钾硅钙多元素微孔矿物肥——土壤-肥料一体化矿物技术

□中国科学院地质与地球物理研究所

我国农业长年高产，掠夺性地消耗了土壤中的中微量元素矿物质养分，不仅破坏我国农业系统的可持续性、降低耕地支撑高产的能力，而且使植物病变增多、农产品品质下降、氮肥利用率下降，加剧农业立体污染，这一现状亟待缓解。

中国科学院地质与地球物理研究所自主创新的“低温水热化学反应工艺”，将富钾硅酸盐岩石中的不溶性钾及其它矿物质成分（硅钙镁铁锰等中微量元素）整体地、低成本地转化成为植物可以吸收的有效营养形态，结果使石头变成为一种含有多种营养元素的矿物质土壤调理剂/新型矿物肥料，从而为补充中微量元素实现全营养平衡施肥、改良恢复土壤生产力与肥力水平，提供了土壤-肥料一体化的有效矿物技术。尤其是其特殊的多微孔结构使其具有很好的土壤调理效果。而长达8年、在全国范围内广泛开展的农田肥效试验则充分证明了该新型土壤调理剂的有效性和普适性。

水热反应工艺：将石头“变成”矿物肥料

含钾硅钙矿物质土壤调理剂，是以钾长石等天然富钾硅酸盐岩石为原料经水热反应工艺生产而成的，是中国科学院地质与地球物理研究所科研人员历经十多年自主创新的高科技成果，已获得国家知识产权局授权的四项国家发明专利；十一五期间受国家星火科技计划和国家科技支撑计划资助，现已实现产业化，并在推广应用。

水热反应工艺过程实际上就是富钾硅酸盐岩石原料被活化、细化、膨化而转化成为矿物肥料/土壤调理剂的过程。活化：把原料中的所有矿物质元素整体活化为能被植物吸收利用的有效营养形态，把岩石变成了肥料。细化：原料中的矿物颗粒通常是毫米—厘米粒级，而产品中的矿物颗粒则被转化为纳米－微米级的微粒。膨化：把致密块状的石头原料膨化为微孔发育的疏松状态，使得产品具有类似土壤团粒结构的保水保肥透气功能。

制作工艺实际上就是模拟自然界的风化成土过程，将富钾硅酸盐岩石中的钾、硅、钙以及铁、镁、锰等矿物质转化成为植物可吸收的有效营养形态，且具有特殊的微孔结构和纳米-亚微米颗粒结构，容重0.75～0.85g/cm3，不仅能补充多种矿物质营养元素，提高土壤肥力，促进养分平衡，还能增加土壤保水透气性能，缓解土壤酸化，从根本上提高我国耕地的综合肥力和可持续能力。

该产品含有效K2O≥4%，SiO2≥20%、CaO≥26%，以及数量不等的 Fe、Mg、B、P、Mo、Cu、Zn、Mn等中微量元素，是典型的多元素矿物肥。因产品中绝大多数有效成分呈“枸溶性”形态存在，不易被雨水冲刷流失，可缓慢地被作物吸收利用，具有长效缓释的特征。其pH值10-11，属碱性肥。

农业试验效应：有肥料功能，又有土壤调理剂效果

试验点已遍布全国27个省、市、区166个点。被试农作物种类达五十多种，均获不同幅度的增产效应，其中粮食作物5种；油作物9种；蔬菜作物15种；果品类13种；特殊品系8种。

增加作物产量。水稻、玉米的增产率通常能够达到4%-8%，而土豆、花生、红薯、萝卜等根茎块状作物的增产率更高，能达到8%-15%，表明施用本产品能显著强壮植物的根系。

改善生物学性状。多年来对多作物的试验表明：作物生育期、农艺性状与产量因素等因子，均是习惯施肥添加不同量级本产品比单一习惯施肥作对照性状表现良好。如水稻单株分蘖增多，整齐度提高；玉米茎叶挺拔，茎基部粗壮，下部枯叶少；与对照相比，施用钾硅钙微孔矿物肥地块马铃薯植株颜色偏绿，叶片偏厚。

提高农产品品质。多年试验的粒、果样品生化分析证实：稻谷糙米率提高9.5%-11.0%，垩白率下降4.8%-5.3%；小麦千粒重提高0.5%-1.7%；玉米秃顶率下降1.7%-7.5%；花生百果重、出仁率上升；马铃薯试验组地下薯块茎较均匀一致，块茎增大，可以提高马铃薯商品率4.5个百分点；油菜Vc量提高5.3%；酿酒与鲜食葡萄糖含量增加3.1%-11.1%。

本产品的中微量元素含量丰富，作物吸收、利用后，细胞壁增厚，机械性能增强，抗性提高，包括抗病、抗虫、抗倒伏、抗旱、抗寒、抗盐等能力，还可降低农药使用量。纹枯病率降低16.7%-29.2%；玉米抗倒率提升20.2%。滨海盐碱地及内陆干旱盐碱地的农作物的抗盐能力得到显著提高。

促进作物根系发达。施用该产品后的显著特征之一。因此，马铃薯、花生等根茎作物的增产效果十分显著，马铃薯平均增产率达到15.1%。花生平均增产率达13.7%。

减肥增效。现有农田试验成果显示，施用本产品后可在一定程度上替代常规钾肥，通常可代替10%-15%，水稻上甚至可达50%。

调节土壤理化性状。一是促进土壤微环境生态化。本产品是天然无污染的多元素之肥，其属性与耕作土壤的属性几多相似，融进土中后，一则补充土中部分营养的不足，另则又激活土壤中的“惰性”营素，使之转为有效态，进而调整土壤营素的暂时不平衡、提高土壤阳离子交换容量，使之微环境逐步趋向良性化。二是调节酸性土壤pH值。尤其，试验表明多年期温室大棚的高度酸化土壤，在大剂量（100-300kg/亩）施用产品后都得到显著改善。三是土壤物性的微变。该肥的调理性能较强，总体可使土壤微生态环境改善，向利于一切作物生长的方向发展。

总之，含钾硅钙的微孔矿物质土壤调理剂/矿物肥料符合当今新肥料领域“多元、多功能、长效、调理土壤、绿色环保”的发展趋势，对于建设一个高产而又健康的可持续现代农业具有重要应用价值。