陳　宇

化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

陳宇

（菏澤家政職業(yè)學(xué)院山東菏澤274000）

當(dāng)前，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的化學(xué)材料越來越多，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量提供了較大幫助。文章闡述了化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常用化學(xué)材料進(jìn)行介紹，對(duì)各類材料的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，希望能為相關(guān)工作人員帶來參考。

化學(xué)材料；保水劑；稀土材料；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；提質(zhì)增收

發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，不僅需要推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化進(jìn)程，而且應(yīng)該強(qiáng)化多元資源的合理運(yùn)用。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而言，化學(xué)材料的有效應(yīng)用，既可以緩解耕地種植引發(fā)的生態(tài)污染與破壞，又可以為推動(dòng)農(nóng)田提質(zhì)增產(chǎn)提供輔助。從現(xiàn)實(shí)角度來看，研究化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用要點(diǎn)，可以為進(jìn)一步優(yōu)化化學(xué)材料應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化學(xué)材料的應(yīng)用價(jià)值

利用化學(xué)方法產(chǎn)生的材料統(tǒng)稱為化學(xué)材料，這種材料類型眾多，在生產(chǎn)生活領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，化學(xué)材料也十分常見，貫穿農(nóng)業(yè)生產(chǎn)始終。當(dāng)前，化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的主要應(yīng)用方向是種植環(huán)境優(yōu)化，在改良土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)量方面發(fā)揮著極為重要的作用[1]。當(dāng)然，化學(xué)材料還可以用于改良農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械，在優(yōu)化機(jī)械性能、延長機(jī)械使用壽命方面也有奇效。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，化學(xué)材料的參與度極高，不僅能夠?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)與機(jī)械改良提供直接助力，更為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了極大幫助?；诖耍P者對(duì)化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了總結(jié)：（1）提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量；（2）推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效；（3）改良農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式；（4）增強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械適用性；（5）節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本。

2 常用的化學(xué)材料

2.1 保水劑

保水劑是高分子材料，具有強(qiáng)吸水性特征，能反復(fù)吸水、釋水。從原料上來看，保水劑是無毒無害的高吸水性樹脂，不僅可吸收或釋放水，更能吸收、釋放肥料、農(nóng)藥，因此在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)中都十分常見。近代以來，保水劑類型不斷豐富，各類品種的應(yīng)用范圍也不相同。在分類時(shí)，可通過原料來源、親水化、親水基團(tuán)和交聯(lián)方法等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行劃分。

通常來說，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中保水劑主要用來改良農(nóng)作物土壤，其主要應(yīng)用方式即利用其吸水和釋水特性保持土壤水分，助力農(nóng)作物健康生長。在這一環(huán)節(jié)，常用的保水劑分為幾個(gè)類別：（1）蛋白質(zhì)系保水劑；（2）淀粉系保水劑；（3）合成聚合物系保水劑；（4）纖維素系保水劑。保水劑中成分相同的聚合物交聯(lián)度與吸水倍率之間成反比，前者越低則后者越高，保水性、穩(wěn)定性與凝強(qiáng)度差；反之，吸水倍率低，則組成的聚合物交聯(lián)度高，保水性較強(qiáng)[2]。當(dāng)然，保水劑的功能不僅表現(xiàn)在保水方面，其保肥、保溫及改良土壤結(jié)構(gòu)的功能也不容忽視。尤其是在保溫方面，基于保水劑可讓土壤晝夜溫差減小，若將0.1%～0.2%的保水劑混入砂壤土（土層厚10 cm），則晝夜溫差可從原本的11 ℃～19.5 ℃減少為11 ℃～13.5 ℃。在農(nóng)作物種植環(huán)節(jié)，使用保水劑還可以提高水肥利用率，為節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本提供輔助。對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者而言，使用保水劑優(yōu)勢(shì)眾多，但也需要在選用時(shí)關(guān)注幾點(diǎn)：（1）保水劑使用年限大多不超過2年；（2）300倍是常規(guī)保水劑吸水倍率，但使用時(shí)間越長倍率越低；（3）淀粉系保水劑的環(huán)保特性突出，可自動(dòng)降解。

2.2 稀土

稀土是鑭系元素和鈧、釔共十七種金屬元素的總稱，被稱為工業(yè)維生素。稀土主要存在于稀土礦中，自然界當(dāng)中的稀土礦石種類十分豐富，足有250種之多。當(dāng)前，稀土在農(nóng)業(yè)、軍事、冶金、玻璃陶瓷等產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，稀土可用于增加植物葉綠素含量和光合作用，對(duì)根系發(fā)育十分有益；而且，稀土還可在催種環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用，能提高種子發(fā)芽率、促進(jìn)幼苗生長；在優(yōu)化農(nóng)作物自身性能方面，稀土同樣十分有效，可用于研發(fā)抗病、抗寒、抗旱農(nóng)作物。在實(shí)踐工作當(dāng)中，稀土主要應(yīng)用在玉米、大豆拌種當(dāng)中，利用稀土元素拌和玉米種子，可加速出苗、增加株高，還可讓玉米早熟和增產(chǎn)，而用其拌和大豆種子時(shí)，同樣能發(fā)揮上述作用，能讓單株結(jié)莢數(shù)增加14.8個(gè)～26.6個(gè)，整體增產(chǎn)14.5%～20.0%。當(dāng)然，稀土還可用于水果生產(chǎn)，向蘋果樹的果實(shí)噴施稀土能增加維生素C含量、總糖含量和糖酸比，還會(huì)加速蘋果著色。

2.3 沸石

沸石（AmBpO2p·nH2O）也被稱為硅酸鋁鉀鹽或分子篩，屬于特殊類型的礦石。從結(jié)構(gòu)方面來看，沸石有著架狀結(jié)構(gòu)，使得晶體內(nèi)存在很多空腔，當(dāng)空腔中的水分子遇高溫排出時(shí)沸石會(huì)如沸騰一般膨脹發(fā)泡。天然沸石在農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，在國防產(chǎn)業(yè)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也十分常見。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，沸石主要作用于種植土壤，可扮演土壤改良劑的角色，起到改善土質(zhì)、優(yōu)化種植、保肥、保水、防止病蟲害的作用。

通常來說，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的沸石會(huì)與肥料聯(lián)用，其強(qiáng)大的選擇性吸附作用可輔助施肥，在減少施肥次數(shù)、肥料用量及延長施肥有效性方面發(fā)揮著極為重要的作用。當(dāng)然，應(yīng)用沸石材料，還可以對(duì)土壤的酸堿度、板結(jié)度及鹽堿化進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，能從根本上增強(qiáng)土壤的可用性，為提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)效提供保障。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，沸石已然成為多種類輔助生產(chǎn)的化學(xué)試劑載體，從多角度出發(fā)為農(nóng)作物的種植與生長保駕護(hù)航，而且隨著沸石調(diào)控土壤化學(xué)退化作用發(fā)揮，工業(yè)生產(chǎn)者對(duì)沸石材料的關(guān)注度越來越高，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的天然沸石種類也在不斷豐富。

2.4 聚丙烯酰胺

聚丙烯酰胺即PAM，是化學(xué)式為(C3H5NO)n的線型高分子聚合物。常溫條件下，聚丙烯酰胺為玻璃態(tài)固體，產(chǎn)品有膠液、膠乳和白色粉粒、半透明珠粒和薄片等。這種物質(zhì)的熱穩(wěn)定性、水溶性及絮凝性良好，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中應(yīng)用廣泛。近年來，我國聚丙烯酰胺產(chǎn)能與產(chǎn)量不斷增加，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，2009年—2017年，聚丙烯酰胺產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了翻倍增長，從43.22萬t/年躍升為94.25萬t/年。

目前，聚丙烯酰胺可用于制造多種化學(xué)試劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域以這一材料為原料的化學(xué)試劑主要發(fā)揮改良土壤結(jié)構(gòu)的作用。在土壤中施放聚丙烯酰胺，可以有效調(diào)節(jié)土壤中的水分含量，起到保水作用，進(jìn)而改良土壤結(jié)構(gòu)，更能發(fā)揮出保肥、保土和增產(chǎn)的重要價(jià)值。需要注意的是，面對(duì)不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，聚丙烯酰胺用量及施放時(shí)間必須有所區(qū)分，而且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者們還需基于聚丙烯酰胺與肥料的耦合作用合理制定施放方案[3]。雖然，聚丙烯酰胺十分有利于推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效，但這一方法并不適用于所有地區(qū)，而且對(duì)于經(jīng)濟(jì)條件欠佳的農(nóng)戶來說投入成本過高。因此，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的聚丙烯酰胺應(yīng)用研究應(yīng)主要圍繞“降本增效”開展，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的聚丙烯酰胺施用技術(shù)體系，改良相關(guān)產(chǎn)品都將成為工作重點(diǎn)。

3 其他的化學(xué)材料

應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的化學(xué)材料眾多，在上文中筆者選取了四種常見且增產(chǎn)增收效果良好的材料類型。為對(duì)化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行更加全面的介紹，文章還選取了黃腐酸和泥炭這兩種化學(xué)材料的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行論述。

3.1 黃腐酸

從外觀上看，黃腐酸為紅棕色粉末狀物質(zhì)，可溶于水，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面可發(fā)揮多種作用。比如，能促進(jìn)農(nóng)作物生長，能提高農(nóng)作物抗旱能力，能增強(qiáng)農(nóng)作物抗逆能力，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物提質(zhì)增產(chǎn)。通常來說，黃腐酸會(huì)被應(yīng)用在糧食作物與瓜果蔬菜種植環(huán)節(jié)，在棉花、煙草、油菜等經(jīng)濟(jì)作物種植方面也不乏其身影。

除此之外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)還可利用黃腐酸改良土壤、增效化肥（增加%以上）。在改良土壤方面，黃腐酸的具體作用有以下4點(diǎn)。

（1）讓土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)得到改良，這種腐殖質(zhì)類物質(zhì)能增加土壤中的團(tuán)粒含量（≥0.25 mm）和有機(jī)質(zhì)含量，使土壤具備更高的濕潤度和透氣性。

（2）增強(qiáng)土壤水分含量，作為親水膠體，黃腐酸的最大吸水量可以超過500%，還具備抑制作物蒸騰和減慢土壤水分消耗速度的作用，在保水方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。

（3）提高土壤肥力，在土壤中施放黃腐酸能加速礦質(zhì)溶解、增加土壤養(yǎng)分、提高肥料利用率。

（4）降低土壤鹽分，借助于黃腐酸的吸附作用，可降低土壤溶液鹽濃度，更能抑制有害微生物滋生[4]。

3.2 泥炭

泥炭主要由礦物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)組成，在沼澤發(fā)育中形成，因此泥炭中的水含量極高（65%）。通常來說，泥炭呈棕色或黑色，可燃且以層狀分布，能充當(dāng)燃料，也可用于制酒、建植、育苗和改良土壤。從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度來看，泥炭主要參與育苗與肥地環(huán)節(jié)。在育苗階段，泥炭能夠提高種苗的發(fā)芽率和成活率，更可以提升農(nóng)作物幼苗的發(fā)育質(zhì)量。而在肥地階段，泥炭既可以用于改良種植土壤的板結(jié)、硬化和重金屬污染狀況，也可以用于增強(qiáng)種植土壤的保水性、透氣性，還能夠充當(dāng)綠色無公害肥料作用于農(nóng)作物施肥階段。在實(shí)踐工作當(dāng)中，泥炭展現(xiàn)出極強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，是一種無污染、無殘留且無公害的理想肥料，更是實(shí)現(xiàn)長效化種植土地治理和種植環(huán)境改良的理想材料。目前，泥炭在水稻種植領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，泥炭可用于制作專業(yè)基質(zhì)、土壤調(diào)理劑、有機(jī)肥。與傳統(tǒng)土壤相比，采用泥炭基質(zhì)進(jìn)行水稻秧苗植株育秧時(shí)，植株的莖粗、根數(shù)、根長及壯苗指數(shù)都有所上升，具體增加量為11%、20%、32%、69%。

4 結(jié)論

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，化學(xué)材料被應(yīng)用在多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，深度參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。在這一過程中，化學(xué)材料的最主要應(yīng)用方向是改良土壤、優(yōu)化土質(zhì)，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量提供了極大幫助。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，保水劑、沸石與稀土與聚丙烯酰胺都十分常見，黃腐酸及泥炭也得到了廣泛應(yīng)用，它們是增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的重要力量。

[1]邢永軍,王霞玲,郭凱先.“耕農(nóng)抗旱寶”在青海省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果研究——以湟水河樂都為例[J].節(jié)水灌溉,2019(10):15-19.

[2]王春芳,李喜鳳,張曉蓮,等.保水劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用上的研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2019(12):199.

[3]唐杉,杜為研,孫薊鋒,等.化學(xué)肥料施用的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因子分析[J].農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與安全,2020(3):42-48,87.

[4]周依雪.幾種化學(xué)材料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù),2017,37(20):3-4.

10.3969/j.issn.2095-1205.2021.11.38

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