礦物肥料在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用現(xiàn)狀

蘭成云, 舒 銳, 姚甜甜, 李曉龍, 岳林旭, 臧傳江, 關(guān)小紅, 王來文,劉少軍*, 申國(guó)明*

(1. 山東省輕工農(nóng)副原料研究所，山東高密 261500; 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東青島 266101; 3. 沾化世豐海洋貝礦開發(fā)有限公司，山東沾化 256800)

礦物肥料在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用現(xiàn)狀

蘭成云1, 舒 銳1, 姚甜甜1, 李曉龍1, 岳林旭1, 臧傳江1, 關(guān)小紅2, 王來文3,劉少軍1*, 申國(guó)明2*

(1. 山東省輕工農(nóng)副原料研究所，山東高密 261500; 2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，山東青島 266101; 3. 沾化世豐海洋貝礦開發(fā)有限公司，山東沾化 256800)

介紹了礦物肥料的供需現(xiàn)狀及其在作物與土壤上的應(yīng)用效果和作用原理，進(jìn)一步明確了礦物肥料在我國(guó)農(nóng)業(yè)上的發(fā)展方向和應(yīng)用前景，為礦物肥的推廣應(yīng)用提供參考。

礦物肥料；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；應(yīng)用現(xiàn)狀

耕地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。耕地質(zhì)量是保障我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵。長(zhǎng)期以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)片面追求高產(chǎn)，過度依賴化肥及農(nóng)藥投入，造成耕地有效礦質(zhì)養(yǎng)分日益短缺，土壤污染加劇，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)嚴(yán)重下降，已對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全及農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全造成威脅[1]。隨著農(nóng)產(chǎn)品安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境安全日益受到重視，如何改良土壤、改善農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量及品質(zhì)、保障生態(tài)環(huán)境安全成為科技工作者當(dāng)前亟需解決的重要問題。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的大量研究及試驗(yàn)結(jié)果，礦物肥料的應(yīng)用已越來越受到關(guān)注。筆者介紹了礦物肥料的供需現(xiàn)狀及其在作物與土壤上的應(yīng)用效果和作用原理，進(jìn)一步明確了礦物肥料在我國(guó)農(nóng)業(yè)上的發(fā)展方向和應(yīng)用前景，以期為礦物肥的推廣應(yīng)用提供參考。

1 礦物肥的施用及供應(yīng)現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)礦物肥的開發(fā)利用可追溯至20世紀(jì)50年代，我國(guó)于20世紀(jì)60年代后期開展相關(guān)研究，至80年代后期有了長(zhǎng)足進(jìn)展[2]。90年代初，蔣庚媛[3]提出了磷礦、石膏(包括磷石膏)、泥炭、硅、稀土、鈉鹽、硼砂、白云巖、橄欖巖、蛇紋巖等較常見的可直接用作肥料的廉價(jià)礦物巖石；周佩玲[4]、李龍?zhí)肹5]分別對(duì)農(nóng)用礦物進(jìn)行了系統(tǒng)分類并對(duì)農(nóng)用礦物的主要功能進(jìn)行了概括；張瑛[6]介紹了部分非傳統(tǒng)礦物肥料的應(yīng)用效果，并指出其作為土壤改良劑、天然肥料、吸附劑、疏松劑及載體的發(fā)展方向；羅貴榮[7]認(rèn)為天然礦物肥料能為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供必要的營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)兼具改良土壤、保水保肥及提高抗病性功能，并介紹了不同來源天然礦物肥料作為肥料、土壤改良劑及調(diào)節(jié)劑、肥料添加劑在作物和土壤上的部分應(yīng)用效果。礦物肥按照化學(xué)成分及功能用途分類見表1、2。

表1 按化學(xué)成分礦物肥分類

我國(guó)礦物肥早期產(chǎn)地主要集中在浙江、廣西、云南、湖南等省區(qū)，近年來福建、黑龍江、江蘇、河南、河北、山東、四川等省也相繼開展了礦物肥料的開發(fā)利用并取得一定進(jìn)展[2]。施用礦物肥可使水稻增加純收益67.5～3 210.0元/hm2，小麥增加純收益654.0～975.0元/hm2,玉米增加純收益480.0～690.0元/hm2，花生增加純收益2 066.4～2 532.0元/hm2，蘆柑增加純收益31 170.0元/hm2[8-12]。 2014年我國(guó)礦物肥及化肥進(jìn)口數(shù)量為955萬t，同比增加21.1%，進(jìn)口金額為205.61億元，同比下降1.9%，一方面說明我國(guó)對(duì)部分礦物肥及化肥的需求量正在增長(zhǎng)，另一方面說明我國(guó)部分礦物肥及化肥的自給自足能力得到提升，或者之前某些國(guó)內(nèi)缺乏生產(chǎn)工藝的礦物肥及化肥開始形成供應(yīng)而一定程度上彌補(bǔ)了需求缺口；出口數(shù)量為2 904萬t，同比增加52.8%，出口金額為547.70億元，同比增長(zhǎng)41.9%，說明我國(guó)礦物肥及化肥產(chǎn)量正在大幅度提高且出現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，品質(zhì)也進(jìn)一步得到認(rèn)可[13]。2015年我國(guó)礦物肥及化肥進(jìn)口數(shù)量為1 116.7萬t，較2014年增長(zhǎng)16.9%，進(jìn)口金額為262.71億元，較2014年增長(zhǎng)27.8%，說明國(guó)內(nèi)對(duì)某一類礦物肥及化肥產(chǎn)品有大量特殊需求；而2015年出口數(shù)量為3 548萬t，較2014年增長(zhǎng)22.2%，出口金額為730.89億元，較2014年增長(zhǎng)33.4%，說明我國(guó)礦物肥及化肥產(chǎn)量在繼續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí)出現(xiàn)一些新的肥料增長(zhǎng)點(diǎn)。

表2 按功能用途礦物肥分類

總體上礦物肥的市場(chǎng)正在擴(kuò)大，產(chǎn)量及品種都在增加。作為天然肥料，礦物肥正逐漸成為綠色食品基地和農(nóng)產(chǎn)品合作社的“寵兒”，其應(yīng)用更多涉及經(jīng)濟(jì)作物品質(zhì)改善和糧食作物種植地土壤改良。除用作天然肥料外，目前礦物肥農(nóng)業(yè)上應(yīng)用最多的是土壤改良，其產(chǎn)品多稱作土壤調(diào)理劑或土壤改良劑，應(yīng)用于南方酸性土壤、磚紅壤、重金屬污染地區(qū)的改良，以及北方鹽堿地、沙地、礦山排土場(chǎng)等的改良，成為國(guó)家和地方土壤改良項(xiàng)目政府采購的重要角色；以山東省耕地土壤為例，因化肥過量施用導(dǎo)致相當(dāng)面積設(shè)施蔬菜地發(fā)生次生鹽漬化和土壤酸化，工礦產(chǎn)區(qū)、污水灌區(qū)及大中城市郊區(qū)等重點(diǎn)區(qū)域農(nóng)田則面臨嚴(yán)重的重金屬污染[14]，土壤改良勢(shì)在必行，土壤改良產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。鑒于當(dāng)前嚴(yán)峻的土壤形勢(shì)，土壤改良產(chǎn)品市場(chǎng)前景廣闊[1]。

2 礦物肥對(duì)土壤的改良效果

研究表明，礦物肥料對(duì)土壤改良具有明顯的效果，一方面礦物肥本身所含的中微量元素可以對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行補(bǔ)充，另一方面對(duì)土壤的物理性質(zhì)進(jìn)行了改良，從而有助于土壤養(yǎng)分含量平衡和土壤性質(zhì)穩(wěn)定。齊鑫等[15]研究表明，與常規(guī)施肥相比，施加礦物肥能使土壤容重降低，孔隙度增加，有效硅、有效鉀含量及土壤酸堿度提高；余喜初等[16]研究表明，硅鈣肥和過氧化鈣配施可有效改善水稻潛育化稻田的潛育化程度，改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況和土壤結(jié)構(gòu)；羅思穎等[17]研究表明，鉀硅鈣微孔礦物肥能夠抑制土壤鎘的生物有效性，使土壤有效鎘降低7.9%～26.3%；黃燕燕等[18]研究表明，鉀硅鈣微孔礦物肥對(duì)酸性土壤起到改良效果且增加了土壤中的鈣含量。

3 礦物肥對(duì)作物產(chǎn)量的提高和品質(zhì)的改善效果

在水稻、小麥、玉米上的試驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用礦物肥均能夠不同程度地提高糧食作物產(chǎn)量[9，19-20]，在果樹、蔬菜及部分經(jīng)濟(jì)作物上的應(yīng)用效果主要表現(xiàn)在改善品質(zhì)和提高產(chǎn)量。李娜等[21]研究表明，麥飯石礦物肥對(duì)小白菜和莧菜的莖長(zhǎng)、根長(zhǎng)、鮮重和礦質(zhì)元素的積累均有顯著影響；金麗華等[22]在生菜、番茄、芹菜上的試驗(yàn)結(jié)果表明，多元素礦物肥可使蔬菜產(chǎn)量增加，降低硝酸鹽和總酸含量，提高VC及可溶性固形物含量；劉自飛等[23]在生菜、芹菜上的試驗(yàn)結(jié)果表明，多元素礦物肥能夠增產(chǎn)和改良蔬菜品質(zhì)；羅貴榮[24]在甘蔗上的試驗(yàn)結(jié)果表明，蔗地施礦物肥4 500～15 750 kg/hm2能促進(jìn)甘蔗生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)；李吉進(jìn)等[25]研究表明，礦物肥對(duì)油菜具有一定的增產(chǎn)效果且能明顯提高油菜中的鉀含量；荊建國(guó)[11]研究表明，花生施用硅肥能增加單株結(jié)果數(shù)、飽果數(shù)和百果重，提高飽果率、出米率和單株生產(chǎn)力，從而提高花生產(chǎn)量；歐昌梅等[26]在茶樹上的試驗(yàn)結(jié)果表明，礦物肥對(duì)茶樹增產(chǎn)效果明顯，對(duì)提高茶葉品質(zhì)有很好的作用，適于無公害及有機(jī)綠茶應(yīng)用推廣；陳永興[27]在佛手茶上的試驗(yàn)結(jié)果表明，施用新型微孔礦物肥的百芽鮮重、茶青產(chǎn)量、毛茶產(chǎn)量均高于對(duì)照處理，經(jīng)濟(jì)效益明顯；史海莉等[28]研究表明，在“巨峰”葡萄生長(zhǎng)發(fā)育期噴施天然礦物肥可有效改善果實(shí)硬度、果實(shí)著色和可溶性固形物含量；黃智娜等[12]在蘆柑上的試驗(yàn)結(jié)果表明，施用新型微孔礦物肥處理比正常施肥處理果品等級(jí)率提高，可溶性固形物含量增加。

4 礦物肥對(duì)作物抗病性的提高和農(nóng)藝性狀的改善效果

研究表明，礦物肥能夠改善作物農(nóng)藝性狀，提高作物抗病性。侯正仿等[19]在水稻上的試驗(yàn)結(jié)果表明，施用鉀硅鈣微孔礦物肥料可使植株莖稈粗壯、堅(jiān)硬，增強(qiáng)了植株的抗蟲性、抗倒伏能力；魏淑麗[9]在小麥上的試驗(yàn)結(jié)果表明，追施多元素天然礦物肥可提高小麥抗逆能力且增產(chǎn)效果好；鄒廣眾等[29]在蘋果上的試驗(yàn)結(jié)果表明，施用多元素礦物土壤調(diào)理劑可減輕蘋果苦痘病、小葉病、豆斑、水銹病、黑點(diǎn)等生理性病害；潘殿蓮等[30]研究表明，施用多元素礦物肥可改善果樹生長(zhǎng)性狀，減輕生理性病害；王春?jiǎn)吹萚31]研究認(rèn)為，生物礦物肥對(duì)番茄根結(jié)線蟲有很好的防治效果；趙春玲等[32]在甜菜上的試驗(yàn)結(jié)果表明，礦物微肥能起到增產(chǎn)和增糖作用，并對(duì)甜菜立枯病和褐斑病有一定防治效果；鄧濟(jì)承等[33]在當(dāng)歸上的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)歸施用礦物肥根長(zhǎng)、根粗、株高等生長(zhǎng)指標(biāo)明顯高于其他施肥處理；劉麗[34]在大豆上的試驗(yàn)結(jié)果表明，鉀硅鈣微孔礦物肥能夠促進(jìn)大豆株高、莖粗增加，提高百粒重、實(shí)粒數(shù)并減少空癟率；周輝[35]研究結(jié)果表明，常規(guī)化肥、氨基酸肥和礦物肥組合能夠促進(jìn)煙草生長(zhǎng)發(fā)育，顯著提高烤煙均價(jià)和上等煙葉比例，經(jīng)濟(jì)效益最高。

5 礦物肥的作用原理

唐孟武等[36]探討天然礦物肥料對(duì)肥城桃品質(zhì)的影響時(shí)指出，天然礦物肥自身富含礦質(zhì)元素及其特有的物理性質(zhì)是其具有提高作物產(chǎn)量、改善品質(zhì)、改良土壤功能的關(guān)鍵。一方面礦物肥效釋放緩慢而持久：在補(bǔ)充作物與土壤養(yǎng)分的同時(shí)，自身礦物晶格能起到天然地下物質(zhì)倉庫的作用，在養(yǎng)分多余時(shí)將養(yǎng)分納入晶格儲(chǔ)存，在養(yǎng)分不足時(shí)主動(dòng)釋放養(yǎng)分，從而保障作物對(duì)養(yǎng)分的需求且維持土壤養(yǎng)分平衡，因而能夠很好地促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，提高作物抗逆性和抗病性，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)；另一方面天然礦物肥自身具有吸附性、膨脹性、黏結(jié)性、陽離子交換性、化學(xué)親和性、礦化性，可疏松土壤、改良土壤結(jié)構(gòu)和土壤酸堿度。朱江[37]研究認(rèn)為，天然礦物肥料必須滿足化學(xué)組成上營(yíng)養(yǎng)釋放緩慢而全面和結(jié)構(gòu)上易溶解成可被作物吸收的離子的分子鍵和離子鍵2個(gè)條件，根據(jù)晶體化學(xué)分類體系，只有含氧鹽大類礦物具有這種特點(diǎn)；而土壤理化性質(zhì)主要取決于土壤離子的交換能力和土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。離子交換能力決定了土壤的保肥和供肥能力，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)則決定了土壤對(duì)水、肥、氣的合理利用。天然礦物肥的施入或增加了土壤的離子數(shù)量，提升了土壤離子交換能力；或改善了土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提升了土壤對(duì)水、肥、氣的合理利用能力，最終起到改良土壤的作用。

6 發(fā)展趨勢(shì)

盡管我國(guó)農(nóng)用非金屬礦物分布廣泛，資源豐富，但在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用目前仍處于初級(jí)階段，礦物肥料的推廣普及有待于進(jìn)一步加強(qiáng)[38]。我國(guó)已經(jīng)探明儲(chǔ)量的非金屬礦物已達(dá)到140余種，其中應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的已超過20種，近年來隨著相關(guān)研究的進(jìn)展，不斷有新的礦物肥品種加入，如硅肥、稀土、泥炭、蛇紋巖等，一些新工藝的發(fā)展也促進(jìn)了農(nóng)用礦物的開發(fā)利用，如利用富鉀巖石開發(fā)新型礦物鉀肥，緩控釋肥的應(yīng)用及新土壤調(diào)理劑的出現(xiàn)等，一些新的研究領(lǐng)域(如緩控釋肥的開發(fā))競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈。未來礦物肥的應(yīng)用種類、應(yīng)用領(lǐng)域和耗用量將會(huì)持續(xù)增加，普及程度也會(huì)大大提高，其市場(chǎng)前景十分廣闊。參考文獻(xiàn)

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The Application Status of Mineral Fertilizer in China Agricultural Production

LAN Cheng-yun1, SHU Rui1, YAO Tian-tian1, LIU Shao-jun1*, SHEN Guo-ming2*et al

(1.Research Institute of Light Industry and Agricultural Materials of Shandong Province, Gaomi, Shandong 261500;2.Tobacco Research Institute, CAAS, Qingdao, Shandong 266101)

The supply and demand status of mineral fertilizer and its application effect and principle in crop and soil were introducted, the development direction and application prospect of mineral fertilizer in agriculture were further expounded, in order to provide the information for the generalization and application of it in China agricultural production.

Mineral fertilizer;Agricultural production;Application status

蘭成云(1988- )，男，山東乳山人，研究實(shí)習(xí)員，從事山藥栽培技術(shù)研究。*通訊作者，劉少軍，高級(jí)農(nóng)藝師，從事山藥栽培和育種方面的研究；申國(guó)明，研究員，從事煙草栽培及品質(zhì)方面的研究。

2016-09-20

S 143

A

0517-6611(2016)35-0143-04