【中國(guó)科學(xué)報(bào)】石頭變肥料 土壤做保健
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濱州市濱北區(qū)瓦屋邢村，500 多畝連片鹽堿洼地，過(guò)去只能種棉花，今年用上鉀硅鈣礦物肥首次種冬小麥，效果良好。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所供圖
6月初，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員劉建明作為中科院“渤海糧倉(cāng)”項(xiàng)目組專家成員，前往山東濱州鹽堿地小麥?zhǔn)痉秹K進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。“今年病蟲害比較嚴(yán)重，這片鹽堿地單靠每畝施用20公斤鉀硅鈣礦物肥料單項(xiàng)措施，能保持去年的產(chǎn)量水平，已經(jīng)極其不易。”
據(jù)悉，這片地屬東營(yíng)棉花研究所，測(cè)產(chǎn)結(jié)果為799斤/畝。
“植物機(jī)體比較強(qiáng)，抵抗外界條件變化的能力也增強(qiáng)了，植物得病就比較少，也輕得多。”劉建明告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，“土壤修復(fù)調(diào)理技術(shù)已顯示出了優(yōu)勢(shì)。”
利用土壤修復(fù)調(diào)理技術(shù)和多元素礦物肥料，像中醫(yī)一樣給土壤保健“養(yǎng)生”，花費(fèi)了劉建明和他的團(tuán)隊(duì)3 代人近20 年的心血。
土壤已是亞健康
化肥和農(nóng)藥，現(xiàn)在的人唯恐避之不及，但在過(guò)去，二者搭檔曾為我國(guó)糧食增產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。如今，它們飽受詬病，人們已經(jīng)意識(shí)到其中的不妥之處�；蚀罅�、長(zhǎng)期、過(guò)度使用造成化肥效益遞減、土壤肥力減退。同時(shí)由于農(nóng)藥的大量使用，帶來(lái)作物抗性降低，危及糧食數(shù)量、質(zhì)量安全，引發(fā)生態(tài)環(huán)境污染等諸多負(fù)面影響。
在這一持續(xù)幾十年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式下，酸化、板結(jié)、鹽堿化、重金屬污染、化肥農(nóng)藥污染、肥力減退、礦物質(zhì)元素和有機(jī)質(zhì)貧缺等，已成為我國(guó)土壤的普遍現(xiàn)象。土壤面臨自身生命中的“不能承受之重”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力也會(huì)變得低下。
“目前政府提出化肥、農(nóng)藥用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，一方面是出于食品安全的考慮，另一方面也是出于提高耕地質(zhì)量的考慮。”劉建明表示，“怎樣在保證糧食安全的前提下實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥的零增長(zhǎng)？這就需要新技術(shù)的支持。”
土壤“生病”了，需要“治病”“養(yǎng)病”。劉建明介紹，土壤修復(fù)與改良是一個(gè)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要多學(xué)科技術(shù)的綜合作用和有效組合，包括礦物技術(shù)、微生物—有機(jī)質(zhì)技術(shù)、種植技術(shù)等。其中礦物技術(shù)是核心。
土壤中固有的養(yǎng)分不夠用了，大家就使勁兒補(bǔ)充肥料，但遺憾的是，多數(shù)想到的人工施肥只補(bǔ)充氮磷鉀三元素。事實(shí)上，養(yǎng)分應(yīng)該是全面的、綜合的。植物生長(zhǎng)必需的和有益的營(yíng)養(yǎng)元素多達(dá)數(shù)十種，它們之間通常不可相互代替，但很容易被忽視。
這還得從土壤的形成說(shuō)起。
土壤是由巖石經(jīng)過(guò)千萬(wàn)年的風(fēng)化作用變成的，土壤固體的95%是礦物質(zhì)。巖石中的礦物質(zhì)元素是惰性的，植物不能吸收；而通過(guò)自然界的風(fēng)化成土過(guò)程，其中1%~3%的礦物質(zhì)元素被活化成為可以被植物吸收利用的有效營(yíng)養(yǎng)，這便是土壤支持植物生長(zhǎng)的自然養(yǎng)分的主要組成部分。
那么，劉建明是怎么把天然的礦物養(yǎng)分變成可制作、可應(yīng)用的產(chǎn)品的？
把石頭變成肥料
鉀硅鈣多元素微孔礦物肥的原料其實(shí)就是天然的富鉀硅酸鹽巖石。他們通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，將其中所含的礦物質(zhì)元素活化成可以被植物吸收利用的有效營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。
劉建明和他的團(tuán)隊(duì)把巖石變?yōu)榉柿�，要追溯到上世紀(jì)90 年代我國(guó)難溶性鉀資源開發(fā)之時(shí)。為緩解我國(guó)長(zhǎng)期缺鉀的困境，從富鉀巖石中將鉀活化出來(lái)，不是難事。但如何處理大量的固體廢渣卻成了問(wèn)題。
從富鉀硅酸鹽巖石中提取1 噸硫酸鉀就要排放16 噸的固體廢渣，該怎么處理？他們?cè)?jīng)嘗試過(guò)用廢渣做水泥、建材等，但效果都不好。于是他們轉(zhuǎn)換思路，干脆把廢渣中的礦物質(zhì)元素全部轉(zhuǎn)化成植物可吸收的有效元素，這就是我們今天看到的多元素礦物肥料。
實(shí)際上，讓石頭變肥料，劉建明模擬的是自然界的風(fēng)化作用過(guò)程，自主創(chuàng)新研發(fā)了加壓蒸養(yǎng)工藝。他形象地描述道，“過(guò)程就像我們家里用高壓鍋蒸饅頭一樣，學(xué)術(shù)上稱作加壓蒸養(yǎng)法。”
簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是把富鉀巖石粉和石灰粉加水?dāng)嚢璩砂霛駹顟B(tài)后，放入高壓反應(yīng)釜，在一定的溫度壓力下靜態(tài)恒溫蒸養(yǎng)反應(yīng)10~15 小時(shí)，取出后烘干粉磨即可。這可將富鉀硅酸鹽巖石中的鉀、硅、鈣、鎂、鐵、錳等礦物質(zhì)元素整體（70%～80%）、快速、低成本地轉(zhuǎn)化成為植物可吸收的有效營(yíng)養(yǎng)。
這個(gè)工藝的特點(diǎn)是，反應(yīng)過(guò)程是在半濕的固體狀態(tài)下進(jìn)行的，不用攪拌和旋轉(zhuǎn)、不用分離，工藝簡(jiǎn)單，成本較低。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有廢氣、廢水、固體廢物的排放，是綠色生產(chǎn)技術(shù)。
“土壤中的礦物質(zhì)控制著植物、動(dòng)物和人的新陳代謝，土壤肥沃程度決定了所有生命的健康程度。”礦物質(zhì)與土壤健康的關(guān)系不言而喻。從自然中來(lái)，回自然中去，這種礦物肥含有80 多種礦物質(zhì)元素，可給土壤增加營(yíng)養(yǎng)，達(dá)到修復(fù)改良土壤、提高土壤肥力的目的，讓土壤恢復(fù)健康。
綜合優(yōu)勢(shì)明顯
長(zhǎng)期高產(chǎn)使我國(guó)土壤中的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素幾乎被吃干榨盡。土壤調(diào)查結(jié)果顯示，目前我國(guó)70%以上的土壤或多或少地貧缺多種有效礦物質(zhì)養(yǎng)分，而這正是多元素礦物肥補(bǔ)充的范圍。
而要想作為肥料使用，農(nóng)田肥效試驗(yàn)這一關(guān)是必須要過(guò)的。2007 年始，由中科院農(nóng)業(yè)項(xiàng)目辦公室和農(nóng)業(yè)部全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心部署安排，多元素礦物肥在全國(guó)范圍內(nèi)開展了農(nóng)田肥效試驗(yàn)示范。
從黑龍江到海南島，從山東到新疆，他們?cè)诓煌瑲夂驇Ш筒煌寥李愋偷?00 多個(gè)地區(qū)開展了50 多種農(nóng)林作物的肥效試驗(yàn)，都取得了令人滿意的效果。
他們的團(tuán)隊(duì)歸納，多元素礦物肥的農(nóng)業(yè)效果主要有：一是增加農(nóng)作物產(chǎn)量，其中水稻、玉米、小麥通常能增產(chǎn)5%~10%，而土豆、花生、紅薯、蘿卜等根莖類作物的增產(chǎn)率更高，能達(dá)到10%~20%；二是提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，作物中Vc等多種營(yíng)養(yǎng)成分和鈣鐵等多種微量元素的含量顯著提高；三是增強(qiáng)農(nóng)作物抗性。
“由于缺乏中微量礦物元素，我國(guó)的化肥利用率大概只有33%。”劉建明表示，“多元素礦物肥雖不能代替氮肥、磷肥，但能提高其利用率，從而減少其施用量。農(nóng)田試驗(yàn)表明它可降低10%~60%的化肥和農(nóng)藥用量。”
除此之外，用在土壤修復(fù)改良上，它還有另外一個(gè)名字——土壤調(diào)理劑。作為一種全面的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)劑，其改良土壤的效果明顯，可以全面補(bǔ)充中微量元素礦物質(zhì)養(yǎng)分，提高土壤肥力、增進(jìn)營(yíng)養(yǎng)平衡。由于該產(chǎn)品呈堿性，對(duì)酸性土壤具有很好的修復(fù)作用，而且其特殊的微孔結(jié)構(gòu)還能防治土壤板結(jié)。
多元素礦物肥2012年獲得農(nóng)業(yè)部肥料登記證并進(jìn)入市場(chǎng)銷售。目前，在北京懷柔區(qū)和河南桐柏縣已建成了兩套工業(yè)生產(chǎn)裝置，年產(chǎn)能合計(jì)達(dá)到5 萬(wàn)噸。“要讓市場(chǎng)認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的多方面綜合優(yōu)勢(shì)和綠色環(huán)保特性，并接受這類產(chǎn)品，還有一段較長(zhǎng)的路要走。”劉建明說(shuō)。
�。ㄔd于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 2015-06-24 第6版 科研)
