文章來源：中國(guo)寶武(wu) 發布(bu)時間：2019-07-13
1.項目背景
自2011年開始，上(shang)海(hai)寶(bao)鋼新型建(jian)材(cai)科技有限公司(si)在(zai)(zai)多年冶(ye)金(jin)(jin)渣資源化研究利用(yong)(yong)基礎上(shang)，開始探索(suo)冶(ye)金(jin)(jin)渣在(zai)(zai)農(nong)業中(zhong)的應(ying)用(yong)(yong)方(fang)向，先后與(yu)國際(ji)竹藤(teng)網絡(luo)中(zhong)心、湖南(nan)雜交水稻研究所、江蘇農(nong)科院、上(shang)海(hai)農(nong)科院等(deng)多家科研院所合(he)作，開發(fa)出粉狀硅肥、顆(ke)粒硅肥、含硅復混肥等(deng)多種(zhong)土壤調理劑及肥料產品，并在(zai)(zai)多種(zhong)作物上(shang)進行試驗，研究硅肥對作物生(sheng)長和土壤環境的影(ying)響，積累了(le)豐富的數據，為冶(ye)金(jin)(jin)渣在(zai)(zai)農(nong)業中(zhong)的應(ying)用(yong)(yong)打下(xia)了(le)堅實(shi)基礎。
2.項目情況
以(yi)冶(ye)金渣加工的硅肥(fei)與傳統大元素化肥(fei)相結(jie)合，開發的含硅復混肥(fei)同時(shi)滿足了提供(gong)營(ying)養和土壤改良的目的，且不(bu)會給用(yong)戶(hu)帶來(lai)額(e)外人工成本。本項目的設(she)計主要基(ji)于(yu)以(yi)下幾(ji)方面考(kao)慮：
（1）以(yi)安全性高(gao)、有(you)(you)效性高(gao)的冶金渣(zha)為原(yuan)料， 經過烘(hong)干、粉磨和造粒等(deng)(deng)工藝加工而成的硅肥(fei)產品，具有(you)(you)以(yi)下功(gong)能(neng)：提供植(zhi)物生長所需的多種中(zhong)微量元素(su)，調(diao)節土壤(rang)酸(suan)堿度、降低(di)鹽漬化危害、降低(di)土壤(rang)中(zhong)重金屬活性等(deng)(deng)。
（2）傳統硅肥產品存在一些問(wen)題，如(ru)粉狀(zhuang)硅肥吸收利用率高(gao)，但容易(yi)造(zao)成揚塵污染；以硅酸鈉溶液為粘(zhan)結劑造(zao)粒的硅肥顆粒強度高(gao)，但施(shi)入土壤中后難分散，從(cong)而影(ying)響了植(zhi)物的吸收利用。
（3）普通復混肥一(yi)般由氮磷(lin)鉀(jia)肥混合而成，尿素是常用的一(yi)種氮肥，但吸收利用率低（僅30%左(zuo)右(you)），未吸收的部分(fen)會造成大氣、土壤和水污染(ran)。包膜(mo)法可以提高吸收利用率，但常見(jian)的硫磺或樹脂包衣材料，存在價格高、降解(jie)難和影響土壤質(zhi)量等問(wen)題(ti)，亟待尋找環境友好型的包膜(mo)材料。
（4）以(yi)冶金渣加工的(de)粉狀硅(gui)(gui)肥(fei)對尿素進(jin)行包膜(mo)，再(zai)與磷鉀肥(fei)混(hun)合(he)成(cheng)含硅(gui)(gui)復混(hun)肥(fei)，可(ke)以(yi)提供(gong)農作物(wu)生(sheng)長所需的(de)氮磷鉀和多種(zhong)中微量元素，尿素釋(shi)放后形成(cheng)的(de)硅(gui)(gui)肥(fei)空殼較易分散于土壤(rang)中，不影響植(zhi)物(wu)吸收利用，另外含硅(gui)(gui)復混(hun)肥(fei)還可(ke)以(yi)緩慢改良土壤(rang)，是一(yi)種(zhong)環境友好型肥(fei)料。
圖(tu)1 硅包尿素及含(han)硅復混肥
3.技術特點
本項(xiang)目(mu)是對多年的(de)研究成(cheng)(cheng)果的(de)總結，在項(xiang)目(mu)過程中，經(jing)過長(chang)期的(de)跟蹤(zong)檢(jian)測，從大量的(de)鋼鐵工業副產物中找(zhao)到安全性(xing)高、有效成(cheng)(cheng)分含量高的(de)原料；長(chang)期對不(bu)同地點(dian)不(bu)同作物的(de)試驗(yan)，確定(ding)了產品的(de)使(shi)用方法和使(shi)用效果；經(jing)過用戶的(de)實際使(shi)用驗(yan)證，進一步確定(ding)了產品的(de)應用效果。本項(xiang)目(mu)的(de)產品具有以下特點(dian)：
（1）成(cheng)本(ben)低。市(shi)場上目前的(de)硅(gui)肥(fei)產品(pin)，一般(ban)以(yi)富硅(gui)礦(kuang)石為(wei)原料(liao)，經過煅(duan)燒、粉磨、造粒(li)加工(gong)而成(cheng)，原料(liao)成(cheng)本(ben)高(gao)，能耗高(gao)，售(shou)價高(gao)，而以(yi)精選的(de)冶金渣為(wei)原料(liao)，可以(yi)省去煅(duan)燒環節(jie)，節(jie)省大量能耗和生產成(cheng)本(ben)，價格更易為(wei)用戶(hu)接受。
（2）安全性。原(yuan)料經過長期跟(gen)蹤檢(jian)測，重(zhong)金屬(shu)含量遠低于(yu)國標限值，產品安全性有保障(zhang)。
（3）使(shi)用方便。產(chan)品設計考慮到用戶(hu)用肥習慣(guan)，將硅肥與普通(tong)(tong)氮(dan)磷鉀肥進行結合，含硅復混肥與普通(tong)(tong)復混肥使(shi)用方法一致(zhi)，不(bu)會(hui)帶來額(e)外用工成(cheng)本。
（4）環保性。一般包膜型(xing)肥料(liao)(liao)存(cun)在(zai)包膜材(cai)(cai)料(liao)(liao)難以(yi)(yi)降(jiang)解問題，以(yi)(yi)硅(gui)肥為包膜材(cai)(cai)料(liao)(liao)，可以(yi)(yi)與土壤融為一體，不會產生難降(jiang)解問題。
（5）營養均衡。在為植物(wu)提供(gong)生(sheng)長所需的(de)氮磷鉀元(yuan)素(su)同(tong)時，還能(neng)提供(gong)硅鈣鎂等多種中微(wei)量元(yuan)素(su)，持(chi)續補充(chong)土壤(rang)因不合(he)理耕作而缺失的(de)中微(wei)量元(yuan)素(su)。
（6）土(tu)壤(rang)(rang)(rang)調理(li)功能(neng)。本產(chan)品(pin)具有調節土(tu)壤(rang)(rang)(rang)pH值，鈍化(hua)重金屬等一般(ban)化(hua)肥(fei)產(chan)品(pin)不具有的(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)調理(li)功能(neng)，可以長期的(de)改善土(tu)壤(rang)(rang)(rang)環境。
4.推廣應用情況
經過前期推廣，本項目(mu)以原料輸(shu)出和技術指導(dao)的方式，在吉林、山東(dong)、江蘇、安徽、湖(hu)南、湖(hu)北(bei)、廣東(dong)等地的多(duo)家肥(fei)料加工(gong)企業實現了(le)含硅肥(fei)料產(chan)品(pin)的生產(chan)及市場(chang)推廣，用戶(hu)反映使(shi)用效(xiao)果良(liang)好，使(shi)用后農作物(wu)（如水稻(dao)、小麥、棉(mian)花(hua)、蘋果等）的產(chan)量及品(pin)質均(jun)有所(suo)提高，酸(suan)性土壤和鹽漬化土壤改良(liang)、土壤重金(jin)屬鈍化也(ye)取得了(le)不俗的效(xiao)果。
應用案例1：水稻(dao)種植(zhi)中使用含硅(gui)肥(fei)(fei)(fei)料產(chan)品，抗(kang)倒伏性能顯(xian)(xian)著提升（圖(tu)2，左為未(wei)使用，右為施含硅(gui)肥(fei)(fei)(fei)料產(chan)品），產(chan)量（圖(tu)3，自左向右，分(fen)別(bie)為未(wei)施肥(fei)(fei)(fei)、施普通復(fu)混肥(fei)(fei)(fei)、施含硅(gui)復(fu)混肥(fei)(fei)(fei)）和稻(dao)米品質提高明顯(xian)(xian)。水稻(dao)產(chan)量及稻(dao)米品質檢測數據見(jian)表1、2。
圖(tu)2 硅肥(fei)提高水稻抗倒伏性
圖3 硅肥提高水稻產量(liang)
表1 不同施肥處理下水(shui)稻產量(liang)
| 施肥處理
|
水(shui)稻(dao)產(chan)量（小區）（kg）
|
增產率（%）
|
||||
|
|
1
|
2
|
3
|
理論產量(liang)（畝）
|
與未施肥對(dui)比
|
與普通肥相比(bi)
|
| 未(wei)施肥
|
19.24
|
16.92
|
18.29
|
403.60
|
-
|
-
|
| 普通(tong)肥
|
28.72
|
29.47
|
26.08
|
624.55
|
54.7
|
-
|
| 含硅復(fu)混肥
|
32.21
|
29.78
|
31.37
|
684.57
|
69.6
|
9.6
|
表2 不同施肥處理下稻谷品質指標
| 品質(zhi)指標（%）
|
施肥處理
|
||
|
|
未施肥
|
普(pu)通肥(fei)
|
含硅復(fu)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（Thr)
|
0.23
|
0.234
|
0.243
|
| 絲(si)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(bing)氨酸（Ala)
|
0.307
|
0.311
|
0.323
|
| 纈(xie)氨酸（Val)
|
0.197
|
0.207
|
0.216
|
| 蛋氨(an)酸（Met)
|
0.095
|
0.085
|
0.089
|
| 異亮氨酸(suan)（Ile)
|
0.144
|
0.151
|
0.156
|
| 亮氨酸(suan)（Leu)
|
0.375
|
0.386
|
0.409
|
| 酪(lao)氨酸（Tyr)
|
0.197
|
0.204
|
0.217
|
| 苯丙氨(an)酸（Phe)
|
0.243
|
0.251
|
0.262
|
| 賴氨酸（Lys)
|
0.21
|
0.207
|
0.213
|
| 組氨酸（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(zong)氨基酸（Total)
|
4.74
|
4.87
|
5.1
|
從(cong)表(biao)1可(ke)(ke)以(yi)看出(chu)，施含(han)硅(gui)復混肥比(bi)施普通(tong)肥每畝可(ke)(ke)以(yi)增產約10%，從(cong)表(biao)2可(ke)(ke)以(yi)看出(chu)，使用含(han)硅(gui)復混肥后(hou)，稻(dao)米(mi)的蛋白質含(han)量和氨(an)基酸含(han)量比(bi)普通(tong)肥有明(ming)顯提高(gao)，稻(dao)米(mi)品質提高(gao)明(ming)顯。
應用案例2：重金(jin)屬(shu)污染酸性土壤中小青(qing)(qing)菜種植試(shi)驗（圖(tu)4，自左向右根據土壤重量(liang)添加含硅(gui)肥料(liao)(liao)），使用含硅(gui)肥料(liao)(liao)后，小青(qing)(qing)菜的長勢明顯(xian)好轉。小青(qing)(qing)菜的產量(liang)及重金(jin)屬(shu)含量(liang)檢測數據見表(biao)3和表(biao)4。
圖4 硅肥降低(di)重(zhong)金屬(shu)含(han)量(liang)
表3 不同施肥處理下青菜(cai)植株鮮重
| 施肥處理
|
產量（植株鮮重）（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(xia)青菜重金屬的含量
| 施肥
處理
|
重金屬含量(mg/kg)
|
||||||||
|
|
Pb
|
降低率（%）
|
Cd
|
降低率(lv)（%）
|
Cr
|
降(jiang)低(di)率（%）
|
Hg
|
As
|
降低(di)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
|
從表3可(ke)以(yi)看(kan)(kan)出(chu)，施(shi)用含(han)(han)硅肥料(liao)可(ke)有(you)效(xiao)提(ti)高(gao)青菜產量，且隨著(zhu)施(shi)肥量增大(da)，產量也(ye)相(xiang)對提(ti)高(gao)。從表4可(ke)以(yi)看(kan)(kan)出(chu)，施(shi)用硅肥可(ke)以(yi)降低重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)污染土壤栽培(pei)青菜的(de)(de)主要(yao)重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)含(han)(han)量，且隨著(zhu)施(shi)肥量增大(da)，重(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)含(han)(han)量降低更多(duo)。
應用(yong)(yong)案例3：鹽堿(jian)地小麥種(zhong)植中施用(yong)(yong)含(han)硅肥(fei)料產品，小麥長勢顯著好于未施用(yong)(yong)的（圖5，圖中左(zuo)為使用(yong)(yong)含(han)硅肥(fei)料產品，右(you)為未使用(yong)(yong)）。
圖5 硅(gui)肥在鹽堿地小麥(mai)上(shang)的應用
5.前進展望
多年來(lai)，掠奪式的(de)(de)農業生(sheng)(sheng)產(chan)過程(cheng)中(zhong)使用了大量(liang)的(de)(de)化(hua)(hua)肥(fei)和(he)農藥(yao)，土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)質量(liang)不斷下降，酸化(hua)(hua)板結、鹽(yan)漬(zi)化(hua)(hua)、重金(jin)屬污染等多種土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)問題(ti)爆發(fa)，土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)的(de)(de)治(zhi)理已到了刻不容緩(huan)的(de)(de)地步(bu)。《到2020年化(hua)(hua)肥(fei)使用量(liang)零增(zeng)長行動方(fang)案》等政(zheng)策的(de)(de)出臺和(he)落實，表明我(wo)國政(zheng)府已經(jing)開始行動，正(zheng)在積(ji)極推動農業土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)質量(liang)提升(sheng)工程(cheng)，與此同時，普通百姓對(dui)于土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)質量(liang)提升(sheng)必要性(xing)的(de)(de)認(ren)識不斷提升(sheng)，具(ju)有(you)提供植物營養和(he)改(gai)(gai)良土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)質量(liang)功效的(de)(de)硅(gui)肥(fei)類產(chan)品，必將(jiang)在在農業生(sheng)(sheng)產(chan)和(he)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)改(gai)(gai)良中(zhong)獲得越來(lai)越多的(de)(de)關注，并發(fa)揮越來(lai)越重要的(de)(de)作(zuo)用。專家(jia)預(yu)言，如(ru)果按照日本的(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)(rang)質量(liang)標準，我(wo)國硅(gui)肥(fei)產(chan)品年需求量(liang)應(ying)當(dang)在3500萬(wan)噸以(yi)上。
以(yi)安全性高、有(you)效性高的(de)鋼鐵工(gong)業副(fu)產物(wu)(wu)為(wei)(wei)原料加工(gong)的(de)硅肥產品，用于農(nong)業生(sheng)產和(he)土壤改良(liang)，實現了資源再生(sheng)利用，降低能(neng)耗和(he)污染，如(ru)能(neng)得到大(da)范圍推(tui)廣應用，既能(neng)為(wei)(wei)鋼鐵工(gong)業副(fu)產物(wu)(wu)減量化和(he)資源化利用找到新(xin)途(tu)徑，也能(neng)突破(po)工(gong)農(nong)業間(jian)(jian)和(he)行業-社(she)會間(jian)(jian)的(de)工(gong)業生(sheng)態鏈(lian)接，大(da)規模的(de)提升土壤質量，具(ju)有(you)良(liang)好的(de)社(she)會效益(yi)和(he)經濟效益(yi)。
【責任編輯：李凡】
