凹凸棒石在农业生产上应用进展

王亚菲，石　岩

(青岛农业大学旱作技术山东省重点实验室，青岛 山东　266109)



凹凸棒石在农业生产上应用进展

王亚菲，石岩*

(青岛农业大学旱作技术山东省重点实验室，青岛 山东266109)

摘要：凹凸棒石作为一种稀有的非金属矿质资源，其具有良好的化学和物理性质。近几年来凹凸棒石在农业生产的应用越来越广泛，其良好的保水、保肥和改善土壤的能力，能很好的提高农作物的产量和品质。为更好地应用凹凸棒石，在前人研究的基础上主要对凹凸棒石的背景、国内外研究现状、影响因素，以及凹凸棒石对农业生产的影响进行了较为详细的综述，指出凹凸棒石在农业生产中的问题及对策，并对凹凸棒石在农业生产的应用前景进行了合理的展望。

关键词：凹凸棒石；改善土壤；农业生产；展望

凹凸棒石，俗称坡缕石，是一种具有土和石特性的非金属矿质资源[1]。它是一种包含层、链结构的纤维状晶体，具有较大的比表面积，内含纳米通道，有较强的离子交换能力和良好的吸附性、缓释性、悬浮性。这样独特的物理化学性质造就了其稳定的电化学性和物理的可塑性。做为一种矿质粘土性物质，凹凸棒石具有良好的吸水和保水性，而且其在吸水干燥后不宜缩小，在盐水和高温环境下有较好的稳定[2]。凹凸棒土还富含植物生长所需的微量元素,例如Si,A1,Mg.Fe,K,Ca和Mn。凹凸棒土储量巨大,仅在甘肃省的储量就达到了11亿吨,占世界总储量的79%,具有极大的开发潜力和广阔的应用前景。

凹凸棒石具有很多的优良特性，近几年广泛应用到环境保护、医药、农业、石油化工、日用化工等领域。前人研究表明，凹凸棒石经过提纯加工后是良好的缓释复合肥料的包膜材料，其可以增强肥料间的团聚作用，提高其肥料的成利率，有效的改善土壤板结，增加土壤的孔隙度[3]。凹凸棒石的加入既减少了肥料包膜的成本，又有效的保护了环境安全。研究表明，用凹凸棒石做包衣的缓释肥，其能很好的解决缓释肥后期供肥不足的问题，很大程度上提高了肥料的利用效率。

我国是一个农业大国，农业在我国经济发展中占据着很大的比重。我国可用的耕地面积较少，加上我过人口基数大的问题，导致我国的人均耕地面积远低于世界的平均水品[4]。所以这就要求我们在有限的耕地面积上，利用现代化的耕作方式和农业技术，不断的增加农产品的产量和改善农产品的品质。农业水平的提高，离不开化肥的作用，其能很好的为农作物的生长提供充足的营养，供其农作物的生长和发育。今年来我国已经成为了全球肥料进口的第一大国，这样大量的施用化肥，导致我国的农作物土壤环境遭到了严重的破坏，严重影响了我国农业的发展。随着凹凸棒石的出现，可以有效的解决肥料浪费的问题，其与肥料的结合，研制的缓释肥可以很好满足农作物的生长发育，而且其肥料的养分的释放与其农作物的生长需要规律基本一致。凹凸棒石特有的保水效果，也为干旱地区的农业发展有所帮助，其独特的结构，造就了其对土壤的良好改善能力[5]。

1国内外研究背景

1.1国外研究背景

凹凸棒石最早是被各国学者发现的，1862年他在一个矿区的热液蚀变产物中发现的，当时命名为坡缕石。几十年以后一位法国学者在美国也发现了一种粘土类型的非金属矿质，命名为凹凸棒石，后来研究发现其是同一种结构的物质。美国是开发研究凹凸棒石比较早的国家，早在1940的时候美国就开始研究凹凸棒石，经过这么多年的发展，凹凸棒石已经广泛的应用到环保，化工，农业等多个领域，并且取得了非常满意的成绩[6]。

1.2国内研究背景

中国是世界凹凸棒粘土的主要资源国和生产国,我国首次发现它是在1976年的江苏六合小盘山,1982年又相继在江苏盱眙和安徽明光被发现,上个世纪90年代初期，矿产部门在甘肃靖远、会宁、临泽等地进行普查时,发现了甘肃的凹凸棒粘土矿，据估算其储量大约在20亿吨以上，约占世界总资源量的79%,所以甘肃被认定为世界凹凸棒粘土矿储量最大的地区。从而它已成为我国的优势非金属矿之一。凹凸棒是国际上紧缺的新材料,享有"千土之王、万种用途”的称号,是许多国家的战略性资源。对于中国来说,我国对凹凸棒粘土的研究开始的比较晚,其生产的产品主要运用在无机化工、建材工业、农业食用油加工等一些比较低端的领域, 而且初级加工的产品和低附加值产品的比例较高,往往造成优质原料无法用于生产或不能大量生产高档的产品[7]。由于我国对该资源的利用率较低,使用的范围较小,多样化、高程度系列化的产品的开发也不够,所以与发达国家相比还有非常大的差距。

2凹凸棒石在农业生产中的作用

从20世纪60年代，我国农业掀起了肥料革命，农业生产中大量的施用化肥，使得一些贫瘠的土地粮食也得到了增产，化肥的施用保障了粮食的产量，有效的解决了当时粮食短缺的问题。但是由于化肥的施用量太大，导致我国很多地方的土壤有机质和微量元素大量的流失，整个的土壤生态系统遭到了破坏。由于过去片面的只追求高产，造成了化肥的浪费，这不仅增加了农业成本，而且极大的破坏了生态环境的稳定。我们应当根据作物的需求，合理的施用化肥。

2.1凹凸棒石对农作物土壤环境的影响

凹凸棒石和缓释肥的完美结合，极大的减轻了化肥对我国土壤的损害，很好的改善了农作物生长的土壤环境，为其农作物的生长提供充足的养分凹凸棒石具有很强的吸附性，吸水性、催化性和离子交换性，是在一种非常有使用价值的非金属矿质资源。凹凸棒石独特的物理化学特性，能很好的与缓释肥集合在一起，既能有效的提高肥料的利用率，又能为其作物的生长发育提供有益的微量元素。据研究表明，凹凸棒石还有改善土壤，提高农作物产量和品质的作用[8]。

凹凸棒石具有良好的物理化学性质，其较大的比表面积和内部的纳米通道，可以很好的起到保水保肥的效果，其本身具有的缓释性和吸附性，能很好的与肥料相结合，缓慢的释放其中的养分，供其农作物的生长发育。凹凸棒石本身的矿质特性，可以很好的改善土壤环境，增加其土壤的通透性，并且可以为作物的生长提供各种微量元素。使用普通化肥，其肥料利用率较低，不仅造成了极大的浪费，而且还污染了农作物生长的土壤环境。前人研究表明，凹凸棒石与肥料的有机结合，可以很好的提高肥料的利用效率，有效的阻止水分和肥料养分的流失。研究发现，凹凸棒石可以在K素贫瘠的土地中，缓慢的提高其土壤中K素的含量，有效的增加土壤的养分。凹凸棒石和肥料的结合不仅能很好的增加肥料的利用效率，而且能缓慢的改善土壤环境，有利于农业的可持续发展[9]。

凹凸棒石独特的结构对其土壤酸碱度的调节也有很显著的效果，具有明显的沃土功效。凹凸棒石能调节土壤的PH值、疏松活化土壤环境、改良硬化土、酸性土壤和盐碱土，改善土壤理化性质，增加土壤有机质。其本身的纳米孔穴通道，可以很好的提高土壤的孔隙度，有效的增加土壤中空气和水的流动性。在砂质土壤上凹凸棒石可以增加水分的滞留性和粘附性，降低土壤容重，增加渗透性[10]。凹凸棒石具有很强的离子交换能力，可以交换各种金属离子，特别是重金属离子，可处理受污染的土壤和水，利用其离子交换能力，将其重金属离子交换出来，有效的修复被污染的土壤。可以吸附出农作物生长所需的重要金属离子如钙、镁等，以此来保持其土壤的湿度。凹凸棒石还能够很好的抑制农作物的多种病害的发生，有效的防治农作物因为缺素引起的腐烂、黄叶、小叶等病害。前人研究表明，在施用含有凹凸棒石肥料的土壤中，其土壤容重是降低的，有机质和土壤孔隙度都有很大的提高，这也说明凹凸棒石能有效的改善土壤环境，维护了农田生态系统的稳定[11]。

凹凸棒石本身就具有很多对农作物生长发育有益的微量元素，这也是其作为一种稀有的非金属矿质资源的特性。其包含有许多有益的元素、细胞复活素等养分物质，其配合化肥施用，既可以有效的提高化肥的利用效率，又能利用其自身的微量元素有效的讲解过量施肥对土壤造成的肥害，可以将其转化成肥料养分，再一次供作物生长。研究表明，长期施用凹凸棒石可以明显的改善土壤环境，增加土壤的肥力，提高土壤中有机质的含量，使其农作物的产量得到提高，品质得到改善，有效的增加了农民的经济效益[12]。凹凸棒石还可以吸附土壤中的重金属离子、放射性元素，其可以很好的加快有害物质的降解，降低土壤因为杀虫剂、灭草剂等有害物质的含量，保障了农产品的绿色安全。

2.2凹凸棒石对农作物品质和产量的影响

凹凸棒石能增强作物的许多性能，如抗旱、抗涝、抗寒、抗逆性、抗倒伏、抗早衰、抗重茬性等，它还可以使土壤保持在适当的温度，从而提高并保持阴湿高寒地区的地温，使作物早熟大约7～10d。凹凸棒石还能有效的提高农产品的产量和品质。该肥料含有作物生长所需要的丰富的营养元素以及多种维生素和微量元素，使作物营养均衡，显著提高农作物的产量、外观、口感和品质[13]。大面积的实验证明，施用凹凸棒有机肥料可以使瓜果蔬菜等作物的产值提高20%～70%，农产品的营养价值、外观和质量提高1～2个级别，果品中的维C元素含量提高20%～30%，可溶性糖的含量提高1～2度。生产的农产品完全符合国家绿色食品、有机食品的检验标准[14-18]。

凹凸棒石的吸附性、吸水性和离子交换性等特有性质，使得其则可以吸附土壤和水中的各种农作物所需的微量元素，在一定程度上调节土壤环境的PH值和土壤肥力，更有效的促进作物的生长发育。前人研究表明，适量的凹凸棒石可以提高农作物的产量和品质，每亩施用100kg的凹凸棒石粉可使茄子、黄瓜、草莓增产约7.1%～18.0%。在品质方面，凹凸棒石可以提高其黄瓜的维生素含量，茄子的粗蛋白含量和番茄的可溶性糖含量，有效的改善农作物的品质[19]。试验证明，在使用凹凸棒石的情况下，番茄的产量和品质都有很大的提高，其颜色鲜艳，口感和味道都很好。实验中枸杞和当归无论从产量和品质都有很大程度的提高，枸杞亩产约增加10%，极大的增加了农民的经济收入。农作物产量和品质的提高，是因为凹凸棒石本身独有物理化学性质，赋予了它改变土壤环境的能力，让农作物能在养分充足的土壤下生长发育[20]。所以，我们要努力的研究凹凸棒石，深度挖掘其在农业方面的潜力，让其在农业生产中发挥出最大的潜能。

凹凸棒有机肥是一种纯天然、无任何毒副作用的肥料，它这种环保的特性，对提高农产品的安全性，改良生态环境具有重大意义。大面积的推广施用凹凸棒有机肥，可以改善农田整体的生态环境，可以构建一种区域性的种植与养殖相互循环的生态产业链，对区域农业的安全、经济可持续发展产生巨大贡献。凹凸棒生态有机肥与其它肥料有许多不同，其中最大的区别是凹凸棒有机肥中含有作物所需要的全部矿物营养元素[21]。其中包括很多人们当时还都不熟悉或者认识有限的元素，增加补充了这部分元素，对于提高农作物产量以及农产品质量具有非常深远的意义。

3凹凸棒石在农业生产中存在的问题及解决办法

3.1凹凸棒石在开采和加工中存在的问题

我国对于凹凸棒石的研究起步较晚，其开发和加工发展较为缓慢，一方面是因为我国对于非金属矿产资源的开发经验不足，另一方面是对凹凸棒石的研究不够深入。这就导致我国凹凸棒石的加工的产品，质量较差，应用范围较小，简单初级加工的产品较多，高档的产品几乎没有，造成了很大的资源浪费[22]。

我国凹凸棒石的开采，大多数都是个体户和小企业，其开采的规模较小、专业技术水平低、缺乏统一的指导和规划，这样造成了凹凸棒石开采的严重浪费。凹凸棒石开采后的二次加工，由于我国对其研究还处于起步阶段，国家对其这方面的资金投入较少，技术人员相对缺乏。这样的就导致凹凸棒石得不到很好的二次加工，成品的使用效果得不到完美的体现[23]。凹凸棒石的开采过程中，由于没有专业的技术人员，导致其开发过程造成其他矿质资源的严重浪费。

3.2凹凸棒石在农业生产中存在的问题

凹凸棒石在农业的应用也非常广泛，其独有的物理和化学特性使其能很完美的与农业生产中的化肥、农药等结合到一起，创造出新型的产品，能更好的保障农作物的生长发育。由于我国的农业发展水平较低，其凹凸棒石的研究也处于发展期，所以说针对农业这一方面，含凹凸棒石的成分的产品，较为单一，应用的范围较小。

由于我国对凹凸棒石的加工手段过于单一，对其凹凸棒石中主要的成分提纯率不高，造成其研发的产品对农作物的生长促进不是很明显。凹凸棒石研发的产品价格较高，对于普通的农业生产来说，代价相对较大，不能很好的提高农业生产的经济利益。凹凸棒石缓释肥虽然比普通的缓释肥有保水等优良的特性，但是其价格比普通的缓释肥要高出很多，很难实现其大面积的推广使用。我国凹凸棒石没有很完整规范的加工提纯体系，导致其对农作物生长发育的物质纯度不够，对其凹凸棒石的利用率较低，造成了凹凸棒石的资源浪费。

3.3凹凸棒石在农业生产中的改进措施

凹凸棒石对农业生产有这很重要的作用，其不仅可以有效的改善土壤环境，还可以有效起到的保水、保肥的作用[24]。我国由于对凹凸棒石的研究较晚，开发和加工都远远落后于西方发达国家，所以应当努力的学习西方的开采加工技术，制定一套完整、规范的技术方案，引进其西方先进的开采加工设备，最大限度的提高凹凸棒石的品位。在凹凸棒石后期制作成品时，应当提高其提纯技术，使其生产出来高品位凹凸棒石材料，更有效的发挥其独有的特效。

凹凸棒石与缓释肥、农药等结合产品，已经做出了很多的试验，取得优异的成果。但是我们现在还处于起步阶段，应该学习那些发达国家的科研成果和技术，在研究凹凸棒石的道路上少走些弯路，更快更好的做出优良的产品，为我国农业做出一份贡献。我们还应当从多层次、多方面去挖掘凹凸棒石的潜力，尽可能的减少其成品的成本，降低其价格。这样才能更好的将凹凸棒石大面积的推广应用，加快我国的农业现代化建设。

4展望

我国凹凸棒土的发展比国外晚, 其生产、研发和加工水平也相对比较落后。现在我国凹凸棒土产品主要应用在比较低端的行业, 主要生产的产品还是一些初级产品和低附加值产品。先进的处理技术相对的缺乏造成优质原料往往不能用于生产或无法大量生产高档产品。我国农业正处在飞快发展的时期，其凹凸棒石的发展可以有效的加快我国农业现代化的进程，应当抓住机遇，迎接挑战，借鉴国外的研究成果，广泛深入的研究，研制出高质量、高技术含量的产品。凹凸棒石的出现具有划时代的意义，在未来编织农业的宏伟蓝图中，凹凸棒石一定会留下浓墨重彩的一笔。

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The Application Progress of Attapulgite in Agricultural Production

WANG Ya-fei，SHI Yan*

(Dryland-TechnologyKeyLaboratoryofShandongProvince,QingdaoAgriculturalUniversity,Qingdao,Shandong266109,China)

Abstract:Attapulgite is a rare non-metallic mineral resources, it has good chemical and physical properties. In recent years attapulgite is more and more widespread application in agricultural production, it has good water retention, fertilizer and improving the capacity of soil, can be very good to improve the yield and quality of crops. To use attapulgite in modern agriculture, based on previous research on the main background, research status at home and abroad，influencing factors, and the impact of attapulgite industry produced more detailed review，point out attapulgite problems of agricultural production and countermeasures, and attapulgite in agricultural production prospects for a reasonable prospect.

Key words:Attapulgite；improve soil；agricultural production；prospect

收稿日期：2015-11-25

基金项目：山东省小麦创新团队岗位专家-栽培与土壤肥料岗位项目(SDAIT-04-022-08) 。

通讯作者：石岩，教授，yanshi@qau.edu.cn

第一作者：王亚菲(1990- )，男，硕士研究生，研究方向：旱作高产栽培生理。