文章來(lai)源:中國寶(bao)武 發布時間:2019-07-13
1.項目背景
自2011年(nian)開始(shi),上海(hai)寶鋼新型建材科技有限公司在(zai)(zai)多(duo)年(nian)冶(ye)金(jin)渣資源(yuan)化研究利(li)用(yong)基礎上,開始(shi)探索冶(ye)金(jin)渣在(zai)(zai)農業中(zhong)(zhong)的(de)應用(yong)方(fang)向,先后與國(guo)際竹(zhu)藤網絡中(zhong)(zhong)心、湖南(nan)雜交水稻研究所、江蘇農科院(yuan)、上海(hai)農科院(yuan)等多(duo)家科研院(yuan)所合作(zuo)(zuo),開發出粉狀硅(gui)(gui)肥(fei)(fei)、顆(ke)粒(li)硅(gui)(gui)肥(fei)(fei)、含(han)硅(gui)(gui)復混肥(fei)(fei)等多(duo)種土壤調理劑及(ji)肥(fei)(fei)料產品(pin),并在(zai)(zai)多(duo)種作(zuo)(zuo)物上進行試驗,研究硅(gui)(gui)肥(fei)(fei)對(dui)作(zuo)(zuo)物生長和土壤環境的(de)影響,積累了(le)豐(feng)富的(de)數據,為冶(ye)金(jin)渣在(zai)(zai)農業中(zhong)(zhong)的(de)應用(yong)打下了(le)堅實基礎。
2.項目情況
以(yi)(yi)冶金渣加(jia)工的(de)硅(gui)肥與傳統大元素化肥相(xiang)結合,開(kai)發的(de)含(han)硅(gui)復(fu)混肥同(tong)時滿足了提供營養和土壤改良的(de)目的(de),且(qie)不會給(gei)用戶(hu)帶來額外人工成本(ben)。本(ben)項目的(de)設(she)計主要基于以(yi)(yi)下幾方(fang)面(mian)考慮:
(1)以(yi)安(an)全(quan)性(xing)高(gao)、有(you)(you)效性(xing)高(gao)的冶金(jin)(jin)渣為(wei)原(yuan)料, 經(jing)過烘干(gan)、粉磨和造(zao)粒等工藝加工而成的硅肥產品,具(ju)有(you)(you)以(yi)下功能:提供(gong)植物生長(chang)所需的多種(zhong)中(zhong)微量元(yuan)素(su),調節土壤(rang)酸(suan)堿度(du)、降低(di)鹽漬化危害、降低(di)土壤(rang)中(zhong)重金(jin)(jin)屬活性(xing)等。
(2)傳(chuan)統硅(gui)(gui)肥產品存在一(yi)些問題,如粉狀(zhuang)硅(gui)(gui)肥吸收(shou)利用率高,但容易造成揚(yang)塵(chen)污(wu)染(ran);以硅(gui)(gui)酸(suan)鈉(na)溶(rong)液為粘結劑造粒的(de)硅(gui)(gui)肥顆粒強度(du)高,但施入(ru)土壤中后難分(fen)散,從而(er)影響(xiang)了植物(wu)的(de)吸收(shou)利用。
(3)普通復混肥(fei)一(yi)般由氮(dan)磷鉀肥(fei)混合而成(cheng),尿素是常用的(de)一(yi)種氮(dan)肥(fei),但(dan)吸(xi)收利用率低(僅30%左右),未吸(xi)收的(de)部分會造成(cheng)大(da)氣、土(tu)壤和水污染(ran)。包膜法(fa)可(ke)以提(ti)高吸(xi)收利用率,但(dan)常見的(de)硫磺或樹(shu)脂包衣(yi)材(cai)料,存在價格高、降解難和影響土(tu)壤質量等問(wen)題,亟待尋找環境友(you)好(hao)型的(de)包膜材(cai)料。
(4)以(yi)冶金渣(zha)加工的粉狀(zhuang)硅肥對尿(niao)素(su)進行包膜(mo),再與磷鉀(jia)肥混(hun)合成(cheng)含硅復(fu)(fu)混(hun)肥,可(ke)以(yi)提供農作物生長(chang)所需(xu)的氮磷鉀(jia)和(he)多種中微量元素(su),尿(niao)素(su)釋(shi)放后形成(cheng)的硅肥空(kong)殼較易分散于土壤中,不(bu)影(ying)響植物吸收利用(yong),另外含硅復(fu)(fu)混(hun)肥還可(ke)以(yi)緩慢(man)改良土壤,是(shi)一種環(huan)境友好型肥料。


圖1 硅包尿素及含(han)硅復混肥
3.技術特點
本項目(mu)是(shi)對多年(nian)的(de)(de)研究(jiu)成果的(de)(de)總結,在項目(mu)過程中,經過長期(qi)的(de)(de)跟蹤(zong)檢測,從大量的(de)(de)鋼鐵(tie)工(gong)業(ye)副產(chan)(chan)物中找(zhao)到安(an)全性(xing)高(gao)、有(you)效成分含量高(gao)的(de)(de)原(yuan)料;長期(qi)對不同(tong)地點(dian)不同(tong)作物的(de)(de)試(shi)驗,確定(ding)了產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)使用(yong)方(fang)法和使用(yong)效果;經過用(yong)戶(hu)的(de)(de)實際使用(yong)驗證,進一(yi)步確定(ding)了產(chan)(chan)品(pin)的(de)(de)應用(yong)效果。本項目(mu)的(de)(de)產(chan)(chan)品(pin)具有(you)以下特點(dian):
(1)成本低。市場(chang)上目(mu)前(qian)的(de)硅(gui)肥產品,一般以(yi)富硅(gui)礦石為(wei)原(yuan)料(liao),經過煅(duan)燒、粉磨、造粒加工(gong)而(er)成,原(yuan)料(liao)成本高(gao),能(neng)耗高(gao),售價高(gao),而(er)以(yi)精選的(de)冶金渣為(wei)原(yuan)料(liao),可以(yi)省(sheng)去煅(duan)燒環(huan)節,節省(sheng)大量能(neng)耗和生(sheng)產成本,價格更易為(wei)用戶(hu)接受。
(2)安全(quan)性(xing)。原(yuan)料經過長期跟蹤檢測,重金屬含量(liang)遠低于國標限(xian)值,產品(pin)安全(quan)性(xing)有保(bao)障。
(3)使用(yong)方(fang)便。產品設計考慮到用(yong)戶用(yong)肥習慣,將硅(gui)肥與普(pu)通(tong)(tong)氮(dan)磷(lin)鉀肥進行(xing)結合,含(han)硅(gui)復(fu)混(hun)肥與普(pu)通(tong)(tong)復(fu)混(hun)肥使用(yong)方(fang)法一致,不會(hui)帶(dai)來額外用(yong)工成本(ben)。
(4)環保性。一般包(bao)膜(mo)型肥(fei)料存在包(bao)膜(mo)材料難以(yi)降解問題,以(yi)硅(gui)肥(fei)為(wei)包(bao)膜(mo)材料,可以(yi)與土壤融為(wei)一體,不會產生(sheng)難降解問題。
(5)營養均衡。在為植物提(ti)供(gong)生長所需的(de)氮磷鉀元(yuan)(yuan)素同時,還能提(ti)供(gong)硅(gui)鈣鎂等多種(zhong)中(zhong)微(wei)量元(yuan)(yuan)素,持(chi)續補充土壤因不合(he)理耕作而缺失(shi)的(de)中(zhong)微(wei)量元(yuan)(yuan)素。
(6)土(tu)壤(rang)調理功能(neng)。本產品具有調節土(tu)壤(rang)pH值,鈍化(hua)(hua)重金屬等(deng)一般化(hua)(hua)肥產品不具有的土(tu)壤(rang)調理功能(neng),可(ke)以長期(qi)的改(gai)善土(tu)壤(rang)環(huan)境。
4.推廣應用情況
經過前(qian)期推(tui)(tui)廣,本項目以原(yuan)料輸出(chu)和(he)(he)技(ji)術指(zhi)導的(de)(de)方(fang)式,在吉林、山東(dong)、江蘇、安徽、湖(hu)南(nan)、湖(hu)北、廣東(dong)等(deng)地的(de)(de)多(duo)家肥(fei)料加(jia)工企業實現(xian)了(le)含(han)硅肥(fei)料產(chan)品的(de)(de)生(sheng)產(chan)及(ji)市場推(tui)(tui)廣,用戶反映使用效果(guo)良好,使用后農作物(如水稻、小麥、棉花、蘋果(guo)等(deng))的(de)(de)產(chan)量及(ji)品質(zhi)均(jun)有所提高(gao),酸性土(tu)(tu)壤(rang)和(he)(he)鹽漬化(hua)土(tu)(tu)壤(rang)改良、土(tu)(tu)壤(rang)重金屬鈍(dun)化(hua)也(ye)取得了(le)不俗的(de)(de)效果(guo)。
應用案例1:水稻(dao)(dao)(dao)種(zhong)植(zhi)中使(shi)用含(han)(han)硅肥(fei)(fei)料(liao)產品,抗倒伏(fu)性(xing)能顯(xian)著提升(圖2,左為(wei)未使(shi)用,右(you)為(wei)施(shi)(shi)含(han)(han)硅肥(fei)(fei)料(liao)產品),產量(圖3,自左向右(you),分(fen)別為(wei)未施(shi)(shi)肥(fei)(fei)、施(shi)(shi)普通復(fu)混肥(fei)(fei)、施(shi)(shi)含(han)(han)硅復(fu)混肥(fei)(fei))和稻(dao)(dao)(dao)米品質提高明(ming)顯(xian)。水稻(dao)(dao)(dao)產量及稻(dao)(dao)(dao)米品質檢(jian)測數據(ju)見表(biao)1、2。

圖2 硅肥提(ti)高(gao)水(shui)稻抗(kang)倒(dao)伏性

圖3 硅(gui)肥提(ti)高水稻(dao)產量
表1 不同施肥處理下水(shui)稻產量
| 施肥處理(li)
|
水稻產量(小區)(kg)
|
增產率(%)
|
||||
|
|
1
|
2
|
3
|
理論(lun)產量(畝)
|
與未施肥(fei)對比
|
與普通肥相(xiang)比
|
| 未施(shi)肥
|
19.24
|
16.92
|
18.29
|
403.60
|
-
|
-
|
| 普通肥
|
28.72
|
29.47
|
26.08
|
624.55
|
54.7
|
-
|
| 含硅復混肥
|
32.21
|
29.78
|
31.37
|
684.57
|
69.6
|
9.6
|
表2 不同(tong)施肥處理下稻谷品質指標(biao)
| 品質指(zhi)標(%)
|
施肥(fei)處理(li)
|
||
|
|
未施肥
|
普通肥
|
含硅復混肥(fei)
|
| 蛋白質
|
5.73
|
5.94
|
6.27
|
| 天冬(dong)氨酸(Asp)
|
0.491
|
0.505
|
0.532
|
| 蘇氨(an)酸(Thr)
|
0.23
|
0.234
|
0.243
|
| 絲氨(an)酸(Ser)
|
0.262
|
0.271
|
0.285
|
| 谷氨酸(Glu)
|
0.831
|
0.863
|
0.913
|
| 甘氨酸(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
|
| 蛋氨酸(Met)
|
0.095
|
0.085
|
0.089
|
| 異亮氨(an)酸(Ile)
|
0.144
|
0.151
|
0.156
|
| 亮氨酸(Leu)
|
0.375
|
0.386
|
0.409
|
| 酪氨酸(Tyr)
|
0.197
|
0.204
|
0.217
|
| 苯丙氨酸(Phe)
|
0.243
|
0.251
|
0.262
|
| 賴(lai)氨酸(suan)(Lys)
|
0.21
|
0.207
|
0.213
|
| 組氨酸(His)
|
0.196
|
0.202
|
0.212
|
| 精氨酸(suan)(Arg)
|
0.407
|
0.421
|
0.433
|
| 脯(fu)氨酸(suan)(Pro)
|
0.315
|
0.326
|
0.343
|
| 總氨(an)基酸(Total)
|
4.74
|
4.87
|
5.1
|
從表1可(ke)以看出(chu),施含(han)(han)硅復(fu)混肥(fei)(fei)比(bi)施普(pu)通肥(fei)(fei)每畝可(ke)以增產約(yue)10%,從表2可(ke)以看出(chu),使用(yong)含(han)(han)硅復(fu)混肥(fei)(fei)后,稻米的蛋白質含(han)(han)量(liang)(liang)和(he)氨基酸含(han)(han)量(liang)(liang)比(bi)普(pu)通肥(fei)(fei)有明顯(xian)提高,稻米品質提高明顯(xian)。
應用案例2:重金(jin)屬污染酸(suan)性土壤中小(xiao)(xiao)青菜(cai)種(zhong)植試驗(圖(tu)4,自左向右根據(ju)土壤重量添(tian)加含(han)硅肥料),使用含(han)硅肥料后,小(xiao)(xiao)青菜(cai)的長(chang)勢明顯好轉。小(xiao)(xiao)青菜(cai)的產量及重金(jin)屬含(han)量檢(jian)測數據(ju)見(jian)表3和(he)表4。

圖4 硅肥降低重金(jin)屬含量
表3 不同施(shi)肥處(chu)理下青菜植株鮮重
| 施肥處理(li)
|
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 不同施肥處理下青菜重金屬的含(han)量(liang)
| 施肥(fei)
處理
|
重(zhong)金屬含量(mg/kg)
|
||||||||
|
|
Pb
|
降(jiang)低(di)率(%)
|
Cd
|
降低(di)率(%)
|
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(biao)3可(ke)(ke)以看出(chu),施(shi)用(yong)含(han)硅(gui)肥料可(ke)(ke)有效提高青(qing)(qing)菜產量(liang),且隨著(zhu)施(shi)肥量(liang)增(zeng)大(da),產量(liang)也相(xiang)對提高。從表(biao)4可(ke)(ke)以看出(chu),施(shi)用(yong)硅(gui)肥可(ke)(ke)以降低重金屬(shu)污染土壤栽(zai)培青(qing)(qing)菜的主(zhu)要重金屬(shu)的含(han)量(liang),且隨著(zhu)施(shi)肥量(liang)增(zeng)大(da),重金屬(shu)含(han)量(liang)降低更多(duo)。
應用(yong)案例3:鹽堿地(di)小麥(mai)種植中施用(yong)含(han)硅肥(fei)料(liao)產(chan)品,小麥(mai)長(chang)勢顯著好(hao)于(yu)未施用(yong)的(圖5,圖中左為使用(yong)含(han)硅肥(fei)料(liao)產(chan)品,右為未使用(yong))。

圖5 硅肥在(zai)鹽堿地小(xiao)麥(mai)上的應(ying)用
5.前進展望
多(duo)年(nian)來,掠奪式的(de)(de)農(nong)業(ye)生產過程(cheng)中(zhong)使(shi)用了大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)化肥(fei)和農(nong)藥,土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)斷(duan)下降,酸(suan)化板(ban)結、鹽(yan)漬化、重金屬(shu)污染等多(duo)種(zhong)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)問題爆發(fa),土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)的(de)(de)治理已到了刻(ke)不(bu)(bu)容緩的(de)(de)地步。《到2020年(nian)化肥(fei)使(shi)用量(liang)(liang)(liang)零增長行(xing)動(dong)方(fang)案》等政(zheng)策的(de)(de)出臺和落實,表明我國(guo)政(zheng)府(fu)已經開始行(xing)動(dong),正在(zai)積極推動(dong)農(nong)業(ye)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)提升(sheng)工(gong)程(cheng),與(yu)此同(tong)時,普通百姓對(dui)于土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)提升(sheng)必(bi)要(yao)性的(de)(de)認識不(bu)(bu)斷(duan)提升(sheng),具有(you)提供植物營(ying)養和改良(liang)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)功效的(de)(de)硅(gui)肥(fei)類產品,必(bi)將在(zai)在(zai)農(nong)業(ye)生產和土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)改良(liang)中(zhong)獲得越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多(duo)的(de)(de)關注,并發(fa)揮越(yue)(yue)來越(yue)(yue)重要(yao)的(de)(de)作用。專家預言,如果按照日本(ben)的(de)(de)土(tu)(tu)壤(rang)(rang)(rang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)標(biao)準,我國(guo)硅(gui)肥(fei)產品年(nian)需求(qiu)量(liang)(liang)(liang)應當在(zai)3500萬噸以上。
以安全性高(gao)(gao)、有(you)效(xiao)性高(gao)(gao)的鋼(gang)(gang)鐵工(gong)(gong)業(ye)(ye)副(fu)產物(wu)為原(yuan)料加工(gong)(gong)的硅(gui)肥產品,用于農(nong)業(ye)(ye)生產和土壤(rang)改良,實現了資源再生利用,降低能(neng)(neng)耗和污染,如能(neng)(neng)得到大(da)范圍推廣應用,既能(neng)(neng)為鋼(gang)(gang)鐵工(gong)(gong)業(ye)(ye)副(fu)產物(wu)減量化和資源化利用找到新(xin)途徑,也能(neng)(neng)突破工(gong)(gong)農(nong)業(ye)(ye)間和行業(ye)(ye)-社會(hui)間的工(gong)(gong)業(ye)(ye)生態鏈接,大(da)規(gui)模的提升土壤(rang)質量,具有(you)良好的社會(hui)效(xiao)益(yi)和經濟效(xiao)益(yi)。
【責任編輯:李凡】
