文/夏文

沸石與化肥制成復(fù)混肥 減少無(wú)效施肥的高昂成本

文/夏文

中國(guó)農(nóng)業(yè)在過(guò)去20年來(lái)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)奇跡，即只用了全球7%的耕地，生產(chǎn)了全球20%的糧食，但與此同時(shí)，也消耗了全球35%的化學(xué)肥料?；实膶?duì)土壤生態(tài)的破壞早已不言而喻，加上天候環(huán)境的惡變，許多良田沃土在本世紀(jì)面臨了嚴(yán)峻的退化形勢(shì)，而緩/控釋肥也因精準(zhǔn)的抓住了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求而迎來(lái)起飛點(diǎn)。

根據(jù)國(guó)際肥料工業(yè)2010年專題報(bào)導(dǎo)，使用包衣性的緩/控釋肥，每年每公頃于土壤中所殘留的化學(xué)樹脂材料為50～500公斤。然而，二害相權(quán)取其輕，對(duì)比傳統(tǒng)化肥在效益，成本和對(duì)環(huán)境的沖擊面等，包衣性的緩/控釋肥仍有其重要的發(fā)展契機(jī)，且仍不斷改進(jìn)當(dāng)中。邁入了3.0版的緩釋肥料，強(qiáng)調(diào)的是帶來(lái)對(duì)土壤更少負(fù)擔(dān)，且有助于土壤可持續(xù)性利用的緩釋肥料產(chǎn)品。早在2004年即已有企業(yè)使用沸石（zeolite）為載體，成功開(kāi)發(fā)吸附型沸石緩釋性肥料，并在東南亞國(guó)家成功應(yīng)用于多種經(jīng)濟(jì)作物。以下僅從沸石的結(jié)構(gòu)性質(zhì)、資源分布、應(yīng)用領(lǐng)域等方面解析沸石在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用情況。

沸石的結(jié)構(gòu)性質(zhì)

沸石是一種多孔狀堿金屬和堿土金屬的硅鋁酸鹽礦物，其主要成分是氧化硅（約70%）、氧化鋁（約10%），加上鈉、鉀、鈣、鐵、銅、硼、鋅等氧化物，共同組成的硅氧四面體、鋁水四面體［Si， Al］O4結(jié)晶體?；瘜W(xué)式 以（Na， K）x、（Mg， Ca）y ［Al x+2y Sin-（x+2y）O2n］.mH2O表示。這種結(jié)構(gòu)可供陽(yáng)離子和水分子所占據(jù)。由于陽(yáng)離子和水分子有較大的移動(dòng)性，經(jīng)由加熱使水分從沸石中脫水后，其骨架結(jié)構(gòu)的形狀保持不變，每公克沸石的比表面積可達(dá)300～1000平方米，因此沸石的有極高的吸附能力，也被比喻成“晶體棉”。天然沸石的陽(yáng)離子交換和溶液的pH值、交換溶液的濃度、用量以及陰離子類型等因素有關(guān)。離子交換一般在pH值為4～12的溶液中進(jìn)行。因此，較高陽(yáng)離子交換能力和極強(qiáng)的吸附能力造就其作為土壤改良和制造沸石肥料的理論基礎(chǔ)。

沸石資源的分布概況

天然沸石來(lái)源于火山噴出物，在沸石資源廣泛分布于世界各地，但主要集中于環(huán)太平洋國(guó)家，如日本、印度尼西亞等，也造就馬來(lái)西亞名就近的資源優(yōu)勢(shì)。中國(guó)也有許多沸石礦產(chǎn)，并出口世界各地作為農(nóng)、工業(yè)使用。國(guó)內(nèi)的產(chǎn)地包括浙江、河北、河南、山東、黑龍江、遼寧、吉林、內(nèi)蒙、廣西等省區(qū)，尤其是絲光沸石和斜發(fā)沸石礦床，另外還有鈉沸石、桿沸石、輝沸石、濁沸石、方沸石、束沸石、片沸石等許多品種。由于各有不同的理化特性，被廣泛的應(yīng)用于石化工業(yè)、環(huán)保工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、建材工業(yè)、輕工業(yè)及尖端技術(shù)等諸多領(lǐng)域。

沸石資源在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

近年來(lái)在農(nóng)田改良的需求上，也開(kāi)始將天然沸石作為農(nóng)業(yè)資材，作為肥料的生產(chǎn)和施用，主要集中于以下兩方面：

第一，作為土壤改良添加劑，直接摻入土壤，優(yōu)點(diǎn)有三點(diǎn)。

①提高土壤離子交換容量，沸石本身也含有作物需要的微量養(yǎng)分，可供應(yīng)植物所需。

②中和土壤酸性， 有效地控制肥料中氨態(tài)氮和鉀的釋放，從而延長(zhǎng)養(yǎng)分在土壤中的保留時(shí)間。

③吸附土壤有害物質(zhì)和氣體，減少對(duì)作物的傷害。

第二，作為復(fù)混肥料添加劑，成為沸石肥料。

①因天然沸石具有很強(qiáng)的吸附力，與化肥復(fù)合后，即產(chǎn)生緩效的效果，從而減少氮、磷、鉀等的流失。

②除長(zhǎng)效供應(yīng)肥分外，提高土壤鹽基交換量（CEC）達(dá)10%～25%。

③促進(jìn)細(xì)土和粘粒形成微團(tuán)粒。增加透水性和通氣性，從而改善了土壤的化學(xué)和物理性質(zhì)。真正為土壤帶來(lái)化肥減量、釋出固定化元素，帶來(lái)無(wú)環(huán)境負(fù)擔(dān)的益處。

如馬來(lái)西亞綠豐農(nóng)業(yè)（GreenfeedSdnBhd）在許多實(shí)務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)表明，沸石與化肥制成復(fù)混肥，可以減少有效營(yíng)養(yǎng)元素的流失， 針對(duì)油棕果樹，2002～2012連續(xù)十年追蹤田間表現(xiàn)結(jié)果表明，沸石肥料只需傳統(tǒng)化肥的10%～15%，但產(chǎn)果量提升了11%，不但大大減少油棕園土壤的負(fù)荷，更為種植者帶省下大筆因無(wú)效施肥的高昂成本。用在經(jīng)濟(jì)果樹香蕉上時(shí)，針對(duì)香蕉的生理性狀如光合速率和葉綠素含量等指標(biāo)，均較傳統(tǒng)化肥提升了75%以上，產(chǎn)量增加了26%。對(duì)大田作物玉米而言，以上田間生長(zhǎng)指標(biāo)也都18%提升的表現(xiàn)，且產(chǎn)量增加了20%。