肥地環節。在育苗階段，泥炭能夠提高種苗的發芽率和成活率，更可以提升農作物幼苗的發育質量。而在肥地階段，泥炭既可以用于改良種植土壤的板結、硬化和重金屬污染狀況，也可以用于增強種植土壤的保水性、透氣性，還能夠充當綠色無公害肥料作用于農作物施肥階段。在實踐工作當中，泥炭展現出極強的經濟效益和生態效益，是一種無污染、無殘留且無公害的理想肥料，更是實現長效化種植土地治理和種植環境改良的理想材料。目前，泥炭在水稻種植領域應用廣泛，泥炭可用于制作專業基質、土壤調理劑、有機肥。與傳統土壤相比，采用泥炭基質進行水稻秧苗植株育秧時，植株的莖粗、根數、根長及壯苗指數都有所上升，具體增加量為11%、20%、32%、69%。

4 結論

在現代農業生產中，化學材料被應用在多個生產環節，深度參與農業生產。在這一過程中，化學材料的最主要應用方向是改良土壤、優化土質，為提高農作物產量和質量提供了極大幫助。農業生產當中，保水劑、沸石與稀土與聚丙烯酰胺都十分常見，黃腐酸及泥炭也得到了廣泛應用，它們是增強農業生產力的重要力量。

[1]邢永軍,王霞玲,郭凱先.“耕農抗旱寶”在青海省農業生產中的應用效果研究——以湟水河樂都為例[J].節水灌溉,2019(10):15-19.

[2]王春芳,李喜鳳,張曉蓮,等.保水劑在農業生產應用上的研究進展[J].現代農業科技,2019(12):199.

[3]唐杉,杜為研,孫薊鋒,等.化學肥料施用的農業生產和環境風險因子分析[J].農產品質量與安全,2020(3):42-48,87.

[4]周依雪.幾種化學材料在農業生產中的應用[J].農業與技術,2017,37(20):3-4.

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.11.38

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2095-1205(2021)11-81-02