聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的生產(chǎn)與應(yīng)用

周志剛，石松林

(1.中鹽勘察設(shè)計(jì)院有限公司 湖南長(zhǎng)沙 410014；2.中鹽湖南華瑞新材料有限公司 湖南株洲 412004)

當(dāng)前我國(guó)化肥行業(yè)的發(fā)展面臨一系列突出問(wèn)題，主要是肥料利用率過(guò)低、肥料消耗量大、肥料品種結(jié)構(gòu)不合理以及施肥過(guò)量帶來(lái)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問(wèn)題和環(huán)境保護(hù)壓力不斷增大，這些都對(duì)肥料的發(fā)展提出更高的要求[1]。為此，中國(guó)鹽業(yè)集團(tuán)有限公司在原有復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上，研發(fā)了綠色環(huán)保且具有增效作用的聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥產(chǎn)品，產(chǎn)品通過(guò)農(nóng)田試驗(yàn)和示范使用，取得了較好的效果。

聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥是在復(fù)合肥生產(chǎn)過(guò)程中加入聚γ-谷氨酸后得到的一類增效肥料。該產(chǎn)品中的聚γ-谷氨酸具有特殊的空間結(jié)構(gòu)以及親水性和離子絡(luò)合性，能夠減少養(yǎng)分流失并實(shí)現(xiàn)作物對(duì)養(yǎng)分的快速、高效吸收，對(duì)環(huán)境相對(duì)安全[2]。

1 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的生產(chǎn)

1.1 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的生產(chǎn)工藝

在普通復(fù)合肥生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，中國(guó)鹽業(yè)集團(tuán)有限公司開(kāi)發(fā)了聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥產(chǎn)品配方和生產(chǎn)工藝，制定了產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其生產(chǎn)工藝為：以聚γ-谷氨酸增效劑及磷酸一銨、尿素、氯化鉀或硫酸鉀、生物菌劑、緩釋劑為主要原料，按照一定的配比混合后，通過(guò)對(duì)工藝指標(biāo)的控制進(jìn)行造粒，再經(jīng)冷卻固化成顆粒，從而獲得養(yǎng)分分布均勻、顆粒性狀良好的復(fù)合肥料。

中國(guó)鹽業(yè)集團(tuán)有限公司利用現(xiàn)有的高塔復(fù)合肥生產(chǎn)裝置和氨酸法復(fù)合肥生產(chǎn)裝置，采用直接添加的方式生產(chǎn)聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥。該工藝實(shí)施較容易，在普通復(fù)合肥生產(chǎn)裝置上增加一只聚γ-谷氨酸加料罐，或在高塔復(fù)合肥生產(chǎn)裝置的混合槽處增加一只聚γ-谷氨酸加料罐，或在氨酸法復(fù)合肥生產(chǎn)裝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-谷氨酸增效復(fù)合肥的生產(chǎn)情況

國(guó)內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)自2009年開(kāi)始著手進(jìn)行聚γ-谷氨酸增效肥料技術(shù)的研究，先后在聚γ-谷氨酸肥料增效機(jī)理探討、聚γ-谷氨酸增效肥料商業(yè)化生產(chǎn)、聚γ-谷氨酸肥料田間增效效果驗(yàn)證、聚γ-谷氨酸肥料產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定等環(huán)節(jié)開(kāi)展了大量工作，為聚γ-谷氨酸肥料的推廣應(yīng)用奠定了較好的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)復(fù)合肥企業(yè)已經(jīng)生產(chǎn)了各種名稱的聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥。中國(guó)鹽業(yè)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥中聚γ-谷氨酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%(按3.5%液體產(chǎn)品計(jì))，2021年產(chǎn)量約50 kt，占比4.2%。

2 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的作用機(jī)理及技術(shù)性能

2.1 保水保肥

聚γ-谷氨酸分子含有1 000個(gè)以上的超強(qiáng)親水性基團(tuán)(—COOH)，具有很強(qiáng)的極性，能與同樣極性的水分子發(fā)生水合作用，其高相對(duì)分子質(zhì)量的長(zhǎng)鏈特性能將水分子緊緊“抓”住，達(dá)到土壤保水的效果。聚γ-谷氨酸屬多陰離子聚合物，能提高土壤陽(yáng)離子的交換能力，聚集土壤中的養(yǎng)分，對(duì)抗因淋洗、蒸發(fā)等因素造成的肥料損失，達(dá)到土壤保肥的效果[3]。

2.2 促進(jìn)磷及中微量元素的吸收

聚γ-谷氨酸具有多個(gè)負(fù)電基團(tuán)，對(duì)陽(yáng)離子具有很強(qiáng)的螯合能力，能與被土壤固定的磷酸鐵、磷酸鋁、磷酸鎂及磷酸鈣等的鐵、鋁、鎂、鈣陽(yáng)離子結(jié)合，幫助被固定磷的析出，增加植物有效磷的吸收。同時(shí)，聚γ-谷氨酸還能有效阻止硫酸根、草酸根、碳酸根等離子與鈣離子、鎂離子及微量元素的結(jié)合，避免產(chǎn)生低溶解性鹽類與沉淀作用，因此更能促進(jìn)中微量元素等養(yǎng)分的吸收與利用[4]。

2.3 提高化肥利用率，減少化肥殘留

2.4 平衡土壤酸堿度，豐富微生物相

聚γ-谷氨酸對(duì)土壤酸堿度具有較好的緩沖能力，可有效平衡土壤酸堿度，緩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發(fā)生等問(wèn)題[7]；聚γ-谷氨酸發(fā)酵液除含聚γ-谷氨酸主成分外，還含有鉀、鈣、鎂、鐵、錳等金屬離子以及小分子的小肽、氨基酸，可被植物根部直接吸收，發(fā)酵過(guò)程產(chǎn)生的活性有機(jī)物質(zhì)可以促進(jìn)根圈有益微生物的生長(zhǎng)，豐富微生物相。

2.5 增強(qiáng)植物抗病及抗脅迫能力

聚γ-谷氨酸本身對(duì)于植物根部有天然的促進(jìn)作用，刺激根毛的新生和根系的生長(zhǎng)，從而提升植物地下部分吸收養(yǎng)分的能力，在干旱、水澇和低溫等逆境來(lái)臨時(shí)，可有效保證水分和養(yǎng)分的正常吸收，緩沖旱、澇、寒等對(duì)植物根系造成的損傷[8]。

3 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的應(yīng)用

中國(guó)鹽業(yè)集團(tuán)有限公司在安徽、湖南、湖北、吉林等省均建有復(fù)合肥生產(chǎn)基地，近年來(lái)積極發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，大力培育和推廣聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥，取得了較好的效果。

3.1 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥在葡萄上的應(yīng)用[9]

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：不同處理投入總養(yǎng)分保持一致。

處理1：施用普通復(fù)合肥(15-5-25)，膨果初期、膨果后期、轉(zhuǎn)色期各施總肥量的1/3。

處理2：施用中鹽集團(tuán)紅四方聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥(15-5-25)，膨果初期、膨果后期、轉(zhuǎn)色期各施總肥量的1/3。

不同施肥處理的葡萄產(chǎn)量見(jiàn)表1。結(jié)果表明，施用聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的葡萄產(chǎn)量明顯提高。

表1 不同施肥處理的葡萄產(chǎn)量

3.2 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥在洋蔥上的應(yīng)用[10]

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：不同處理投入總養(yǎng)分保持一致。

處理3：施用普通復(fù)合肥(12-18-15)，基肥、追肥各施總肥量的1/2。

處理4：施用中鹽集團(tuán)紅四方聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥(15-5-25)，基肥、追肥各施總肥量的1/2。

不同施肥處理的洋蔥產(chǎn)量見(jiàn)表2。結(jié)果表明，施用聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的洋蔥產(chǎn)量明顯提高。

表2 不同施肥處理的洋蔥產(chǎn)量

3.3 聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥在臍橙上的應(yīng)用

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：不同處理投入總養(yǎng)分保持一致。

處理5：施用普通復(fù)合肥(15-15-15)，坐果肥、壯果肥各施總肥量的1/2。

處理6：施用中鹽集團(tuán)紅四方聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥(15-5-30)，坐果肥、壯果肥各施總肥量的1/2。

不同施肥處理的臍橙產(chǎn)量見(jiàn)表3。結(jié)果表明，施用聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥的臍橙產(chǎn)量明顯提高。

表3 不同施肥處理的臍橙產(chǎn)量

4 結(jié)語(yǔ)

聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥具有較高的水溶性，只需在原有復(fù)合肥生產(chǎn)裝置上經(jīng)簡(jiǎn)單的技術(shù)改造即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)。添加聚γ-谷氨酸的增效復(fù)合肥能提高肥料的利用率，具有很好的節(jié)肥、增產(chǎn)、增收的效果。聚γ-谷氨酸增效復(fù)合肥生產(chǎn)簡(jiǎn)單易行，其產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)和應(yīng)用特別適合我國(guó)國(guó)情。