文章來(lái)源：中國(guó)寶武 發(fā)布時(shí)間：2018-07-13
1.項(xiàng)目背景
自2011年開(kāi)始，上海寶鋼新型建材科技有限公司在多年冶金渣資源化研究利用基礎(chǔ)上，開(kāi)始探索冶金渣在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用方向，先后與國(guó)際竹藤網(wǎng)絡(luò)中心、湖南雜交水稻研究所、江蘇農(nóng)科院、上海農(nóng)科院等多家科研院所合作，開(kāi)發(fā)出粉狀硅肥、顆粒硅肥、含硅復(fù)混肥等多種土壤調(diào)理劑及肥料產(chǎn)品，并在多種作物上進(jìn)行試驗(yàn)，研究硅肥對(duì)作物生長(zhǎng)和土壤環(huán)境的影響，積累了豐富的數(shù)據(jù)，為冶金渣在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2.項(xiàng)目情況
以冶金渣加工的硅肥與傳統(tǒng)大元素化肥相結(jié)合，開(kāi)發(fā)的含硅復(fù)混肥同時(shí)滿足了提供營(yíng)養(yǎng)和土壤改良的目的，且不會(huì)給用戶帶來(lái)額外人工成本。本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)主要基于以下幾方面考慮：
（1）以安全性高、有效性高的冶金渣為原料， 經(jīng)過(guò)烘干、粉磨和造粒等工藝加工而成的硅肥產(chǎn)品，具有以下功能：提供植物生長(zhǎng)所需的多種中微量元素，調(diào)節(jié)土壤酸堿度、降低鹽漬化危害、降低土壤中重金屬活性等。
（2）傳統(tǒng)硅肥產(chǎn)品存在一些問(wèn)題，如粉狀硅肥吸收利用率高，但容易造成揚(yáng)塵污染；以硅酸鈉溶液為粘結(jié)劑造粒的硅肥顆粒強(qiáng)度高，但施入土壤中后難分散，從而影響了植物的吸收利用。
（3）普通復(fù)混肥一般由氮磷鉀肥混合而成，尿素是常用的一種氮肥，但吸收利用率低（僅30%左右），未吸收的部分會(huì)造成大氣、土壤和水污染。包膜法可以提高吸收利用率，但常見(jiàn)的硫磺或樹(shù)脂包衣材料，存在價(jià)格高、降解難和影響土壤質(zhì)量等問(wèn)題，亟待尋找環(huán)境友好型的包膜材料。
（4）以冶金渣加工的粉狀硅肥對(duì)尿素進(jìn)行包膜，再與磷鉀肥混合成含硅復(fù)混肥，可以提供農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的氮磷鉀和多種中微量元素，尿素釋放后形成的硅肥空殼較易分散于土壤中，不影響植物吸收利用，另外含硅復(fù)混肥還可以緩慢改良土壤，是一種環(huán)境友好型肥料。
圖1 硅包尿素及含硅復(fù)混肥
3.技術(shù)特點(diǎn)
本項(xiàng)目是對(duì)多年的研究成果的總結(jié)，在項(xiàng)目過(guò)程中，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的跟蹤檢測(cè)，從大量的鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)物中找到安全性高、有效成分含量高的原料；長(zhǎng)期對(duì)不同地點(diǎn)不同作物的試驗(yàn)，確定了產(chǎn)品的使用方法和使用效果；經(jīng)過(guò)用戶的實(shí)際使用驗(yàn)證，進(jìn)一步確定了產(chǎn)品的應(yīng)用效果。本項(xiàng)目的產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：
（1）成本低。市場(chǎng)上目前的硅肥產(chǎn)品，一般以富硅礦石為原料，經(jīng)過(guò)煅燒、粉磨、造粒加工而成，原料成本高，能耗高，售價(jià)高，而以精選的冶金渣為原料，可以省去煅燒環(huán)節(jié)，節(jié)省大量能耗和生產(chǎn)成本，價(jià)格更易為用戶接受。
（2）安全性。原料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期跟蹤檢測(cè)，重金屬含量遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)限值，產(chǎn)品安全性有保障。
（3）使用方便。產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮到用戶用肥習(xí)慣，將硅肥與普通氮磷鉀肥進(jìn)行結(jié)合，含硅復(fù)混肥與普通復(fù)混肥使用方法一致，不會(huì)帶來(lái)額外用工成本。
（4）環(huán)保性。一般包膜型肥料存在包膜材料難以降解問(wèn)題，以硅肥為包膜材料，可以與土壤融為一體，不會(huì)產(chǎn)生難降解問(wèn)題。
（5）營(yíng)養(yǎng)均衡。在為植物提供生長(zhǎng)所需的氮磷鉀元素同時(shí)，還能提供硅鈣鎂等多種中微量元素，持續(xù)補(bǔ)充土壤因不合理耕作而缺失的中微量元素。
（6）土壤調(diào)理功能。本產(chǎn)品具有調(diào)節(jié)土壤pH值，鈍化重金屬等一般化肥產(chǎn)品不具有的土壤調(diào)理功能，可以長(zhǎng)期的改善土壤環(huán)境。
4.推廣應(yīng)用情況
經(jīng)過(guò)前期推廣，本項(xiàng)目以原料輸出和技術(shù)指導(dǎo)的方式，在吉林、山東、江蘇、安徽、湖南、湖北、廣東等地的多家肥料加工企業(yè)實(shí)現(xiàn)了含硅肥料產(chǎn)品的生產(chǎn)及市場(chǎng)推廣，用戶反映使用效果良好，使用后農(nóng)作物（如水稻、小麥、棉花、蘋(píng)果等）的產(chǎn)量及品質(zhì)均有所提高，酸性土壤和鹽漬化土壤改良、土壤重金屬鈍化也取得了不俗的效果。
應(yīng)用案例1：水稻種植中使用含硅肥料產(chǎn)品，抗倒伏性能顯著提升（圖2，左為未使用，右為施含硅肥料產(chǎn)品），產(chǎn)量（圖3，自左向右，分別為未施肥、施普通復(fù)混肥、施含硅復(fù)混肥）和稻米品質(zhì)提高明顯。水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1、2。
圖2 硅肥提高水稻抗倒伏性
圖3 硅肥提高水稻產(chǎn)量
表1 不同施肥處理下水稻產(chǎn)量
| 施肥處理
|
水稻產(chǎn)量（小區(qū)）（kg）
|
增產(chǎn)率（%）
|
||||
|
|
1
|
2
|
3
|
理論產(chǎn)量（畝）
|
與未施肥對(duì)比
|
與普通肥相比
|
| 未施肥
|
19.24
|
16.92
|
18.29
|
403.60
|
-
|
-
|
| 普通肥
|
28.72
|
29.47
|
26.08
|
624.55
|
54.7
|
-
|
| 含硅復(fù)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(zhì)指標(biāo)
| 品質(zhì)指標(biāo)（%）
|
施肥處理
|
||
|
|
未施肥
|
普通肥
|
含硅復(fù)混肥
|
| 蛋白質(zhì)
|
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
|
| 絲氨酸（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(lài)氨酸（Lys)
|
0.21
|
0.207
|
0.213
|
| 組氨酸（His)
|
0.196
|
0.202
|
0.212
|
| 精氨酸（Arg)
|
0.407
|
0.421
|
0.433
|
| 脯氨酸（Pro)
|
0.315
|
0.326
|
0.343
|
| 總氨基酸（Total)
|
4.74
|
4.87
|
5.1
|
從表1可以看出，施含硅復(fù)混肥比施普通肥每畝可以增產(chǎn)約10%，從表2可以看出，使用含硅復(fù)混肥后，稻米的蛋白質(zhì)含量和氨基酸含量比普通肥有明顯提高，稻米品質(zhì)提高明顯。
應(yīng)用案例2：重金屬污染酸性土壤中小青菜種植試驗(yàn)（圖4，自左向右根據(jù)土壤重量添加含硅肥料），使用含硅肥料后，小青菜的長(zhǎng)勢(shì)明顯好轉(zhuǎn)。小青菜的產(chǎn)量及重金屬含量檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3和表4。
圖4 硅肥降低重金屬含量
表3 不同施肥處理下青菜植株鮮重
| 施肥處理
|
產(chǎn)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量
| 施肥
處理
|
重金屬含量(mg/kg)
|
||||||||
|
|
Pb
|
降低率（%）
|
Cd
|
降低率（%）
|
Cr
|
降低率（%）
|
Hg
|
As
|
降低率（%）
|
| 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
|
從表3可以看出，施用含硅肥料可有效提高青菜產(chǎn)量，且隨著施肥量增大，產(chǎn)量也相對(duì)提高。從表4可以看出，施用硅肥可以降低重金屬污染土壤栽培青菜的主要重金屬的含量，且隨著施肥量增大，重金屬含量降低更多。
應(yīng)用案例3：鹽堿地小麥種植中施用含硅肥料產(chǎn)品，小麥長(zhǎng)勢(shì)顯著好于未施用的（圖5，圖中左為使用含硅肥料產(chǎn)品，右為未使用）。
圖5 硅肥在鹽堿地小麥上的應(yīng)用
5.前進(jìn)展望
多年來(lái)，掠奪式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中使用了大量的化肥和農(nóng)藥，土壤質(zhì)量不斷下降，酸化板結(jié)、鹽漬化、重金屬污染等多種土壤問(wèn)題爆發(fā)，土壤的治理已到了刻不容緩的地步?！兜?020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》等政策的出臺(tái)和落實(shí)，表明我國(guó)政府已經(jīng)開(kāi)始行動(dòng)，正在積極推動(dòng)農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量提升工程，與此同時(shí)，普通百姓對(duì)于土壤質(zhì)量提升必要性的認(rèn)識(shí)不斷提升，具有提供植物營(yíng)養(yǎng)和改良土壤質(zhì)量功效的硅肥類(lèi)產(chǎn)品，必將在在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤改良中獲得越來(lái)越多的關(guān)注，并發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。專(zhuān)家預(yù)言，如果按照日本的土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)硅肥產(chǎn)品年需求量應(yīng)當(dāng)在3500萬(wàn)噸以上。
以安全性高、有效性高的鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)物為原料加工的硅肥產(chǎn)品，用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土壤改良，實(shí)現(xiàn)了資源再生利用，降低能耗和污染，如能得到大范圍推廣應(yīng)用，既能為鋼鐵工業(yè)副產(chǎn)物減量化和資源化利用找到新途徑，也能突破工農(nóng)業(yè)間和行業(yè)-社會(huì)間的工業(yè)生態(tài)鏈接，大規(guī)模的提升土壤質(zhì)量，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【責(zé)任編輯：李凡】
