王連祥，程 亮，曲 杰，李 順，張學(xué)杰

（1.菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 菏澤 274000；2.菏澤開發(fā)區(qū)曹州農(nóng)用化學(xué)有限公司，山東 菏澤 274000）

0 引言

我國用占世界9%的耕地、6%的淡水資源生產(chǎn)出占世界26%的農(nóng)產(chǎn)品，主要糧食作物水分生產(chǎn)率只有發(fā)達國家的50%，我國缺水比缺地更嚴峻。我國化肥使用量居世界首位，化肥使用量增長迅速，從1980 年的1 269.4 萬t 增長到2014 年的5 995.9 萬t，增長了3.7 倍，年均增長率為4.67%。蔬菜和水果的化肥施用量增長最為迅速，其中1998 年蔬菜、水果化肥施用量分別為604.51 萬、531.55 萬t，2014 年分別增加到1 291.36萬、1 223.42萬t，分別增加了1.1、1.4 倍。伴隨著化肥的大量施用，產(chǎn)生了一系列不良后果，比如過量施肥會破壞耕地的土壤結(jié)構(gòu)，加速其養(yǎng)分流失，造成土壤嚴重板結(jié)和土壤環(huán)境次生鹽堿化［1］。

水肥一體化技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥、增產(chǎn)增效，有利于提高農(nóng)業(yè)抗旱減災(zāi)能力。據(jù)農(nóng)業(yè)部門統(tǒng)計，我國目前有約0.33 億hm2（5 億畝）的耕地適合發(fā)展水肥一體化技術(shù)，水溶肥發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｋ芊柿嫌泄腆w和液體2種形態(tài)，其中液體水溶肥料可分為清液型和懸浮型，以下內(nèi)容主要指清液型水溶肥料。液體水溶肥料按農(nóng)業(yè)部行業(yè)標準，有氨基酸、腐植酸、微量元素、中量元素、大量元素及有機水溶肥6種，其中有機水溶肥標準為企業(yè)標準。

液體水溶肥料主要有以下優(yōu)點。（1）生產(chǎn)成本低、無污染。與生產(chǎn)固體肥料相比，可節(jié)省噴漿、造粒、烘干等工序的設(shè)備費用，并且生產(chǎn)過程中無粉塵、煙霧，不會造成環(huán)境污染。（2）肥效高、易吸收。普通固體肥料的利用率一般只有30%左右，而液體肥的利用率可達到80%以上。（3）養(yǎng)分均勻。與固體肥料相比，液體肥養(yǎng)分更均勻。（4）配方易調(diào)整，方便精確施肥，還可以添加易吸潮的有機物料，如氨基酸、黃腐酸等，這些物料加在固體肥里面易造成粉塵污染、產(chǎn)品結(jié)塊。液體水溶肥料的這些特點決定了其適合發(fā)展功能性肥料。功能性液體水溶肥料非常適用于水肥一體化，但在國內(nèi)研究較少，按照功能可分為緩釋型、改土型、抗逆型、滅菌型等。

1 緩釋型液體水溶肥料

目前國內(nèi)外緩釋肥料主要產(chǎn)品集中于固體肥料，包括樹脂包衣緩釋肥料、硫包衣緩釋肥料、合成型微溶態(tài)脲醛類緩釋肥料和添加生化抑制劑的穩(wěn)定性肥料等，肥料品種主要是氮肥，緩釋磷肥和液體緩釋肥料生產(chǎn)基本空白。

菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院在國內(nèi)最早研究成功采用磷酸尿素縮合法生產(chǎn)農(nóng)用短鏈聚磷酸銨的生產(chǎn)技術(shù)，與多個肥料企業(yè)合作實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并以短鏈聚磷酸銨為基礎(chǔ)肥源，添加其他養(yǎng)分，生產(chǎn)具有緩釋功能的大量元素液體水溶肥料產(chǎn)品，氮磷鉀總養(yǎng)分質(zhì)量濃度為500 g/L，螯合硼、鋅等微量元素質(zhì)量濃度為5 g/L。產(chǎn)品中氮、磷兩種元素均具有緩釋功能，有以下特點。（1）聚磷酸銨在土壤中不能被植物直接吸收，而是逐步水解成正磷酸銨被植物利用，從而具有緩釋作用。影響聚磷酸銨水解的因素主要有溫度、pH、酶活性和金屬離子強度等。研究證實，短鏈聚磷酸銨的水解中酸起催化作用，水解速率隨pH的升高而降低，一般當pH升高至9 左右時停止水解。（2）葉面噴施安全系數(shù)高，用量可以比正磷酸銨高3 倍而不會出現(xiàn)燒葉現(xiàn)象。（3）產(chǎn)品中有效磷在土壤中移動性強，是其他正磷酸鹽的10 倍以上，有利于作物的吸收，灌溉施肥效果好。正磷酸鹽在土壤中磷的移動性很低，擴散距離僅有1～2 mm，且擴散速度很慢。而土壤養(yǎng)分只有到達根系表面后才可能被植物吸收。因此，提高磷的移動距離在一定程度上可提高作物對磷的吸收。LAUER［2］發(fā)現(xiàn)，土壤表面淋施聚磷酸銨時，磷向下移動距離約為5 cm，其在砂土中移動最遠，平均6.2 cm。也有研究發(fā)現(xiàn)，施于土壤表面的聚磷酸銨液體肥料，有效磷向土壤遷移深度可達15 cm［3］。

2 改土型液體有機水溶肥料

有機水溶肥料生產(chǎn)企業(yè)較少，主要是國內(nèi)沿海企業(yè)和國外具有海藻原料資源優(yōu)勢的廠家，產(chǎn)量較少。菏澤市農(nóng)業(yè)科學(xué)院將秸稈通過發(fā)酵、酶解生產(chǎn)水溶有機質(zhì)，具體生產(chǎn)工藝：向每噸秸稈有機物中加入酵素菌5 kg、納豆菌100 g，充分發(fā)酵后粉碎至0.180 ～0.250 mm（60 ～80 目），用堿液調(diào)節(jié)pH 至8.5 ～9.5，在50 ～80 ℃下反應(yīng)2 ～4 h，一方面調(diào)節(jié)酸堿度，另一方面更多地提取水溶小分子腐植酸、黃腐酸等有機物料。加入適量酸和復(fù)合酶（纖維素酶、果膠酶、植物水解蛋白酶質(zhì)量比3∶2∶1）在50 ～60 ℃，pH 5.0 ～6.5條件下進行酶解。酶解液經(jīng)過低溫濃縮成含有50%小分子水溶有機質(zhì)的有機液體，然后與尿素、聚磷酸銨、磷酸二氫鉀、聚天門冬氨酸等通過螯合工藝生產(chǎn)有機水溶肥料。螯合工藝中添加氫氧化鉀，調(diào)節(jié)溶液pH至8.0～9.0，不僅可降低低聚聚磷酸銨水解速度，保證產(chǎn)品的長期質(zhì)量穩(wěn)定性，還提高了正磷酸鹽（如磷酸二氫鉀）的溶解度和溶解速度，節(jié)約能源和生產(chǎn)時間。該產(chǎn)品中氮、磷、鉀總質(zhì)量濃度達到300 g/L，有機質(zhì)質(zhì)量濃度為100 g/L，產(chǎn)品已辦理國家農(nóng)業(yè)部登記證。該肥料產(chǎn)品為堿性，適用于酸化土壤，可改良土壤，增加土壤有機質(zhì)含量，有效緩解土壤酸化、板結(jié)、肥力減退、營養(yǎng)失衡等癥狀。

3 抗逆型液體水溶肥料

通過加入腐植酸、礦源黃腐酸鉀等原料，可以提高植物的抗旱、抗寒等抗逆功能，產(chǎn)品氮、磷、鉀總質(zhì)量濃度達到400 g/L，腐植酸質(zhì)量濃度40 g/L。噴施抗逆型腐植酸產(chǎn)品能減少植物葉片氣孔張開強度，減少葉面蒸騰，從而降低植物耗水量，使植株體內(nèi)水分狀況得到改善，保證作物在干旱條件下正常生長發(fā)育，增強抗旱性。腐植酸多為兩性膠體，表面活性大，對真菌有抑制作用，可增強作物抗寒性，易被細胞膜吸附，改變細胞膜滲透性，促進無機養(yǎng)分的吸收，防治腐爛病、根腐病，減少病蟲害。張瑜等［4］研究表明，腐植酸能調(diào)節(jié)植物的生理生態(tài)變化，增強植物抗逆性。在水分、溫度、鹽分和重金屬等逆境脅迫條件下，腐植酸能增強植物體內(nèi)活性氧代謝相關(guān)酶（過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等）的活性，并降低植物質(zhì)膜透性，調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的活性氧含量，減輕膜脂的過氧化程度，使植物保持較快的生長速度。腐植酸能通過修飾水稻根系中液泡膜水通道內(nèi)在蛋白基因OsTIP 的表達，增強水稻抵抗水分脅迫的能力。此外，物理作用也是腐植酸增強植物對水分脅迫抗性的重要方面。腐植酸能在植物根系表面、根系表皮細胞和新生根毛中形成腐植酸凝聚體，從而降低根系的滲透系數(shù)，增強植物抗旱能力［4］。

4 滅菌型液體水溶肥料

菏澤開發(fā)區(qū)曹州農(nóng)用化學(xué)有限公司以短鏈聚磷酸銨為基礎(chǔ)肥源，添加亞磷酸鉀生產(chǎn)具有抗病滅菌功能的液體水溶肥料。亞磷酸鹽用作殺菌劑在抑制不同種類植物（包括茄屬（馬鈴薯、番茄、辣椒、茄子、煙草等）、蕓薹屬和其他葉菜類以及葡萄、草莓、木瓜和鱷梨等）的卵菌綱病菌方面均有很好的效果。亞磷酸鹽還是很好的植物營養(yǎng)源，在增加草莓、馬鈴薯等作物產(chǎn)量、果實大小和可溶性物質(zhì)含量等方面具有很好的效果，對降低溶液pH 值從而抑制雜草方面也具有很好的效果。不管是用作殺菌劑還是肥料，亞磷酸鹽在國外已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用和推廣。李寶玉等［5］研究發(fā)現(xiàn)，亞磷酸鹽的作用機制主要包括：（1）亞磷酸態(tài)磷可以在植株木質(zhì)部和韌皮部進行雙向運輸，吸收速度快于磷酸態(tài)的磷，具有很好的促根、促花、促果作用，可提高固形物含量；（2）亞磷酸態(tài)磷能誘導(dǎo)植株或塊莖產(chǎn)生抗御毒素及病程相關(guān)蛋白（P R蛋白），可能依賴SA開啟防御機制，使作物對病原菌產(chǎn)生持續(xù)的免疫力。

5 發(fā)展與建議

液體水溶肥料產(chǎn)品正從單純營養(yǎng)型向功能型發(fā)展，從常規(guī)營養(yǎng)釋放形態(tài)向高效利用形態(tài)發(fā)展。目前農(nóng)資市場上占較大份額的是桶裝液體肥（也稱沖施肥），缺乏功能性和針對性，應(yīng)用效果一般，很難得到進一步大規(guī)模的發(fā)展。功能性液體水溶肥料因其生產(chǎn)工藝簡便、功能多樣、效果突出而極具市場潛力。建議肥料科研單位和生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)市場需求，加快原料和生產(chǎn)工藝創(chuàng)新，加大功能性液體水溶肥料的研發(fā)、推廣力度，開發(fā)具有更多功能的液體水溶肥料，為新型功能性液體水溶肥料的發(fā)展實現(xiàn)新突破，再創(chuàng)新輝煌。