沸石與化肥制成復(fù)混肥 減少無效施肥的高昂成本

文/夏文

沸石與化肥制成復(fù)混肥 減少無效施肥的高昂成本

文/夏文

中國農(nóng)業(yè)在過去20年來實現(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，也消耗了全球35%的化學(xué)肥料。化肥的對土壤生態(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面臨了嚴峻的退化形勢，而緩/控釋肥也因精準的抓住了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求而迎來起飛點。

根據(jù)國際肥料工業(yè)2010年專題報導(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，對比傳統(tǒng)化肥在效益，成本和對環(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，且仍不斷改進當(dāng)中。邁入了3.0版的緩釋肥料，強調(diào)的是帶來對土壤更少負擔(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，成功開發(fā)吸附型沸石緩釋性肥料，并在東南亞國家成功應(yīng)用于多種經(jīng)濟作物。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。化學(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)可供陽離子和水分子所占據(jù)。由于陽離子和水分子有較大的移動性，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的溶液中進行。因此，較高陽離子交換能力和極強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)太平洋國家，如日本、印度尼西亞等，也造就馬來西亞名就近的資源優(yōu)勢。中國也有許多沸石礦產(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

近年來在農(nóng)田改良的需求上，也開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)點有三點。

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，從而延長養(yǎng)分在土壤中的保留時間。

③吸附土壤有害物質(zhì)和氣體，減少對作物的傷害。

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

③促進細土和粘粒形成微團粒。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)。真正為土壤帶來化肥減量、釋出固定化元素，帶來無環(huán)境負擔(dān)的益處。

如馬來西亞綠豐農(nóng)業(yè)（GreenfeedSdnBhd）在許多實務(wù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)表明，沸石與化肥制成復(fù)混肥，可以減少有效營養(yǎng)元素的流失， 針對油棕果樹，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荷，更為種植者帶省下大筆因無效施肥的高昂成本。用在經(jīng)濟果樹香蕉上時，針對香蕉的生理性狀如光合速率和葉綠素含量等指標，均較傳統(tǒng)化肥提升了75%以上，產(chǎn)量增加了26%。對大田作物玉米而言，以上田間生長指標也都18%提升的表現(xiàn)，且產(chǎn)量增加了20%。