陳永紅 張鵬 陳洪偉

摘要：本文首先對(duì)納米肥料進(jìn)行介紹，并提出高效納米復(fù)合肥制備技術(shù)，以期改善化肥的施用效益，營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境，也為高效環(huán)境友好型肥料的研制和改良土壤，提高土壤肥力提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：納米復(fù)合肥;制備技術(shù)

1 納米肥料概況

納米肥料概念是中國(guó)農(nóng)科院土壤肥料研究所張夫道研究員首先提出， 并在國(guó)家“863”項(xiàng)目中立項(xiàng)， 從3個(gè)方向進(jìn)行研究， 即：大田作物專用緩/控釋肥料;納米-亞微米級(jí)多功能肥料及修復(fù)荒漠化土地技術(shù);利用廢棄物制備納米-亞微米級(jí)緩釋材料技術(shù)。納米肥料是結(jié)合納米技術(shù)、醫(yī)藥微膠囊技術(shù)和化工微乳化技術(shù)研發(fā)的高新技術(shù)， 它包括納米結(jié)構(gòu)肥料、納米材料膠結(jié)包膜緩/控釋肥料和納米碳增效肥料、納米磁性肥料和納米生物復(fù)合肥料3大類?，F(xiàn)在對(duì)上述3大類納米肥料簡(jiǎn)述如下。

（1）納米結(jié)構(gòu)肥料納米結(jié)構(gòu)肥料是采用納米技術(shù)將難溶于土壤的天然富營(yíng)養(yǎng)礦石， 如磷礦石、鉀長(zhǎng)石、煤矸石等， 采用高能球磨或液相沉淀法技術(shù)做成納米結(jié)構(gòu)肥料;或通過(guò)化學(xué)方法制備納米結(jié)構(gòu)材料， 再通過(guò)吸附、吸收、反應(yīng)等方法制備出納米結(jié)構(gòu)肥料;或采用納米技術(shù)制備納米級(jí)氮肥、磷肥， 如納米尿素、納米磷灰石肥料等。其特點(diǎn)是：肥料養(yǎng)分和復(fù)合組分均達(dá)納米級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由于納米材料的小尺寸效應(yīng)使肥料帶磁效應(yīng)， 從而使養(yǎng)分更易被植物吸收， 有利于植物生長(zhǎng)。另外， 其表面原子周圍有許多懸空鍵， 具有很高活性， 由于表面效應(yīng)， 使納米結(jié)構(gòu)肥料表面能、表面結(jié)合能增大， 利于在土壤中被植物根系吸收， 提高了肥料使用的效果。納米結(jié)構(gòu)肥料還能刺激植物生長(zhǎng)， 提高植物體內(nèi)多種酶的活性， 提高作物產(chǎn)量。

（2） 納米材料膠結(jié)包膜緩/控釋肥料和納米碳增效肥料納米材料膠結(jié)包膜緩/控釋肥料的包膜劑和膠結(jié)劑可以使用腐植酸、納米高嶺土、納米蒙脫土、納米沸石、納米風(fēng)化煤、高分子樹(shù)脂、淀粉等材料， 養(yǎng)分材料可以是有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥、無(wú)機(jī)復(fù)合肥、普通氮肥或磷肥等。該肥料的養(yǎng)分組分不是納米材料， 但其膠結(jié)包膜材料是納米級(jí)、亞微米級(jí)材料， 使肥料具有納米材料的特性， 或添加了納米材料使肥料性能改變， 肥料利用率提高。由于納米膠結(jié)包膜劑具有較高的膠體穩(wěn)定性和優(yōu)異的吸附性能， 可使養(yǎng)分被作物持續(xù)吸收， 同時(shí)納米肥料膠結(jié)包膜劑膠團(tuán)直徑在100 nm內(nèi)， 納米材料的小尺寸效應(yīng)使肥料帶磁效應(yīng)， 從而使養(yǎng)分更易被植物吸收， 有利于植物生長(zhǎng)。常規(guī)化肥養(yǎng)分釋放過(guò)快， 與作物吸收養(yǎng)分不協(xié)調(diào)， 施入土壤后會(huì)發(fā)生淋溶、揮發(fā)、固定等問(wèn)題， 通過(guò)納米技術(shù)與植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、肥料學(xué)、肥料制備技術(shù)結(jié)合， 可解決肥料上述問(wèn)題。

該類納米肥料另一個(gè)分支是納米碳增效肥料， 如納米碳增效碳銨。其養(yǎng)分組分是非納米結(jié)構(gòu);但它通過(guò)納米技術(shù)和氫鍵締合機(jī)制， 納米碳與碳銨結(jié)晶形成共晶。在碳銨分子松散結(jié)構(gòu)中， 填充了納米碳， 改變了松散結(jié)構(gòu)， 使結(jié)構(gòu)變緊密， 從無(wú)序變?yōu)橛行蚪Y(jié)構(gòu)， 使碳銨熱穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性提高， 揮發(fā)性下降， 同時(shí)可延緩銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮的進(jìn)程， 進(jìn)而減少氧化亞氮排放量70%以上， 氮素利用率從25%提高至35%～40%。另外， 該肥料能增加土壤對(duì)銨根離子的吸附與固化作用， 其吸附與固化量增加64%。該技術(shù)除了已申請(qǐng)中國(guó)專利外， 還申請(qǐng)了美國(guó)專利和世界專利。

通過(guò)多年努力， 我國(guó)已經(jīng)使納米碳增效肥料和納米緩/控釋肥料逐步產(chǎn)業(yè)化， 一些產(chǎn)品生產(chǎn)成本已經(jīng)與普通復(fù)合肥大致相當(dāng)。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出納米碳增效碳銨、納米碳增效尿素等。納米-亞微米級(jí)膠結(jié)包膜劑品種有10個(gè)， 一些品種利用廢棄塑料、生活污泥、沼渣、造紙黑液、風(fēng)化煤、煤矸石等廢棄物和高嶺土、蒙脫土等廉價(jià)非金屬礦生產(chǎn)包膜劑或膠結(jié)劑， 降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)包膜材料在土壤中的降解產(chǎn)物既可增加土壤有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合膠體含量， 又不產(chǎn)生環(huán)境污染。

（3） 納米磁性肥料和納米生物復(fù)合肥料納米磁性肥料是以土壤磁學(xué)和生物磁學(xué)為依據(jù)， 以粉煤灰等為磁性載體與常規(guī)肥料加工成的低成本高效益新型肥料。納米磁性肥料中納米顆粒通過(guò)肥料中添加的表面活性劑均勻分散在載液中， 形成穩(wěn)定的具有磁性的膠體溶液， 生產(chǎn)中在磁場(chǎng)作用下被磁化， 可在生物的磁場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)， 易被植物吸附、吸收。

納米生物復(fù)合肥料是以生物學(xué)與植物學(xué)、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)為依據(jù)， 在肥料中加入生物有益菌種和營(yíng)養(yǎng)組分、中微量元素等制成。

納米磁性肥料和納米生物復(fù)合肥料可以是離子態(tài)或非離子態(tài)， 與普通肥料不同之處在于：普通肥料中養(yǎng)分磷和中微量元素養(yǎng)分受液體p H值影響很大， 一般適用的p H在6.5左右， 否則會(huì)產(chǎn)生沉淀;而納米磁性肥料中上述養(yǎng)分穩(wěn)定， 不受p H值影響， 提高了養(yǎng)分使用效率， 其生物有益菌種、中微量元素及其他營(yíng)養(yǎng)元素等可以增進(jìn)植物對(duì)肥料的利用， 增強(qiáng)植物抵抗病蟲害的能力， 促進(jìn)代謝等。

2.高效納米復(fù)合肥制備技術(shù)研究

2.1. 主要研究?jī)?nèi)容

特殊的一些植物由于生長(zhǎng)期不同階段對(duì)于營(yíng)養(yǎng)的需求不同，常規(guī)的營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)很容易造成階段性的元素缺乏，導(dǎo)致葉片黃、花朵小、開(kāi)花量少等缺陷。針對(duì)這一現(xiàn)象，具體開(kāi)展以下研究：

（1）原料配方調(diào)配工藝研究。通過(guò)選用原料尿素，磷酸一銨，硫酸鉀，磷酸二氫鉀，納米硫酸亞鐵，納米碳，腐植酸，木質(zhì)素，BA，水，殼聚糖，硼砂，氯化鋅，鉬酸鈉，硫酸錳，確定重量份數(shù)和配方量的百分比。

（2）攪拌混合制備工藝研究。將原料混合放入反應(yīng)釜中，用水溶解，在100-120℃下攪拌混合反應(yīng)2小時(shí)，研究攪拌混合工藝參數(shù)對(duì)肥料成形的反應(yīng)時(shí)間和節(jié)點(diǎn)，從而便于確定合理的工藝參數(shù)，保證肥料的顆粒均勻程度。

（3）納米元素吸附技術(shù)研究。通過(guò)化學(xué)制備方法制備納米結(jié)構(gòu)材料，再通過(guò)吸附、吸收、反應(yīng)等方法，確定其活性和結(jié)構(gòu)，制備出納米復(fù)合肥。

2.2. 擬形成的關(guān)鍵技術(shù)

（1）原料配方調(diào)配技術(shù);

（2）攪拌混合制備技術(shù);

（3）納米元素吸附技術(shù);

2.3. 擬形成的科研成果目標(biāo)

通過(guò)具體的理論和實(shí)踐，蓋上了不同生長(zhǎng)期階段對(duì)于營(yíng)養(yǎng)的不同需求，所生產(chǎn)的高效納米復(fù)合肥，有利于對(duì)氮、磷、鉀和復(fù)合碳的吸附和解吸，改善化肥的施用效益，營(yíng)造良好的生態(tài)環(huán)境，也為高效環(huán)境友好型肥料的研制和改良土壤，提高土壤肥力提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]納米生物技術(shù)在水稻·玉米·大豆增產(chǎn)效益上的應(yīng)用研究[J]. 劉鍵，張陽(yáng)德，張志明. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2008（36）