雙螯合多微添加劑的研發與工藝創制*

王連林，李翠芹，劉延波

(1.河北省玉田縣農業區劃辦公室 河北玉田 064100；2.河北省玉田縣農牧局 河北玉田 064100；3.灃田寶農業科技有限公司 河北玉田 064109)

雙螯合多微添加劑的研發與工藝創制*

王連林1，李翠芹2，劉延波3

(1.河北省玉田縣農業區劃辦公室 河北玉田 064100；2.河北省玉田縣農牧局 河北玉田 064100；3.灃田寶農業科技有限公司 河北玉田 064109)

中微量元素是農作物正常生長不可缺少的營養元素，但各元素間的拮抗作用會大幅降低肥效，而傳統的螯合劑不僅生產成本高，而且長時期使用后不易降解。研制的以氨基酸和黃腐酸為螯合劑、腐殖酸為掩蔽劑的雙螯合多微添加劑，其成本僅為EDTA螯合物的8%～10%，不僅可以提高產量和肥料利用率，而且具有抗旱、抗寒、早熟、抗病、提高品質的作用。

新型肥料；螯合劑；雙螯合多微復混肥

早在18世紀50年代，農業科學家就已證實微量元素是農作物正常生長不可缺少的營養元素，但直至第二次世界大戰以后才作為肥料被普遍施用。隨著農業科學的不斷發展和農業機械化程度的不斷提高，農業生產已步入多項作業聯合發展的新時代，特別是施肥要求氮、磷、鉀、有機肥和微肥在一次作業中完成，這對化肥生產企業提出了新的要求。本研究課題是在借鑒、吸納眾多研究成果的基礎上，以節本增效、化肥減量、綜合協調利用為宗旨，開發出以氨基酸和黃腐酸為螯合劑、腐殖酸為掩蔽劑的新型多元素復混肥生產所需的雙螯合多微添加劑，成本僅為EDTA螯合物的8%～10%，其與氮、磷、鉀三大元素混配制得的雙螯合多微復混肥可提高肥料利用率10%～20%，較通用型三元復合肥增產10%～25%，同時具有抗旱、抗寒、早熟、抗病、提高品質的作用。

1 螯合劑的篩選

含有中微量元素的肥料一般都是通過加入可溶性無機鹽制取，但由于各元素間的拮抗作用會大幅降低肥效，影響植物的吸收效果。含有硼、錳、銅、鋅、鉬、鐵6種元素的微肥，除硼能與植物體內的糖類螯合外，其余5種元素都需人工螯合成相應的螯合微肥，以提高其利用率。美國等發達國家以乙二胺四乙酸(EDTA)、檸檬酸等為螯合劑，有效防止了拮抗作用，但螯合劑的生產成本較高，故開發價廉質優的螯合劑是含中微量元素肥料研究的一個方向。

目前化肥行業常用的螯合劑主要有EDTA系列，二乙烯三胺五乙酸(DTPA)，1,2- 環己二胺四乙酸(CDTA)，腐殖酸系列N- β- 羥基乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)、乙二胺二鄰羥苯基乙酸(EDDHA)，氨基酸系列乙二胺二琥珀酸(EDDS)，木質素磺酸系列氨基丁二酸(IDHA- D,L)，檸檬酸，糖醇，酒石酸等。然而傳統的螯合劑產品長期使用后很難被生物降解，一般會在環境中積累，在江河湖泊、土壤及水處理過程中均已被檢測出[2]。針對常用螯合劑的優缺點以及代表性產品的特征特性分析，本著原料來源廣泛、性能穩定、價格適中、螯合系數高、功能全面且互補性強的原則，以氨基酸、腐殖酸和黃腐酸為優選螯合劑原料。

2 螯合工藝路線的開發

通過生產工藝創制，利用優劣比選確立的螯合劑(氨基酸、黃腐酸及腐殖酸)與植物必需的中微量營養元素(如鈣、鎂、鐵、銅、鋅、鉬等)在特定的溫度、比例、時間下進行二次復混螯合，所制得的肥料稱為雙螯合多微復混肥，若與大量元素混配，因其添加量較少(質量分數在10%左右)，故稱其為雙螯合多微添加劑。

通過對多種螯合劑優缺點的比對，按照原料來源廣泛、成本合理、工藝便捷、作用明顯、互補性強的原則設計的雙螯合工藝路線如圖1所示。

圖1 雙螯合工藝路線

(1) 利用氨基酸巨大的表面活性和吸附、保持能力強的螯合特性[3]，在耐酸反應釜中添加植物生長發育所需的中微量元素(鈣、鎂、鐵、銅、錳、鋅、硼、鉬等)，經螯合(絡合)形成有機-無機復合物。該有機-無機復合物既能保持大量元素的緩慢釋放和充分利用，又能保證微量元素的穩效和長效；能增強植物呼吸作用，改善植物氧化還原過程，促進植物的新陳代謝；促進植物光合作用和葉綠素的形成，對氧化物活性酶類活性、種子發芽、營養物質吸收、根系生長發育等生理生化過程均有明顯的促進和激活作用，尤其是其與植物的親合性是其他物質所無法比擬的。

(2) 充分考慮黃腐酸的作用機理與農業生產所面臨的干旱、生理性病害頻發的現狀，以黃腐酸為輔助螯合劑，以增強植物體內氧化酶活性并促進其他代謝活動，增強作物抗逆性，改善土壤團粒結構。利用黃腐酸絡合能力強的特點，添加適量的黃腐酸可以提高植物微量元素的吸收與運轉能力，使其更好地為植物所利用，增強其抗病性[4]。

(3) 綜合考慮腐殖酸在改良土壤團粒結構方面的功效[5]，用其作為不同螯合元素按比例調配后的掩蔽劑。

(4) 以氨基酸和黃腐酸雙重螯合中微量元素、腐殖酸為掩蔽劑生產的中微量元素螯合物的成本僅為EDTA中微量元素螯合物的8%～10%。

3 雙螯合多微添加劑及其復混肥的特點與應用效果

3.1 特點

(1) 協調功能

雙螯合多微添加劑在植物的細胞中能有選擇性地捕捉某些金屬離子，又能在必要時適量釋放出此金屬離子，即其在植物體內承擔著平衡根、莖、葉、花、果實之間的營養供給，使植物茁壯生長。

(2) 增強抗性

雙螯合多微添加劑可增強作物對干旱、高溫、低溫、鹽堿的抗逆能力和抗倒伏能力，同時還能提高植物體內多種酶的活性，分解和清除病原菌，提高作物的抗病蟲害能力，明顯降低發病率，減少農藥使用量。

(3) 提質功能

可增加糧食作物中的淀粉和蛋白質含量，可提高果菜類作物的糖度、著色度和保鮮耐儲性。

(4) 改土功能

能激發自生固氮菌的活性，提高土壤肥沃度。除了具有有機肥料的優點外，在改善土壤環境、促進植物根際生態平衡、提高作物產量和農產品品質等方面，各項指標均達到或優于無公害有機農產品的生產標準。

(5) 增效功能

雙螯合多微復混肥能促進農作物的光合作用和各種養分的互補、平衡及協調，促進根系發育；氮、磷、鉀綜合利用率提高20%～35%，肥效期較普通肥料延長1倍以上；在減少大量元素投入30%～50%的施肥條件下，大田作物可增產10%～20%，經濟作物可增產15%～30%。

3.2 應用效果

2016年，在河北省玉田縣亮甲店鎮、豐寧縣魚兒山鎮、沽源縣彥龍農場對馬鈴薯生產中應用雙螯合添加劑生產的雙螯合多微復混肥進行了試驗研究，示范田與對照田按等規模大區設置，每區面積0.66～33.3 hm2，施肥量均為2 100 kg/hm2，一次性底施，其他管理措施一致。與對照田相比，示范田純養分N，P2O5和K2O投入量分別減少43.4，42.0和273.0 kg/hm2，綜合減少投入36.26%，結果馬鈴薯增產6 840.0 kg/hm2，增產率為12.48%，增收8 208.0元/hm2。

2016年7月22日，委托科標技術(青島)研發中心對示范田與對照田產品進行檢驗，結果表明：16種氨基酸中有13種增加10%以上，最高達40.91%；人體所需微量元素除錳外，其余均有所增加；淀粉含量提高1.29%，粗多糖含量提高15.73%；重金屬除鎘外，其余均未檢出，但鎘含量降低7.69%。

為檢驗雙螯合多微復混肥對馬鈴薯生育性狀的影響，在對上述示范田測產的同時，還對馬鈴薯發育的相應指標進行了檢測，調查結果顯示：雙螯合多微復混肥對馬鈴薯的生育性狀具有明顯的促進作用，示范田較對照田單株結薯增加22.63%，單薯質量增加17.41%；在明顯增產的同時，提高了商品薯率，同時瘡痂病發病薯塊減少18.57%。

為探究雙螯合多微復混肥對土壤理化性狀的影響，在馬鈴薯收獲前進行了土壤容重變化情況的調查。調查結果表明：不同立地條件下，施用雙螯合多微復混肥的土壤容重變化較為顯著，其中以耕作層最為顯著，土壤容重減小8.21%；犁底層變化不太明顯，土壤容重減小1.16%；同時，通過灌溉使肥料中所含的有機酸下滲，深層40～60 cm土壤也呈現了明顯的容重減小的趨勢。土壤容重變小，表明土壤孔隙度增大，有利于空氣的透入，增強了土壤微生物的活性并促進植物根系發育，有利于植物對營養物質的吸收，進而實現強根、壯苗、早發、增產。

4 結語

(1) 利用氨基酸和黃腐酸的螯合特性螯合中微量元素、以腐殖酸為掩蔽劑所開發的雙螯合系列多微復混肥的功效在于培肥地力、刺激生長、減少土傳病害、促進根系發育、釋放土壤中固定的磷元素、增加土壤的含氧量，為作物根系的生長創造有利條件。

(2) 中微量元素肥料的施用大大改善了植物的無機營養平衡，不僅使農作物產量大幅提高，而且使農產品品質大為改善，有效降低了農產品中亞硝酸鹽的含量，一些地方性缺素造成的生理病害也可得到有效預防和治療。

(3) 微肥的科學施用，既滿足了農作物對營養元素的需求，提高了農產品的質量，又減少了大量元素氮、磷和鉀的剩余，避免了肥料浪費，減輕了對土壤的污染。

(4) 產品富含鐵、錳、硼、鋅、銅、鉬等多種螯合態微量元素，能被植物直接吸收利用，滿足作物生長對微量元素的需求，防治缺素癥狀，同時避免了流失、拮抗等現象，肥料利用率高。

(5) 針對性地施用微肥是提高中低產田產量有效的技術措施，也是維持高產田連續增產的重要手段。

(6) 研制的雙螯合多微添加劑和雙螯合多微復混肥產品滿足農業部制定的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》的要求。

[1] 寧望珵.對發展螯合微肥的粗淺認識[J].應用化工，1979(3)：24- 26.

[2] 程艷，高靜，徐紅納，等.螯合劑EDTA簡介[J].化學教育，2009(5)：4- 6.

[3] 宮云忱.植物氨基酸肥料的特點[J].農村科學實驗，2006(7)：19- 19.

[4] 張敏，胡兆平，李新柱，等.腐植酸肥料的研究進展及前景展望[J].磷肥與復肥，2014(1)：38- 40.

[5] 韓明東，楊雙，段震宇.腐植酸在土壤改良中的應用[J].農業技術，2013(3)：5- 5.

ResearchofDoubleChelatedMulti-MicroelementAdditiveandProcessCreation

WANG Lianlin1, LI Cuiqin2, LIU Yanbo3

(1.Agriculture Planning Office of Yutian Country, Hebei Province, Yutian 064100, China;2.Agriculture and Animal Husbandry Bureau of Yutian Country, Hebei Province, Yutian 064100, China；3.Fengtianbao Agricultural Technology Co., Ltd., Yutian 064109, China)

Medium trace elements are indispensable nutrient for crop regular growth, but the antagonism of elements can significantly decrease fertilizer efficiency. The traditional chelating agent has not only high production cost, but also does not degrade easily after a long time use. The cost of newly developed double chelated multi- microelement additive, which uses amino acid and fulvic acid as chelating agent and humic acid as masking agent, is 8%～10% of the cost of EDTA chelate, it not only increases crop production and fertilizer efficiency, but also has the functions of drought resisting, cold resistance, precocious, disease- resistant and improving the quality.

new fertilizer; chelating agent; double chelated multi- microelement compound fertilizer

TQ444.5

A

1006- 7779(2017)04- 0012- 03

2017- 03- 22)

河北省科技廳科技計劃項目子課題，項目編號15227533

王連林(1962—)，男，大專，高級農藝師，河北省玉田縣農業區劃辦公室主任，主要從事農業資源與區劃、農業遙感監測與資源調查、利用研究等工作；ytwll2008@126.com