多肽“五加”生物水溶肥的研究與開發(fā)

于廣武，宋清暉，王志剛，李曉冰，何長興

(1.中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所 黑龍江哈爾濱 150040；2.黑龍江省慶東陽光農(nóng)業(yè)生物科技股份有限公司 黑龍江肇東 151100； 3.金瑪〔寬甸〕肥業(yè)有限公司東北辦事處 黑龍江哈爾濱 150081；4.黑龍江奧格瑞農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司 黑龍江哈爾濱 150080)

1 研發(fā)多肽“五加”生物水溶肥的必要性

農(nóng)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展直接影響我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，因此，提高農(nóng)業(yè)資源的利用率、增加糧食產(chǎn)量、提高農(nóng)民收入是目前亟待解決的問題之一。傳統(tǒng)的種植施肥嚴(yán)重破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)、生物學(xué)性質(zhì)惡化，而農(nóng)民為了增加收入，不斷加大施肥量，形成惡性循環(huán)，不僅破壞生態(tài)環(huán)境，而且嚴(yán)重影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。

隨著全球經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步，人們對生活質(zhì)量和食品品質(zhì)有了更高的要求，渴望得到口感好、富營養(yǎng)的食品，追求純天然、無污染的健康食品成為一種時尚。由于我國農(nóng)業(yè)的過度開發(fā)，尤其是長期偏施單質(zhì)化肥，沒有給土壤適當(dāng)補充有機質(zhì)，導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降，可利用的農(nóng)業(yè)資源逐步枯竭，土壤退化嚴(yán)重，最終影響優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。因此，我國目前的土壤資源現(xiàn)狀迫切需要通過人為措施給土壤補充有機質(zhì)，確保農(nóng)業(yè)種植水平和農(nóng)作物產(chǎn)品品質(zhì)。

氮磷鉀三要素肥料的大量使用，土壤中的中微量元素缺乏日益嚴(yán)重，提高對中微量元素肥料的認(rèn)識，組織中微量元素肥料的生產(chǎn)、推廣和應(yīng)用，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的重要問題。

根據(jù)國際生產(chǎn)有機食品及我國綠色食品對肥料施用的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對新型肥料高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全、環(huán)保的要求，研制開發(fā)了多肽“五加”生物水溶肥。

2 多肽“五加”生物水溶肥的內(nèi)涵

水溶肥是一種可以完全溶于水的多元復(fù)合肥料，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在3個方面：①水肥一體化，水和肥的利用率高。我國常規(guī)肥料利用率在20%～30%，而水溶肥的利用率在70%～80%，使用水溶肥不僅節(jié)水，還可減少施肥總量。②營養(yǎng)全面，普通復(fù)合肥總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在25%以上，而水溶肥總養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在50%以上。③肥效快，可解決高產(chǎn)作物快速生長期的營養(yǎng)需求。近年來，隨著水肥一體化的推進(jìn)，我國水溶肥產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，已成為新型肥料的重要發(fā)展方向。

多肽“五加”生物水溶肥的主要營養(yǎng)成分包括大量元素、中量元素(Ca、Mg、S)、微量元素(Zn、Mn、B)和有益元素(Si、Se)。多肽“五加”生物水溶肥中的“五”是指生物有機肥，即以生物菌(解磷菌、解鉀菌、枯草芽孢桿菌、QD菌等)、復(fù)合微生物菌劑和腐殖酸、多肽氨基酸等為主的有機物料，是經(jīng)氨基酸螯合新工藝處理的高科技產(chǎn)品。多肽“五加”生物水溶肥中w(N+P2O5+K2O)≥40%、w(有機質(zhì))≥15%、w(中微量元素)≥5%、w(腐殖酸)≥10%，另外含有復(fù)合生物菌劑≥0.2億個/g。

3 多肽“五加”生物水溶肥的作用效果

經(jīng)多年多點試驗、示范、推廣，結(jié)果表明多肽“五加”生物水溶肥具有以下顯著特點。

3.1 改良、修復(fù)土壤，培肥地力

有益微生物的分泌物能產(chǎn)生糖類，可提高土壤有機質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%；改善土壤物理、化學(xué)性能，有利于提高土壤肥力；降解土壤中殘留的化肥、農(nóng)藥，降低硝酸鹽、亞硝酸鹽及重金屬含量，起到土壤修復(fù)的作用。

土壤水分具有調(diào)節(jié)根區(qū)土壤氧化還原電位和土壤酸堿度的作用,會對土壤中重金屬的活性產(chǎn)生較大的影響。而土壤酸堿性也是影響重金屬污染物活性的重要方面，如隨著pH增大，可增強土壤表面負(fù)電荷對正電荷的吸附，也可以生成一些沉淀物(如CdCO3等)，逐漸降低污染物的活性。

重金屬污染物的離子含量較高，受降水沖刷和空氣的氧化及其與土壤營養(yǎng)物質(zhì)的相互作用，重金屬污染離子演變?yōu)榻j(luò)合物，從而改變土壤顆粒團聚體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土壤孔隙的結(jié)構(gòu)與空間幾何構(gòu)型，因此會改變土壤水、氣、熱的傳導(dǎo)能力及其傳輸特征。同時，重金屬污染區(qū)土壤受降水沖刷的影響，重金屬離子隨水分下滲與土壤本底的化學(xué)元素和土壤顆粒發(fā)生相互作用，改變土壤物理特征，同樣會導(dǎo)致土壤水、肥、氣、熱傳輸特征的變化，影響土壤水、肥、氣的有效性和植物的生長以及土壤熱傳導(dǎo)效應(yīng)。

腐殖酸、多肽氨基酸有機肥不但具有改良土壤、培肥地力、增加作物產(chǎn)量和提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的作用，而且可以改變污染物在土壤中的存在形態(tài)，提高植物對重金屬污染土壤的修復(fù)效果和抗重金屬污染土壤環(huán)境脅迫的能力。研究發(fā)現(xiàn)，因有機肥中存在大量的官能團和較大的比表面積，因此向被污染的土壤中添加有機肥，可促進(jìn)土壤中的重金屬離子與其形成有機絡(luò)合物，提高土壤對污染物的吸附能力和緩沖性，有利于減少植物對重金屬污染物的吸收和減輕對農(nóng)產(chǎn)品的危害。

微生物修復(fù)是重金屬污染土壤生物修復(fù)的重要組成部分。微生物修復(fù)是利用活性微生物對重金屬污染物吸附或轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物，從而降低土壤重金屬污染程度。用于修復(fù)重金屬污染土壤的菌種主要有細(xì)菌、真菌和放線菌。

3.2 減少化肥用量，提高肥料利用率

多肽“五加”生物水溶肥可平均提高肥料利

用率30%以上，其中氮肥利用率可提高20%以上，提高有效磷含量27.45%，并可提高土壤中速效鉀含量，從而顯著提高作物產(chǎn)量。經(jīng)黑龍江省肇東市展望三隊菜園子試驗、示范表明，噴施多肽“五加”生物水溶肥的馬鈴薯產(chǎn)量比噴施其他葉面肥提高14%，且可以節(jié)省化肥用量；經(jīng)農(nóng)業(yè)部谷物及制品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(哈爾濱)檢測，施用多肽“五加”生物水溶肥的馬鈴薯谷氨酸和賴氨酸含量均有所提高，使其達(dá)到有機綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求，減肥增效效果顯著。

3.3 節(jié)水節(jié)肥，減輕環(huán)境污染

如何根據(jù)土壤水分條件，在合理施肥的前提下,通過“以水調(diào)肥”、“以肥控水”的水肥互作效應(yīng)機制來提高超富集植物生物量和水肥利用效率，是植物修復(fù)重金屬污染土壤的迫切需要。因此，通過合理的灌水和施肥措施，充分發(fā)揮水肥的協(xié)同作用，不僅可以提高植物的生物量和水肥利用效率，而且可以減輕肥料對環(huán)境的污染，節(jié)約水肥資源，增強植物對重金屬污染物的吸收或固定,改善土壤環(huán)境。

根據(jù)作物的生長特點，掌握不同作物各生育期對水分和養(yǎng)分的需求規(guī)律,這對生物量的增加和水肥利用效率的提高具有重要作用。水肥措施可以提高根系向冠層輸送水分和養(yǎng)分的能力，提高水肥傳輸效率，促進(jìn)光合作用進(jìn)行，有利于光合產(chǎn)物向干物質(zhì)轉(zhuǎn)化，達(dá)到增加作物生物量的目的。同時，應(yīng)根據(jù)作物各生育期對重金屬污染離子吸收的特點，選擇適宜的收獲階段，這對植物修復(fù)重金屬污染土壤具有重要的科學(xué)價值。

利用腐殖酸、氨基酸多種官能團螯合、絡(luò)合營養(yǎng)元素，既滿足了作物對營養(yǎng)的需要，又減少了空氣污染、水源污染和土壤污染。

發(fā)展多肽“五加”生物水溶肥的工業(yè)化生產(chǎn)，不僅能有效利用有機肥資源、變廢為寶，而且可以治理日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，更為重要的是滿足了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和“兩高一優(yōu)”、生態(tài)環(huán)保、“減肥增效”實現(xiàn)化肥零增長的需要，對于實現(xiàn)社會效益、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的良性循環(huán)具有重要的意義和廣闊的市場前景。