文章來源：中國寶武 發布時間：2018-07-13
1.項目背景
自2011年開始，上海寶鋼新型建材科技有限公司在多年冶金渣資源化研究利用基礎上，開始探索冶金渣在農業中的應用方向，先后與國際竹藤網絡中心、湖南雜交水稻研究所、江蘇農科院、上海農科院等多家科研院所合作，開發出粉狀硅肥、顆粒硅肥、含硅復混肥等多種土壤調理劑及肥料產品，并在多種作物上進行試驗，研究硅肥對作物生長和土壤環境的影響，積累了豐富的數據，為冶金渣在農業中的應用打下了堅實基礎。
2.項目情況
以冶金渣加工的硅肥與傳統大元素化肥相結合，開發的含硅復混肥同時滿足了提供營養和土壤改良的目的，且不會給用戶帶來額外人工成本。本項目的設計主要基于以下幾方面考慮：
（1）以安全性高、有效性高的冶金渣為原料， 經過烘干、粉磨和造粒等工藝加工而成的硅肥產品，具有以下功能：提供植物生長所需的多種中微量元素，調節土壤酸堿度、降低鹽漬化危害、降低土壤中重金屬活性等。
（2）傳統硅肥產品存在一些問題，如粉狀硅肥吸收利用率高，但容易造成揚塵污染；以硅酸鈉溶液為粘結劑造粒的硅肥顆粒強度高，但施入土壤中后難分散，從而影響了植物的吸收利用。
（3）普通復混肥一般由氮磷鉀肥混合而成，尿素是常用的一種氮肥，但吸收利用率低（僅30%左右），未吸收的部分會造成大氣、土壤和水污染。包膜法可以提高吸收利用率，但常見的硫磺或樹脂包衣材料，存在價格高、降解難和影響土壤質量等問題，亟待尋找環境友好型的包膜材料。
（4）以冶金渣加工的粉狀硅肥對尿素進行包膜，再與磷鉀肥混合成含硅復混肥，可以提供農作物生長所需的氮磷鉀和多種中微量元素，尿素釋放后形成的硅肥空殼較易分散于土壤中，不影響植物吸收利用，另外含硅復混肥還可以緩慢改良土壤，是一種環境友好型肥料。
圖1 硅包尿素及含硅復混肥
3.技術特點
本項目是對多年的研究成果的總結，在項目過程中，經過長期的跟蹤檢測，從大量的鋼鐵工業副產物中找到安全性高、有效成分含量高的原料；長期對不同地點不同作物的試驗，確定了產品的使用方法和使用效果；經過用戶的實際使用驗證，進一步確定了產品的應用效果。本項目的產品具有以下特點：
（1）成本低。市場上目前的硅肥產品，一般以富硅礦石為原料，經過煅燒、粉磨、造粒加工而成，原料成本高，能耗高，售價高，而以精選的冶金渣為原料，可以省去煅燒環節，節省大量能耗和生產成本，價格更易為用戶接受。
（2）安全性。原料經過長期跟蹤檢測，重金屬含量遠低于國標限值，產品安全性有保障。
（3）使用方便。產品設計考慮到用戶用肥習慣，將硅肥與普通氮磷鉀肥進行結合，含硅復混肥與普通復混肥使用方法一致，不會帶來額外用工成本。
（4）環保性。一般包膜型肥料存在包膜材料難以降解問題，以硅肥為包膜材料，可以與土壤融為一體，不會產生難降解問題。
（5）營養均衡。在為植物提供生長所需的氮磷鉀元素同時，還能提供硅鈣鎂等多種中微量元素，持續補充土壤因不合理耕作而缺失的中微量元素。
（6）土壤調理功能。本產品具有調節土壤pH值，鈍化重金屬等一般化肥產品不具有的土壤調理功能，可以長期的改善土壤環境。
4.推廣應用情況
經過前期推廣，本項目以原料輸出和技術指導的方式，在吉林、山東、江蘇、安徽、湖南、湖北、廣東等地的多家肥料加工企業實現了含硅肥料產品的生產及市場推廣，用戶反映使用效果良好，使用后農作物（如水稻、小麥、棉花、蘋果等）的產量及品質均有所提高，酸性土壤和鹽漬化土壤改良、土壤重金屬鈍化也取得了不俗的效果。
應用案例1：水稻種植中使用含硅肥料產品，抗倒伏性能顯著提升（圖2，左為未使用，右為施含硅肥料產品），產量（圖3，自左向右，分別為未施肥、施普通復混肥、施含硅復混肥）和稻米品質提高明顯。水稻產量及稻米品質檢測數據見表1、2。
圖2 硅肥提高水稻抗倒伏性
圖3 硅肥提高水稻產量
表1 不同施肥處理下水稻產量
| 施肥處理
|
水稻產量（小區）（kg）
|
增產率（%）
|
||||
|
|
1
|
2
|
3
|
理論產量（畝）
|
與未施肥對比
|
與普通肥相比
|
| 未施肥
|
19.24
|
16.92
|
18.29
|
403.60
|
-
|
-
|
| 普通肥
|
28.72
|
29.47
|
26.08
|
624.55
|
54.7
|
-
|
| 含硅復混肥
|
32.21
|
29.78
|
31.37
|
684.57
|
69.6
|
9.6
|
表2 不同施肥處理下稻谷品質指標
| 品質指標（%）
|
施肥處理
|
||
|
|
未施肥
|
普通肥
|
含硅復混肥
|
| 蛋白質
|
5.73
|
5.94
|
6.27
|
| 天冬氨酸（Asp)
|
0.491
|
0.505
|
0.532
|
| 蘇氨酸（Thr)
|
0.23
|
0.234
|
0.243
|
| 絲氨酸（Ser)
|
0.262
|
0.271
|
0.285
|
| 谷氨酸（Glu)
|
0.831
|
0.863
|
0.913
|
| 甘氨酸（Gly)
|
0.242
|
0.244
|
0.254
|
| 丙氨酸（Ala)
|
0.307
|
0.311
|
0.323
|
| 纈氨酸（Val)
|
0.197
|
0.207
|
0.216
|
| 蛋氨酸（Met)
|
0.095
|
0.085
|
0.089
|
| 異亮氨酸（Ile)
|
0.144
|
0.151
|
0.156
|
| 亮氨酸（Leu)
|
0.375
|
0.386
|
0.409
|
| 酪氨酸（Tyr)
|
0.197
|
0.204
|
0.217
|
| 苯丙氨酸（Phe)
|
0.243
|
0.251
|
0.262
|
| 賴氨酸（Lys)
|
0.21
|
0.207
|
0.213
|
| 組氨酸（His)
|
0.196
|
0.202
|
0.212
|
| 精氨酸（Arg)
|
0.407
|
0.421
|
0.433
|
| 脯氨酸（Pro)
|
0.315
|
0.326
|
0.343
|
| 總氨基酸（Total)
|
4.74
|
4.87
|
5.1
|
從表1可以看出，施含硅復混肥比施普通肥每畝可以增產約10%，從表2可以看出，使用含硅復混肥后，稻米的蛋白質含量和氨基酸含量比普通肥有明顯提高，稻米品質提高明顯。
應用案例2：重金屬污染酸性土壤中小青菜種植試驗（圖4，自左向右根據土壤重量添加含硅肥料），使用含硅肥料后，小青菜的長勢明顯好轉。小青菜的產量及重金屬含量檢測數據見表3和表4。
圖4 硅肥降低重金屬含量
表3 不同施肥處理下青菜植株鮮重
| 施肥處理
|
產量（植株鮮重）（g）
|
|||||
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
處理總重
|
| CK
|
15.4
|
22.8
|
8.9
|
11.4
|
4.6
|
63.1
|
| 0.2%
|
13.9
|
26.2
|
32.9
|
16.8
|
28.5
|
118.3
|
| 0.4%
|
30.5
|
17.9
|
38.5
|
27.2
|
34.7
|
148.8
|
表4 不同施肥處理下青菜重金屬的含量
| 施肥
處理
|
重金屬含量(mg/kg)
|
||||||||
|
|
Pb
|
降低率（%）
|
Cd
|
降低率（%）
|
Cr
|
降低率（%）
|
Hg
|
As
|
降低率（%）
|
| CK
|
15.5
|
-
|
11.11
|
-
|
10.12
|
-
|
--
|
35.55
|
-
|
| 0.2%
|
14.74
|
4.9
|
10.37
|
6.7
|
8.79
|
13.1
|
--
|
35.02
|
1.5
|
| 0.4%
|
9.69
|
37.5
|
9.52
|
14.3
|
7.76
|
23.3
|
--
|
33.96
|
4.5
|
從表3可以看出，施用含硅肥料可有效提高青菜產量，且隨著施肥量增大，產量也相對提高。從表4可以看出，施用硅肥可以降低重金屬污染土壤栽培青菜的主要重金屬的含量，且隨著施肥量增大，重金屬含量降低更多。
應用案例3：鹽堿地小麥種植中施用含硅肥料產品，小麥長勢顯著好于未施用的（圖5，圖中左為使用含硅肥料產品，右為未使用）。
圖5 硅肥在鹽堿地小麥上的應用
5.前進展望
多年來，掠奪式的農業生產過程中使用了大量的化肥和農藥，土壤質量不斷下降，酸化板結、鹽漬化、重金屬污染等多種土壤問題爆發，土壤的治理已到了刻不容緩的地步。《到2020年化肥使用量零增長行動方案》等政策的出臺和落實，表明我國政府已經開始行動，正在積極推動農業土壤質量提升工程，與此同時，普通百姓對于土壤質量提升必要性的認識不斷提升，具有提供植物營養和改良土壤質量功效的硅肥類產品，必將在在農業生產和土壤改良中獲得越來越多的關注，并發揮越來越重要的作用。專家預言，如果按照日本的土壤質量標準，我國硅肥產品年需求量應當在3500萬噸以上。
以安全性高、有效性高的鋼鐵工業副產物為原料加工的硅肥產品，用于農業生產和土壤改良，實現了資源再生利用，降低能耗和污染，如能得到大范圍推廣應用，既能為鋼鐵工業副產物減量化和資源化利用找到新途徑，也能突破工農業間和行業-社會間的工業生態鏈接，大規模的提升土壤質量，具有良好的社會效益和經濟效益。
【責任編輯：李凡】
