距離農(nóng)業(yè)部制定《到2020年化肥使用量零增長行動方案》已有一年之久，化肥零增長調(diào)整了原有的化肥使用結(jié)構(gòu)，也帶來了新型肥料的發(fā)展新機(jī)遇。中微量元素肥、土壤調(diào)理劑正是近年來逐漸進(jìn)入農(nóng)資視野的一種新型肥料。
記者近日采訪了華南理工大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院教授石林，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊利用磷石膏和鉀長石創(chuàng)新研發(fā)礦物質(zhì)土壤養(yǎng)分調(diào)理劑，“一箭雙雕”式解決了工業(yè)固體廢棄物資源化利用與新型肥料開發(fā)的問題。
土壤調(diào)理劑產(chǎn)品富含鉀、鈣、硅、鎂、硫等礦物質(zhì)養(yǎng)分，呈弱堿性特質(zhì)，可同時解決土壤酸化、板結(jié)、毒化、營養(yǎng)組分流失或失衡等問題。
受傷的土壤
“萬物土中生，食以土為本。”優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品離不開健康的土壤。然而，“瓜不甜、果不香、菜沒味”卻是當(dāng)下農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降的真實寫照。
“農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降說明土壤環(huán)境質(zhì)量在惡化，集中表現(xiàn)在土壤酸化、土壤板結(jié)、土壤毒化、土壤營養(yǎng)組分流失和失衡等等。”石林認(rèn)為，“造成這一惡化的原因是化學(xué)肥料的大量施用、大氣酸沉降和有毒有害物的農(nóng)田污染。”
就化學(xué)肥料而言，我國農(nóng)田化肥施用量持續(xù)增長，是世界上最大的化肥消費(fèi)國。“畝均化肥施用量21.2千克，遠(yuǎn)高于畝均8千克的世界平均水平。而廣東畝均施用量則高達(dá)51千克，超過全國水平2.4倍。”石林介紹。
過量使用化肥，不僅增加了農(nóng)業(yè)成本，消耗了大量資源和能源，而且直接導(dǎo)致土壤酸化和板結(jié)，也導(dǎo)致了氮、磷等營養(yǎng)組分的流失，造成了農(nóng)業(yè)面源污染。
“另外，單一施用由氮、磷、鉀組成的化學(xué)肥料，使得優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品所需要的大量元素、中量元素、微量元素的平衡營養(yǎng)補(bǔ)給體系失衡，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量大幅下降。”石林說道。
正因為如此，越來越多的人將化學(xué)肥料視為“公害”，把不施用化學(xué)肥料的農(nóng)產(chǎn)品視為“綠色”或“無公害”產(chǎn)品。
另一方面，受工農(nóng)業(yè)各種污染物的侵入，土壤毒化嚴(yán)重。“全國土壤總的點位超標(biāo)率16.1%，輕微、輕度、中度和重度污染點位所占比例分別為11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。其中較為嚴(yán)重的是重金屬污染。”石林表示。
他指出，“我國每年因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1000萬噸，被重金屬污染的糧食多達(dá)1200萬噸。而我所處的廣州市由于受農(nóng)田面源污染、中心城市生活垃圾大量堆置、城市生活污泥以及周圍工礦企業(yè)污染排放的影響，區(qū)內(nèi)約有50%農(nóng)田遭受不同程度的重金屬污染，特別是鎘、鉛、砷和汞。”
為全面解決土壤質(zhì)量下降的問題，石林團(tuán)隊從1999年開始研發(fā)，依據(jù)原生態(tài)土壤礦物分子組裝理論與技術(shù)，按照自然界中各種礦物的有機(jī)組合規(guī)律，通過活化法生產(chǎn)出了能夠提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、抑制土壤酸化和降低重金屬污染的礦物質(zhì)土壤養(yǎng)分調(diào)理劑。
讓廢物再生
“礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑產(chǎn)品富含鉀、鈣、硅、鎂、硫等礦物質(zhì)養(yǎng)分，呈弱堿性特質(zhì)，可同時解決土壤酸化、板結(jié)、毒化、營養(yǎng)組分流失或失衡等問題。”石林介紹道，“而且已完成3萬噸示范生產(chǎn)線的建設(shè)，并針對各地土壤類型和作物生長進(jìn)行個性化操作，完成了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和肥效試驗操作規(guī)范。”
那么，礦物質(zhì)土壤調(diào)理劑具體是怎么一回事呢?這還得從它的原料之一磷石膏說起。磷石膏是指在磷酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物，它的主要成分是二水硫酸鈣和一些不溶性、可溶性雜質(zhì)。
“目前，我國磷石膏累計堆存量已超過1億噸以上。磷石膏中所含氟化物、游離磷酸等雜質(zhì)是導(dǎo)致其在堆放過程中造成環(huán)境污染的主要原因。”石林表示，堆存既占用了土地資源，也由于風(fēng)蝕、雨蝕造成了大氣、水系及土壤污染，長期接觸也可能導(dǎo)致人的病變與死亡。
能源、環(huán)保及農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀迫使人們開始思考利用廢棄物生產(chǎn)富含土壤缺失的營養(yǎng)元素、改善酸性土壤特性，同時又兼顧成本，有效解決固體廢棄物資源化的產(chǎn)品。石林團(tuán)隊所研發(fā)的項目正屬于工業(yè)固體廢棄物資源化利用與新型肥料開發(fā)領(lǐng)域。
利用磷石膏生產(chǎn)鉀硅鈣土壤調(diào)理劑，首先要去除其中的重金屬。“對粗磷石膏進(jìn)行成分分析，特別是重金屬含量，配備重金屬捕獲劑，確定其用量、加水的比例;通過攪拌、過濾，去除其中的重金屬元素。廢液再經(jīng)過重金屬沉淀劑置換再生，返回到初始攪拌器中捕獲重金屬。”石林介紹，整個工藝流程為閉路循環(huán)體系。
接下來，將精磷石膏、鉀長石、其他鈣基化合物與添加劑一起按計量進(jìn)行混合、球磨、干燥、活化、冷卻、球磨、包裝，即可制成鉀硅鈣土壤調(diào)理劑。
“目前，煅燒法生產(chǎn)鉀硅鈣肥中的鉀主要以硅酸鉀、氧化鉀的方式存在，產(chǎn)品的水溶性極差，營養(yǎng)組分難以被作物吸收，而且農(nóng)民施用也費(fèi)工費(fèi)力。”石林表示，“我們目標(biāo)產(chǎn)品中的鉀則以硫酸鉀形式存在，水溶性大大增強(qiáng)，水溶解率達(dá)21%以上。”此外，該產(chǎn)品既含有鉀、硅、鈣，還含有大量的鎂和硫，營養(yǎng)元素更趨于均衡。
多重效益好
由于鉀硅鈣土壤調(diào)理劑是將利用工業(yè)固體廢棄物和礦石整體轉(zhuǎn)化來生產(chǎn)肥料的，因此，石林團(tuán)隊在研發(fā)過程中還特別注意避免有害成分的進(jìn)入，生產(chǎn)技術(shù)上要求必須有較高的技術(shù)手段去除廢物中的有害成分，保證產(chǎn)品各項成分指標(biāo)均符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。
石土同源，這也是鉀硅鈣肥稱為土壤調(diào)理劑的原理。石林介紹，“可調(diào)節(jié)土壤酸堿平衡、抑制土壤中鋁離子的淋溶，降低有毒有害元素的累積效應(yīng)，改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤墑值及有機(jī)質(zhì)含量，減少土壤水分流失，提高水肥流失率。”
“從目前種植效果來看，每畝施用50~100千克鉀硅鈣土壤調(diào)理劑，增產(chǎn)率高達(dá)7.6%~73%，平均增產(chǎn)率達(dá)24.95%，而且農(nóng)作物的品質(zhì)顯著提高。”石林如是總結(jié)。
近年來，石林團(tuán)隊在韶關(guān)地區(qū)酸性土壤上種植花生、淮山、粉葛、葡萄等，通過施用鉀硅鈣土壤調(diào)理劑進(jìn)行田間試驗，發(fā)現(xiàn)作物生長效應(yīng)、增產(chǎn)效果明顯，同時作物中重金屬含量降低。
2013年，韶關(guān)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所紅薯種植基地里，未施肥前畝產(chǎn)為562千克;每畝施用50千克鉀硅鈣土壤調(diào)理劑時畝產(chǎn)為787千克，增產(chǎn)40%，還可減少土壤鉛含量47%、鎘6%、鉻43%、銅14%。
另據(jù)第三方肥效試驗報告顯示，作物品質(zhì)全面提升，木薯的淀粉含量、甘蔗的含糖量都有不同程度的提高，“香、甜、脆這些我們小時候有過的味道又回來了”。
再從生產(chǎn)角度來看，“以年產(chǎn)10萬噸鉀硅鈣土壤調(diào)理劑計算，每噸產(chǎn)品成本低于650元、純利潤500元左右，年利潤約5000萬元，從而產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。”石林算了一筆賬。并且采用此方法以廢治廢，每年可減少廢渣排放，避免大量堆積用地，消除了環(huán)境二次污染。
除了礦物質(zhì)土壤養(yǎng)分調(diào)理劑外，石林團(tuán)隊還進(jìn)行了多項技術(shù)研發(fā)，如低品位磷礦綠色制肥技術(shù)、土壤重金屬鈍化技術(shù)、礦物質(zhì)水制備技術(shù)等。在未來的健康農(nóng)業(yè)中，類似的成果將大顯身手。從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益的高度統(tǒng)一。
