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文檔簡介

1、葉面肥加工工藝李佳怡(浙江大學,環境與資源學院,杭州,310058)摘要隨著農業生產水平的提高,具有針對性強、肥效高、用量省等多種優點的葉面肥施用也越來越廣泛。本文綜述了葉面肥的特點、類型和植物吸收利用葉面肥的機理,重點介紹了無機營養型葉面肥、氨基酸型葉面肥、腐殖酸型葉面肥以及復合型葉面肥四種葉面肥的加工工藝,并對葉面肥的發展做出了一定展望。關鍵詞葉面肥;微量元素;酸水解;工藝流程Abstract:Withtheimprovementofthelevelofagriculturalproduction,hasinviewofthestrong,highfertilizereffect,dosa

2、geandmanyotherkindsoftheadvantagesofthefoliarfertilizer,itsapplicationismoreandmorewidely.Inthispaper,thecharacteristics,typesandplantuptakebymechanismoffoliarfertilizerareintroduced,andmainlyintroducestheprocessingtechnologyoftheinorganicnutrientfoliarfertilizer,aminoacidfoliarfertilizer,humusacidf

3、oliarfertilizerandcompoundfertilizer,andmakeaprospectonthedevelopmentoffoliarfertilizer.Keywords:Foliarfertilizer;Traceelements;Acidhydrolysis;Technologicalprocess世界農業發展的實踐證明,施用化肥是最有效、最快速、最重要的作物增產措施。而我國是世界上最大的化學肥料生產和消費國。從1980年起,我國化肥施用量以每年4%的速度增長。我國用占全球9%的土地消耗了占世界總量32%的化肥,單位面積化肥用量是世界平均水平的3.7倍(楊青林等,20

4、11)。雖然我國化肥用量大,但根據研究表明,我國化肥當季利用率平均為30%,遠遠低于歐美發達國家60%70%的水平,且近年來還有下降趨勢(夏循峰等,2011)。由于肥料利用率低,大量有效化肥成分流失,不僅造成了驚人的經濟損失,更會嚴重污染環境,造成水體面源污染、土壤污染以及農產品品質下降等危害。因此開發推廣使用利用利用效率高的新型肥料更是我國農業生產發展的必然要求。而葉面肥具有針對性強,養分吸收快,用量省,肥效和肥料利用率高的特點,因此葉面肥環境污染風險小,并且可與農藥混合進行一次作業,省時省工(王書奇,2001)。1葉面肥資源概況1.1 葉面肥的概念及類型在19世紀40年代,人們發現作物除了

5、從根系吸收所需的營養物質以外,還可以通過作物的莖葉吸收養分,這種由植物的莖葉細胞吸收營養物質的方式被稱為葉面吸收。作物通過葉面(包括部分莖表面)滲透擴散方式吸收養分的施肥方法稱為植物根外施肥,也就是一般說的葉面施肥。用于葉面施肥的肥料稱為葉面肥料(王少鵬,2015)。根據作物葉片缺素癥狀,不同類型葉面肥通過葉面噴施,可直接供給作物很快吸收,以補充根部對養分吸收的不足,實現增產又增質的效果。葉面肥的分類方法有很多種。根據其物理性狀,葉面肥可分為固體和液體葉面肥兩大類。根據使用對象,葉面肥可以分為適用作物和地區范圍較廣,但針對性差的通用型葉面肥和針對某特定地區、某種作物的供肥需肥特點而對養分進行合

6、理配比的專用型葉面肥兩大類。據所含主要成分,可將葉面肥大致劃分為:含大量、中量或微量無機營養元素的無機營養型葉面肥;以氨基酸為主要功效成分的氨基酸型葉面肥;以腐殖酸為主要功效成分的氨基酸型葉面肥;成分復雜多樣的復合型葉面肥等(葛建軍等,2008)。1.2 葉面肥的作用機理植物葉片由表皮細胞、葉肉組織及輸導組織組成。葉片上的表皮組織中含有大量表皮細胞和具有開閉運動的特性,且按一定的規律分布于葉表面上,與外界進行氣體交換及蒸騰水分的氣孔。陸生植物葉表皮細胞的外壁上還覆蓋有蠟質及角質層(見圖1)。角質層是由多糖和脂類化合物組成的混合物,一般只允許少量的水和溶質滲透進入。角質層下是葉表皮細胞,表皮細胞

7、下面是葉肉細胞。營養物質只有從葉表面進入表皮細胞(或氣孔保衛細胞)的細胞質才能起到營養的作用(莊舜堯等,1998)。蠟用痂層W壁.次生壁質股外質連紋圖】葉衣皮細胞外壁的N意圖隔景陵,2003)Fig.L1ThediafrumofIciifepidermiscellwiill葉面施肥時養分吸收有三個途徑:一是通過分布在葉面的氣孔。由于水的表面張力很大,氣孔直徑很小。噴施到葉片表面的肥料溶液在氣孔上形成一個水膜,無法流進葉片內部。因此必須在肥料溶液中加入一定量對作物生長無害或有利的化學助劑,促進肥料溶液中營養元素通過氣孔進入作物體內(李燕婷等,2009)。另一途徑如圖1所示,蠟質層的蠟質類化合物分

8、子間隙可讓水分子通過,外部溶液中的溶質可通過這類空隙進入角質層,然后通過表皮細胞的細胞壁到達質膜。三,在角質層上有微細孔道,也叫外質連絲。在電子顯微鏡下可以看到,外質連絲是表皮細胞細胞壁的通道,它從表皮細胞的外表面延伸到表皮細胞的質膜。噴施到葉片表面的肥料溶液中的營養物質就可以通過葉片細胞的外質連絲,像根系表面一樣,通過主動吸收把營養物質吸收到表皮細胞的質膜,最后通過質膜進入細胞內(陸景陵,1994)。但是,葉面施肥受許多因素的影響,如葉片對營養物質也有選擇吸收的特點,不同作物葉面氣孔多少不一,角質層的厚薄不等、各種肥料的透性有差異等。因此,在制備和施用葉面肥料時必須考慮各方面的影響因素,才能

9、達到理想的效果。2主要類型葉面肥的生產工藝2.1無機營養型葉面肥這類葉面肥可單加大量元素氮、磷、鉀等,也可單加中量元素鈣、鎂、硫或作物所必須的微量元素。同時也可混合加入,既有大量,又有中量或微量元素。簡單的無機營養型葉面肥只添加12種元素,如尿素、過磷酸鈣浸出液等,復雜的則可加入幾種或十幾種營養元素。在目前生產實踐中應用較多的是微量元素肥,簡稱微肥(邵建華等,2007)。國家標準要求各種微量元素單質含量之和10%;也有幾種大量、微量元素相加,國家標準要求大量元素含量之和50%,微量元素單質含量之和2%:也可以是大中微量元素相加。由元素形態看,可以為無機鹽也可以為配合物,由肥料物態看,可以為固態

10、也可以液態。無機營養型葉面肥可為作物提供各種營養元素,從而改善作物的營養狀況,特別適用于作物生長后期各種營養元素的補充(秦征等,2011)。礦物元素是微量元素的最大來源,但礦物中所含的微量元素是難溶性的,不能被植物吸收利用,因此需要通過提取劑提取等步驟使其轉變成植物可利用的形態。礦石中的微量元素含量也較低,需進行選礦富集以提高其含量。有的礦石中可同時含有多種植物所需的元素肥料,生產時可以省去復雜的分離程序。有些礦石中還含有與微量元素共生的重金屬元素,需進行化學處理分離,除去有害成分。以礦石為原料生產微量元素肥料,一般有煨燒水淬法和溶解分離法。(1)煨燒水淬法煨燒水淬法的工藝流程如下:助熔劑高壓

11、水粘合劑!I|礦石一選礦一燃燒一水淬烘干一球評造粒一烘干一成品圖2煨燒水淬法工藝流程圖此工藝流程只適合不含有害元素的礦石,經煨燒后,可以使不溶微量元素分解為水溶性或枸溶性化合物。例如鉀長石經過11007350c的高溫熔融后,再經過高壓水淬,崩解成細小顆粒,經烘干、球磨、造粒后成以硅、鉀為主的微量元素肥料(邵建華等,2001)。(2)溶解分離法此方法適用于含有害重金屬元素的礦石,通過焙燒可以使優秀奧成分溶于水、酸化合物,然后依據其化學性質進行分類,出去有害元素,使有效成分中的微量元素成分較為純凈的無機鹽。此工藝的特點是所得的微量元素成分單一且純度高,但是工藝復雜,成分較高。如硫酸鋅提取,需將鋅礦

12、石經焙燒后用稀硫酸溶解,生成硫酸鋅,除去雜質之后用鋅粉將溶液中的銅、鉛、銀等金屬置換出來,用高鎰酸鉀將二價鐵鎰離子氧化成高價態鐵鎰離子使之成為沉淀,除去雜質后可得到該產品(秦征等,2011)。工藝流程如下:稀硫酸鋅粉高鎰酸鉀II1鋅礦石一E/f培燒一酸溶甦一過濾一置換一氧化一過濾一結晶T甩干一成品1II雜質重金屬雜質圖3溶解分離法工藝流程圖除利用礦石為原料生產微量元素肥料之外,還可以利用工業廢液、廢渣等原料生產,本文不做展開。2.2 氨基酸型葉面肥氨基酸型葉面肥中的氨基酸多來源于一些動植物的下腳料或其它物質發酵或水解的產物。然后添加少量以游離態或絡合態存在的微量元素,即可制成易被作物吸收利用的

13、葉面肥。這類葉面肥最適宜大棚蔬菜苗期噴施,且可與氨基酸的銅鹽、鋅鹽、饃鹽或鐵鹽以及農藥等混用,既能促進植物的生長,又可對某些作物的病蟲害起到很好的防治作用。根據國家標準要求,氨基酸型葉面肥需含8%以上的發酵氧基酸或10%以上的水解氯基酸,單質微量元素含量之和2%。氨基酸葉面肥中氨基酸可來源于動物有機廢棄物、銘革固體廢棄物、豆粕和活性污泥等(史舟芳等,2015)。(1)動物有機廢棄物動物有機廢棄物中蛋白質含量豐富,是氨基酸的重要來源,可制備螯合態氨基酸葉面肥。其生產工藝流程如下:廢棄物預處理*水解務脫酸元合量螯微素次濾二過配驗裝調檢灌圖4動物有機廢棄物制備氨基酸葉面肥工藝流程圖動物有機廢棄物需經

14、洗滌,40c溫水攪拌35min以及烘干、粉粹的預處理。在110C條件下加入適宜濃度鹽酸進行酸水解。將水解完全的水解液過濾除渣,90C以下水浴蒸發濃縮脫酸23次。脫酸后的溶液按比例依次加入Fe,Zn,Mn,B,Cu和Mo等微量元素的無機鹽后在常壓下加熱回流23h,使氨基酸與微量元素充分螯合。反應完全后調節溶液pH,并將生成的氫氧化亞鐵、氫氧化鋅等沉淀過濾除去,加入氨水中和,靜置抽濾后經檢驗、灌裝即得螯合態氨基酸葉面肥成品(劉音等,2004)。(2)銘革固體廢棄物銘革固體廢棄物中含有80%以上的蛋白質,通過脫銘、水解等過程可以制得氨基酸葉面肥,比加工處理動植物廢棄蛋白更為簡單。其皮革脫餡采用酸堿聯

15、合脫銘法,流程為浸水一浸灰一脫灰一浸酸一水洗。采用酸水解法水洗,在90c下水解四小時,可以使皮革水解率達90%以上。螯合條件:溫度為30C,pH在6左右,加入與氨基酸摩爾比未1:2的金屬離子,螯合兩小時(田魯等,2015)。以其他原料為氨基酸來源的方法不做展開。2.3 腐殖酸型葉面肥利用腐植酸俊、腐植酸磷錢等為原料,與氮、磷、鉀或微量元素相混配,可制成腐殖酸型葉面肥,有固體和液體兩種類型。腐殖酸是一組天然的羥基芳香族竣酸,根據在各種溶劑中的溶解性一般可分為棕腐酸、黃腐酸、黑腐酸(楊喜福等,2008)。其中黃腐酸葉面肥不僅具有營養作用,而且能提高作物的抗旱、抗凍能力,改良土壤性狀,還對作物病害有

16、一定治療效果。根據國家標準要求,腐殖酸型葉面肥腐植酸含量需A8%,單質微量元素之和6%或大量元素a17%,單質微量元素之和A3%。螯合態腐殖酸葉面肥加工工藝流程如下:原料稱小破碎.原料重分k原料配置|攔靜置|產M包裝過港圖5螯合態腐殖酸葉面肥工藝流程圖2.4 復合型葉面肥這一類葉面肥的成分較為復雜,凡是植物生長發育所需的營養劑、調節劑等均可加入,根據某些作物生長發育特點的需要或根據土壤中所缺的營養成分,按比例加入各種營養,既有調節物質、又有各種營養成份,是一種混合型的葉面肥。它的最大特點是營養齊全、功能較多,所加入的一定量螯合劑、表面活性劑或載體可使葉面肥噴灑后,更好地粘附、鋪展在葉片表面,更

17、有利于葉片肥料的吸收和利用(杜美利等,2010)。復合葉面肥制備時,首先按配方稱取氯化鈣、硫酸鎂、硫酸亞鐵、硫酸鎰、硫酸銅、硫酸鋅、硝酸例、硝酸鈾,依次加入計量水中攪拌溶解,用硫酸溶液調pH值使溶液澄清透明,此溶液稱之為營養液。之后按配方稱取EDTA、檸檬酸、復合氨基酸,加入計量水中攪拌溶解,此溶液稱之為螯合劑溶液。將營養液與螯合劑溶液混合,調至相應pH,然后在一定溫度下攪拌一段時間,進行螯合反應。最后按配方稱取硼酸、鋁酸俊、尿素、磷酸二氫鉀、腐植酸鉀、復合氨基酸、表面活性劑,加入螯合反應后的溶液中,攪拌均勻后調至相應pH,得到產品(姜素榮,2008)。其工藝流程圖如下:圖2,4效復合葉面肥制

18、備匚藝流程圖Fi.2.41hcflowchurlofthefoliaricrtilizcrpreparation2.5 其它類型葉面肥除上述四種主要的葉面肥類型外,還有生長調節型葉面肥和天然汁液、礦物質型葉面肥。植物在其生長過程中,會產生一些含量很少,卻能調節和控制植物生長正常生長和發育的生理活性物質,成為內源植物激素。植物細胞的生長分化、細胞分裂器官的建成、休眠與萌芽、植物的趨向性、感應性以及成熟、脫落、衰老等,都直接或間接的受到激素的調控。人工合成的一些與天然植物激素有類似分子結構和生理效應的有機物質稱為植物生長調節劑。生長調節型葉面肥就含有赤霉素、蔡乙酸、口引喋乙酸、復硝酚鈉等植物生長調

19、節劑。施用此類葉面肥后,可加速植物體內的生化反應、酶促反應,適用于植物生長的前期和中期使用,尤其在植物苗期和開花期效果顯著。但由于植物生長調節劑大多具有促進和抑制生長兩方面的作用,因此使用者一定要按照要求濃度,正確使用方法進行配制和施用,否則極易造成藥害和不良影響(夏雪巖等,2014)。天然汁液型葉面肥指利用各種作物的幼體、秸稈殘體或海洋生物通過粉碎、加熱浸提、酸堿或其他生化過程做成的肥料。這類肥料一般所含成分齊全,既含有作物所需有關營養物質,又含有某些生長調節刺激物質,如魚基肥料(魚肝油或魚粉卜海藻(可溶性海藻粉或海藻提取物)和甲殼素等中草藥提取物等。甲殼素類的天熱汁液型肥料的主要成分為寡聚

20、糖,一般從節肢動物中提取。由于甲殼素具有廣譜抗菌性,常使用此類肥料的作物較少發生蟲害,且對線蟲病害防治效果很好。海藻酸類天然汁液型肥料的主要成分是從海洋生物中提取,具有增產、減輕病害、降低農藥殘留、改善風味等作用。天然礦物質型葉面肥中,目前應用最廣的是稀土。在某些作物或果樹上施用稀土元素后,有增大葉面積、增加干物質量、提高葉綠素含量、增強作物的抗病、抗旱澇能力等效果。3展望雖然葉面肥具有針對性強,養分吸收快,用量省,肥效和肥料利用率高等優點,且加工技術已經比較成熟,但仍然存在總體用量不大,技術推廣和到位率低以及品種多但質量參差不齊等多種問題。因此,為了推廣葉面肥的使用,需加強宣傳普及工作,加強

21、葉面肥的規范化、標準化管理,同時對農民降解葉面肥的使用方法和技巧。另外,要嚴格控制葉面肥的產品質量,進一步提高葉面肥的利用率,增加經濟效應。最后,研制更多廣泛適用于各種植物生理活性的新型復合多功能化葉面肥,還可根據防蟲治病的實際需要加入不同類型的抗病抗蟲藥物是葉面肥發展的主導方向(王曉燕,2014)。隨著葉面肥品種的不斷更新,生產成本和肥料價格的下降,葉面肥施用技術的不斷發展普及,市場進一步的規范和完善化,農業種植結構的調整,葉面肥必將出現大面積、大范圍的推廣應用。參考文獻楊青林,桑利民,孫吉茹,等.我國肥料利用現狀及提高化肥利用率的方法J.山西農業科學.2011,39:690-692.夏循峰,胡宏.我國肥料的使用現狀及新型肥料的發展J.化學技術與開發.2011,40(11):45-48.王少鵬,洪煜丞,黃福先,等.葉面肥發展現狀綜述J.安徽農業科學.2015,43(4):96-98.葛建軍,程光明,夏桂平.葉面肥的種類與發展趨勢探析J.現代農業科技.2008,23:367-368.王書奇.葉面肥料及其特點J.腐殖酸.2001,2:39-40.莊舜堯,曹志洪.葉面肥的研究與發展J.土壤.19

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