发展配伍增值型复混肥料*

2019-01-06韩效钊郑之银

肥料与健康 2019年4期

刘荣，韩效钊，沈浩，郑之银，张旭，刘昆，王海

(1.安徽六国化工股份有限公司安徽铜陵 244000；2.合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥 230009)

根据李比希的最小养分律，植物为了生长发育需要吸收各种养分，但是决定植物产量的却是土壤中那个相对含量最小的有效植物生长因素，产量也在一定限度内随着这个因素的增减而相对地变化。如果无视这个限制因素的存在，即使继续增加其他营养成分也难以再提高植物的产量[1]，施肥应该优先补充这个最小养分元素以维持土壤养分的平衡。多年来，随着氮、磷、钾肥及其复混肥施用量的不断增加，带来了单位面积土壤作物产量的提升以及粮食复种指数的提高，但是产量增长幅度却出现下降，甚至单位肥料的产量贡献率出现递减，其主要原因之一是作物在生长过程中从土壤带走的中微量元素养分没有得到补给，土壤内中微量元素已经失衡，导致肥料的产量贡献率下降，并影响到农产品质量[2]。农业部耕地质量监测中心的调研数据显示：我国耕地土壤中钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硼、钼含量在临界值以下的土壤面积分别占耕地总面积的64%、53%、38%、31%、48%、25%、41%、84%、59%[3]。土壤和作物中微量元素缺乏，不仅影响作物生长发育，而且可以通过食物链影响禽畜和人类健康，造成“隐形饥饿”[4]。

近年来，农业部、工信部明确提出了调整化肥使用结构、优化氮磷钾肥的配比与施用、增加中微量元素肥和有机质肥比重的要求。随着国家测土配方施肥项目的稳步推进、化肥“零增长”行动进入完成期和国家农业投入品减量使用制度的健全，减肥(氮和磷)增效行动将必然进入议事日程，中微量元素肥料也将迎来重大的发展机遇。如何实现中微量元素肥料与大量元素肥料的完美“配伍”，提升传统复混肥的价值，成为传统肥料生产企业转型升级的突破口。

1 复混肥料现状与存在的问题

我国存在化肥利用率低、化肥回报率不断下降、面源污染严重等问题，其主要原因之一是我国虽然重视复混肥料的发展，但没有重视16种养分元素的平衡供给和施用，只重视大量元素肥料，而对中微量元素肥料的研究、开发、生产和应用明显不足和落后。在可持续农业发展过程中，中微量元素肥料的研究、生产和使用将成为提高作物产量和品质、保障人体健康、保护人类环境的主要瓶颈[5]。

我国复混肥产品中，等养分配比(15-15-15、16-16-16等)的通用型产品仍是主流，其市场占有率达到54%，大型企业仍以生产养分质量分数大于40%的高浓度产品为主。我国复混肥配方已不能适应农业发展的需求和土壤肥力条件的变化，需进一步发展精细型复混肥产品，应加大复混肥配方的调整力度，逐步减少等养分配比的产品，开发不同作物、不同时期施用的系列配方肥料[6]。农业行业标准《配方肥料》(NY/T 1112—2006)对配方肥料的定义是根据不同作物的营养需要、土壤养分含量及供肥特点，以各种化肥为主要原料，有针对性地添加适量中微量元素或有机肥料，采用掺混或造粒等工艺加工而成的，具有作物针对性和地域性的专用肥料[7]。安徽农业大学研究表明[8]，含钙、镁、硫、硅、锌、铁、锰、硼中微量元素，有机质质量分数为20%的13-4-8有机无机复混肥料可使水稻颖壳不闭合发生率降低26.9%～39.4%，增产率为43.8%～66.6%。国家钙镁磷复合肥技术研究推广中心在复合肥生产工艺中添加中微量元素，以钙镁磷肥为原料生产无机包裹型复合肥料，同样具有良好的减肥增效效果[9]。

配方肥料的生产途径主要有化成复合肥料、混成复合肥料和掺合肥料[10]。传统配方肥料很少在大量元素中配伍中微量元素，市场上销售的少量含中微量元素配方肥料产品大多是在复混肥中简单混合加入中微量元素(如硫酸锌)，虽然是一种比较方便的补充方式，但1 t复混肥料中加入几千克含结晶水的硫酸锌，在搅拌混合过程中又易脱水，故锌在产品中很难均匀分布。同时，在复混肥中加入微量元素(如硫酸锌)会与磷形成难溶态养分，不仅作物不能吸收利用，而且还会降低磷的有效性[11]。我国缺硼土壤面积占耕地总面积的80%以上，但传统硼肥主要是硼砂，其在土壤中溶解度很小、溶解速率非常慢，难以充分发挥肥效。

2 配伍增值型复混肥及技术创新

施肥不能单纯追求提高产量，改善品质更有利于人类健康；肥料的生产与施用还应有利于环境保护，有利于资源合理利用，有利于社会经济可持续发展，因此需要发展增值肥料。

增值肥料通常是指能提高肥料利用率的产品，具有抗倒伏、抗病害等附加功能的肥料和能合理利用中微量元素等资源的肥料也属于增值肥料[12]。中国工程院院士张福锁教授一直在呼吁我国未来肥料应该总量控制，生产适合的氮磷钾肥料，增加中微量元素，通过形态配伍和元素之间的相互增效来实现绿色增产增效[13]。可见，应加强发展配伍增值型复混肥料。

传统配伍增值型复混肥料存在中微量元素难以均匀分布且易与磷形成难溶态养分、硼砂在土壤中溶解度小和溶解速率慢等问题。为抑制中微量元素与磷发生拮抗作用，可采用中微量元素螯合物(如EDTA-Zn)与氮磷钾肥料混合，但这些螯合物添加量少且易吸潮，仍解决不了中微量元素分布不均匀的问题；此外，螯合物价格昂贵，如含锌质量分数≥14.5% EDTA-Zn在2.2万元/t左右。安徽六国化工股份有限公司与合肥工业大学协同创新的硼砂助溶技术和金属类营养元素在线螯合技术，很好地解决了上述问题。

(1) 硼砂助溶技术

先将硼砂溶解于湿法磷酸中并与磷酸反应生成硼酸，然后进入管式反应器与氨反应生成硼酸铵，再经造粒、干燥、筛分、冷却制得氮磷钾硼复合肥料，产品中硼不仅分布均匀，而且具有良好的溶解性能。

(2) 在线螯合技术

在混合造粒机前增设1台螯合反应釜，采用价格低廉的羟基羧酸类酸性螯合剂与硫酸锌等金属类营养元素进行螯合反应，以浓缩液的形态喷入混合造粒机内，经造粒、干燥、筛分、冷却制备氮磷钾锌等复合肥料，产品中锌不仅分布均匀，而且不会与磷形成难溶态养分。按照N-P2O5-K2O-Zn=16-16-16-0.05计，该工艺生产成本比掺混EDTA-Zn低50元/t左右。