趙風(fēng)蘭，劉彩玲

（河南省科學(xué)院 地理研究所，河南 鄭州 450052）

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑的研制與應(yīng)用

趙風(fēng)蘭，劉彩玲

（河南省科學(xué)院 地理研究所，河南 鄭州 450052）

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑作為一種多元素功能性肥料，含有農(nóng)作物所需要的多種營(yíng)養(yǎng)元素，不僅可平衡作物營(yíng)養(yǎng)，而且還是一種很好的土壤改良劑，對(duì)土壤改良、修復(fù)有較好的作用。本文圍繞礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑，從研發(fā)背景、功效及應(yīng)用潛力等方面進(jìn)行綜述。

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑；功能性肥料；土壤質(zhì)量退化；土壤改良

文獻(xiàn)著錄格式：趙風(fēng)蘭，劉彩玲.礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑的研制與應(yīng)用 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，56（12）：2061-2063.

近年來(lái)，我國(guó)耕地質(zhì)量退化問(wèn)題日趨嚴(yán)重，危及我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。耕地是農(nóng)業(yè)，尤其是種植業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)資源，因此，適時(shí)修復(fù)、改良土壤勢(shì)在必行。礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑是一種多元素功能性肥料，不僅含有農(nóng)作物所需要的大量元素鉀，還富含多種中、微量營(yíng)養(yǎng)元素，可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)平衡，而且對(duì)土壤改良和土壤修復(fù)有很好的作用，因而越來(lái)越受到人們的關(guān)注［1］。

1　礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑簡(jiǎn)介

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑以天然含鉀巖石為主要原料，采用熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法，把原料中的礦物質(zhì)元素整體轉(zhuǎn)化為能被植物吸收利用的有效營(yíng)養(yǎng)形態(tài)，而生產(chǎn)出的一種環(huán)保型無(wú)公害綠色多元素功能性礦質(zhì)肥料。該產(chǎn)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(chǎn)工藝流程為：原料+控制劑→粉碎→熱化學(xué)轉(zhuǎn)化→半成品→球磨→粉狀產(chǎn)品→造?！町a(chǎn)品。

2　研發(fā)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(yíng)養(yǎng)元素，長(zhǎng)期的鉀肥投入不足將導(dǎo)致土壤供鉀能力下降。我國(guó)氮、磷、鉀消費(fèi)比例為1∶0.40∶0.24，與發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)鉀肥供應(yīng)量嚴(yán)重不足。我國(guó)化肥生產(chǎn)現(xiàn)狀是氮、磷過(guò)量，鉀肥嚴(yán)重不足，需大量進(jìn)口。中長(zhǎng)期看，我國(guó)鉀肥需求量將以年均5%～6%的增長(zhǎng)率持續(xù)上升，而鉀肥自給率僅58%，缺口極大?，F(xiàn)在我國(guó)每年需要進(jìn)口約600萬(wàn)t鉀肥［3］。目前我國(guó)缺鉀土壤面積已達(dá)0.3億hm2。土壤缺鉀不僅無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡充分的養(yǎng)分供給，影響作物產(chǎn)量，而且會(huì)導(dǎo)致作物品質(zhì)下降，直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。鉀肥的工業(yè)生產(chǎn)，特別是無(wú)氯鉀肥的生產(chǎn)，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都難以滿足我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要。

2.2耕地土壤中微量元素缺乏、土壤養(yǎng)分嚴(yán)重失衡

近些年，隨著大量元素肥料的過(guò)量使用，作物產(chǎn)量和復(fù)種指數(shù)大幅度提高，中、微量元素出現(xiàn)了嚴(yán)重缺乏的現(xiàn)象，越來(lái)越多地區(qū)的土壤養(yǎng)分嚴(yán)重失衡。根據(jù)第二次土壤普查數(shù)據(jù)，土壤缺鋅、缺硼、缺鉬面積增加。土壤營(yíng)養(yǎng)狀況不平衡，直接影響農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。新品種、雜交品種的大面積推廣應(yīng)用也加劇了土壤中微量元素缺乏的影響，比如超級(jí)雜交稻對(duì)硼、鉬等需求量大，而且對(duì)低含量硼、鉬不敏感，由于土壤養(yǎng)分的臨界值升高，使得土壤微量元素缺乏面積擴(kuò)大。土壤中營(yíng)養(yǎng)元素失衡的結(jié)果是：作物產(chǎn)量降低，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)變差，花不艷、瓜不香、果不甜；營(yíng)養(yǎng)失調(diào)還可能會(huì)引發(fā)植物病變，并限制了氮、磷肥的利用率，如我國(guó)氮肥利用率不足30%。這些都限制了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的潛力，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

2.3土壤質(zhì)量嚴(yán)重退化

伴隨著幾十年的農(nóng)業(yè)高產(chǎn)出，肥料、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)化學(xué)品的不合理施用，以及污染物的入侵等，當(dāng)前，我國(guó)土壤質(zhì)量嚴(yán)重退化。據(jù)環(huán)境保護(hù)部和國(guó)土資源部2014年發(fā)布的全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，我國(guó)土壤環(huán)境狀況總體不容樂(lè)觀，總的點(diǎn)位超標(biāo)率為16.1%，主要表現(xiàn)為土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)或耕性差，鹽漬化，酸化，有毒物質(zhì)污染，營(yíng)養(yǎng)元素失衡，肥力低下等。目前，我國(guó)40%以上的耕地退化，大約有1/5的耕地被污染，耕地土壤點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)19.4%［4］。

土壤是人類最基本的生產(chǎn)資料，是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。耕地質(zhì)量事關(guān)糧食安全、生態(tài)安全與資源可持續(xù)利用等重大國(guó)計(jì)民生問(wèn)題。要保住“舌尖上的安全”，首先就要保證耕地土壤安全。國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在2014年的政府工作報(bào)告中強(qiáng)調(diào)，要 “實(shí)施土壤修復(fù)工程”。這是政府工作報(bào)告中首次明確出現(xiàn)關(guān)于土壤修復(fù)的說(shuō)法，體現(xiàn)了我國(guó)政府對(duì)此問(wèn)題的高度重視。2015年的政府工作報(bào)告繼續(xù)強(qiáng)調(diào)要實(shí)施耕地質(zhì)量保護(hù)與提升行動(dòng)，推進(jìn)土地整治，全面提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全水平。土壤改良與修復(fù)已經(jīng)成了保證糧食增產(chǎn)和糧食安全的重要因素，全方位改良耕地成為當(dāng)下中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。因此，開(kāi)發(fā)有效、安全的土壤調(diào)理劑勢(shì)在必行。

3　礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑的應(yīng)用功效

3.1改良土壤

3.1.1改善土壤營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)土肥營(yíng)養(yǎng)平衡

我國(guó)土壤營(yíng)養(yǎng)元素失衡的現(xiàn)象十分普遍。人們?cè)谏a(chǎn)中往往偏施氮、磷，而忽視其他肥料的施用。礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑營(yíng)養(yǎng)豐富全面，尤其是富含鉀，有助于解決鉀肥不足的問(wèn)題，又可以補(bǔ)充多種中、微量元素，具有提高土壤肥力，促進(jìn)植物養(yǎng)分平衡供給的作用。

3.1.2改善土壤結(jié)構(gòu)，防治土壤板結(jié)

土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤肥力的重要指標(biāo)，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞致使土壤保水、保肥能力及通透性降低，土壤板結(jié)，影響作物生長(zhǎng)。礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑能夠活化疏松土壤，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善因長(zhǎng)期濫用化肥造成的土壤板結(jié)問(wèn)題，使板結(jié)土壤恢復(fù)活力，增加土壤的孔隙度，提高土壤的通透性，改善土壤營(yíng)養(yǎng)元素的供應(yīng)狀況，調(diào)節(jié)水氣矛盾和水肥供應(yīng)，協(xié)調(diào)土壤的水、肥、氣、熱，改善土壤微生物活動(dòng)，為農(nóng)業(yè)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)創(chuàng)造良好的土壤條件。

3.1.3減緩?fù)寥浪峄?/p>

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑作為一種含有豐富鈣、鎂的堿性礦物質(zhì)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(yīng)形成穩(wěn)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(guān)［6］。礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑含有豐富的硅，可提高土壤中有效二氧化硅的含量，進(jìn)而提高土壤的pH值。

3.1.4改良鹽堿地

研究顯示，礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑的使用對(duì)鹽堿地改良有很好的作用。分析其可能的機(jī)理如下：1）促進(jìn)植物營(yíng)養(yǎng)平衡，減少鹽分物質(zhì)在土壤中的殘留；2）該調(diào)理劑是硅酸鹽肥料，其中的硅酸根可與土壤中產(chǎn)生鹽堿危害的鈉離子反應(yīng)，降低其活度。

3.1.5減輕土壤重金屬毒害

礦物質(zhì)土壤調(diào)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(yīng)生成硅酸鹽沉淀，改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)，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(zhì)土壤調(diào)理劑還可通過(guò)調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)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(qiáng)作物抗逆性，提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)

3.2.1提高作物產(chǎn)量和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)

研究顯示，礦物質(zhì)土壤調(diào)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(chǎn)和改善品質(zhì)的作用，一般增產(chǎn)幅度可達(dá)5%～30%。在一些障礙因子比較嚴(yán)重的土壤上使用，增產(chǎn)效果更加明顯。此外，施用礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑后，所產(chǎn)蔬菜的硝酸鹽含量明顯降低；瓜果糖分提高，口感好，果實(shí)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(zhì)含量增加；而且有利于瓜果的膨大、著色和早熟，并可延長(zhǎng)其保鮮期，增強(qiáng)果實(shí)的耐貯性，提高農(nóng)產(chǎn)品的商品價(jià)值。

3.2.2增強(qiáng)作物抗逆性

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑養(yǎng)分全面，又有硅元素，施用后，作物充實(shí)、茁壯，株型挺拔，莖葉直立，利于作物通風(fēng)透光，提高光合作用強(qiáng)度，積累更多有機(jī)物。形成的細(xì)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(huì)形成硅化細(xì)胞，可以在生理上調(diào)節(jié)作物葉片氣孔的關(guān)閉度。在缺水的時(shí)候，可使氣孔半開(kāi)或關(guān)閉，減少作物水分蒸發(fā)；同時(shí)可以促進(jìn)根系發(fā)育，增強(qiáng)其吸收能力，提高植物的抗旱能力。

硅酸對(duì)真菌和細(xì)菌的孢子萌發(fā)和菌絲生長(zhǎng)具有強(qiáng)烈的抑制作用，可明顯提高果樹對(duì)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(zhì)土壤調(diào)理劑含有大量的硅、鈣，可使作物細(xì)胞壁厚實(shí)、堅(jiān)韌，起到組織結(jié)構(gòu)抗病的作用；同時(shí)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(zhì)土壤調(diào)理劑中的硅、鈣等中微量元素能顯著增強(qiáng)農(nóng)作物的抗鹽能力。如硅可緩解植物鹽脅迫，通過(guò)提高根質(zhì)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(lái)應(yīng)對(duì)鹽脅迫［6］；Si可以提高鹽脅迫下作物的發(fā)芽力和植物根系的活力，增強(qiáng)SOD，CAT，POD等抗氧化酶的活性。此外，礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑中硅、鈣、鉀等元素的存在，使作物細(xì)胞組織堅(jiān)實(shí)，莖稈挺拔，抵抗干熱風(fēng)、大風(fēng)的能力增強(qiáng)，抗倒伏能力得到明顯提高。

4　小結(jié)

礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑是以天然礦石為原料生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的環(huán)保型多元素緩控釋肥料。該肥料來(lái)源于自然又回歸自然，而且所含有的營(yíng)養(yǎng)元素均為枸溶性態(tài)，根據(jù)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(duì)地下水和河水的污染。

農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育需要各種營(yíng)養(yǎng)成分以適當(dāng)?shù)谋壤夤?yīng)，但目前我國(guó)土壤中的營(yíng)養(yǎng)比例嚴(yán)重失調(diào)，已成為制約我國(guó)農(nóng)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的主要因素之一，礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑含有鉀及多種中微量元素，為土壤的營(yíng)養(yǎng)平衡提供了物質(zhì)保證。

隨著農(nóng)藥、除草劑的大量使用，作物長(zhǎng)年連作，以及環(huán)境污染等，我國(guó)土壤板結(jié)、酸化、鹽漬化、土傳病害、土壤重金屬及其他污染等日趨嚴(yán)重，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成巨大威脅。開(kāi)發(fā)含有多種營(yíng)養(yǎng)元素的礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑可全面提升土壤理化性質(zhì)，改良土壤，減少農(nóng)藥使用，減輕農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境的污染。

綜上，礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑的研制與應(yīng)用具有很好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益，應(yīng)用前景廣闊。

［1］ 周紅梅，王春蘭，楊淑娟，等.兩種礦物源土壤調(diào)理劑對(duì)大蒜田土壤理化性質(zhì)的影響 ［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，45（3）：88-90.

［2］ 趙風(fēng)蘭，侯懷恩，劉彩玲.硅鉀鈣鎂肥在黑龍江墾區(qū)寒地水稻上的施用效果 ［J］.河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（11）：57-62.

［3］ 張紅.中國(guó)未來(lái)鉀肥需求量持續(xù)上升 ［J］.農(nóng)業(yè)知識(shí)：致富與農(nóng)資，2014（8）：59.

［4］ 范穎潔.農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)技術(shù)條件發(fā)展對(duì)土壤污染的影響及防治對(duì)策 ［J］.環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2015（4）：12-14.

［5］ 楊丹，劉鳴達(dá)，姜峰，等.酸性和中性水田土壤施用硅肥的效應(yīng)研究Ⅰ.對(duì)土壤pH、Eh及硅動(dòng)態(tài)的影響 ［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，31（4）：757-763.

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

（責(zé)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(fēng)蘭 （1963-），女，河南衛(wèi)輝人，高級(jí)工程師，本科，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)與土壤肥料方面的研究工作。E-mail：249580814@qq.com。