脱硫废液制备MgSO4·7H2O用途分析系列之一 农业级硫酸镁肥的发展前景

脱硫废液制备MgSO4·7H2O用途分析系列之

一农业级硫酸镁肥的发展前景

按肥料物理状态可分为固体和流体肥料。固体肥料又分为粉状和粒状肥料。流体肥料是常温常压下呈液体状态的肥料。按肥料中养分对植物的有效性，可分为速效、迟效和长效肥料。

为适应农业现代化发展的需要，化学肥料生产除继续增加产量外，正朝着高效复合化，并结合施肥机械化、运肥管道化、水肥喷灌仪表化方向发展。聚磷酸铵、聚磷酸钾、硫酸镁复合肥等因具有养分浓度高或副成分少等优点，成为大力发展的主要化肥品种。很多化学肥料还趋向于制成流体肥料，并在其中掺入微量元素肥料和农药，成为多功能的复合肥料，便于管道运输和施肥灌溉（喷灌、滴灌）的结合，有省工、省水和省肥的优点。

据有关资料记载，我国进口化肥始于1905年，20世纪30年代开始组织全国性肥效试验，称为地力测定。测定结果表明，氮素极为缺乏，磷素养分仅在长江流域或长江以南各省缺乏，钾素在土壤中很丰富。新中国成立以后，1958年和1980年先后两次组织了全国性的土壤普查，对我国的土壤类型、特性、肥力状况等进行了系统的调查测定，促进了化肥的施用和农业化学研究工作。

根据全国1770个土壤样品有效镁含量及土壤养分状况系统研究法关于对作物镁营养的施肥推荐，按我国现有耕地1.25亿公顷计算，严重缺镁的土壤为0.1亿公顷，需要补施280万吨氧化镁；缺镁土壤0.16亿公顷，需要补施374万吨氧化镁；镁含量中等的土壤约0.41亿公顷，需补施330万吨氧化镁，我国每年需要补充的氧化镁总量为984万吨，折合七水硫酸镁（25%MgO）4000万吨，约占亚洲肥料的1/4。

高等植物所必需的营养元素包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼及氯等16种元素。这16种必需营养元素因其在作物体内含量不同，又可分为大量、中量和微量营养元素。大量营养元素在作物体内约占干物重的千分之几到百分之几十，如碳、氢、氧、氮、磷、钾等；中量和微量营养元素在作物体内约占干物重的千分之几到十万分之几，如钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼及氮等。

任何一种元素的缺少都会影响到作物的正常生长发育，例如，镁是叶绿素分子的中心原子，可转化形成叶绿素，对光合作用来说是必不可少的。

我国化肥产业自1949年开始迅速发展，发展顺序是先氮肥、后磷肥、再钾肥、复合（混）肥，常规化肥品种的发展趋势基本遵循着世界化肥产业发展的主流趋势，即向高浓度和复合化方向迈进。目前，我国化肥的格局是：氮肥基本自给自足，磷肥少量靠进口，钾肥则大部分需要进口。

化肥历来是农作物增产的重要因素，对我国粮食增产的贡献率高达40%。然而，长期以来化肥施用不合理，给耕地质量带来了一系列的问题，化肥实际利用率不足30%，土壤污染问题严重，污染事故频发，全国耕种土地面积的10%以上已受重金属污染，其中华南部分城市约有一半耕地遭受镉、砷、汞等有毒重金属和石油类有机物污染。伴随着这些问题的出现，新型肥料应运而生。
　　新型肥料指具有一定肥料功能和一定增产作用，由肥料生产企业研制生产，符合行业或企业标准，含有机、无机、微生物菌剂或兼有上述成分，经物理、化学、生物方法加工处理的新品种肥料。新型肥料可有效改善传统肥料利用率低、过量施用等造成的一系列问题，正确施用可提高肥料利用率，达到增效增产、减量降污的目的，是发展高效、绿色、可持续农业的必然要求。

大量元素水溶性肥料（Water Soluble Fertilizer，简称WSF)，是一种可以完全溶于水的多元复合肥料，它能迅速地溶解于水中，更容易被作物吸收，而且其吸收利用率相对较高，更为关键的是它可以应用于喷滴灌等设施农业，实现水肥一体化，达到省水省肥省工的效能。 一般而言，水溶性肥料可以含有作物生长所需要的全部营养元素，如N、P、K、Ca、Mg、S以及微量元素等。这样一来，人们完全可以根据作物生长所需要的营养需求特点来设计配方，科学的配方不会造成肥料的浪费，使得其肥料利用率差不多是常规复合化学肥料的2-3倍（在中国，普通复合肥的肥料利用率仅为30%-40%）其次，水溶性肥料是一个速效肥料，可以让种植者较快地看到肥料的效果和表现，随时可以根据作物不同长势对肥料配方作出调整。当然水溶性肥料的施用方法十分简便，它可以随着灌溉水包括喷灌、滴灌等方式进行灌溉时施肥，既节约了水，又节约了肥料，而且还节约了劳动力，这在劳动力成本日益高涨的今天使用水溶性肥料的效益是显而易见的。由于水溶性肥料的施用方法是随水灌溉，所以使得施肥极为均匀，这也为提高产量和品质奠定了坚实的基础。水溶性肥料一般杂质较少，电导率低，使用浓度十分方便调节，所以它即使对幼嫩的幼苗也是安全的，不用担心引起烧苗等不良后果。同时笔者认为按照作物的要求，大量元素水溶性肥料须同时存在以下技术特点：

Ø 成分中加入的水溶螯合态微量元素组合物，要避免与磷元素产生拮抗效应。

Ø 对于作物而言具备了抗逆增产特征，可显著提高作物的光合作用，提升作物的产量和品质，增加含糖量，增强抗寒、抗旱、抗病、抗倒伏等抗逆性能，延长保鲜期。

Ø 加入高钾型配方，可迅速满足果实、籽粒等膨大时对钾的需求，增加果品甜度，改善果实着色，延长储存时间。

又称次要常量元素肥料，含有作物营养元素钙、镁和硫中一种或一种以上的化合物，并需标明含量的一类化肥。次要常量是与主要常量氮、磷、钾的生产和施用的规模相比较而言。中国习称中量元素肥料。这类肥料除提供作物养分之外，还可以调整土壤的物理性质，促进农业增产。中量元素肥料的生产在很长时间里，都不为人们所重视。原因是在一些常用的肥料品种中，特别是低浓度肥料品种中同时含有钙、镁或硫元素，大气中的二氧化硫通过雨水进入土壤，也是硫元素的来源之一。近30多年来，化肥品种结构中高浓度肥料逐步代替了低浓度肥料，使带入土壤中的钙、镁和硫元素减少，一些土壤出现了短缺中量营养元素，特别是短缺硫元素的现象，从而使中量元素肥料的生产和使用得到重视。

含钙、镁肥料石灰石粉、白云石粉、熟石灰、贝壳粉和其他含钙、镁的工业废料，广泛用作土壤调理剂和提供钙、镁营养元素。其土壤调理作用是：

Ø 改善土壤中磷肥的有效性。在含铁、铝氧化物高的土壤中，由于磷酸盐与铁、铝化合物的反应，磷肥的有效性降低。施用钙、镁调理剂使土壤pH保持在6～7，可以阻缓上述反应进行。

Ø 有利于土壤中铵态氮转化为硝态氮的反应，多数硝化细菌需要钙素。

Ø 促进生物固氮的过程。

Ø 调整作物对微量元素的吸收量，土壤pH保持在6～7时，微量营养元素对作物保持一定的有效性。

Ø 改良土壤的物理性质，主要是改善土壤的粒度分布。常见的钙镁磷肥（见磷肥）也有上述作用。

含硫肥料主要用于调整土壤的碱性和盐性（土壤含过多的氯化钠和碳酸盐）。大量的硫酸钙(石膏)用于改良盐碱地或被海水淹没过的土壤，有良好的效果。印度成功地用硫铁矿改良碱性土壤或石灰质土壤。对于一些pH较高的缺镁土壤，不宜施用白云石粉，可施用硫酸镁或无水钾镁矾，也可以使用蛇纹石类硅酸镁粉。近年来，发展了一种新的技术，把熔融的元素硫涂包在尿素颗粒表面，一方面向土壤提供硫元素，另一方面使尿素成为缓效氮肥以提高氮素的利用率。

镁的元素符号为Mg。按当前的分类属于中量元素。镁是植物结构组分元素，是植物结构组分元素。　　
3.1植物对镁的吸收和转运　　
土壤中的二价镁离子随质流向植物根系移动。植物以二价镁离子的形式被根尖吸收，细胞膜对镁离子的透过性较小。植物根吸收镁的速率很低。镁主要是被动吸收，顺电化学势梯度而移动。镁越过原生质膜主动吸收的机制差，因此植物吸收镁与呼吸作用关系不大，而与蒸腾作用关系较大。植物吸收镁时与铵、钾等阳离子发生竞争。进入植物体中的镁离子在木质部中随蒸腾流很快向上移动，因其在韧皮部汁液中浓度较高，所以也容易在韧皮部移动，能从老叶转移到幼叶和顶部，因此镁的再利用程度较高。　　
3.2镁的重要生理功能　　
镁是叶绿素分子的中心原子，位于叶绿素分子结构的卟啉环中心，在粪卟啉原III被氧化成原卟啉IX时导入镁离子，形成Mg-原卟啉，再进一步转化形成叶绿素，镁对光合作用来说是必不可少的。镁离子和钾离子在光合电子传递过程中共同作为氢离子的对应离子，维持类囊体的跨膜质子梯度。　　
在植物组织中，70%以上的镁与无机阴离子（硝酸根、氯离子、硫酸根）和有机阴离子（苹果酸、柠檬酸）相结合，呈易扩散态；另一部分与非扩散阴离子（草酸、果胶酸）结合形成难扩散态物质。　　
镁是核糖体的结构组分。它似乎能稳定核糖体颗粒在蛋白质合成中所需的构型。而且镁还可能激活氨基酸生成多肽链，进而合成蛋白质。缺镁一般使蛋白质氮减少、非蛋白质氮增多。　　
镁是多种酶的辅助因子。这些酶在二氧化碳同化中起作用，碳水化合物代谢中几乎每种磷酸化酶的最大活性都需要镁激活。若供镁不足会影响二氧化碳同化，继而影响光合作用。叶绿体中1,5-二磷酸核酮糖（RuDP）羧化酶的激活中镁也有重要作用。镁提高了酶与二氧化碳的亲和性。　　
镁在ATP或ADP的焦磷酸盐和酶分子之间呈桥式结合，ATP酶的活化就是通过这种复合物引起的。ATP酶可利用这种复合物转移高能磷酰基。涉及三磷酸腺苷（ATP）磷酸转移的大多数反应都需要镁。一般认为，镁与磷酸功能团生成螯合结构，构成一种在转移反应中达到最大活性的构型。因能量转移的基本过程发生于光合作用、糖酵解、三羧酸循环和呼吸过程中，所以镁在光合作用、糖酵解和三羧酸循环等几乎所有磷酸化过程的酶促反应中起辅助因素作用。　　
镁与植物中合成油脂有关，它与硫一起作用，含油量会大大提高。

许多种子中含有肌醇六磷酸钙镁。当种子萌发和幼苗生长时，镁又被运输到需要的部位。 　　

　

市场上主要的含镁化肥，目前专门施镁肥的不多，含大量镁的营养载体不多。石灰材料中的白云质石灰石中含有碳酸镁，钙镁磷肥和钢渣磷肥中也含有效镁，硫酸钾镁和硝酸钾镁中也含镁，硅酸镁、氧化镁和氯化镁也用作镁肥。常用的水溶性镁肥是硫酸镁，其次为硝酸镁，它们都可以作为速效镁肥施用，也可以用来配制叶面喷施溶液。