聚γ-谷氨酸增效復合肥的生產與應用

周志剛，石松林

(1.中鹽勘察設計院有限公司 湖南長沙 410014；2.中鹽湖南華瑞新材料有限公司 湖南株洲 412004)

當前我國化肥行業的發展面臨一系列突出問題，主要是肥料利用率過低、肥料消耗量大、肥料品種結構不合理以及施肥過量帶來農產品質量安全問題和環境保護壓力不斷增大，這些都對肥料的發展提出更高的要求[1]。為此，中國鹽業集團有限公司在原有復合肥生產裝置的基礎上，研發了綠色環保且具有增效作用的聚γ-谷氨酸增效復合肥產品，產品通過農田試驗和示范使用，取得了較好的效果。

聚γ-谷氨酸增效復合肥是在復合肥生產過程中加入聚γ-谷氨酸后得到的一類增效肥料。該產品中的聚γ-谷氨酸具有特殊的空間結構以及親水性和離子絡合性，能夠減少養分流失并實現作物對養分的快速、高效吸收，對環境相對安全[2]。

1 聚γ-谷氨酸增效復合肥的生產

1.1 聚γ-谷氨酸增效復合肥的生產工藝

在普通復合肥生產的基礎上，中國鹽業集團有限公司開發了聚γ-谷氨酸增效復合肥產品配方和生產工藝，制定了產品質量標準。其生產工藝為：以聚γ-谷氨酸增效劑及磷酸一銨、尿素、氯化鉀或硫酸鉀、生物菌劑、緩釋劑為主要原料，按照一定的配比混合后，通過對工藝指標的控制進行造粒，再經冷卻固化成顆粒，從而獲得養分分布均勻、顆粒性狀良好的復合肥料。

中國鹽業集團有限公司利用現有的高塔復合肥生產裝置和氨酸法復合肥生產裝置，采用直接添加的方式生產聚γ-谷氨酸增效復合肥。該工藝實施較容易，在普通復合肥生產裝置上增加一只聚γ-谷氨酸加料罐，或在高塔復合肥生產裝置的混合槽處增加一只聚γ-谷氨酸加料罐，或在氨酸法復合肥生產裝置的混料后造粒前增加一只聚γ-谷氨酸加料罐即可。

1.2 聚γ-谷氨酸增效復合肥的生產情況

國內相關科研機構自2009年開始著手進行聚γ-谷氨酸增效肥料技術的研究，先后在聚γ-谷氨酸肥料增效機理探討、聚γ-谷氨酸增效肥料商業化生產、聚γ-谷氨酸肥料田間增效效果驗證、聚γ-谷氨酸肥料產品質量檢驗及企業標準制定等環節開展了大量工作，為聚γ-谷氨酸肥料的推廣應用奠定了較好的基礎。目前國內大多數復合肥企業已經生產了各種名稱的聚γ-谷氨酸增效復合肥。中國鹽業集團有限公司生產的聚γ-谷氨酸增效復合肥中聚γ-谷氨酸的質量分數為0.2%(按3.5%液體產品計)，2021年產量約50 kt，占比4.2%。

2 聚γ-谷氨酸增效復合肥的作用機理及技術性能

2.1 保水保肥

聚γ-谷氨酸分子含有1 000個以上的超強親水性基團(—COOH)，具有很強的極性，能與同樣極性的水分子發生水合作用，其高相對分子質量的長鏈特性能將水分子緊緊“抓”住，達到土壤保水的效果。聚γ-谷氨酸屬多陰離子聚合物，能提高土壤陽離子的交換能力，聚集土壤中的養分，對抗因淋洗、蒸發等因素造成的肥料損失，達到土壤保肥的效果[3]。

2.2 促進磷及中微量元素的吸收

聚γ-谷氨酸具有多個負電基團，對陽離子具有很強的螯合能力，能與被土壤固定的磷酸鐵、磷酸鋁、磷酸鎂及磷酸鈣等的鐵、鋁、鎂、鈣陽離子結合，幫助被固定磷的析出，增加植物有效磷的吸收。同時，聚γ-谷氨酸還能有效阻止硫酸根、草酸根、碳酸根等離子與鈣離子、鎂離子及微量元素的結合，避免產生低溶解性鹽類與沉淀作用，因此更能促進中微量元素等養分的吸收與利用[4]。

2.3 提高化肥利用率，減少化肥殘留

2.4 平衡土壤酸堿度，豐富微生物相

聚γ-谷氨酸對土壤酸堿度具有較好的緩沖能力，可有效平衡土壤酸堿度，緩解土壤酸化及因土壤酸化所引起的肥料不易分解及霉菌病害易發生等問題[7]；聚γ-谷氨酸發酵液除含聚γ-谷氨酸主成分外，還含有鉀、鈣、鎂、鐵、錳等金屬離子以及小分子的小肽、氨基酸，可被植物根部直接吸收，發酵過程產生的活性有機物質可以促進根圈有益微生物的生長，豐富微生物相。

2.5 增強植物抗病及抗脅迫能力

聚γ-谷氨酸本身對于植物根部有天然的促進作用，刺激根毛的新生和根系的生長，從而提升植物地下部分吸收養分的能力，在干旱、水澇和低溫等逆境來臨時，可有效保證水分和養分的正常吸收，緩沖旱、澇、寒等對植物根系造成的損傷[8]。

3 聚γ-谷氨酸增效復合肥的應用

中國鹽業集團有限公司在安徽、湖南、湖北、吉林等省均建有復合肥生產基地，近年來積極發展智慧農業，大力培育和推廣聚γ-谷氨酸增效復合肥，取得了較好的效果。

3.1 聚γ-谷氨酸增效復合肥在葡萄上的應用[9]

試驗設計：不同處理投入總養分保持一致。

處理1：施用普通復合肥(15-5-25)，膨果初期、膨果后期、轉色期各施總肥量的1/3。

處理2：施用中鹽集團紅四方聚γ-谷氨酸增效復合肥(15-5-25)，膨果初期、膨果后期、轉色期各施總肥量的1/3。

不同施肥處理的葡萄產量見表1。結果表明，施用聚γ-谷氨酸增效復合肥的葡萄產量明顯提高。

表1 不同施肥處理的葡萄產量

3.2 聚γ-谷氨酸增效復合肥在洋蔥上的應用[10]

試驗設計：不同處理投入總養分保持一致。

處理3：施用普通復合肥(12-18-15)，基肥、追肥各施總肥量的1/2。

處理4：施用中鹽集團紅四方聚γ-谷氨酸增效復合肥(15-5-25)，基肥、追肥各施總肥量的1/2。

不同施肥處理的洋蔥產量見表2。結果表明，施用聚γ-谷氨酸增效復合肥的洋蔥產量明顯提高。

表2 不同施肥處理的洋蔥產量

3.3 聚γ-谷氨酸增效復合肥在臍橙上的應用

試驗設計：不同處理投入總養分保持一致。

處理5：施用普通復合肥(15-15-15)，坐果肥、壯果肥各施總肥量的1/2。

處理6：施用中鹽集團紅四方聚γ-谷氨酸增效復合肥(15-5-30)，坐果肥、壯果肥各施總肥量的1/2。

不同施肥處理的臍橙產量見表3。結果表明，施用聚γ-谷氨酸增效復合肥的臍橙產量明顯提高。

表3 不同施肥處理的臍橙產量

4 結語

聚γ-谷氨酸增效復合肥具有較高的水溶性，只需在原有復合肥生產裝置上經簡單的技術改造即可實現生產。添加聚γ-谷氨酸的增效復合肥能提高肥料的利用率，具有很好的節肥、增產、增收的效果。聚γ-谷氨酸增效復合肥生產簡單易行，其產業化開發和應用特別適合我國國情。