多肽“五加”生物水溶肥的研究與開發

于廣武，宋清暉，王志剛，李曉冰，何長興

(1.中國科學院東北地理與農業生態研究所 黑龍江哈爾濱 150040；2.黑龍江省慶東陽光農業生物科技股份有限公司 黑龍江肇東 151100； 3.金瑪〔寬甸〕肥業有限公司東北辦事處 黑龍江哈爾濱 150081；4.黑龍江奧格瑞農業科技發展有限公司 黑龍江哈爾濱 150080)

1 研發多肽“五加”生物水溶肥的必要性

農業是我國國民經濟的基礎，農業的可持續發展直接影響我國經濟的可持續發展，因此，提高農業資源的利用率、增加糧食產量、提高農民收入是目前亟待解決的問題之一。傳統的種植施肥嚴重破壞土壤結構，造成土壤板結、生物學性質惡化，而農民為了增加收入，不斷加大施肥量，形成惡性循環，不僅破壞生態環境，而且嚴重影響農作物的產量和質量。

隨著全球經濟發展和社會進步，人們對生活質量和食品品質有了更高的要求，渴望得到口感好、富營養的食品，追求純天然、無污染的健康食品成為一種時尚。由于我國農業的過度開發，尤其是長期偏施單質化肥，沒有給土壤適當補充有機質，導致土壤質量下降，可利用的農業資源逐步枯竭，土壤退化嚴重，最終影響優質農產品的生產。因此，我國目前的土壤資源現狀迫切需要通過人為措施給土壤補充有機質，確保農業種植水平和農作物產品品質。

氮磷鉀三要素肥料的大量使用，土壤中的中微量元素缺乏日益嚴重，提高對中微量元素肥料的認識，組織中微量元素肥料的生產、推廣和應用，已成為現代農業能否可持續發展的重要問題。

根據國際生產有機食品及我國綠色食品對肥料施用的相關規定，結合現代農業對新型肥料高產、優質、安全、環保的要求，研制開發了多肽“五加”生物水溶肥。

2 多肽“五加”生物水溶肥的內涵

水溶肥是一種可以完全溶于水的多元復合肥料，其優點主要體現在3個方面：①水肥一體化，水和肥的利用率高。我國常規肥料利用率在20%～30%，而水溶肥的利用率在70%～80%，使用水溶肥不僅節水，還可減少施肥總量。②營養全面，普通復合肥總養分質量分數在25%以上，而水溶肥總養分質量分數在50%以上。③肥效快，可解決高產作物快速生長期的營養需求。近年來，隨著水肥一體化的推進，我國水溶肥產業迅速發展，已成為新型肥料的重要發展方向。

多肽“五加”生物水溶肥的主要營養成分包括大量元素、中量元素(Ca、Mg、S)、微量元素(Zn、Mn、B)和有益元素(Si、Se)。多肽“五加”生物水溶肥中的“五”是指生物有機肥，即以生物菌(解磷菌、解鉀菌、枯草芽孢桿菌、QD菌等)、復合微生物菌劑和腐殖酸、多肽氨基酸等為主的有機物料，是經氨基酸螯合新工藝處理的高科技產品。多肽“五加”生物水溶肥中w(N+P2O5+K2O)≥40%、w(有機質)≥15%、w(中微量元素)≥5%、w(腐殖酸)≥10%，另外含有復合生物菌劑≥0.2億個/g。

3 多肽“五加”生物水溶肥的作用效果

經多年多點試驗、示范、推廣，結果表明多肽“五加”生物水溶肥具有以下顯著特點。

3.1 改良、修復土壤，培肥地力

有益微生物的分泌物能產生糖類，可提高土壤有機質質量分數0.1%；改善土壤物理、化學性能，有利于提高土壤肥力；降解土壤中殘留的化肥、農藥，降低硝酸鹽、亞硝酸鹽及重金屬含量，起到土壤修復的作用。

土壤水分具有調節根區土壤氧化還原電位和土壤酸堿度的作用,會對土壤中重金屬的活性產生較大的影響。而土壤酸堿性也是影響重金屬污染物活性的重要方面，如隨著pH增大，可增強土壤表面負電荷對正電荷的吸附，也可以生成一些沉淀物(如CdCO3等)，逐漸降低污染物的活性。

重金屬污染物的離子含量較高，受降水沖刷和空氣的氧化及其與土壤營養物質的相互作用，重金屬污染離子演變為絡合物，從而改變土壤顆粒團聚體結構，進而影響土壤孔隙的結構與空間幾何構型，因此會改變土壤水、氣、熱的傳導能力及其傳輸特征。同時，重金屬污染區土壤受降水沖刷的影響，重金屬離子隨水分下滲與土壤本底的化學元素和土壤顆粒發生相互作用，改變土壤物理特征，同樣會導致土壤水、肥、氣、熱傳輸特征的變化，影響土壤水、肥、氣的有效性和植物的生長以及土壤熱傳導效應。

腐殖酸、多肽氨基酸有機肥不但具有改良土壤、培肥地力、增加作物產量和提高農產品品質的作用，而且可以改變污染物在土壤中的存在形態，提高植物對重金屬污染土壤的修復效果和抗重金屬污染土壤環境脅迫的能力。研究發現，因有機肥中存在大量的官能團和較大的比表面積，因此向被污染的土壤中添加有機肥，可促進土壤中的重金屬離子與其形成有機絡合物，提高土壤對污染物的吸附能力和緩沖性，有利于減少植物對重金屬污染物的吸收和減輕對農產品的危害。

微生物修復是重金屬污染土壤生物修復的重要組成部分。微生物修復是利用活性微生物對重金屬污染物吸附或轉化為低毒產物，從而降低土壤重金屬污染程度。用于修復重金屬污染土壤的菌種主要有細菌、真菌和放線菌。

3.2 減少化肥用量，提高肥料利用率

多肽“五加”生物水溶肥可平均提高肥料利

用率30%以上，其中氮肥利用率可提高20%以上，提高有效磷含量27.45%，并可提高土壤中速效鉀含量，從而顯著提高作物產量。經黑龍江省肇東市展望三隊菜園子試驗、示范表明，噴施多肽“五加”生物水溶肥的馬鈴薯產量比噴施其他葉面肥提高14%，且可以節省化肥用量；經農業部谷物及制品質量監督檢驗中心(哈爾濱)檢測，施用多肽“五加”生物水溶肥的馬鈴薯谷氨酸和賴氨酸含量均有所提高，使其達到有機綠色產品標準要求，減肥增效效果顯著。

3.3 節水節肥，減輕環境污染

如何根據土壤水分條件，在合理施肥的前提下,通過“以水調肥”、“以肥控水”的水肥互作效應機制來提高超富集植物生物量和水肥利用效率，是植物修復重金屬污染土壤的迫切需要。因此，通過合理的灌水和施肥措施，充分發揮水肥的協同作用，不僅可以提高植物的生物量和水肥利用效率，而且可以減輕肥料對環境的污染，節約水肥資源，增強植物對重金屬污染物的吸收或固定,改善土壤環境。

根據作物的生長特點，掌握不同作物各生育期對水分和養分的需求規律,這對生物量的增加和水肥利用效率的提高具有重要作用。水肥措施可以提高根系向冠層輸送水分和養分的能力，提高水肥傳輸效率，促進光合作用進行，有利于光合產物向干物質轉化，達到增加作物生物量的目的。同時，應根據作物各生育期對重金屬污染離子吸收的特點，選擇適宜的收獲階段，這對植物修復重金屬污染土壤具有重要的科學價值。

利用腐殖酸、氨基酸多種官能團螯合、絡合營養元素，既滿足了作物對營養的需要，又減少了空氣污染、水源污染和土壤污染。

發展多肽“五加”生物水溶肥的工業化生產，不僅能有效利用有機肥資源、變廢為寶，而且可以治理日益嚴重的環境污染，更為重要的是滿足了我國農業的可持續發展和“兩高一優”、生態環保、“減肥增效”實現化肥零增長的需要，對于實現社會效益、經濟效益和生態效益的良性循環具有重要的意義和廣闊的市場前景。