文章來(lai)源：中(zhong)國寶武 發布時間：2019-07-13
1.項目背景
自2011年(nian)開(kai)(kai)始，上海寶鋼新型(xing)建材科(ke)(ke)技有(you)限公司在多(duo)(duo)(duo)年(nian)冶金渣(zha)資源化研究利用基礎(chu)上，開(kai)(kai)始探索冶金渣(zha)在農業中的(de)應用方向，先后與國際竹(zhu)藤(teng)網絡中心、湖南雜交水(shui)稻研究所、江蘇農科(ke)(ke)院(yuan)(yuan)、上海農科(ke)(ke)院(yuan)(yuan)等多(duo)(duo)(duo)家科(ke)(ke)研院(yuan)(yuan)所合作(zuo)，開(kai)(kai)發出粉狀硅(gui)(gui)肥(fei)、顆粒硅(gui)(gui)肥(fei)、含硅(gui)(gui)復混肥(fei)等多(duo)(duo)(duo)種土(tu)壤(rang)(rang)調理劑(ji)及肥(fei)料產品，并在多(duo)(duo)(duo)種作(zuo)物(wu)上進行(xing)試驗，研究硅(gui)(gui)肥(fei)對作(zuo)物(wu)生長和土(tu)壤(rang)(rang)環境的(de)影響，積累了豐富的(de)數據，為冶金渣(zha)在農業中的(de)應用打下了堅實基礎(chu)。
2.項目情況
以冶金(jin)渣加工的(de)硅肥(fei)與傳統(tong)大元素化肥(fei)相(xiang)結(jie)合，開(kai)發的(de)含硅復混肥(fei)同時滿足了(le)提供營(ying)養和土壤改良的(de)目的(de)，且不(bu)會給用(yong)戶帶來額(e)外人工成本。本項目的(de)設計主要基于(yu)以下(xia)幾方(fang)面考慮：
（1）以(yi)(yi)安全性高、有效性高的(de)冶金渣為(wei)原料， 經過烘干、粉磨和造粒等工藝(yi)加工而成的(de)硅(gui)肥產(chan)品，具有以(yi)(yi)下功能：提供植物生長所需的(de)多種中微(wei)量元素，調節土壤酸(suan)堿度、降低鹽漬化(hua)危害、降低土壤中重金屬活性等。
（2）傳統硅(gui)肥(fei)產品存在一些問題(ti)，如粉狀硅(gui)肥(fei)吸(xi)收利(li)用率高，但容(rong)易造成(cheng)揚塵污染；以硅(gui)酸鈉溶(rong)液為(wei)粘結(jie)劑(ji)造粒的(de)硅(gui)肥(fei)顆粒強度高，但施入土壤中后難分散，從而影響了植物的(de)吸(xi)收利(li)用。
（3）普通復(fu)混肥(fei)一般由(you)氮(dan)磷(lin)鉀肥(fei)混合(he)而成(cheng)，尿素是常用(yong)的(de)(de)一種氮(dan)肥(fei)，但吸收(shou)利用(yong)率低（僅30%左右(you)），未吸收(shou)的(de)(de)部分會造成(cheng)大氣、土壤和水(shui)污染(ran)。包(bao)膜(mo)法(fa)可(ke)以提高(gao)吸收(shou)利用(yong)率，但常見的(de)(de)硫磺或樹脂(zhi)包(bao)衣材(cai)料，存在價格高(gao)、降解難和影(ying)響土壤質量(liang)等問題，亟待尋找環境(jing)友好(hao)型(xing)的(de)(de)包(bao)膜(mo)材(cai)料。
（4）以冶金渣加工的粉狀硅肥對尿(niao)素(su)進行包膜，再與磷鉀肥混合(he)成(cheng)含硅復混肥，可以提供農(nong)作物生長(chang)所需的氮磷鉀和多種(zhong)中微(wei)量元素(su)，尿(niao)素(su)釋放后形成(cheng)的硅肥空殼(ke)較易分散于土(tu)壤中，不影響(xiang)植物吸收利用，另外(wai)含硅復混肥還可以緩(huan)慢改(gai)良土(tu)壤，是一(yi)種(zhong)環境(jing)友(you)好型肥料(liao)。
圖1 硅(gui)包尿(niao)素(su)及含硅(gui)復混肥
3.技術特點
本(ben)(ben)項(xiang)目(mu)是對(dui)多(duo)年的(de)(de)(de)研究成果(guo)的(de)(de)(de)總結，在項(xiang)目(mu)過(guo)程中，經過(guo)長(chang)期的(de)(de)(de)跟蹤檢測(ce)，從大量的(de)(de)(de)鋼鐵工業副產物(wu)中找到安全(quan)性高、有效(xiao)成分(fen)含量高的(de)(de)(de)原(yuan)料；長(chang)期對(dui)不同(tong)地點(dian)不同(tong)作物(wu)的(de)(de)(de)試驗(yan)(yan)，確(que)定了(le)產品(pin)(pin)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)方(fang)法和使(shi)用(yong)(yong)效(xiao)果(guo)；經過(guo)用(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)實際使(shi)用(yong)(yong)驗(yan)(yan)證，進一步(bu)確(que)定了(le)產品(pin)(pin)的(de)(de)(de)應用(yong)(yong)效(xiao)果(guo)。本(ben)(ben)項(xiang)目(mu)的(de)(de)(de)產品(pin)(pin)具有以下特點(dian)：
（1）成本低。市場上目前(qian)的硅肥產(chan)(chan)品，一般以富硅礦石為原(yuan)料，經過煅(duan)(duan)燒、粉磨、造粒加工而成，原(yuan)料成本高(gao)，能(neng)耗高(gao)，售價高(gao)，而以精選(xuan)的冶(ye)金渣為原(yuan)料，可以省去煅(duan)(duan)燒環節，節省大(da)量能(neng)耗和生產(chan)(chan)成本，價格更易(yi)為用(yong)戶接受。
（2）安全性。原料(liao)經過長(chang)期跟蹤(zong)檢測(ce)，重金屬含量遠(yuan)低于(yu)國標限值，產品安全性有保(bao)障(zhang)。
（3）使用(yong)(yong)方(fang)(fang)便。產品(pin)設計(ji)考慮(lv)到用(yong)(yong)戶用(yong)(yong)肥(fei)習慣，將硅肥(fei)與普通氮磷鉀(jia)肥(fei)進行(xing)結合，含硅復(fu)混(hun)肥(fei)與普通復(fu)混(hun)肥(fei)使用(yong)(yong)方(fang)(fang)法一致，不會帶來額外用(yong)(yong)工成本。
（4）環保性。一般(ban)包膜型肥料存在包膜材(cai)料難以(yi)降(jiang)(jiang)解(jie)問題，以(yi)硅(gui)肥為包膜材(cai)料，可以(yi)與(yu)土壤融為一體，不會產生難降(jiang)(jiang)解(jie)問題。
（5）營養均衡。在為(wei)植物(wu)提(ti)供生長所需的氮磷鉀元素(su)同時，還能提(ti)供硅鈣鎂等多種中微量(liang)元素(su)，持續補充土壤(rang)因不合理耕作而缺失的中微量(liang)元素(su)。
（6）土(tu)(tu)(tu)壤(rang)調理功能(neng)。本產(chan)品具(ju)有調節土(tu)(tu)(tu)壤(rang)pH值，鈍化重金(jin)屬等一般化肥產(chan)品不具(ju)有的土(tu)(tu)(tu)壤(rang)調理功能(neng)，可(ke)以長期的改善(shan)土(tu)(tu)(tu)壤(rang)環境。
4.推廣應用情況
經過前期推廣，本項目(mu)以(yi)原料(liao)(liao)輸出和技術指導的(de)方式，在(zai)吉(ji)林、山東(dong)、江蘇、安(an)徽、湖(hu)南、湖(hu)北、廣東(dong)等地的(de)多家肥料(liao)(liao)加工企業實現了含(han)硅肥料(liao)(liao)產品的(de)生(sheng)產及(ji)市場推廣，用戶反映(ying)使用效果(guo)良(liang)好，使用后(hou)農作物（如水稻、小麥、棉花、蘋果(guo)等）的(de)產量及(ji)品質均有所(suo)提高，酸性土壤和鹽漬化土壤改良(liang)、土壤重金屬鈍化也取得了不俗的(de)效果(guo)。
應用(yong)案例1：水(shui)稻(dao)種植中(zhong)使(shi)用(yong)含硅肥(fei)料(liao)產品(pin)，抗倒伏性能顯著(zhu)提(ti)升（圖2，左(zuo)為(wei)未(wei)使(shi)用(yong)，右(you)為(wei)施(shi)含硅肥(fei)料(liao)產品(pin)），產量（圖3，自左(zuo)向右(you)，分(fen)別為(wei)未(wei)施(shi)肥(fei)、施(shi)普通復混肥(fei)、施(shi)含硅復混肥(fei)）和稻(dao)米品(pin)質提(ti)高(gao)明顯。水(shui)稻(dao)產量及稻(dao)米品(pin)質檢測數據見表1、2。
圖2 硅肥提高水稻抗倒伏(fu)性
圖3 硅肥提高水稻產量
表(biao)1 不(bu)同施肥(fei)處理下水稻產(chan)量(liang)
| 施肥處理
|
水稻產量（小(xiao)區）（kg）
|
增(zeng)產率(lv)（%）
|
||||
|
|
1
|
2
|
3
|
理(li)論產量（畝）
|
與未施(shi)肥(fei)對比
|
與普(pu)通肥相比
|
| 未施肥
|
19.24
|
16.92
|
18.29
|
403.60
|
-
|
-
|
| 普通(tong)肥
|
28.72
|
29.47
|
26.08
|
624.55
|
54.7
|
-
|
| 含(han)硅復(fu)混肥
|
32.21
|
29.78
|
31.37
|
684.57
|
69.6
|
9.6
|
表(biao)2 不同施肥處理下(xia)稻谷品質(zhi)指標
| 品質指標（%）
|
施肥處理
|
||
|
|
未施肥
|
普通肥
|
含硅復混肥
|
| 蛋白質
|
5.73
|
5.94
|
6.27
|
| 天冬氨酸（Asp)
|
0.491
|
0.505
|
0.532
|
| 蘇氨酸(suan)（Thr)
|
0.23
|
0.234
|
0.243
|
| 絲氨酸（Ser)
|
0.262
|
0.271
|
0.285
|
| 谷(gu)氨酸（Glu)
|
0.831
|
0.863
|
0.913
|
| 甘氨(an)酸（Gly)
|
0.242
|
0.244
|
0.254
|
| 丙氨酸（Ala)
|
0.307
|
0.311
|
0.323
|
| 纈氨酸（Val)
|
0.197
|
0.207
|
0.216
|
| 蛋(dan)氨酸（Met)
|
0.095
|
0.085
|
0.089
|
| 異亮(liang)氨酸（Ile)
|
0.144
|
0.151
|
0.156
|
| 亮氨(an)酸（Leu)
|
0.375
|
0.386
|
0.409
|
| 酪氨酸（Tyr)
|
0.197
|
0.204
|
0.217
|
| 苯(ben)丙(bing)氨酸（Phe)
|
0.243
|
0.251
|
0.262
|
| 賴氨酸（Lys)
|
0.21
|
0.207
|
0.213
|
| 組氨(an)酸(suan)（His)
|
0.196
|
0.202
|
0.212
|
| 精(jing)氨酸（Arg)
|
0.407
|
0.421
|
0.433
|
| 脯氨酸（Pro)
|
0.315
|
0.326
|
0.343
|
| 總氨(an)基酸（Total)
|
4.74
|
4.87
|
5.1
|
從表(biao)1可(ke)以(yi)看出，施(shi)含(han)(han)硅復混肥比(bi)施(shi)普(pu)通肥每(mei)畝(mu)可(ke)以(yi)增產約10%，從表(biao)2可(ke)以(yi)看出，使用含(han)(han)硅復混肥后，稻(dao)米的蛋白質含(han)(han)量(liang)和(he)氨基(ji)酸含(han)(han)量(liang)比(bi)普(pu)通肥有明顯(xian)提高，稻(dao)米品質提高明顯(xian)。
應(ying)用案例2：重(zhong)金屬污染(ran)酸性(xing)土(tu)壤中小青(qing)菜種植試驗（圖4，自(zi)左(zuo)向右根據土(tu)壤重(zhong)量添(tian)加含(han)硅(gui)(gui)肥料），使用含(han)硅(gui)(gui)肥料后，小青(qing)菜的(de)長勢明顯好轉。小青(qing)菜的(de)產量及重(zhong)金屬含(han)量檢(jian)測數據見表3和表4。
圖4 硅肥降低重(zhong)金屬含量
表3 不同施(shi)肥(fei)處(chu)理下青菜植(zhi)株鮮重
| 施肥(fei)處理
|
產量（植株(zhu)鮮(xian)重）（g）
|
|||||
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
處理總重
|
| CK
|
15.4
|
22.8
|
8.9
|
11.4
|
4.6
|
63.1
|
| 0.2%
|
13.9
|
26.2
|
32.9
|
16.8
|
28.5
|
118.3
|
| 0.4%
|
30.5
|
17.9
|
38.5
|
27.2
|
34.7
|
148.8
|
表4 不同施肥處理下青菜重金屬(shu)的含量
| 施肥
處理
|
重金屬(shu)含量(liang)(mg/kg)
|
||||||||
|
|
Pb
|
降低率（%）
|
Cd
|
降低(di)率(lv)（%）
|
Cr
|
降(jiang)低率（%）
|
Hg
|
As
|
降(jiang)低率（%）
|
| CK
|
15.5
|
-
|
11.11
|
-
|
10.12
|
-
|
--
|
35.55
|
-
|
| 0.2%
|
14.74
|
4.9
|
10.37
|
6.7
|
8.79
|
13.1
|
--
|
35.02
|
1.5
|
| 0.4%
|
9.69
|
37.5
|
9.52
|
14.3
|
7.76
|
23.3
|
--
|
33.96
|
4.5
|
從(cong)表(biao)3可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)看出，施用含(han)硅肥(fei)料可(ke)(ke)(ke)有(you)效提高青菜產(chan)量，且(qie)隨著施肥(fei)量增(zeng)(zeng)大，產(chan)量也相對提高。從(cong)表(biao)4可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)看出，施用硅肥(fei)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)降(jiang)低重金(jin)屬(shu)(shu)污染土壤栽(zai)培青菜的主(zhu)要重金(jin)屬(shu)(shu)的含(han)量，且(qie)隨著施肥(fei)量增(zeng)(zeng)大，重金(jin)屬(shu)(shu)含(han)量降(jiang)低更(geng)多。
應用(yong)(yong)案例3：鹽堿(jian)地(di)小麥(mai)種植中(zhong)施用(yong)(yong)含硅肥料產品(pin)，小麥(mai)長勢(shi)顯著好(hao)于未施用(yong)(yong)的(de)（圖5，圖中(zhong)左為(wei)使(shi)用(yong)(yong)含硅肥料產品(pin)，右為(wei)未使(shi)用(yong)(yong)）。
圖5 硅肥(fei)在鹽(yan)堿地小麥上的應用
5.前進展望
多年來(lai)，掠奪式(shi)的(de)(de)農(nong)業生產(chan)過程中使用(yong)了大量的(de)(de)化(hua)(hua)肥(fei)和(he)(he)農(nong)藥，土(tu)壤(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量不(bu)(bu)斷(duan)下降，酸化(hua)(hua)板結、鹽漬化(hua)(hua)、重金屬污染等多種土(tu)壤(rang)問題爆發，土(tu)壤(rang)的(de)(de)治理已(yi)到(dao)了刻不(bu)(bu)容緩的(de)(de)地步(bu)。《到(dao)2020年化(hua)(hua)肥(fei)使用(yong)量零增長行動方案》等政(zheng)策的(de)(de)出(chu)臺(tai)和(he)(he)落實，表明我國政(zheng)府(fu)已(yi)經開始行動，正在積極推(tui)動農(nong)業土(tu)壤(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量提(ti)(ti)升(sheng)工(gong)程，與此(ci)同時(shi)，普通百姓(xing)對于土(tu)壤(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量提(ti)(ti)升(sheng)必(bi)(bi)要性的(de)(de)認識不(bu)(bu)斷(duan)提(ti)(ti)升(sheng)，具有提(ti)(ti)供植物(wu)營(ying)養(yang)和(he)(he)改(gai)良土(tu)壤(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量功效的(de)(de)硅肥(fei)類產(chan)品，必(bi)(bi)將在在農(nong)業生產(chan)和(he)(he)土(tu)壤(rang)改(gai)良中獲得越(yue)來(lai)越(yue)多的(de)(de)關注，并發揮越(yue)來(lai)越(yue)重要的(de)(de)作用(yong)。專家(jia)預言，如(ru)果(guo)按照(zhao)日本的(de)(de)土(tu)壤(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量標準，我國硅肥(fei)產(chan)品年需求量應(ying)當在3500萬(wan)噸以上(shang)。
以安全(quan)性高、有效性高的(de)鋼鐵工(gong)(gong)業(ye)副產(chan)(chan)物為原料加工(gong)(gong)的(de)硅肥(fei)產(chan)(chan)品，用于農業(ye)生產(chan)(chan)和(he)土壤改(gai)良，實現了資源(yuan)再生利用，降(jiang)低能(neng)耗和(he)污染(ran)，如能(neng)得到大范圍推廣應用，既能(neng)為鋼鐵工(gong)(gong)業(ye)副產(chan)(chan)物減量(liang)化和(he)資源(yuan)化利用找(zhao)到新途(tu)徑，也能(neng)突破(po)工(gong)(gong)農業(ye)間和(he)行業(ye)-社(she)會(hui)間的(de)工(gong)(gong)業(ye)生態鏈接，大規模(mo)的(de)提升土壤質量(liang)，具有良好的(de)社(she)會(hui)效益和(he)經濟效益。
【責任編輯：李凡】
