《科技创新与品牌》杂志社创世·纪

腐植酸涂层肥料BB肥产业新突破

  作为粮食的“粮食”,肥料是农业现代化进程中的源动力。尤其在人多地少、复种指数高、农民对生产成本承受能力低的我国,发展环境友好、经济高效的肥料,已是当务之急。

  中科院遗传和发育生物学研究所农业资源研究中心(原中科院石家庄农业现代化研究所)研究员阎宗彪,经过20年的潜心研究,利用先进的科学技术,成功研发出了突出腐植酸特色的新一代涂层肥料产品—腐植酸涂层肥料。有了它,一次施肥就能满足作物全生育期的养分需求,同时还能够补充土壤腐殖质,恢复耕地可持续生产能力。

  阎宗彪毕业于河北农大,从上学时就树立了“用先进科技武装现代农民”的思想,上世纪80年代开始研究涂层肥料,经过反复试验,先后成功研制出了涂层尿素和涂层缓释一次肥,并以此为基础,于2000年成功研发出腐植酸涂层肥料。

  目前该肥料已在北京澳佳肥业有限公司完成产业化规模生产,在河北、河南、山东等多地推广应用,增产增收效果显著,受到广大农民的热烈欢迎,并荣获2010年国家科技进步二等奖。

  有评价指出,腐植酸涂层肥料符合世界肥料高效化、复合化、专用化、缓(控)释化的发展趋势,不仅能够适应小麦、水稻等大田作物的需肥规律,而且能够满足我国测土配肥工程的需求,更能够有力推进BB肥(掺混肥料)产业的创新升级,是“中国老百姓用得起、用得好、用得方便”的缓释肥料。

  先以腐植酸及其有机亲水高分子聚合物为载体,在不同反应节点加入适量锌、锰、硼、铁及其他添加剂,并在特定工艺条件制成三大系列涂层包膜材料;然后将这些材料分别涂布于氮、磷、钾三种肥料颗粒的表面,形成一层或多层包膜,从而使它们成为具有“控氮、促磷、保钾”特性的单质改性肥料颗粒;再根据测土配肥需要,采用掺混工艺,科学组配成与作物全生育期养分需求变化相协调的,环境友好、缓释高效的肥料,这就是腐植酸缓释增效肥料。

  阎宗彪介绍,施肥要有效、均衡,应把握好总量平衡和动态平衡,也就是要满足“缺啥补啥、缺多少补多少”和“啥时缺啥时补”两个要求。目前我国推行的测土配肥就是要解决总量平衡,而他所研究的涂层缓(控)释肥料则是要解决动态平衡,即满足作物不同生育期对不同养分的需求平衡。在整个研究过程中,涂层材料即涂液的制备是技术关键,“膜反应”和“团絮结构”是技术核心。

  涂液是“膜反应”的主要物质,是针对BB肥中氮、磷、钾等主要养分特性分别开发的,包括氮涂液、磷涂液、钾涂液。涂液在抑制脲酶活性、氨挥发、反硝化作用和淋失等方面均表现出明显的缓释增效功能。同时,涂液降解后会成为作物可吸收的养分,安全环保,无保留,无污染。这种促控分离的工艺理念,改变了氮磷钾全包裹全控制的传统模式,实现了促释磷钾和控释氮素的合理分离,达到“控氮、促磷、保钾”的目的。

  “膜反应”,是指涂层材料均匀涂布于肥料颗粒表面,在少量催化剂作用下,与肥料反应形成脲基络合金属盐,牢固包裹于肥料颗粒表面,有效改善其理化特性,并成为“团絮结构”的基础。阎宗彪强调,该反应能够在常温常压下完成,不会新增肥料二次加工带来缩二脲的增加。

  “团絮结构”是指肥料施入土壤后,涂层材料吸水膨胀,与周围土壤的有机质结合,形成三维网络结构,由于网络结构内外可移动离子浓度差异,在浓度梯度作用下,肥料中的有效养分可以逐步释放出来供作物吸收利用,这样每一个肥料颗粒都变成一个开放式的“养分储备库”。

  另外,腐植酸涂层肥料以腐植酸为载体,也是它与其他类型缓释肥料的最大不同。众所周知,腐植酸是土壤有机质的重要组成部分,它的含量直接影响土壤肥力。仅就化肥增效而言,其具有吸附、凝聚与胶溶、络合(螯合)性能等独特的缓释效能特性。

  有了“膜反应”和“团絮结构”两项核心技术,再利用腐植酸的独特缓释效能,就能够以土壤水分变化作为肥料养分控释“钥匙”,达到水肥统一的智能型氮素缓释控制,减少淋溶、渗透或挥发损失,达到缓释增效的目的,从而实现一茬作物只施一次肥。而促控分离的工艺理念和BB肥的生产模式相结合,改变了一般缓控释肥料全养分控释或仅控释氮素的模式,形成了缓释+增效的新型BB肥产品。

  同时,腐植酸涂层肥料促控分离的工艺模式,也为保证除氮磷钾之外的中、微量元素的有效供给和均匀分布提供了可能。中、微量元素加入到涂液中,跟随肥料一同施入耕地,从而保证了它们的均匀分布,解决了微量元素根基追肥不均匀的难题。腐植酸涂层肥料也就成为了真正的“全营养”BB肥。

  此外,腐植酸涂层肥料采用了分级处理、分级利用的生产工艺,即在造粒过程中,增加了分筛工艺,形成不同粒径的半成品,然后再将相近粒径的半成品掺混成测土配方肥,从而提高了肥料的均匀度指数。粒度均匀、流动性好的肥料,更能够满足大规模机械施肥的需要,为播种、施肥、地膜覆盖等工序的一次性机械化完成打下了基础。

  也正是腐植酸涂层肥料缓释增效、全营养、适于机械施用的特色,决定了该肥料省肥、省水、省工、增产的特点。

  使用腐植酸涂层肥料,能够做到一茬作物只施一次肥,免追肥,在保证不减产的前提下,实现最大程度的省肥。同时,腐植酸涂层肥料有效提高了肥料的利用率,与一般复合肥相比,利用率提高至少10%。如单从氮肥的利用率来比较,施用尿素(一种高浓度氮肥),只有36%能被作物吸收利用,而涂层肥料中氮肥的利用率却能达到44%,效果显而易见。

  无需追肥,也就省去了追肥水,省掉了追肥所需人工。同时,多年多试验点数据对照表明,腐植酸涂层肥料有效地刺激和促进了作物根系的生长,从而能够更多地利用耕层深处的水分。近几年,在石家庄地区推广小麦抗旱品种与涂层肥料集成的节水增产技术,取得了北方干旱半干旱地区小麦“一肥一水过千斤”的新突破。

  腐植酸涂层肥料更适宜机械使用,可结合多功能农业机械实现诸如秸秆粉碎、贴茬播种、肥料深施、镇压坐水、地膜覆盖等多道工序一次完成,不仅大幅提高生产效率,降低作业成本,而且利于优肥深施,进一步提高肥料利用率。

  多年的示范试验证明,在北方干旱半干旱农作区小麦亩产600kg、玉米700kg、皮棉100kg的产量下,均可实现一茬作物只施一次肥,作物平均增产15%,与习惯施肥对照,小麦亩增产50kg、玉米亩增产70kg、籽棉亩增产30kg,每亩节本增效200元以上。此外,用于蔬菜和果品作物上,也能够实现增产并明显改善作物品质。

  “用先进科技武装现代农民”,是阎宗彪数十年如一日不懈坚守的动力。直到今天,虽已过古稀之年,阎宗彪心心念念的还是肥料—怎么才能减少肥料的污染,提高农作物产量、农产品质量?现在适合小麦、玉米的肥料有了,适用水稻的涂层肥料也该研究推进了……