凹凸棒石新型材料必將在現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)中發(fā)揮重要作用

陳 馨 ，藺海明、2

1.甘肅西部凹凸棒石應(yīng)用研究院，甘肅 白銀 730900；

2.甘肅省凹凸棒石工程技術(shù)研究中心，甘肅 白銀 730900

發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)，是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中的必經(jīng)之路，因?yàn)樯鷳B(tài)農(nóng)業(yè)的根本要義是：既最大可能地保護(hù)耕地生態(tài)環(huán)境，持續(xù)穩(wěn)定地提高耕地質(zhì)量，又將農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量放到重中之重的地位，確保人民群眾的身心健康。自從20世紀(jì)八十年代提出生態(tài)農(nóng)業(yè)的理念之后，雖經(jīng)幾次三番的熱議和實(shí)踐，但終因替代技術(shù)的不足甚至缺乏，使之在世界范圍內(nèi)發(fā)展進(jìn)程緩慢。盡管如此，世界各國從未放棄對生態(tài)農(nóng)業(yè)及相關(guān)技術(shù)的研究，我國更是鍥而不舍地在生態(tài)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域做大量的研究工作，并在較大范圍內(nèi)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得較好的成績。隨著生態(tài)農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步推進(jìn)，我國政府提出化肥減量施用、農(nóng)藥零增長生產(chǎn)的戰(zhàn)略方針，倒逼生態(tài)農(nóng)業(yè)的深入發(fā)展。在這種大背景下，研究生態(tài)農(nóng)業(yè)的替代材料和新型技術(shù)就顯得尤為重要，而凹凸棒石新型材料必將在現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)中發(fā)揮重要作用，應(yīng)予以高度重視。

一、凹凸棒石新型材料基本特性

凹凸棒石（也叫坡縷石）新型材料屬于世界稀缺非金屬礦種。我國是世界凹凸棒石主要蘊(yùn)藏國，甘肅省的凹凸棒石資源占世界的70%以上，主要分布在白銀市的靖遠(yuǎn)縣、會寧縣和張掖市的臨澤縣。白銀的凹凸棒石品位屬中等偏上，據(jù)多點(diǎn)測試，含量一般為25%～50%，最高的礦點(diǎn)達(dá)60%之高，開發(fā)利用的前景廣闊。凹凸棒石新型材料具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，是天然的一維納米材料，具有吸附性、緩釋性、流變性、懸浮性和離子交換性等優(yōu)良的物化性質(zhì)，甘肅的凹凸棒石還富含動植物有機(jī)體所需的銅、鋅、釩、鉬、硒、碘、鐵、硼等多種有益微量元素，可有效填補(bǔ)土壤微量元素不足的短板。

二、凹凸棒石新型材料在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的研究進(jìn)展

（一）在作物生產(chǎn)上應(yīng)用研究

甘肅省的凹凸棒石新型材料在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究走在全國的前列，已取得一批有較高學(xué)術(shù)水平和應(yīng)用價值的研究成果。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)和甘肅西部凹凸棒石技術(shù)應(yīng)用研究院的專家進(jìn)行了凹凸棒石包衣肥、復(fù)混肥配方及制造工藝研究，曾獲白銀市科技進(jìn)步獎，該成果被白銀欣九星農(nóng)化科技有限公司和白銀豐保農(nóng)化科技有限公司轉(zhuǎn)化應(yīng)用，其產(chǎn)品具有保水、緩釋、改土、增產(chǎn)和提質(zhì)作用。試驗(yàn)表明，小麥?zhǔn)┯冒路实奶幚砼c對照相比產(chǎn)量提高13.8%～25.3%，千粒重提高7.1%～10.4%，而且肥效明顯后延，葉片衰老期推遲。在馬鈴薯上試驗(yàn)表明：單施凹凸棒石粉可使馬鈴薯增產(chǎn)17.8%，與混合肥配施可使馬鈴薯增產(chǎn)46.9%～60.0%，淀粉含量提高1.3%～3.8%。甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)和甘肅凱迪生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司對凹凸棒石包衣的磷二銨在油菜上試驗(yàn)。油菜有效結(jié)莢數(shù)較對照增加2.3%，產(chǎn)量提高25.3%；油菜收后復(fù)種小麥，施包衣二銨的小麥生物量提高57.7%，表明具有明顯的緩釋效果。單施凹凸棒石可使草莓、圓茄、番茄、黃瓜、籽瓜、芹菜和辣椒等果蔬作物增產(chǎn)2.2%～16.3%，產(chǎn)品品質(zhì)不同程度地提高，特別碘、硒、鈣、鐵有益元素含量大幅度增加，體現(xiàn)了其功能性。蘭州大學(xué)、甘肅中醫(yī)藥大學(xué)、蘭州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院和甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)在當(dāng)歸、黨參、紅芪和甘草等中藥材上進(jìn)行凹凸棒石增產(chǎn)提質(zhì)的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：施用凹凸棒石作為基質(zhì)或輔料的處理均表現(xiàn)出增產(chǎn)和提高品質(zhì)的作用。當(dāng)歸施用凹凸棒石肥料的鮮產(chǎn)提高54.7%～50.4%，揮發(fā)油含量提高0.7個百分點(diǎn)；紅芪產(chǎn)量提高23.4%，莖葉和地下部根中多糖含量有所提高；甘肅省農(nóng)科院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所在枸杞上試驗(yàn)，施用凹凸棒石有機(jī)肥的與對照相比，盛果期和秋果期干果產(chǎn)量提高13.2%～23.2%和46.5%～67.5%，單粒鮮果長度增加2.0%～12.2%，直徑增加0.2%～17.9%，水分含量降低0.9%～5.6%，品相變好，品質(zhì)提高。甘肅農(nóng)墾農(nóng)業(yè)研究院和甘肅農(nóng)科院中藥材研究所分別研究了凹凸棒石種子丸?；夹g(shù)，對百號、黨參等小粒藥材種子丸?；蟊Ｃ绾途坎シN效果良好，其中百號種子丸?；夹g(shù)推廣應(yīng)用已長達(dá)10多年，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益數(shù)千萬元計；黨參種子丸?；夹g(shù)獲國家應(yīng)用專利證書。相關(guān)學(xué)者還研究了凹凸棒石材對氮、磷養(yǎng)分的吸附、緩釋機(jī)理及對土壤質(zhì)地的改良作用。結(jié)果表明：施含凹凸棒石的新型礦物有機(jī)肥的與對照相比，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加8.6%～12.7%，土壤容重降低1.3%～6.5%，土壤孔隙度增大1.4%～6.3%。

（二）在畜牧業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用研究

凹凸棒石作為添加劑使用時，可有效提高畜禽的生產(chǎn)性能，提高免疫力。甘肅西部凹凸棒石應(yīng)用研究院和甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院在蛋雞基礎(chǔ)飼糧（玉米-豆粕-雜粕型）中添加不同比例的凹凸棒石粉，觀察其對雞蛋品質(zhì)的影響。表明基礎(chǔ)飼糧+1.5%凹凸棒石粉效果較好，與不添加凹凸棒石粉基礎(chǔ)飼糧相比，蛋殼厚度顯著提高，平均蛋重、哈氏單位、蛋殼強(qiáng)度、單位面積蛋殼重均有不同程度提高。在基礎(chǔ)飼糧中添加不同比例的凹凸棒石粉，觀察其對蛋雞生產(chǎn)性能的影響，表明與對照組相比，基礎(chǔ)飼糧+1.5%凹凸棒石粉處理組入舍母雞產(chǎn)蛋率顯著提高，料蛋比相應(yīng)降低。

（三）在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上成果應(yīng)用現(xiàn)狀

迄今為止，白銀市已有研發(fā)凹凸棒石產(chǎn)品的企業(yè)25家，其中擁有礦權(quán)可開采原礦的企業(yè)11家，加工凹凸棒粉和顆粒的企業(yè)2家。加工各類凹凸棒石肥料的企業(yè)4家。年產(chǎn)能達(dá)到22.4萬t，年總產(chǎn)值達(dá)4.4億元。凹凸棒石粉主要銷往陜西、山東及河北等地，而凹凸棒石肥料重點(diǎn)銷往陜西、青海、寧夏和新疆等地，主要應(yīng)用于蘋果、獼猴桃、枸杞及棉花等高效果樹和經(jīng)濟(jì)作物，山東壽光在日光暖室反季節(jié)設(shè)施蔬菜上也有應(yīng)用。

三、凹凸棒石新型材料在生態(tài)農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的前景

（一）作為肥料的輔料利用

研究和實(shí)踐證明，利用凹凸棒石作為肥料輔料比其他材料優(yōu)越，既可發(fā)揮對化肥的緩釋作用，又可充分利用凹凸棒石中的多種微量元素，起到增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)的雙重作用。符合國家控制化肥用量、構(gòu)建綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的政策方略。

（二）作為基質(zhì)的配料利用

發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)、承接?xùn)|部商品蔬菜基地向西部轉(zhuǎn)移和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色果菜產(chǎn)品是甘肅省的戰(zhàn)略決策，而這一戰(zhàn)略的實(shí)施重點(diǎn)是發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，瓶頸是基質(zhì)的生產(chǎn)供給。由于環(huán)保政策的進(jìn)一步強(qiáng)化，作為基質(zhì)重要的配料蛭石禁止生產(chǎn)，凹凸棒石替代蛭石，作為基質(zhì)的配料使用，既可發(fā)揮保水作用，也可發(fā)揮功能性作用。

（三）作為改變板結(jié)土壤的調(diào)理劑利用

由于長期施用化肥導(dǎo)致土壤面源污染、有機(jī)質(zhì)含量下降、土壤嚴(yán)重板結(jié)，已成為影響作物產(chǎn)量穩(wěn)定和提高的突出問題。利用凹凸棒石納米級多孔結(jié)構(gòu)的特性作為土壤調(diào)理劑使用，可有效改善和緩解土壤板結(jié)，使土壤容重明顯降低，孔隙度有效增加，保水能力和通透能力明顯提高。

（四）作為耕地的修復(fù)劑利用

由于污染型工礦企業(yè)排污和農(nóng)田澆灌含重金屬的污水及化肥過量使用，導(dǎo)致農(nóng)田面源污染時有發(fā)生，再通過生物鏈傳導(dǎo)給農(nóng)產(chǎn)品，致農(nóng)產(chǎn)品有害重金屬含量超標(biāo)。發(fā)揮凹凸棒石的離子吸附功能制成修復(fù)劑，使有害重金屬在土壤中鈍化，可有效地修復(fù)污染耕地。研究表明：凹凸棒石的陽離子交換量為5～20mmol/100g，外表面積280m2／g，內(nèi)表面積635m2／g，可有效吸附土壤重金屬。

（五）作為鹽堿地的改良劑利用

鹽堿地在我省分布廣泛，約300多萬畝，且有擴(kuò)大的趨勢。在張掖市鹽漬化土壤上試驗(yàn)表明。凹凸棒石對鈉和鉀離子有較強(qiáng)的吸附作用，脫鹽率高達(dá)64.9%。據(jù)研究表明：凹凸棒石經(jīng)酸化處理的改良劑對改造鹽堿地效果良好。

（六）作為早區(qū)的保水材料利用

干旱是北方地區(qū)農(nóng)業(yè)不可逾越的自然條件。利用凹凸棒石的納米性、多孔性和吸附特性用于土壤保水，學(xué)界沒有爭議。中科院蘭州分院在多地多點(diǎn)試驗(yàn)研究表明，用凹凸棒石配制的多功能植被恢復(fù)復(fù)合材料，具有保水抗旱、改良土壤、抑制鹽堿、緩釋營養(yǎng)和促進(jìn)植物生根生長的多重功能。

（七）作為小粒作物種子的丸粒材料利用

許多藥用作物和蔬菜的種子較小，千粒重僅零點(diǎn)幾克，不宜機(jī)械化播種，更無法實(shí)行精量播種，用凹凸棒石材料進(jìn)行丸?；幚?，讓小粒種子擴(kuò)大10～15倍體量，完全可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化播種，且有促進(jìn)種子有效發(fā)芽和形成壯苗的綜合作用。

（八）作為畜禽養(yǎng)殖業(yè)的飼料添加劑利用

在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中常用添加魚粉、骨粉、中藥材下腳料等以提高畜禽的生產(chǎn)性能，增強(qiáng)抗病和免疫能力，而在飼料中添加凹凸棒石粉能起到同樣效果。因此，在廣大的牧區(qū)已將凹凸棒石粉制成舔磚使用，有效地提高了牛、羊抗病能力和生產(chǎn)性能；在養(yǎng)雞業(yè)中添加凹凸棒石粉可控制雞的腸胃疾病發(fā)生，并提高產(chǎn)蛋量。