凹凸棒石新型材料必將在現代生態農業中發揮重要作用

陳 馨 ，藺海明、2

1.甘肅西部凹凸棒石應用研究院，甘肅 白銀 730900；

2.甘肅省凹凸棒石工程技術研究中心，甘肅 白銀 730900

發展現代生態農業，是我國農業發展進程中的必經之路，因為生態農業的根本要義是：既最大可能地保護耕地生態環境，持續穩定地提高耕地質量，又將農產品質量放到重中之重的地位，確保人民群眾的身心健康。自從20世紀八十年代提出生態農業的理念之后，雖經幾次三番的熱議和實踐，但終因替代技術的不足甚至缺乏，使之在世界范圍內發展進程緩慢。盡管如此，世界各國從未放棄對生態農業及相關技術的研究，我國更是鍥而不舍地在生態農業領域做大量的研究工作，并在較大范圍內進行了實際應用，取得較好的成績。隨著生態農業的進一步推進，我國政府提出化肥減量施用、農藥零增長生產的戰略方針，倒逼生態農業的深入發展。在這種大背景下，研究生態農業的替代材料和新型技術就顯得尤為重要，而凹凸棒石新型材料必將在現代生態農業中發揮重要作用，應予以高度重視。

一、凹凸棒石新型材料基本特性

凹凸棒石（也叫坡縷石）新型材料屬于世界稀缺非金屬礦種。我國是世界凹凸棒石主要蘊藏國，甘肅省的凹凸棒石資源占世界的70%以上，主要分布在白銀市的靖遠縣、會寧縣和張掖市的臨澤縣。白銀的凹凸棒石品位屬中等偏上，據多點測試，含量一般為25%～50%，最高的礦點達60%之高，開發利用的前景廣闊。凹凸棒石新型材料具有獨特的晶體結構，是天然的一維納米材料，具有吸附性、緩釋性、流變性、懸浮性和離子交換性等優良的物化性質，甘肅的凹凸棒石還富含動植物有機體所需的銅、鋅、釩、鉬、硒、碘、鐵、硼等多種有益微量元素，可有效填補土壤微量元素不足的短板。

二、凹凸棒石新型材料在農業上應用的研究進展

（一）在作物生產上應用研究

甘肅省的凹凸棒石新型材料在農業上的應用研究走在全國的前列，已取得一批有較高學術水平和應用價值的研究成果。甘肅農業大學、蘭州大學和甘肅西部凹凸棒石技術應用研究院的專家進行了凹凸棒石包衣肥、復混肥配方及制造工藝研究，曾獲白銀市科技進步獎，該成果被白銀欣九星農化科技有限公司和白銀豐保農化科技有限公司轉化應用，其產品具有保水、緩釋、改土、增產和提質作用。試驗表明，小麥施用包衣肥的處理與對照相比產量提高13.8%～25.3%，千粒重提高7.1%～10.4%，而且肥效明顯后延，葉片衰老期推遲。在馬鈴薯上試驗表明：單施凹凸棒石粉可使馬鈴薯增產17.8%，與混合肥配施可使馬鈴薯增產46.9%～60.0%，淀粉含量提高1.3%～3.8%。甘肅農業大學、蘭州大學和甘肅凱迪生態農業科技有限公司對凹凸棒石包衣的磷二銨在油菜上試驗。油菜有效結莢數較對照增加2.3%，產量提高25.3%；油菜收后復種小麥，施包衣二銨的小麥生物量提高57.7%，表明具有明顯的緩釋效果。單施凹凸棒石可使草莓、圓茄、番茄、黃瓜、籽瓜、芹菜和辣椒等果蔬作物增產2.2%～16.3%，產品品質不同程度地提高，特別碘、硒、鈣、鐵有益元素含量大幅度增加，體現了其功能性。蘭州大學、甘肅中醫藥大學、蘭州農業職業技術學院和甘肅農業大學在當歸、黨參、紅芪和甘草等中藥材上進行凹凸棒石增產提質的試驗研究，結果表明：施用凹凸棒石作為基質或輔料的處理均表現出增產和提高品質的作用。當歸施用凹凸棒石肥料的鮮產提高54.7%～50.4%，揮發油含量提高0.7個百分點；紅芪產量提高23.4%，莖葉和地下部根中多糖含量有所提高；甘肅省農科院土壤肥料與節水農業研究所在枸杞上試驗，施用凹凸棒石有機肥的與對照相比，盛果期和秋果期干果產量提高13.2%～23.2%和46.5%～67.5%，單粒鮮果長度增加2.0%～12.2%，直徑增加0.2%～17.9%，水分含量降低0.9%～5.6%，品相變好，品質提高。甘肅農墾農業研究院和甘肅農科院中藥材研究所分別研究了凹凸棒石種子丸粒化技術，對百號、黨參等小粒藥材種子丸粒化后保苗和精量播種效果良好，其中百號種子丸粒化技術推廣應用已長達10多年，產生經濟效益數千萬元計；黨參種子丸粒化技術獲國家應用專利證書。相關學者還研究了凹凸棒石材對氮、磷養分的吸附、緩釋機理及對土壤質地的改良作用。結果表明：施含凹凸棒石的新型礦物有機肥的與對照相比，土壤有機質含量增加8.6%～12.7%，土壤容重降低1.3%～6.5%，土壤孔隙度增大1.4%～6.3%。

（二）在畜牧業生產上應用研究

凹凸棒石作為添加劑使用時，可有效提高畜禽的生產性能，提高免疫力。甘肅西部凹凸棒石應用研究院和甘肅省農業科學院在蛋雞基礎飼糧（玉米-豆粕-雜粕型）中添加不同比例的凹凸棒石粉，觀察其對雞蛋品質的影響。表明基礎飼糧+1.5%凹凸棒石粉效果較好，與不添加凹凸棒石粉基礎飼糧相比，蛋殼厚度顯著提高，平均蛋重、哈氏單位、蛋殼強度、單位面積蛋殼重均有不同程度提高。在基礎飼糧中添加不同比例的凹凸棒石粉，觀察其對蛋雞生產性能的影響，表明與對照組相比，基礎飼糧+1.5%凹凸棒石粉處理組入舍母雞產蛋率顯著提高，料蛋比相應降低。

（三）在農業生產上成果應用現狀

迄今為止，白銀市已有研發凹凸棒石產品的企業25家，其中擁有礦權可開采原礦的企業11家，加工凹凸棒粉和顆粒的企業2家。加工各類凹凸棒石肥料的企業4家。年產能達到22.4萬t，年總產值達4.4億元。凹凸棒石粉主要銷往陜西、山東及河北等地，而凹凸棒石肥料重點銷往陜西、青海、寧夏和新疆等地，主要應用于蘋果、獼猴桃、枸杞及棉花等高效果樹和經濟作物，山東壽光在日光暖室反季節設施蔬菜上也有應用。

三、凹凸棒石新型材料在生態農業上應用的前景

（一）作為肥料的輔料利用

研究和實踐證明，利用凹凸棒石作為肥料輔料比其他材料優越，既可發揮對化肥的緩釋作用，又可充分利用凹凸棒石中的多種微量元素，起到增加產量、提高品質的雙重作用。符合國家控制化肥用量、構建綠色生態農業的政策方略。

（二）作為基質的配料利用

發展現代生態農業、承接東部商品蔬菜基地向西部轉移和生產優質綠色果菜產品是甘肅省的戰略決策，而這一戰略的實施重點是發展設施農業，瓶頸是基質的生產供給。由于環保政策的進一步強化，作為基質重要的配料蛭石禁止生產，凹凸棒石替代蛭石，作為基質的配料使用，既可發揮保水作用，也可發揮功能性作用。

（三）作為改變板結土壤的調理劑利用

由于長期施用化肥導致土壤面源污染、有機質含量下降、土壤嚴重板結，已成為影響作物產量穩定和提高的突出問題。利用凹凸棒石納米級多孔結構的特性作為土壤調理劑使用，可有效改善和緩解土壤板結，使土壤容重明顯降低，孔隙度有效增加，保水能力和通透能力明顯提高。

（四）作為耕地的修復劑利用

由于污染型工礦企業排污和農田澆灌含重金屬的污水及化肥過量使用，導致農田面源污染時有發生，再通過生物鏈傳導給農產品，致農產品有害重金屬含量超標。發揮凹凸棒石的離子吸附功能制成修復劑，使有害重金屬在土壤中鈍化，可有效地修復污染耕地。研究表明：凹凸棒石的陽離子交換量為5～20mmol/100g，外表面積280m2／g，內表面積635m2／g，可有效吸附土壤重金屬。

（五）作為鹽堿地的改良劑利用

鹽堿地在我省分布廣泛，約300多萬畝，且有擴大的趨勢。在張掖市鹽漬化土壤上試驗表明。凹凸棒石對鈉和鉀離子有較強的吸附作用，脫鹽率高達64.9%。據研究表明：凹凸棒石經酸化處理的改良劑對改造鹽堿地效果良好。

（六）作為早區的保水材料利用

干旱是北方地區農業不可逾越的自然條件。利用凹凸棒石的納米性、多孔性和吸附特性用于土壤保水，學界沒有爭議。中科院蘭州分院在多地多點試驗研究表明，用凹凸棒石配制的多功能植被恢復復合材料，具有保水抗旱、改良土壤、抑制鹽堿、緩釋營養和促進植物生根生長的多重功能。

（七）作為小粒作物種子的丸粒材料利用

許多藥用作物和蔬菜的種子較小，千粒重僅零點幾克，不宜機械化播種，更無法實行精量播種，用凹凸棒石材料進行丸粒化處理，讓小粒種子擴大10～15倍體量，完全可實現機械化播種，且有促進種子有效發芽和形成壯苗的綜合作用。

（八）作為畜禽養殖業的飼料添加劑利用

在畜禽養殖業中常用添加魚粉、骨粉、中藥材下腳料等以提高畜禽的生產性能，增強抗病和免疫能力，而在飼料中添加凹凸棒石粉能起到同樣效果。因此，在廣大的牧區已將凹凸棒石粉制成舔磚使用，有效地提高了牛、羊抗病能力和生產性能；在養雞業中添加凹凸棒石粉可控制雞的腸胃疾病發生，并提高產蛋量。