＊譚宏偉

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 廣西 530007）

1.研究背景

化肥的研發(fā)及應(yīng)用僅一百多年的歷程[1]，隨著科學(xué)的進(jìn)步，化肥的研發(fā)步伐在加快發(fā)展。肥料是指提供植物必需的營養(yǎng)元素，能改善土壤性質(zhì)和提高土壤肥力水平的物質(zhì)，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)之一，主要包括大量元素水溶性肥料、中量元素肥料、微量元素肥料、生物肥料、有機(jī)肥料等。磷是植物生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素，其影響作用僅次于氮、鉀，土壤中的磷不能滿足作物產(chǎn)量的需要[2]，為此，施磷是增產(chǎn)的主要有效途徑之一；而施入土壤中的磷肥易與土壤溶液中的鈣、鐵、鋁等離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成磷酸鹽被固定于土壤中，所以，長期以來，作物對磷肥的當(dāng)季利用率一般只有8%～21%。鎂是植物生長發(fā)育所必需的中量營養(yǎng)元素，是植物葉綠素的重要組分?，F(xiàn)有技術(shù)中，還沒有關(guān)于聚磷酸鎂肥料產(chǎn)品中含有水溶性磷和鎂的報道，特別是質(zhì)量穩(wěn)定、利用率高的高效聚磷酸鎂肥料的生產(chǎn)方法，尚未見報道。

2.材料與方法

(1)研究概況

化學(xué)反應(yīng)及合成在中試工廠進(jìn)行。

本試驗的農(nóng)田于廣西壯族自治區(qū)崇左市扶綏縣山圩鎮(zhèn)（107°57′9″E，22°25′51″N）進(jìn)行；土壤理化性狀如下：pH值5.5，有機(jī)質(zhì)含量27.1g·kg-1，全氮（N）1.3g·kg-1，全磷（P）0.46g·kg-1，全鉀（K）9.1g·kg-1，堿解氮32mg·kg-1，速效磷13mg·kg-1，速效鉀78mg·kg-1；土壤重金屬含量：有效鎘0.25mg·kg-1，有效汞0.27mg·kg-1，有效砷31mg·kg-1，有效鉻107mg·kg-1。

(2)農(nóng)田試驗設(shè)計

試驗于2022年1月17日—2023年1月09日進(jìn)行；每個施肥處理設(shè)3個重復(fù)，小區(qū)面積667m2，試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計。①磷酸二氫鉀：配施單質(zhì)氮鉀化肥。②聚合率50%高效聚磷酸鎂肥：配施單質(zhì)氮鉀化肥。③聚合率40%高效聚磷酸鎂肥：配施單質(zhì)氮鉀化肥。④聚合率30%高效聚磷酸鎂肥：配施單質(zhì)氮鉀化肥。

(3)材料

采用的材料有磷酸、堿性含鎂化合物粉末和丁二酸雙二乙氨基乙醇酯檸檬酸鹽等。

(4)統(tǒng)計分析

農(nóng)田數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2019軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)；采用IBM SPSS 26.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析（p＜0.05）和相關(guān)性分析。

(5)研究的內(nèi)容及高效聚磷酸鎂肥料的制備

高效聚磷酸鎂肥料的制備方法，包括如下步驟：

①以濕法磷酸為原料加入減壓蒸餾裝置中，升溫至300℃±10℃，并在真空度為0.0～0.085MPa，攪拌速率為300rpm±10rpm的條件下，減壓蒸餾2～2.5h。

②將蒸餾后的磷酸溶液放入能夠控制反應(yīng)溫度，并裝有電動攪拌器的聚合反應(yīng)釜中，在溫度為120～160℃，攪拌速率為510rpm±20rpm的條件下，加入五氧化二磷量，聚合5～6h，反應(yīng)結(jié)束產(chǎn)物降至常溫，控制物料的pH值為1.5～3.0。

③將步驟2.5.2處理過的物料加入另一反應(yīng)釜內(nèi)，然后加入堿性含鎂化合物粉末進(jìn)行混合，在常溫常壓下進(jìn)行攪拌混合反應(yīng)，混合后物料的化學(xué)計量摩爾比為n(MgO):n(P2O5)＝0.7～1.0:1.0，混合后物料的pH值控制在6.0～7.0之間。

④最后加入丁二酸雙二乙氨基乙醇酯檸檬酸鹽混勻，即為所需的高效聚磷酸鎂肥料。

本方法制得的高效聚磷酸鎂肥料，磷含量以P2O5計46.0%，鎂含量以MgO計7.7%（聚合率50%，以2-4聚為主）。

3.結(jié)果與討論

高效聚磷酸鎂肥料的制備方法，克服現(xiàn)有含鎂肥料質(zhì)量不穩(wěn)定、利用率低、肥效差的缺陷。

(1)與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有如下有益效果

①采用濕法磷酸生產(chǎn)高效聚磷酸鎂肥料，并采用聚磷技術(shù)，使磷的有效性提高一倍以上。肥料中的聚磷酸對金屬離子有螯合能力，因此，不易被土壤中的鐵、鈣等金屬離子固定，可增加移動能力；并反而可與土壤中的無效微量元素形成可溶性絡(luò)合物而被植物吸收；同時，聚磷酸鹽的螯合作用可防止懸浮肥料中的金屬雜質(zhì)形成沉淀，因而加入聚磷酸可獲得高濃度懸浮肥料；此外，聚磷酸不被植物直接吸收，而是在土壤中逐步水解成正磷酸被植物利用，因而是一種緩溶性長效肥料。

②采用聚磷技術(shù)，使磷的有效性提高一倍以上，使用得當(dāng)，磷利用率達(dá)到70%～80%；同時，本發(fā)明中添加丁二酸雙二乙氨基乙醇酯檸檬酸鹽，有利于增強(qiáng)肥效。

③本生產(chǎn)的高效聚磷酸肥料磷含量以P2O5計46.0%，鎂含量以MgO計7.7%（聚合率50%，以2-4聚為主），肥料質(zhì)量穩(wěn)定、控釋性能好。

高效聚磷酸的聚合率濕法磷酸原料中五氧化二磷含量有關(guān)，通常磷酸原料中五氧化二磷含量30%～45%，生產(chǎn)出的高效聚磷酸聚合率30%～50%，以2-4聚為主。

高效聚磷酸鎂肥料的主要優(yōu)點(diǎn)是：A.聚磷酸對金屬離子有螯合能力，因此，不易被土壤中的鐵、鈣等金屬離子固定，可增加移動能力；并可與土壤中的無效微量元素形成可溶性絡(luò)合物而被植物吸收；B.聚磷酸鹽的螯合作用可防止懸浮肥料中的金屬雜質(zhì)形成沉淀，因而加入聚磷酸可獲得高濃度懸浮肥料；C.聚磷酸不被植物直接吸收，而是在土壤中逐步水解成正磷酸被植物利用，因而是一種緩溶性長效肥料。用聚磷酸肥料，短鏈部分2～7天水解為正磷酸根作物吸收，長鏈部分聚合度越長，水解時間越長，肥料用聚磷一般選擇可控的水解7～60天的聚合度?？煽氐木酆隙扔休^好的控釋性能。采用聚磷技術(shù)，使磷的有效性提高一倍以上，使用得當(dāng)，磷利用率達(dá)到70%～80%。

(2)聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料和磷酸二氫鉀的田間效果

將聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料與磷酸二氫鉀分別用于蕹菜和芥菜的種植。即按常規(guī)方法進(jìn)行種植、施肥。表1中的數(shù)據(jù)對比可見，蕹菜施用聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料和等磷量的磷酸二氫鉀對比，施用聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料蕹菜根系的磷（P）含量為0.42%，施用磷酸二氫鉀蕹菜根系的磷（P）含量為0.25%。聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料的蕹菜葉片的鎂（Mg）含量為4256mg/kg，磷酸二氫鉀蕹菜葉片的鎂（Mg）含量為3034mg/kg；實(shí)施聚合率50%高效聚磷酸鎂蕹菜產(chǎn)量3411kg/畝較施用磷酸二氫鉀蕹菜產(chǎn)量2219kg/畝增產(chǎn)1194kg，增53.8%。芥菜施用聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料和等磷量的磷酸二氫鉀對比，施用聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料芥菜根系的磷（P）含量為0.39%，施用磷酸二氫鉀蔬菜根系的磷（P）含量為0.30%。聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料的芥菜葉片的鎂（Mg）含量為4135mg/kg，常規(guī)方法生產(chǎn)的磷酸二氫鉀芥菜葉片的鎂（Mg）含量為3103mg/kg；實(shí)施聚合率50%聚磷酸鎂芥菜產(chǎn)量3774kg/畝較施用磷酸二氫鉀芥菜產(chǎn)量2247kg/畝增產(chǎn)1527kg，增67.9%。聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料具有較高的效果。

表1 聚合率50%高效聚磷酸鎂肥料和磷酸二氫鉀的應(yīng)用效果

(3)不同聚合率高效聚磷酸鎂肥料的田間效果

聚合率40%高效聚磷酸鎂與聚合率50%聚磷酸鎂分別用于蕹菜和芥菜的種植。即按常規(guī)方法進(jìn)行種植、施肥。由表2中的數(shù)據(jù)對比可見，施用聚合率40%高效聚磷酸鎂蕹菜根系的磷（P）含量為0.39%，施用聚合率50%聚磷酸鎂蕹菜根系的磷（P）含量為0.27%。施聚合率40%高效聚磷酸鎂肥料的蕹菜葉片的鎂（Mg）含量為4314mg/kg，施聚合率50%聚磷酸鎂蕹菜葉片的鎂（Mg）含量為3212mg/kg；聚合率40%高效聚磷酸鎂蕹菜產(chǎn)量3512kg/畝較施用聚合率50%聚磷酸鎂蕹菜產(chǎn)量2634kg/畝增產(chǎn)904kg，增34.4%。施用聚合率40%高效聚磷酸鎂芥菜根系的磷（P）含量為0.42%，施用聚合率50%聚磷酸鎂蔬菜根系的磷（P）含量為0.31%。聚合率40%施高效聚磷酸鎂的芥菜葉片的鎂（Mg）含量為4205mg/kg，施聚合率50%聚磷酸鎂芥菜葉片的鎂（Mg）含量為3301mg/kg；施聚合率40%高效聚磷酸鎂芥菜產(chǎn)量3791kg/畝較施用聚合率50%聚磷酸鎂芥菜產(chǎn)量2604kg/畝增產(chǎn)1187kg，增45.6%。

表2 聚合率50%高效聚磷酸鎂與聚合率40%聚磷酸鎂的效果

聚合率30%高效聚磷酸鎂肥料與聚合率40%聚磷酸鎂肥料分別用于蕹菜和芥菜的種植。即按常規(guī)方法進(jìn)行種植、施肥。由表3中的數(shù)據(jù)對比可見，施用聚合率30%聚磷酸鎂肥料蕹菜根系的磷（P）含量為0.41%，施用聚合率40%聚磷酸鎂蕹菜根系的磷（P）含量為0.26%。施聚合率30%高效聚磷酸鎂肥料的蕹菜葉片的鎂（Mg）含量為4304mg/kg，對比聚合率40%聚磷酸鎂蕹菜葉片的鎂（Mg）含量為3207mg/kg；施聚合率30%高效聚磷酸鎂蕹菜產(chǎn)量3605kg/畝較施用聚合率40%聚磷酸鎂蕹菜產(chǎn)量2680kg/畝增產(chǎn)925kg，增34.5%。施用聚合率30%高效聚磷酸鎂肥料芥菜根系的磷（P）含量為0.44%，施聚合率40%聚磷酸鎂蔬菜根系的磷（P）含量為0.32%。施聚合率30%高效聚磷酸鎂肥料的芥菜葉片的鎂（Mg）含量為4039mg/kg，施聚合率40%聚磷酸鎂芥菜葉片的鎂（Mg）含量為3312mg/kg；施聚合率30%高效聚磷酸鎂芥菜產(chǎn)量3847kg/畝較施用聚合率40%聚磷酸鎂芥菜產(chǎn)量2813kg/畝增產(chǎn)1034kg，增36.7%。

表3 聚合率40%高效聚磷酸鎂肥料與聚合率30%聚磷酸鎂肥料的效果

4.結(jié)論

綜上所述，采用濕法磷酸生產(chǎn)高效聚磷酸鎂肥料，并采用聚磷技術(shù)，使磷的有效性提高一倍以上，肥料質(zhì)量穩(wěn)定、控釋性能好。肥料中的聚磷酸對金屬離子有螯合能力，可與土壤中的無效微量元素形成可溶性絡(luò)合物而被植物吸收；同時，聚磷酸鹽的螯合作用可防止懸浮肥料中的金屬雜質(zhì)形成沉淀，因而加入聚磷酸可獲得高濃度懸浮肥料；此外，聚磷酸不被植物直接吸收，而是在土壤中逐步水解成正磷酸被植物利用，因而是一種緩溶性長效肥料。

在紅壤區(qū)土壤條件下，蔬菜（蕹菜和芥菜）施用高效聚磷酸鎂肥料的效果均好于施用磷酸二氫鉀；聚合率30%～40%范圍內(nèi)，低聚合率的高效聚磷酸鎂肥效果較優(yōu)。