凹凸棒石新型材料必将在现代生态农业中发挥重要作用

陈 馨 ，蔺海明、2

1.甘肃西部凹凸棒石应用研究院，甘肃 白银 730900；

2.甘肃省凹凸棒石工程技术研究中心，甘肃 白银 730900

发展现代生态农业，是我国农业发展进程中的必经之路，因为生态农业的根本要义是：既最大可能地保护耕地生态环境，持续稳定地提高耕地质量，又将农产品质量放到重中之重的地位，确保人民群众的身心健康。自从20世纪八十年代提出生态农业的理念之后，虽经几次三番的热议和实践，但终因替代技术的不足甚至缺乏，使之在世界范围内发展进程缓慢。尽管如此，世界各国从未放弃对生态农业及相关技术的研究，我国更是锲而不舍地在生态农业领域做大量的研究工作，并在较大范围内进行了实际应用，取得较好的成绩。随着生态农业的进一步推进，我国政府提出化肥减量施用、农药零增长生产的战略方针，倒逼生态农业的深入发展。在这种大背景下，研究生态农业的替代材料和新型技术就显得尤为重要，而凹凸棒石新型材料必将在现代生态农业中发挥重要作用，应予以高度重视。

一、凹凸棒石新型材料基本特性

凹凸棒石（也叫坡缕石）新型材料属于世界稀缺非金属矿种。我国是世界凹凸棒石主要蕴藏国，甘肃省的凹凸棒石资源占世界的70%以上，主要分布在白银市的靖远县、会宁县和张掖市的临泽县。白银的凹凸棒石品位属中等偏上，据多点测试，含量一般为25%～50%，最高的矿点达60%之高，开发利用的前景广阔。凹凸棒石新型材料具有独特的晶体结构，是天然的一维纳米材料，具有吸附性、缓释性、流变性、悬浮性和离子交换性等优良的物化性质，甘肃的凹凸棒石还富含动植物有机体所需的铜、锌、钒、钼、硒、碘、铁、硼等多种有益微量元素，可有效填补土壤微量元素不足的短板。

二、凹凸棒石新型材料在农业上应用的研究进展

（一）在作物生产上应用研究

甘肃省的凹凸棒石新型材料在农业上的应用研究走在全国的前列，已取得一批有较高学术水平和应用价值的研究成果。甘肃农业大学、兰州大学和甘肃西部凹凸棒石技术应用研究院的专家进行了凹凸棒石包衣肥、复混肥配方及制造工艺研究，曾获白银市科技进步奖，该成果被白银欣九星农化科技有限公司和白银丰保农化科技有限公司转化应用，其产品具有保水、缓释、改土、增产和提质作用。试验表明，小麦施用包衣肥的处理与对照相比产量提高13.8%～25.3%，千粒重提高7.1%～10.4%，而且肥效明显后延，叶片衰老期推迟。在马铃薯上试验表明：单施凹凸棒石粉可使马铃薯增产17.8%，与混合肥配施可使马铃薯增产46.9%～60.0%，淀粉含量提高1.3%～3.8%。甘肃农业大学、兰州大学和甘肃凯迪生态农业科技有限公司对凹凸棒石包衣的磷二铵在油菜上试验。油菜有效结荚数较对照增加2.3%，产量提高25.3%；油菜收后复种小麦，施包衣二铵的小麦生物量提高57.7%，表明具有明显的缓释效果。单施凹凸棒石可使草莓、圆茄、番茄、黄瓜、籽瓜、芹菜和辣椒等果蔬作物增产2.2%～16.3%，产品品质不同程度地提高，特别碘、硒、钙、铁有益元素含量大幅度增加，体现了其功能性。兰州大学、甘肃中医药大学、兰州农业职业技术学院和甘肃农业大学在当归、党参、红芪和甘草等中药材上进行凹凸棒石增产提质的试验研究，结果表明：施用凹凸棒石作为基质或辅料的处理均表现出增产和提高品质的作用。当归施用凹凸棒石肥料的鲜产提高54.7%～50.4%，挥发油含量提高0.7个百分点；红芪产量提高23.4%，茎叶和地下部根中多糖含量有所提高；甘肃省农科院土壤肥料与节水农业研究所在枸杞上试验，施用凹凸棒石有机肥的与对照相比，盛果期和秋果期干果产量提高13.2%～23.2%和46.5%～67.5%，单粒鲜果长度增加2.0%～12.2%，直径增加0.2%～17.9%，水分含量降低0.9%～5.6%，品相变好，品质提高。甘肃农垦农业研究院和甘肃农科院中药材研究所分别研究了凹凸棒石种子丸粒化技术，对百号、党参等小粒药材种子丸粒化后保苗和精量播种效果良好，其中百号种子丸粒化技术推广应用已长达10多年，产生经济效益数千万元计；党参种子丸粒化技术获国家应用专利证书。相关学者还研究了凹凸棒石材对氮、磷养分的吸附、缓释机理及对土壤质地的改良作用。结果表明：施含凹凸棒石的新型矿物有机肥的与对照相比，土壤有机质含量增加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）在畜牧业生产上应用研究

凹凸棒石作为添加剂使用时，可有效提高畜禽的生产性能，提高免疫力。甘肃西部凹凸棒石应用研究院和甘肃省农业科学院在蛋鸡基础饲粮（玉米-豆粕-杂粕型）中添加不同比例的凹凸棒石粉，观察其对鸡蛋品质的影响。表明基础饲粮+1.5%凹凸棒石粉效果较好，与不添加凹凸棒石粉基础饲粮相比，蛋壳厚度显著提高，平均蛋重、哈氏单位、蛋壳强度、单位面积蛋壳重均有不同程度提高。在基础饲粮中添加不同比例的凹凸棒石粉，观察其对蛋鸡生产性能的影响，表明与对照组相比，基础饲粮+1.5%凹凸棒石粉处理组入舍母鸡产蛋率显著提高，料蛋比相应降低。

（三）在农业生产上成果应用现状

迄今为止，白银市已有研发凹凸棒石产品的企业25家，其中拥有矿权可开采原矿的企业11家，加工凹凸棒粉和颗粒的企业2家。加工各类凹凸棒石肥料的企业4家。年产能达到22.4万t，年总产值达4.4亿元。凹凸棒石粉主要销往陕西、山东及河北等地，而凹凸棒石肥料重点销往陕西、青海、宁夏和新疆等地，主要应用于苹果、猕猴桃、枸杞及棉花等高效果树和经济作物，山东寿光在日光暖室反季节设施蔬菜上也有应用。

三、凹凸棒石新型材料在生态农业上应用的前景

（一）作为肥料的辅料利用

研究和实践证明，利用凹凸棒石作为肥料辅料比其他材料优越，既可发挥对化肥的缓释作用，又可充分利用凹凸棒石中的多种微量元素，起到增加产量、提高品质的双重作用。符合国家控制化肥用量、构建绿色生态农业的政策方略。

（二）作为基质的配料利用

发展现代生态农业、承接东部商品蔬菜基地向西部转移和生产优质绿色果菜产品是甘肃省的战略决策，而这一战略的实施重点是发展设施农业，瓶颈是基质的生产供给。由于环保政策的进一步强化，作为基质重要的配料蛭石禁止生产，凹凸棒石替代蛭石，作为基质的配料使用，既可发挥保水作用，也可发挥功能性作用。

（三）作为改变板结土壤的调理剂利用

由于长期施用化肥导致土壤面源污染、有机质含量下降、土壤严重板结，已成为影响作物产量稳定和提高的突出问题。利用凹凸棒石纳米级多孔结构的特性作为土壤调理剂使用，可有效改善和缓解土壤板结，使土壤容重明显降低，孔隙度有效增加，保水能力和通透能力明显提高。

（四）作为耕地的修复剂利用

由于污染型工矿企业排污和农田浇灌含重金属的污水及化肥过量使用，导致农田面源污染时有发生，再通过生物链传导给农产品，致农产品有害重金属含量超标。发挥凹凸棒石的离子吸附功能制成修复剂，使有害重金属在土壤中钝化，可有效地修复污染耕地。研究表明：凹凸棒石的阳离子交换量为5～20mmol/100g，外表面积280m2／g，内表面积635m2／g，可有效吸附土壤重金属。

（五）作为盐碱地的改良剂利用

盐碱地在我省分布广泛，约300多万亩，且有扩大的趋势。在张掖市盐渍化土壤上试验表明。凹凸棒石对钠和钾离子有较强的吸附作用，脱盐率高达64.9%。据研究表明：凹凸棒石经酸化处理的改良剂对改造盐碱地效果良好。

（六）作为早区的保水材料利用

干旱是北方地区农业不可逾越的自然条件。利用凹凸棒石的纳米性、多孔性和吸附特性用于土壤保水，学界没有争议。中科院兰州分院在多地多点试验研究表明，用凹凸棒石配制的多功能植被恢复复合材料，具有保水抗旱、改良土壤、抑制盐碱、缓释营养和促进植物生根生长的多重功能。

（七）作为小粒作物种子的丸粒材料利用

许多药用作物和蔬菜的种子较小，千粒重仅零点几克，不宜机械化播种，更无法实行精量播种，用凹凸棒石材料进行丸粒化处理，让小粒种子扩大10～15倍体量，完全可实现机械化播种，且有促进种子有效发芽和形成壮苗的综合作用。

（八）作为畜禽养殖业的饲料添加剂利用

在畜禽养殖业中常用添加鱼粉、骨粉、中药材下脚料等以提高畜禽的生产性能，增强抗病和免疫能力，而在饲料中添加凹凸棒石粉能起到同样效果。因此，在广大的牧区已将凹凸棒石粉制成舔砖使用，有效地提高了牛、羊抗病能力和生产性能；在养鸡业中添加凹凸棒石粉可控制鸡的肠胃疾病发生，并提高产蛋量。