文| 胡樹文 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 編輯|楊 陽(yáng)

多劑組和：鹽堿土地治理的新方向

文| 胡樹文 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 編輯|楊 陽(yáng)

胡樹文

鹽堿土地中含鹽量高、pH高，這使得在一般速效肥料在鹽堿土地中施用效果欠佳。緩/控釋肥料是一種通過(guò)各種調(diào)控機(jī)制，預(yù)先設(shè)定肥料在作物生長(zhǎng)季節(jié)的釋放模式，使其養(yǎng)分釋放與作物需肥規(guī)律相一致的肥料。在提高肥料利用率、節(jié)省成本、減少環(huán)境污染等方面有很大的發(fā)展空間，并已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

土地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，只有保證土地品質(zhì)才能使作物的產(chǎn)量和品質(zhì)得到提升。我國(guó)人均耕地面積少，耕地質(zhì)量差，在保證耕地?cái)?shù)量不再減少的同時(shí)，提升現(xiàn)有耕地的品質(zhì)，是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由之路。我國(guó)鹽堿地的分布面積之大、地域之廣，實(shí)為世界罕見(jiàn)，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。據(jù)農(nóng)業(yè)部組織的第二次全國(guó)土壤普查資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鹽漬土地面積達(dá)到 3460 萬(wàn)公頃，其中 40%可以改造利用，是重要的農(nóng)業(yè)土地資源。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化學(xué)肥料是必不可少的生產(chǎn)資料之一。但是，近年來(lái)由于化肥用量的快速增長(zhǎng)，施肥不合理現(xiàn)象極為突出，不僅肥料利用率低、資源浪費(fèi)，過(guò)量的化肥使用還導(dǎo)致環(huán)境污染，使得土壤肥力下降，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。

“高分子包膜緩/控釋化肥+土壤改良劑+抗鹽堿種子處理劑”這一多種試劑組合，在治理鹽堿土地、提高在作物產(chǎn)量上給予我們新的方向。

緩/控釋肥：可降解高分子包膜

鹽堿土地中含鹽量高、pH高，這使得在一般速效肥料在鹽堿土地中施用效果欠佳。速效肥料中的氮磷鉀在施用后會(huì)快速溶成為離子，導(dǎo)致鹽堿地土壤中鹽離子濃度增大，使得鹽害疊加，易對(duì)種苗形成鹽害。緩/控釋肥料是一種通過(guò)各種調(diào)控機(jī)制，預(yù)先設(shè)定肥料在作物生長(zhǎng)季節(jié)的釋放模式，使其養(yǎng)分釋放與作物需肥規(guī)律相一致的肥料。其在提高肥料利用率、節(jié)省成本、減少環(huán)境污染等方面有很大的發(fā)展空間，并已成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。緩/控釋肥的施用大大減緩了氮磷鉀的溶解速率，減小速效肥料對(duì)種子和幼苗造成的鹽害疊加。同時(shí)，由于養(yǎng)分緩慢釋放，作物可及時(shí)吸收。

目前廣泛使用的緩控釋肥料有硫磺包膜肥料和有機(jī)高分子包膜肥料等， 雖然國(guó)內(nèi)外在緩控釋肥料的研發(fā)方面取得了豐碩的成果，但它主要應(yīng)用在經(jīng)濟(jì)附加值高的領(lǐng)域里，大田糧食作物等應(yīng)用相對(duì)較少。其中硫磺包衣肥料價(jià)格相對(duì)較低，但是硫磺較脆，其抗水性較差，因而其釋放期較短，多數(shù)硫包衣肥料在水中浸泡7-12天養(yǎng)分就基本釋放完畢，難以達(dá)到釋放期28天的國(guó)家緩/控釋肥料標(biāo)準(zhǔn)，也很難為作物后期生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。聚烯烴類包膜緩控釋肥料控釋性能良好，可以達(dá)到國(guó)家緩/控釋肥料標(biāo)準(zhǔn)，但是其在發(fā)展的主要問(wèn)題是價(jià)格偏高，主要原因有：第一，控釋性能良好的緩控肥料主要由聚烯烴類材料包膜，這類線性高分子主要通過(guò)在肥料顆粒表面堆積一層很厚的包膜層進(jìn)行控制養(yǎng)分釋放，需要包膜量較大，導(dǎo)致膜材成本偏高； 第二，目前緩控釋包膜肥料生產(chǎn)主要采用流化床工藝，該工藝間歇性生產(chǎn)，效率低，能耗損失大，有機(jī)溶劑損耗大，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。此外，聚烯烴類膜材不會(huì)被微生物、光、熱所分解，在土壤中難以完全降解，長(zhǎng)期使用必然會(huì)使土地透氣性變差，土壤結(jié)構(gòu)惡化，影響土壤的可持續(xù)利用，加劇人地矛盾的惡化。因此，研發(fā)新型可降解包膜控釋膜材，開發(fā)無(wú)有機(jī)溶劑的自動(dòng)化、連續(xù)化控釋肥生產(chǎn)包膜工藝很有必要。

與傳統(tǒng)的聚烯烴等包膜控釋肥料膜材不同，可降解高分子包膜控釋肥料的膜材分子間隙小，隔水性能好，直接將膜材包裹在肥料表面，在肥料表面形成很薄的一層結(jié)構(gòu)就能夠控制養(yǎng)分的溶解釋放，不僅生產(chǎn)成本大大降低，而且具有良好的控釋性和降解性能。

以可降解高分子材料為基礎(chǔ)材料，通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)，從膜材料的酯類單體種類、配比用量、催化劑用量、反應(yīng)溫度等方面，篩選膜材料的成膜性能、柔韌性能、生物降解性能、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、分子量大小等條件。將合成的可降解材料包膜在肥料表面，最終合成的控釋膜材具有良好的生物降解性和養(yǎng)分控釋性。

土壤改良劑：改變土壤通透性

土壤是陸生植物生長(zhǎng)的載體，植物生長(zhǎng)所需的大部分營(yíng)養(yǎng)元素是從土壤中獲得的，土壤特性決定了植物能否健康的生長(zhǎng)。土壤特性包括土壤結(jié)構(gòu)、土壤含水量、土壤溫度、土壤酶的活性、土壤微生物數(shù)量、土壤通氣狀況、土壤溶液濃度、土壤氫離子濃度。鹽堿土地的一個(gè)重要特征，是土壤的顆粒排得特別緊密。這使得土壤的鹽濃度非常大，水不容易往下淋。鹽堿土壤排列緊密，容重大，水分不容易通過(guò)，地表易形成積水，形成強(qiáng)烈蒸發(fā)，鹽分不易被淋溶。

土壤改良劑的類型不同，對(duì)土壤的作用機(jī)制也有所不同，但都是通過(guò)有效改善土壤物理結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，增加土壤含水量，改變土壤化學(xué)性質(zhì)，加強(qiáng)土壤微生物活動(dòng)，提高酶的活性，增加土壤微量元素含量，調(diào)節(jié)土壤水、肥、氣、熱狀況中的某些部分或全部，最終達(dá)到提高土壤肥力的目的。利用可降解高分子包膜技術(shù)包膜將緩/控釋土壤改良劑加入到鹽堿土地之中，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)對(duì)鹽堿土地進(jìn)行作用。這樣土壤改良劑可以疏松土壤，容重下降，孔隙度增大，土壤通透性大大增加，耕作層鹽分隨著水而被淋洗掉。

種子處理劑：保護(hù)種子、幼苗

種子處理劑是一種用于作物或其它植物種子處理的、具有成膜特性的農(nóng)藥制劑。種子處理劑由于其高效、環(huán)保、省工等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，受到政府、種企、藥企、經(jīng)銷商、種植者的廣泛關(guān)注和歡迎。中國(guó)種子處理市場(chǎng)近5年保持13%以上的年均增長(zhǎng)率。然而由于我國(guó)種子處理劑質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)滯后且不完善，市場(chǎng)上種衣劑產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，甚至以次充好，極大影響了行業(yè)的健康發(fā)展，因產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題或應(yīng)用不當(dāng)影響種子正常出苗的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，給經(jīng)營(yíng)者和種植者造成損失和困擾。利用可降解高分子包膜技術(shù)，將抗鹽堿試劑加工，直接或經(jīng)稀釋后包覆于種子表面，形成具有一定強(qiáng)度和通透性（透氣、透水）保護(hù)膜。

在經(jīng)過(guò)種子處理劑處理以后，種子（或蘸根）周圍形成保護(hù)層，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)緩解鹽堿離子對(duì)種子的鹽害作用，保護(hù)種子正常萌發(fā)，保護(hù)幼苗根系，提高根系抗鹽堿能力。

在鹽堿地治理中的應(yīng)用實(shí)例

以吉林省白城市通榆縣八面鄉(xiāng)宏大村鹽堿地為例，該地土壤類型為草甸堿土，pH=10.4。2015年5月開始整地改良，采用井灌的方式補(bǔ)水，鹽堿改良處理后，水稻整體長(zhǎng)勢(shì)遠(yuǎn)好于相同品種、養(yǎng)分、管理的常規(guī)種植田塊。經(jīng)過(guò)鹽堿改良處理，土壤pH、電導(dǎo)率和全鹽含量顯著降低，pH值最大降幅為1.9，全鹽含量最大降幅為2.32g/kg，土壤容重有一定的下降趨勢(shì)。

經(jīng)過(guò)鹽堿改良處理，土壤堿化度和交換性鈉含量顯著下降。

經(jīng)過(guò)鹽堿改良處理，鹽堿土壤的脫鹽率顯著提高

鹽堿改良處理（同樣品種、養(yǎng)分、水分、田間管理）后，水稻有效分蘗、穗粒數(shù)、千粒重顯著增高，水稻空癟率也明顯降低，水稻產(chǎn)量由130.1公斤/畝提升至698.1公斤/畝（鮮重）。

在鹽堿土地的治理過(guò)程中，要根據(jù)土地土壤的情況來(lái)選用各類試劑的數(shù)量。對(duì)待鹽堿土地先要測(cè)定土壤的鹽及各類元素含量，再做出一套適用于該土地的治理方案。在治理過(guò)程中，要注重土地、土壤的保護(hù)，保證產(chǎn)物的安全性。在治理鹽堿土地之后還要測(cè)定土地的各類元素含量，保證土地在治理過(guò)程中不受污染，這才是真正完成鹽堿土地的治理工作。