矿物添加剂对复混肥料的影响

资源开发与市场Resource Development & Market 2006 223)专题研究矿物添加剂对复混肥料的影响徐宏林(中国地质大学地球科学学院湖北武汉430074 )摘要添加剂是复混肥料中不可忽视的组分。介绍了几种矿物添加剂在复混肥料中的作用。在测土配方施用复混肥中添加剂也需要测土配方”传统的粘土矿物添加剂对复混肥生产和储存有较好的效果,但对土壤和农作物也有不利的影响。矿物添加剂有利于补充土壤有机质复混肥料的应用前景广阔但还需进一步 研究和探明既有利于复混肥生产和储存,又有利于土壤和农作物的地质矿物和工艺。关键词地质矿物复混肥添加剂中图分类号S14文献标识码:A文章编号:1005 - 8141( 2006 )3 - 0249 - 03Effect of Mineral Additives in Compound FertilizerXU Hong- lin( Geoscience College China University of Geosciences ,Wuhan 430074 )Abstract Additive was an important for compound fertilizer. After introducing some additives ,which were usually used ,we should real-ize the proess of making compound frilizer and the effect given by additives. Before using additive ,we should test soil to find which addi-tive was useful for soil. Clay was a good additive for making compound fertilizer ,but it also had defect for soil and corp. Organic mineralwas useful for soil and crop. Mineral had wild use ,we should make more study to find what additive was the best for both producing com-pound fertilizer and soil and crop.Key words imineral icompound fertilizer additive农业是国民经济的基础土壤是农业的基础而要物添加剂主要有两类:-类是粘土矿物,如高岭土、膨有良好的农业收入并保持土壤的可持续发展,肥料就润土、海泡石、凹凸棒石等;另一类是有机矿物,如泥.不容忽视。目前,国际上发达国家普遍使用复混肥。炭、风化煤、褐煤等。以上矿物在现实中都或多或少地据GB15063 - 2001《复混肥料(复合肥料)》规定":复混混有其它矿物本文谈到某种矿物时指的是其中所含肥料指氮、磷、钾3种养分中,至少有2种养分标明了的主要矿物成分。量的,由化学方法和(或)掺混方法制成的肥料”;又规高岭土的主要矿物成分是高岭石,化学式为定”:复混肥料中可以有适当的添加物包括粘土、高岭ALSiO1o( 0Hλ,相应的理论化学成分为:SiO2土等造粒用的填充剂、粘合剂"(本文统称它们为添加46.. 54%、Al2O39. 50%、H2O13. 96%。此外，还有少剂)。矿物添加剂开始是生产技术上用来调节复混肥量Mg、Ca、NaK等杂质。其单个的矿物晶体是由一的湿度、硬度等以便复混肥的造粒生产经营者往往考层四面体硅氧片和一层八面体水铝片相间组成的二八虑用它来稀释肥料的养分浓度,各行的科技工作者使面体1:1型矿物;常呈白色土状块体具吸水性吸水用地质矿物、垃圾、工农业废弃物等12]作为添加剂,后体积不膨胀但具可塑性。以实现它们在农业上的利用价值。地质矿物在农业上膨润土中的代表性成分为蒙脱石属于2:1型矿应用面广历史悠久种类较多[3~6] ,最近国际上还召物,其理想化学式为( 1/2Ca ,Na ).66 Als,34 Mg0.66开了首届Rocks for Crops"学术会议。本文介绍了复[Si,O20IOH): nH2O 属二八面体矿物每个晶体单混肥中矿物添加剂的作用。元由两层硅氧片夹一层八面体的水铝片组成晶层之间很容易发生不同程度的膨胀,内表面积远远大于外1复混肥料常用的矿 物添加剂生产复混肥料所需的大量添加剂一般来自地质矿表面积单元层间含有层间水层间具有可交换性的Ca2+中国煤化工]晶取代比高岭石多。产本文统称它们为矿物添加剂。目前我国常用的矿海YHCNMHGH2O);SinO3o(OH).8H2O ,理论的化学成分为SiO2 55. 65%、MgO收稿日期2006 -04- 18修改日期2006-05- 19作者简介徐宏林( 1975- )男江西省宜黄县人农学学士助理24. 89%、H2O+ 8. 34%、H2O- 11. 12%属典型的三八农艺师硕士在读研究方向为第四纪地质与农业生态地质。面体矿物常有铝、铁等类质同象混入物;凹凸棒粉的249.资源开发与市场Resource Development & Market 2006 22( 3)主要矿物成分是坡缕石,其理想的结构式为致相等,但成粒率更大颗粒强度更小这可能与添加MgsSisO2( OH )( OH2 ): 4H2O它和海泡石同属含水剂中水分含量、杂质成分、细度等有关。使用粘土矿物的链层状镁硅酸盐矿物都具有2:1型结构,自然界发添加剂用团粒法生产复混肥也有很好的粘结效果7]。现的坡缕石均有相当量的Al代Mg在其八面体阳离矿物添加剂对复混肥料的养分有较好的吸附作用,在子中两者数量相近所以它是二八-三八面体矿物。复混肥的保存中能吸附其中的挥发性NH3并能吸收泥炭又称草炭是没有完全分解的植物遗体的堆游离的水分使复混肥不至于潮解和结块。生产实践积物是形成于沼泽中的特定产物也是成煤的初始阶表明不论是粘土矿物还是有机矿物使用的比例越大,段。泥炭是有机、无机不同组分的多分散、高分子量的成粒效果越好颗粒强度越大复混肥成品外观和养分复杂体系除去水气后固体部分主要由有机物质和矿保存越好。物质组成其中有机物质是由未分解的植物残体和腐殖质所组成。我国泥炭中的植物残体主要为纤维物质3矿物添加剂对土壤的影响30%~ 60%腐植酸含量20%~ 40% ,有机质总含量复混肥料生产者往往只考虑添加剂对肥料生产的50%~ 70%持水量500%~ 700% ,pH值5.5~5.6,效果和成本而没有认识到添加剂对土壤和作物的影在干旱、盐碱地区形成的泥炭则呈微碱性。响是这种矿物是否适合作为复混肥添加剂必不可少的风化煤是指暴露于地表或位于地表浅部的煤层,因素。粘土矿物和有机质本身就是土壤的主要成分在大气中长期受到阳光、雨雪、冰凉和风沙等-系列影矿物添加剂随复混肥施入土壤后成为土壤的一部分,响而产生的一种含有大量再生腐植酸的变质煤。经过并对土壤产生一定的影响。风化煤的颜色变浅光泽变暗质地变松甚至成为粉3.1 影响土壤的理化性质末状。粘土矿物和有机矿物能影响土壤的阳离子交换量(CEC)粘土矿物由于其晶体的层状结构具有很大的2矿物添加剂对 复混肥料的影响外表面积,有些同时还有巨大的内表面积粘土矿物施2.1 矿物添加剂的生产和配比入土壤成为土壤粘粒矿物粘粒由于晶体边角裸露和常用的复混肥料造粒方法包括转鼓造粒、圆盘造同晶取代等原因带有负电荷能吸附带正电荷的离子，粒、挤压造粒、喷浆造粒等。以生产25%( 10-6-9)因此影响土壤的阳离子吸附量。有机矿物本身含有大的复混肥料为例粘土矿物和有机矿物用量为100kg/量的腐殖质施入土壤后其它有机成分也将在土壤微t再与按比例配好的氮肥(尿素、氯化铵、硫铵等)钾生物的作用下转化为腐殖质腐殖质胶体也带有负电肥(氯化钾、硫酸钾等)磷肥(过磷酸钙、磷铵等)进行荷。腐殖质的阳离子交换量要超过粘土矿物膨润土、混合造粒-→烘干- >过筛>包装。海泡石和凹凸棒粉等的阳离子交换量要大于高岭石。用于复混肥料生产的矿物加工程序目前大多比较因此高岭石的阳离子吸附量、可塑性、粘结性、收缩简单其生产流程大致为采掘→晒干-→粉碎→过筛>性、膨胀性都比蒙脱石低海泡石和凹凸棒粉的这些性包装。通过对-些矿物添加剂的水分检测发现粘土质大致居于两者之间。矿物添加剂的水分为3%,有机矿物添加剂的水分为粘土矿物和有机矿物影响土壤的结构。粘土矿物12%。粘土矿物和有机矿物添加剂在生产各种复混肥可以使水和气的运动变缓,使土壤质地变细,变粘重料中的具体用量要根据生产设备、复混肥料配方甚至影响土壤的耕性故沙土中使用粘土矿物可以改良土天气湿度等具体决定生产过程中的经验也很重要。壤性状。试验表明施用含膨润土等矿物的复混肥能2.2矿物添加剂对复混肥料的影响对土壤的理化性质有一定的改善8]。有机矿物中的粘土矿物和有机矿物具有吸附性和粘结性,这是有机质能降低可塑性和粘结性,有利于保持土壤疏松由于粘土矿物具有层面结构、大比表面积有机矿物中和易耕作。腐殖质胶体比粘粒有更大的保持水分和养含有腐植酸等多种有机大分子，也具有大的比表面积。分的能力。沙质土壤不能吸附和保持足够的水分和养细小的添加剂微粒能增加复混肥粒内的接触面增强分增施有机质可以使土壤颗粒胶结，,也能增加持水颗粒的强度。相同的生产设备和相同的配方,使 用不量。有中国煤化工#土壤的团粒化作用。同的矿物添加剂对生产时间、成粒率、颗粒强度等都有由于有YHCNMHG在较大颗粒之间起接影响。如采用球磨挤压造粒生产30%的复混肥料使触桥”的作用，从而有助于多孔易耕土壤保持必须有的用不同的粘土矿物作为添加剂效果相同;使用有机矿团粒结构。有机质含量高和土壤团粒化可以增加土壤物添加剂与使用粘土矿物添加剂相比其生产时间大的孔隙具有改善粘粒效应的作用。在腐解有机质与250资源开发与市场Resource Development & Market 2006 23 )专题研究硅酸盐分子之间可产生真正的化学结合。此外腐殖杂的无机磷一般是极迟效的,有机结合态磷反而容易质对水的高吸附量,加强了温度变化和水分含量变动被植物所用。在湿润地区的表土中,有机态硫是占优的酥土"效应。矿物添加剂对土壤的影响不是孤立势的。腐殖质当胶体为H+饱和时能提高盐基养分的,而是许多因素的综合作用粘土矿物和有机矿物之如Ca2+、K+、Mg2+有效性的能力;腐植酸能与土壤矿间也能相互作用。有机质和土壤粘粒之间通过无机阳质反应而代换它们的盐基。粘土矿物和有机质对离子的桥梁作用形成粘粒一有机质复合体。以高岭石NH++有固定作用部分2:1型的粘土矿物如蒙脱石，和含水氧化物粘粒为主的土壤其团聚体具有最高的具有固定”NH4+和K+的能力。无水氨和其它含有稳定性。高岭石晶格是固定的比表面积相对低些晶铵和能生成铵的化肥加入土壤时,能与土壤中的有机体单元之间一般不发生膨胀对水分和阳离子吸附量物质起反应而生成不易分解的化合物。磷能被高岭也低。蒙脱石比高岭石具有更强的可塑性和粘结性,石、蒙脱石等粘土矿物所固定。有机矿物的分解物可难于建立和维持适宜的团粒化作用。土壤中如果含蒙以降低无机磷的固定和影响有机磷的有效性。钾不仅脱石太多时土壤中的无效水含量高,土壤胀缩性大,能被粘土矿物和有机矿物吸附,而且会被2:1型粘土物理性状不好对植物和农作物不利。海泡石的宏观矿物固定钾与铵离子-样其大小和膨胀性粘粒晶体孔隙度很高使其能保持大量可供植物吸收的水和养单元间的空隙相适合,成 为结晶整体不可分割的部分分9。我国的耕地连年使用化肥,绿 肥、厩肥使用不2:1型的粘土矿物对钾的固定远大于1:1型的粘土矿够土壤结构受到严重破坏地力下降容易板结影响物。粘土矿物和有机矿物对K+、NH+等的吸附作用农作物的生长,而使用有机矿物作为复混肥的添加剂使它们不易流失对养分起缓释作用提高土壤肥料的是一种非常有效的方法。可见不同的添加剂对土壤的有效性和利用率而被固定的养分利用率一般 都很低。影响与土壤本身的成分含量有关。因此,使用地质矿土壤酶活性能反映土壤的潜在肥力水平。粘土矿物作为复混肥添加剂时也需要测土配方”。此外粘物和有机质对酶的活性有正负两方面的影响。在自然土矿物和有机矿物会在-定程度上影响土壤的pH土壤中蛋白质酶被粘粒吸附多局限于矿物的外表面值。粘土矿物在土壤中通过对Al3+、H+和Ca2+等的一般认为 2:1型的粘土矿物对酶的活性影响较大,蒙吸附影响土壤的酸碱度有机矿物中的腐植酸是弱有脱石对蛋白质的吸附量明显大于高岭石对蛋白质的吸机酸与其盐类可形成一个缓冲系统,调节和稳定土壤附量10]有机质对酶也有吸附作用,它们对酶活性的的pH值减少土壤酸碱度的急剧变化。影响比较复杂,有正负两方面11。3.2 影响土壤微生物生长土壤微生物影响着土壤中腐殖质的合成,以及从4矿物添加剂对农作物的影响有机结合态中释放N、P、S等养分;土壤微生物对于土4.1直接为作物提供养分壤团聚体的形成和维持其稳定性具有重要作用。有机矿物添加剂对作物的影响除了通过吸附作用提矿物能提供大量的腐植酸,腐植酸能影响土壤微生物高化肥的利用率通过改善土壤物理性质对生长产生区系刺激土壤酶的活性及有益微生物的繁殖。粘土促进作用外还能直接为作物提供生长所必需的养分。矿物和有机矿物能提供微生物所需的养分,并能增加许多矿物应用于肥料是因为它们有农作物所需的养土壤的CEC，为土壤微生物提供所需的养分。有机质分富钾矿物可以为作物提供养分钾12]黑云母含有是土壤微生物的主要能源没有它生物化学活性就会较丰富的K、Si、Cf 13]利用煤矸石可以生产有机矿物陷于停顿。有机矿物还提供碳源,它是组成微生物生肥料14]其它用作肥料的矿物很多[15,16。作物生长命的物质基础;较高的C/N比能促进微生物的生长,所必需的元素有17种,由于土壤长期被耕作常常缺乏暂时使土壤氮素下降。某些元素,许多中量元素( Ca. Mg、S. Si )和微量元素3.3 影响土壤肥力( Fe、Mn、Cu、Zn、B. Ma CI )都很缺乏。粘土矿物和有粘土矿物和有机矿物增加土壤的CEC通过吸附机矿物中含有大量的作物必需元素。有机矿物中的有作用提高化肥的利用率如P可以很快和土壤中的粘机质能提供氮、硫、磷等多种养分,风化煤和泥炭等有土矿物结合而减少流失。粘土矿物和有机矿物颗粒极机矿物中国煤化工t许多不同的养分。由小单位重量的表面积很大具有能吸引离子和水分子于粘土|YCNMHG作用具有大量的阳离的表面电荷。有机质矿物的分解使复杂形态中的营养子常含有Si、Na、Fe和Mg等高岭石代表硅酸盐的元素变成简单的化合物释放出来，为植物所吸收利用，最古老的风化阶段故其所含铝之外的金属元素很少。实际上所有的N、大部分的s和P均呈有机结合态复(下转第270页)251●保护与利用资源开发与市场Resource Development & Market 2006 22( 3)年的3807.5万hm2增至1981年的16870万hm2 ;埃发展用地。在我国农地城市流转属于政府行为,政府及从1960~ 1980年因城市扩大占用的农田将近50万的科学决策至关重要。面对当前形势，政府特别是地hm2。我国正处于城市化加速发展阶段,农地特别是.方政府要充分利用好机遇发挥自身优势,避免威胁;耕地资源比较稀缺而且粮食需求量正日益扩大所以克服劣势统筹全局科学决策,，促进耕地可持续利用。鉴于城市化发展的盲目性导致农地的流失必须走内涵挖潜道路同时必须改革现行的征地补偿制度确保参考文献:我国粮食安全和城市化的有序进行。[1李元.中国土地资源第一 卷M]北京中国大地出版社2000 6.[2陈昭楠. 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