聚γ-谷氨酸增效复合肥的生产与应用

周志刚，石松林

(1.中盐勘察设计院有限公司 湖南长沙 410014；2.中盐湖南华瑞新材料有限公司 湖南株洲 412004)

当前我国化肥行业的发展面临一系列突出问题，主要是肥料利用率过低、肥料消耗量大、肥料品种结构不合理以及施肥过量带来农产品质量安全问题和环境保护压力不断增大，这些都对肥料的发展提出更高的要求[1]。为此，中国盐业集团有限公司在原有复合肥生产装置的基础上，研发了绿色环保且具有增效作用的聚γ-谷氨酸增效复合肥产品，产品通过农田试验和示范使用，取得了较好的效果。

聚γ-谷氨酸增效复合肥是在复合肥生产过程中加入聚γ-谷氨酸后得到的一类增效肥料。该产品中的聚γ-谷氨酸具有特殊的空间结构以及亲水性和离子络合性，能够减少养分流失并实现作物对养分的快速、高效吸收，对环境相对安全[2]。

1 聚γ-谷氨酸增效复合肥的生产

1.1 聚γ-谷氨酸增效复合肥的生产工艺

在普通复合肥生产的基础上，中国盐业集团有限公司开发了聚γ-谷氨酸增效复合肥产品配方和生产工艺，制定了产品质量标准。其生产工艺为：以聚γ-谷氨酸增效剂及磷酸一铵、尿素、氯化钾或硫酸钾、生物菌剂、缓释剂为主要原料，按照一定的配比混合后，通过对工艺指标的控制进行造粒，再经冷却固化成颗粒，从而获得养分分布均匀、颗粒性状良好的复合肥料。

中国盐业集团有限公司利用现有的高塔复合肥生产装置和氨酸法复合肥生产装置，采用直接添加的方式生产聚γ-谷氨酸增效复合肥。该工艺实施较容易，在普通复合肥生产装置上增加一只聚γ-谷氨酸加料罐，或在高塔复合肥生产装置的混合槽处增加一只聚γ-谷氨酸加料罐，或在氨酸法复合肥生产装置的混料后造粒前增加一只聚γ-谷氨酸加料罐即可。

1.2 聚γ-谷氨酸增效复合肥的生产情况

国内相关科研机构自2009年开始着手进行聚γ-谷氨酸增效肥料技术的研究，先后在聚γ-谷氨酸肥料增效机理探讨、聚γ-谷氨酸增效肥料商业化生产、聚γ-谷氨酸肥料田间增效效果验证、聚γ-谷氨酸肥料产品质量检验及企业标准制定等环节开展了大量工作，为聚γ-谷氨酸肥料的推广应用奠定了较好的基础。目前国内大多数复合肥企业已经生产了各种名称的聚γ-谷氨酸增效复合肥。中国盐业集团有限公司生产的聚γ-谷氨酸增效复合肥中聚γ-谷氨酸的质量分数为0.2%(按3.5%液体产品计)，2021年产量约50 kt，占比4.2%。

2 聚γ-谷氨酸增效复合肥的作用机理及技术性能

2.1 保水保肥

聚γ-谷氨酸分子含有1 000个以上的超强亲水性基团(—COOH)，具有很强的极性，能与同样极性的水分子发生水合作用，其高相对分子质量的长链特性能将水分子紧紧“抓”住，达到土壤保水的效果。聚γ-谷氨酸属多阴离子聚合物，能提高土壤阳离子的交换能力，聚集土壤中的养分，对抗因淋洗、蒸发等因素造成的肥料损失，达到土壤保肥的效果[3]。

2.2 促进磷及中微量元素的吸收

聚γ-谷氨酸具有多个负电基团，对阳离子具有很强的螯合能力，能与被土壤固定的磷酸铁、磷酸铝、磷酸镁及磷酸钙等的铁、铝、镁、钙阳离子结合，帮助被固定磷的析出，增加植物有效磷的吸收。同时，聚γ-谷氨酸还能有效阻止硫酸根、草酸根、碳酸根等离子与钙离子、镁离子及微量元素的结合，避免产生低溶解性盐类与沉淀作用，因此更能促进中微量元素等养分的吸收与利用[4]。

2.3 提高化肥利用率，减少化肥残留

2.4 平衡土壤酸碱度，丰富微生物相

聚γ-谷氨酸对土壤酸碱度具有较好的缓冲能力，可有效平衡土壤酸碱度，缓解土壤酸化及因土壤酸化所引起的肥料不易分解及霉菌病害易发生等问题[7]；聚γ-谷氨酸发酵液除含聚γ-谷氨酸主成分外，还含有钾、钙、镁、铁、锰等金属离子以及小分子的小肽、氨基酸，可被植物根部直接吸收，发酵过程产生的活性有机物质可以促进根圈有益微生物的生长，丰富微生物相。

2.5 增强植物抗病及抗胁迫能力

聚γ-谷氨酸本身对于植物根部有天然的促进作用，刺激根毛的新生和根系的生长，从而提升植物地下部分吸收养分的能力，在干旱、水涝和低温等逆境来临时，可有效保证水分和养分的正常吸收，缓冲旱、涝、寒等对植物根系造成的损伤[8]。

3 聚γ-谷氨酸增效复合肥的应用

中国盐业集团有限公司在安徽、湖南、湖北、吉林等省均建有复合肥生产基地，近年来积极发展智慧农业，大力培育和推广聚γ-谷氨酸增效复合肥，取得了较好的效果。

3.1 聚γ-谷氨酸增效复合肥在葡萄上的应用[9]

试验设计：不同处理投入总养分保持一致。

处理1：施用普通复合肥(15-5-25)，膨果初期、膨果后期、转色期各施总肥量的1/3。

处理2：施用中盐集团红四方聚γ-谷氨酸增效复合肥(15-5-25)，膨果初期、膨果后期、转色期各施总肥量的1/3。

不同施肥处理的葡萄产量见表1。结果表明，施用聚γ-谷氨酸增效复合肥的葡萄产量明显提高。

表1 不同施肥处理的葡萄产量

3.2 聚γ-谷氨酸增效复合肥在洋葱上的应用[10]

试验设计：不同处理投入总养分保持一致。

处理3：施用普通复合肥(12-18-15)，基肥、追肥各施总肥量的1/2。

处理4：施用中盐集团红四方聚γ-谷氨酸增效复合肥(15-5-25)，基肥、追肥各施总肥量的1/2。

不同施肥处理的洋葱产量见表2。结果表明，施用聚γ-谷氨酸增效复合肥的洋葱产量明显提高。

表2 不同施肥处理的洋葱产量

3.3 聚γ-谷氨酸增效复合肥在脐橙上的应用

试验设计：不同处理投入总养分保持一致。

处理5：施用普通复合肥(15-15-15)，坐果肥、壮果肥各施总肥量的1/2。

处理6：施用中盐集团红四方聚γ-谷氨酸增效复合肥(15-5-30)，坐果肥、壮果肥各施总肥量的1/2。

不同施肥处理的脐橙产量见表3。结果表明，施用聚γ-谷氨酸增效复合肥的脐橙产量明显提高。

表3 不同施肥处理的脐橙产量

4 结语

聚γ-谷氨酸增效复合肥具有较高的水溶性，只需在原有复合肥生产装置上经简单的技术改造即可实现生产。添加聚γ-谷氨酸的增效复合肥能提高肥料的利用率，具有很好的节肥、增产、增收的效果。聚γ-谷氨酸增效复合肥生产简单易行，其产业化开发和应用特别适合我国国情。