我国叶面肥料生产应用技术现状 我国叶面肥料的商品化是从二十世纪八十年代开始的,经过二十多年的发展,叶面肥料的生产得到巨大的发展,从单一成分发展到复合成分,从大量营养元素发展到微量元素和有益元素,从无机养分发展到有机养分,从矿质养分发展到添加植物生长调节剂。 近些年来,国内外均很重视叶面肥料的生产和应用。我国在叶面肥料生产和应用方面也得到迅速发展,叶面肥料名目多样,种类繁多,五花八门,全国范围约有数千种之多。截止2007年5月,我国叶面肥料正式登记产品737个,临时登记产品达1398个。产品涉及大、中、微量营养元素以及不同的有机活性物质,产品形态包含了固体、液体等类型,产品功能也各不相同。面对市场上众多的叶面肥料或叶面营养液牌号,如何分类尚没有统一的分类标准和类型化分规定,但是,作物叶面肥料,至少应具备三个条件:(1)肥料中的水不溶物应该小于5%;(2)对作物、土壤和水、畜没有毒害;(3)对作物起主要作用的是营养元素,而添加的植物生长调节剂等物质只起辅助作用。 一、叶面肥料产品分类与生产 (一)产品分类 根据其形态、功能、组分进行分类,对详细了解叶面肥料的发展以及提高叶面施肥效果具有重要的意义。按照不同的分类标准,可将目前常用的叶面肥料分为不同的类型。 从产品剂型上分:可分为固体和液体两种叶面肥料。 从所含成分上分:可分为大量元素、中量元素、微量元素叶面肥料和含氨基酸、腐植酸、海藻酸等叶面肥料; 从作用与功能上分:可分为营养型叶面肥和功能型两大类。营养型叶面肥由大量、中量和微量营养元素中的一种或一种以上元素配制而成,其主要作用是有针对性的提供和补充作物生长所需要的营养;功能型叶面肥由无机营养元素(一种或一种以上)和植物生长调节剂、氨基酸、腐植酸、海藻酸等生物活性物质或农药、杀菌剂及其它一些有益物质(包括稀土元素和植物生长有益元素)等混合配制而成,其中各类生物活性物质对植物生长具有刺激和促进作用,农药和杀菌剂具有防治病虫害的功效,有益物质(包括稀土元素和植物生长有益元素)也对作物的生长发育具有刺激和改良作用或对某些作物的生长具有特殊效用和特需性;因此,该类叶面肥料是将一些添加物的功能性和无机营养元素补充相结合起来,从而达到一种相互增效和促进的作用,是目前市场的主流。 下面根据叶面肥料的功能与作用,结合其主要组分物质特点将各类叶面肥料分别作一详细介绍,以便使用者和读者对当前叶面肥料产品的类型及其特点有一个更好的了解。 第一类:营养型叶面肥料 该类叶面肥料产品一般由一种或一种以上营养元素组成,根据其营养元素组成成分大体可分为:大量元素、中量元素、微量元素和元素混合型等类型。由元素形态看,可以为无机盐,也可以为配合物;由肥料形态看,可以为固态,也可以为液态。主要功能是根据作物营养特点与营养状况为作物提供、补充养分,改善作物的生长。其产品剂型有固体(颗粒、粉状)、液体(清液、悬浮制剂)等多种剂型。目前生产实践中应用最多的则是以微量元素为主的叶面肥。 单一营养元素类叶面肥料只含有某一种养分,针对作物某一元素的营养缺乏(症)具有良好的应用效果。但在生产实践中,由于施肥造成的养分不平衡性和不同作物及其不同生育期的需肥特点,往往导致作物在生长发育过程中产生对多种养分的不同需求性,因此,叶面施肥更多的时候是需要提供、补充多种营养元素。为了能同时补充多种元素营养、减少喷施次数和提高施肥功效,含有一种以上营养元素(大、中、微量元素及其元素混合型)的叶面肥料成为生产必要,在实际应用中,含不同养分的叶面肥料产品也可同时使用。 营养型叶面肥料一般都由无机盐类的大、中、微量营养元素组成,为了提高叶面施肥效果,部分产品中添加了表面活性剂或有机活性成分。优质产品一般要具有以下特点:有效养分浓度高,有害副离子含量少,合理施肥范围内对叶片安全无副作用;养分配比合理,叶面吸收效果好;杂质含量低,与其他叶面喷施物混配性好等。该类产品强调叶片养分的有效补充,因此,详细了解目标作物营养特点、土壤养分有效性等因素是发挥最大施肥效益的重要条件。 (1)大量营养元素:要求含氮、磷、钾三元素中两种或两种以上,其中,氮肥一般采用酰胺态、铵态、硝态类无机氮或氨基酸等有机氮源,也有的产品采用混合氮源,产品原料一般可选择尿素[CO(NH2)2]、硝酸铵(NH4NO3)、硝酸钾(KNO3)、硫酸铵[(NH4)2SO4]、氯化铵(NH4Cl)、硝酸(HNO3)、氨基酸等。磷肥主要为正磷酸盐、偏磷酸盐、多聚磷酸盐等磷源,产品原料一般可选择磷酸二氢钾(钠)(KH2PO4、NaH2PO4)、磷酸氢二钾(钠)(K2HPO4、Na2HPO4)、磷酸铵(NH4H2PO4、(NH4) 2HPO4)、磷酸(H3PO4)、多聚磷酸盐等。其中,多聚磷酸盐一般可避免与锌、铁、锰等微量元素产生沉淀,且具有延长叶面湿润时间的效果,因此,是一种良好的叶面肥料磷源,具有较好的应用前景。钾肥一般可选择硝酸钾(KNO3)、氯化钾(KCl)、硫酸钾(K2SO4)作为叶面肥料产品原料。 (2)中量元素:一般指含钙、镁等成分的叶面肥料,水溶性硅肥料由于应用和研究较多,在此也将其归于中量元素肥料论述。其中,钙肥主要采用水溶性无机钙盐及络(螯)合类钙源,产品原材料一般可选择氯化钙(CaCl2)、硝酸钙[Ca(NO3)2]、醋酸钙[Ca(CH3COO)2]以及EDTA、柠檬酸、氨基酸、糖醇等螯合态钙源。镁肥主要采用水溶性无机镁盐及络(螯)合类镁源,产品原材料一般可选择氯化镁(MgCl2)、硫酸镁(MgSO4)以及EDTA、柠檬酸、氨基酸、糖醇等螯合态镁源。水溶性硅肥主要采用硅酸钾(钠)等作为硅源,由于其碱性强、且容易与铁、锰、锌、钙等电解质发生反应,形成絮凝或胶状沉淀,在叶面施肥中一般单独使用。 (3)微量营养元素:微量元素类产品有单质元素型与元素混合型两种类型。微量元素类叶面肥产品的原料来源一般选用易溶性无机盐类、缓效性无机盐类以及螯合类微量元素等。叶面肥料产品中微量元素的常用原材料见下表。 表 叶面肥料产品微量元素的常用原材料种类
最易被作物吸收的微量元素形态为螯合态化合物,如Fe2+-EDTA、Zn2+-DTPA等,但价格较贵,必要时可少量配入。钼酸铵可用钼酸钠代替,价格较低,更易溶解。除少数特殊品种外,通常很少生产只含微量元素的复合叶面肥。 第二类:功能型叶面肥料 1、植物生长调节型叶面肥 (1)植物生长调节剂 该类叶面肥中加入调节植物生长的物质,一般采用赤霉素、复硝酚钠、DA-6、萘乙酸等促进作物生长发育的植物调节剂种类作为主要成分,主要功能是调控作物的生长发育等。适于植物生长前期、中期使用。 植物调节剂类产品随着叶面肥料的发展,植物调节剂的生产与应用也获得巨大的发展。由于具有喷施效果明显、见效快、成本低等特点,受到众多厂家的重视。另一方面,植物调节剂也有过度应用的倾向。不考虑作物、地域、气候、农田管理的差异,盲目添加植物调节剂,部分厂家为追求所谓的效果与效益,甚至在产品生产中只考虑添加植物调节剂充当叶面肥料,对作物的生长造成不利的影响。 目前,生产上常用的国产植物生长调节剂见下表。 表 常用的国产植物生长调节剂
近年来,植物生长调节剂复配产品的数量在不断增加,目前在美国环保署(EPA)登记的调节剂复配产品为40多个,我国正式登记的调节剂复配制剂也达到了30个左右。复配植物生长调节剂复配产品不是单一植物生长调节剂的的简单相加,而是经过科学的试验,其复配有效成份及含量均要经过严格的筛选,使其达到副作用最小,理想效果最佳的状态,其能够对同一种植物的某一生育期达到多种作用和效果。例如,棉花的开花、结铃期,一般也是营养生长旺期,因此,既要保花、保铃,又要控制旺长,这就需要两种或两种以上的植物生长调节剂混用,但有一些单剂产品简单的混用可能会产生不良的副作用,使用复配产品效果就比较好。 常见的植物生长调节剂复配产品按其作用可分为以下几类: 生根剂:其作用是促进植物根系生长和新根萌发,主要用于秧苗移栽或者苗木扦插,以促进生根、缓苗等。其复配类型主要有生长素+土菌消、生长素+邻苯二酚、吲哚乙酸+萘乙酸、生长素+糖精、脱落酸+生长素、黄腐酸+吲哚丁酸等; 促长剂:该类产品有两种作用类型,其一,产品主要作用是提高植株对养分的吸收,增加作物产量,称为促长增产剂,产品有吲哚乙酸+萘乙酸、吲哚乙酸+萘乙酸+2,4-D+赤霉素、助壮素+细胞激动素+类生长素、双氧水+木醋酸等;其二为打破休眠促长剂,作用是打破种子休眠、促进发芽。其类型有赤霉素+硫脲、硝酸钾+硫脲、苄氨基嘌呤+萘乙酸+烟酸、赤霉素+KCl、赤霉素+Fospinol等。 抗逆剂:产品的主要作用是增加植物对营养元素的吸收,促进幼苗生长,增加植物生长量,提高植物自身抗逆(寒冷、干旱、病虫害等)性。其产品类型有抗激动素+脱落酸、细胞激动素+生长素+赤霉素、乙稀利+赤霉素、水杨酸+基因活性剂等。 坐果剂:根据产品作用特点可分为两类,一种是促进坐果剂,其作用是促进坐果、提高单性结实率,加快果实的膨大速度、提高水果单重。其类型分别有赤霉素+细胞激动素、赤霉素+生长素+6-BA、赤霉素+萘氧乙酸+二苯脲、赤霉素+卡那霉素、赤霉素+芸苔素内酯、赤霉素+萘氧乙酸+微量元素等;另一种为抑制性坐果剂,其主要作用是控制旺长、提高坐果率。其类型分别有矮壮素+氯化胆碱、矮壮素+乙稀利、乙稀利+脱落酸、矮壮素+乙稀利+硫酸铜、矮壮素+嘧啶醇、矮壮素+赤霉素、脱落酸+赤霉素等。 干燥脱叶剂:其产品对植物具有干燥、脱叶的作用效果,主要用于芝麻、棉花等作物采收前进行干燥、脱叶以便机械操作。其类型有乙稀利+百草苦、噻唑隆+甲胺磷、噻唑隆+碳酸钾、乙稀利+过硫酸胺、噻唑隆+敌草隆、乙稀利+草多索+放线菌酮等。 催熟着色剂:产品作用是加快果实成熟,改善果实品质,如,促进果实着色,使其色泽鲜艳,增加果实甜度等。其类型有乙稀利+促烯佳、乙稀利+环糊精复合物、乙稀利+2,4,5-涕丙酸、敌草隆+柠檬酸、苄氨基嘌呤+春雷霉素等。 蔬(摘)果剂:促使水果果梗基部的离层形成,从而导致果实与枝条的分离。于水果(苹果、柑橘等)快成熟前应用。其类型有:萘乙酰胺+乙稀利、二硝基邻甲酚+萘乙酰胺+乙稀利、萘乙酰胺+西维因、二硝基邻甲酚+萘乙酰胺+西维因、萘乙酸+西维因等。 促花剂:刺激花芽发育、促进开花,使作物由营养生长转化为生殖生长。其类型有萘乙酸+苄氨基嘌呤、苄氨基嘌呤+赤霉素、赤霉素+硫代硫酸银、乙稀利+重铬酸钾等。 抑芽剂:抑制叶(腋)芽的发育和萌发。如,应用于在烟草上抑制腋芽的萌发,减少分枝,在贮藏期抑制马铃薯发芽,延长贮存时间。其类型有清鲜素+抑芽敏、氯苯胺灵+苯胺灵、蔗糖脂肪酸酯+清鲜素等。 在实际生产中最为常见的复配产品有复硝酚钠(钾、铵)、硝萘酚、多效·烯效合剂、脱·乙合剂、乙利·芸合剂、乙·己、季铵·哌合剂、吲乙·萘合剂、萘乙·硝钠合剂等。 几种常见的植物生长调节剂复配产品 复硝酚钠 又称为特丰收、丰产素、爱多收等。由邻硝基苯酚钠、对硝基苯酚钠和5-硝基邻甲氧基苯酚钠组成。其中,对硝基苯酚钠为黄色晶体,无味,易溶于水,可溶于甲醇、乙醇、丙酮、等有机溶剂;邻硝基苯酚钠为红色晶体,具有特殊的芳香烃气味,易溶于水,可溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂;5-硝基愈创木酚钠呈桔红色片状晶体,无味,易溶于水,可溶于甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂;三者均于常规条件下贮存稳定。 复硝酚钠产品具有低毒性、低残留性、广谱性等特点,而且还具有特殊的解毒攻效,是一种强力细胞赋活剂,施于作物后能迅速渗透到植株体内,促进细胞的原生质流动,提高细胞活力,加快植物的新陈代谢作用;打破休眠,加快生根速度;促进生长发育,防止落花、落果;提高作物产量,改善农产品品质;提高作物抗逆性,增强作物抗真菌病害、细菌病害、病毒病能力,可加速植物的排毒作用,对于植物遭受药害、肥害、冻害或其它自然灾害造成的植物毒害具有强烈的解毒愈创作用,这是其它植物生长调节剂所不具有的。 复硝酚钠可广泛适用于粮食作物、经济作物、蔬菜、瓜果、果树、油料作物及花卉等。可在植物播种到收获期间的任何时期使用,可用于浸种、土施、叶面喷施等。由于它具有高效、低毒、无残留、适用作物范围广、无副作用、使用浓度范围宽等优点,已在世界上多个国家和地区推广应用。 同类物质还有复硝酚钾与复硝酚铵,分别属于类似于复硝酚钠的钾盐和铵盐。另外,硝萘酚为复硝酚钠与萘乙酸混合配制的产品,其性能与效果也和复硝酚钠相似。 多效·烯效合剂 多效·烯效合剂是由烯效唑和多效唑复配而成的一种增强植株矮化的植物抑制性生长物质。其主要作用是抑制植物营养生长,促进生殖生长,促进生根,提高农作物抗旱、抗寒及抗倒伏能力。烯效唑和多效唑都是赤霉素生物合成的抑制剂,作用效果相同,但多效唑使用后在土壤中的持效期长,往往对后茬有一定影响,而烯效唑的生物活性高,用量少,在土壤中的持效期比多效唑短,两者混用可使多效唑减少三分之一的施用量,从而减少了对后茬的不利影响。产品主要应用在二季晚稻幼苗上,在小麦、油菜上也有试用。 脱·乙合剂 脱·乙合剂是我国目前使用量最大的棉花催苦剂,主要用于棉花催枯。在棉花自然吐絮30%~40%时使用,见效快,棉花在24小时内停止生长,3天死亡,7天基本上干枯。初期是乙稀利和克芜踪的复合物,制剂为32.5%水剂,但其缺点是棉花叶枯而不脱落,给机械采棉带来很大困难,还会造成棉桃僵化。因此,产品逐渐被脱叶脲或脱叶脲+乙稀利所取代,根据研究资料显示,这两种产品在催熟棉花的同时,可使叶片全部脱落,便于机械采棉。国外大的棉花生产基地,基本上均用机采棉,也全部使用脱叶脲进行脱叶,我国机械采棉刚刚开始,随着劳动力价值的升高,机采棉将是我国发展的必然方向,脱·乙合剂(脱叶脲+乙稀利)也将是最有前途的植物生长调节剂之一,将会在未来几年内投入生产并推广。 乙利·芸合剂 产品由30%乙稀利+芸苔素组成,其主要作用为矮化植株,促进根系生长,缓解早衰,增加产量。如,应用于玉米上,可使玉米叶片增宽、叶色深绿、叶片偏上、气生根增多,减少玉米穗光顶现象,从而可增加玉米产量。但该产品制剂生产较为困难,使用时期较晚,如,在玉米1%抽雄时使用,另外,其表现效果和增产效果也不如同类产品乙·己优越。 乙·己 该产品组成为:乙稀利+DA-6,是近几年流行起来的玉米控制旺长的植物生长调节剂,也是现在控制玉米株高最好的植物生长调节剂。产品制剂为30%和40%水剂,稀释1500倍使用,亩用量为20~30毫升,于玉米6~8叶子时使用。该产品克服了单用生长抑制剂控制玉米旺长时玉米棒小、杆细减产的副作用,使营养有效地转移到生殖生长上,所以植株表现为矮化、叶绿、棒大、均匀、植株根系发达,抗倒伏能力强。试验证明,乙·己制剂是控制玉米旺长而又增产的最佳产品。 季铵·哌合剂 季铵·哌合剂是矮壮素和助壮素两种生长抑制剂复配成的复合制剂。产品为透明液体,溶于水,不溶于苯、二甲苯等有机溶剂,在中性或酸性介质中较为稳定。季铵·哌合剂主要可经叶片、嫩枝吸收,传导到体内抑制赤霉素的生物合成,从而抑制植株的伸长生长。矮壮素和助壮素虽然都是赤霉素生物合成的抑制剂,但他们在抑制赤霉素生物合成的部位不同,因而复合后在抑制赤霉素生物合成上表现出加合作用。于棉花上应用,可控制棉花顶端或分枝生长,使株型紧凑、叶片增厚,增加叶绿素含量,从而增强光合作用,在控制植株营养生长的同时还可促进生殖生长,防止棉花落花、落铃,增加棉花结桃数,提高棉花产量。此种复合制剂虽然在控制棉花植株旺长上有加合作用,但对棉花纤维品质没有明显影响。 吲乙·萘合剂 吲乙·萘合剂是吲哚乙酸和萘乙酸复合物,常见的制剂是50%可湿性粉剂,其可通过植物的根、茎、叶吸收,既可诱导根的生成,又能刺激作物根系的生长发育,使根系明显增多。吲哚乙酸主要是诱导不定根的生成、促进侧根增多的内源生长激素,但易被吲哚乙酸氧化酶分解。萘乙酸进入植物体内有诱导乙烯生成的作用,内源乙烯在低浓度下也有促进生根的作用。 萘乙·硝钠合剂 由萘乙酸、对硝基苯酚钠、邻硝基苯酚钠、2,4-二硝基苯酚钠与表面活性剂组成。外观为橙色液体,其作用是增加小麦、水稻、大豆、花生等作物的产量。 (2)甜菜碱(Betaine) 甜菜碱学名为三甲基甘氨酸(N,N,N-2-三甲基甘氨酸),系一种季铵型生物碱,分子式为C5H11NO2,分子量为117.15,其外观呈无色或微棕色结晶的化合物,其味甘甜,熔点为293℃,能耐200℃以下高温,具有很强的抗氧化能力;极易溶于水(水溶液呈中性),易溶于乙醇、甲醇,微溶于乙醚,易潮解;经浓氢氧化钾溶液的分解反应, 能生成三甲胺。其分子结构有两个特点:一是电荷在分子内分布呈中性,二是具有三个活性甲基。 甜菜碱广泛存在于动物、植物和微生物中,被认为是一种无毒的、非常有效的渗透调节物质和胁迫抗性因子。它不仅是一种渗透调节物质,在植物受到环境胁迫时在细胞内积累降低渗透势,还能作为一种保护物质维持生物大分子的结构和完整性,维持其正常的生理功能。近年来,渗透调节被认为是植物适应水分胁迫的主要生理机制,但不同植物的调节能力不同。甜菜碱属于季铵型水溶性生物碱,同游离脯氨酸、可溶性糖一样是渗透调节物质,是植物对逆境适应的产物,能够与细胞内的一些化合物形成类似亲水胶体的聚合物,具有一定的保水作用。大量研究显示,许多植物体内都含有甜菜碱,且干旱、盐渍等逆境条件下,植物细胞内会大量积累甜菜碱。在逆境情况下对植物叶面喷施、根施甜菜碱,或用甜菜碱溶液浸种均能提高其抗逆性。水分胁迫下外源甜菜碱(10 mmol·L-1 )处理的菜豆植株比未处理的菜豆植株能更好地维持水分状态,且对产量有极小的影响或无影响。有研究发现,甜菜碱还能缓解逆境对核酮糖1, 52二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)活性的影响,通过施用外源甜菜碱,能起到保护植物PSII的作用,提高逆境下的光合能力。 根据制取工艺可分为天然甜菜碱和合成甜菜碱两种,两者的化学性质相同,但含量和风味有一定的差异,导致了两者在生产上的应用效果不尽相同。 (1)天然甜菜碱:制糖过程中产生的废糖蜜含甜菜碱3%~8%,是提取甜菜碱的主要原料。其提取工艺为离子排斥提取法,由芬兰科学家用色谱法创造而得。此工艺是将稀释的废糖蜜导入填充有聚苯乙烯—二乙烯苯树脂的色谱柱分离柱,柱温80℃左右,料液流速接近色谱系统临界速度。甜菜碱虽然是两性化合物,但在水溶液中呈中性反应,在离子排斥过程中可视作离子化合物,而与之伴生的碱金属盐是电解质。所以在用水洗脱色谱柱时,盐、糖及甜菜碱依次洗脱得以分离,收集甜菜碱洗脱液,经蒸发、结晶、分离等可得纯度约98%的无水或一水甜菜碱,回收率70%~80%。该法具有极大的优越性:①此方法无废酸、废碱和废氨排放,不存在环境污染;②设备材料无需考虑耐酸、耐碱腐蚀问题;③树脂不需再生和用水洗脱,因而省去了大量再生用化学品和洗脱用氨水,大大降低了生产成本;④利用废糖蜜提取天然甜菜碱不消耗化工原料,变废为宝。 (2)合成甜菜碱:化学合成生产甜菜碱一般采用氯乙酸钠和三甲胺为原料进行合成,用氯乙酸溶液与氢氧化钠溶液中和至pH6~7,将等摩尔的30%三甲胺水溶液缓缓加入到氯乙酸钠溶液中,在室温下反应30分钟后,水浴加热至50~55℃反应1小时,再水浴加热至80~85℃反应1小时,冷却即得。然后将反应完成液中与甜菜碱等摩尔并存的氯化钠、三甲胺盐等盐溶液进行分离。其分离方法如前所述可制得纯品。此工艺的缺点是酸碱消耗量很大,存在环境污染问题,生产速度慢,成本较高。 (3)低聚糖(oligosaccharide) 低聚糖,也称为寡糖,是由3~10个单糖分子构成的直链或支链的糖类化合物。具有低热、稳定、安全无毒、无残留等良好的理化性质。常见的寡糖有麦芽寡糖、果寡糖、甘露寡糖、木寡糖、壳寡糖、纤维寡糖等。寡糖及寡糖的衍生物作为生理活性物质,可应用于植物生长调节等方面。寡糖的作用有:刺激生长,促进养分吸收,提高产量,改善品质。 寡糖既可以从大蒜、洋葱、牛蒡、芦笋、大豆、龙胆、菊苣根、菊竽、蜂蜜、竹笋等天然物质中提取,也可以利用生化科技及酵素反应,利用淀粉及双糖(如蔗糖等)合成。如,可以利用植物或微生物的糖转移酶和水解酶,以甘蔗渣、玉米芯、淀粉以及甲壳素等农副产品为原料,进行酶生化合成而得到寡糖。 壳聚糖是甲壳素通过强碱水解或酶解后脱去部分乙酰基的衍生物,是氨基葡萄糖的聚糖。壳寡糖(Chitosan oligosaccharide),也称几丁寡糖,学名为β-1,4-寡聚-葡萄糖胺,是以壳聚糖为原料,经生物技术降解而成的水溶性好、功能作用大、生物活性高的低分子量产品。壳寡糖不但具备水溶性,使用方便,而且抑制腐败菌性能效果显著,兼备多种功能作用,是性能优良的天然食品防腐保鲜剂。壳寡糖可有效提高水果和蔬菜产量,防治病虫害,增殖土壤和生物菌肥的有益菌,被誉为不是农药的农药、不是化肥的化肥,壳寡糖的这种药肥双效的特殊作用决定了它在农业领域的广泛应用。 近年来,功能性寡糖开发已成为国际生物技术领域的重要课题和研究热点,已发展成为一个应用于医药、食品、饲料、农业等领域的重要产业。功能性寡糖的开发依赖于新酶种、新菌种及新的酶工艺的应用,化学合成会慢慢淡出,生物技术手段,其中包括生物制造及酶工程技术会变得越来越重要,而酶法合成、酶法降解等酶工程手段将是寡糖开发的重点。 2、天然型叶面肥 该类叶面肥料中含有由不同天然物质(如海藻、蚯蚓、细菌等生物体,秸秆、动物毛皮等,草炭、风化煤等堆积物)中处理提取的发酵或代谢产物,如氨基酸、核酸、腐植酸、海藻酸等物质。这些物质对作物往往具有显著的生理调节作用,如刺激作物生长、促进作物代谢、提高作物自身抗逆性能等。 ①氨基酸叶面肥料 近年来,氨基酸型叶面肥料得到广泛应用,肥效较为肯定,不仅能增产,还能改善农产品质量。氨基酸的来源主要是动、植物的一些下脚料或其它物质的发酵或水解产物。植物源氨基酸主要有大豆、饼粕等的发酵产物以及豆制品、粉丝的下脚料等;动物源氨基酸主要有皮革、毛发、蹄角料、鱼粉、鱼杂及屠宰场下脚料等。有些物料所含的氨基酸较复杂,如鱼粉和饼粕;有些则较单一,如由毛发(人发、猪毛)为原料发酵的氨基酸,主要成分是光氨酸。将原料转化为氨基酸的工艺也有所不同,最简单的是酸水解工艺,常用4~6 mol HCl按比例与物料水解一定时间,然后用氨或其它碱性物质中和余酸,调节pH值后即为原液;较为复杂的是采用微生物分解(发酵)工艺,常用复合菌群在一定条件下,对物料进行4~6周的酵解,获得含氨基酸完全、并有一定生理活性物质的发酵液,发酵液经提炼以及添加不同营养元素与助剂或活性物质后,加工成含氨基酸水溶性肥料。 我国市场销售的含氨基酸叶面肥,主要为采用豆粕、棉粕或其它含氮农副产品,经盐酸或硫酸水解所得到的水溶性复合氨基酸,该氨基酸主要是纯植物蛋白,采用化学方法获得的氨基酸,一般有较好的营养作用,但是生物活性较差。而采用生物发酵法生产的氨基酸,主要是酶解和生物降解蛋白质,在发酵过程中,经生物代谢产生了一些新的物质,如类似核苷酸、吲哚酸、赤霉酸、水杨酸、类黄腐酸等,这些物质有较强的植物生理活性,可刺激作物生长发育、提高酶活力、增强抗病抗逆作用,对生根、促长、保花,保果等生理过程都有一定作用。 ②海藻酸叶面肥料: 海藻肥是利用海藻经过高技术加工制成的新型绿色肥料,含有丰富的营养物质。海藻肥中的海洋活性成分和多种营养元素,全面满足作物生长需求,调节作物生理机能,其主要功效是促进植物形成较大的根系,以增进根对土壤养分和水分的利用;增大茎部的筛管细胞,加速光合产物从叶片运送到其他部位,增强植物抗逆、抗病虫、抗倒伏的能力,从而达到增产增效的目的。 海藻肥中的活性物质从天然海藻中提取,主要原料是鲜活海藻,经过特殊生化工艺处理,提取出的活性物质,含有大量的非含氮有机物,具有陆生植物无法比拟的K、Ca、Mg、Fe、Zn、I等40余种矿物质元素和丰富的维生素,特别含有海藻中所特有的海藻多糖、高度不饱和脂肪酸和多种天然植物生长调节剂,如植物生长素、赤霉素、类细胞分裂素、多酚化合物及抗生素类物质等,这些物质具有很高的生物活性,可刺激植物体内非特异活性因子的产生和调节内源激素的平衡。 海藻肥中的有效组分经过特殊处理后,呈极易被植物吸收的活性状态,在施用后2~3h即进入植物体内,呈现很快的吸收传导速度。海藻肥中的天然植物生长调节剂如生长素、细胞分裂素和赤霉素等,具有很高的生物活性;各种激素的比例与天然植物中各激素比例相近。海藻肥中的海藻酸可以降低水的表面张力,在植物表面形成保护膜,增大了接触面积,使水溶性物质容易透过茎叶表面的细胞进入植物体内,植物快速地吸收海藻肥中的营养成分。 海藻液体肥和杀虫剂、杀菌剂以及化学肥料混合使用,效果更佳,可降低喷洒费用,对农药和化学肥料具有增效作用。据国外报道,海藻肥中还含有天然抗生素,具有抗病毒的作用。除海藻液体肥外还有肥用海藻粉、海藻精等。 用作肥料的海藻一般是大型经济藻类,如:巨藻(Mecroeystis),泡液藻(Asophyllum),海囊藻(Nereocystis),昆布(Eckionia)等。海藻肥的应用经历了3个阶段,即腐烂海藻→海藻灰(粉)→海藻提取液。 海藻肥使用方法有三种:叶喷、土壤施用、种子浸泡。其中叶喷是一种最方便最有效的方法,能快速补充植物对营养成分的边缘缺乏,刺激根茎的发育和对营养成分的吸收。海藻肥中的褐藻酸可以降低水的表面张力,在植物叶表面形成一层薄膜,增大接触面积,使水或水溶性物质比较容易透过叶表面细胞膜进入植物细胞,使植物最有效地吸收海藻提取液中的营养成分。 海藻肥与传统化学肥料相比,具有促进作物限系发育,提高作物光合效率,促进果实旱热的优点。迄今,国内外已对棉花、土豆、玉米、稻、麦、花生、甜菜、黄瓜、番茄、葡萄、香蕉和菠菜等一系列农作物、水果和蔬菜做过对比试验,均表现出很好的效果。海藻肥对农作物提早成熟、提高产量和改善品质、抵抗病虫害以及在水果保鲜等方面均有明显作用,可使作物增产10%~30%,果蔬保存时间也明显延长。 南非研究者用不同种类的花卉做实验,证明海藻肥不仅能使花卉早开花,还能明显增加其花芽数,增加率达30%~60%。美国研究人员在温室中用草炭和蛭石作为栽培基质,培植19种花草和蔬菜品种,在第1片真叶期,用海藻叶面肥喷施,与对照相比,处理组的发芽早,根系长,苗壮。海藻肥在万寿菊栽培上,在第1片真叶期处理,与对照组相比,能使根系增长31.5%~32.2%,幼苗干重增加22.4%~29.9%,并可促进其提早开花,其主要作用是促进根系的生长,使白色细根增多。 海藻肥的增产效果因不同的施用方式而有所差异。我国研究者将海藻肥应用于黄瓜、番茄、辣椒、马铃薯、油菜等作物上,都获得良好的增产效果:黄瓜喷施液态海藻肥500倍液后,增产率为31.9%。番茄以液态海藻肥灌根增产26.8%,喷施增产5.0%;以粉末状海藻肥灌根增产17.6%,喷施增产9.4%。辣椒以液态海藻肥灌根增产10.10%,喷施增产2.1%;以粉末状海藻肥灌根增产8.1%,喷施减产0.8%。马铃薯以液态海藻肥500倍浸种,并在苗期喷施液态海藻肥1次,14d后再喷施1次,增产16.8%。喷施海藻肥,油菜、春大豆和西瓜分别增产9.28%、14.7%和6.68%。从施肥方式上看,番茄和辣椒用海藻肥灌根的增产效果明显优于叶面喷施的效果,这是因为海藻肥的主要功能是促进根系的生长发育,从而促进养分和水分的吸收和运输,达到增产的效果。施用海藻肥的作物主根长、根群范围、鲜根重均较对照组增加,作物地上部分如株高、茎节数、茎粗等也优于对照。而在同一作物上灌根与喷施相比较,灌施的作用更直接、有效,效果优于叶面喷施。 海藻肥的一般生产工艺与原材料 1、原材料:直接食用藻类(如海带、紫菜等);非直接食用藻类(如江蓠、麒麟菜、马尾藻等)。 2、生产工艺: (1)发酵:藻类(含适量的水分)+生物菌种,混合均匀,放入发酵罐中发酵,根据罐内温度进行适当调节(包括水、空气、温度等)。 (2)浸提:发酵后的产物,加入浸提剂,再加一定量的水充分搅拌均匀。 (3)脱水:将浸提物脱水,液体部分添加氮、磷、钾及微量元素,浓缩后即成液体肥;固体部分干燥后粉碎、造粒为有机肥。 ③含甲壳质(甲壳素)叶面肥料 甲壳质(也称甲壳素)来自虾和蟹等节足动物的甲壳中,每年海洋产甲壳量达10亿吨,在天然高分子的产量仅次于纤维素。甲壳质是一种天然多糖物质,由于其具有较好的晶状结构和较多的氢键,因此,其溶解性能很差。1881年,法国人布拉克诺从菌类中提出了一种类似植物纤维素的物质,它广泛存在于昆虫、真菌细胞壁、特别是节肢动物的甲壳中如虾、蟹等故俗称甲壳素(Chitin),又名甲壳质、几丁质、壳多糖。甲壳素属于氨基多糖,它的部分或全部脱乙酰基的产物即为壳聚糖(Chitosan)。 ④含腐植酸叶面肥料 腐植酸是一类从腐殖物质(褐煤、风化煤、草炭)提取的具有一定生理调节活性的高分子化合物,可分黄腐酸、棕腐酸、褐腐酸等,其中,黄腐酸因其分子量较小、生理活性高,被认为是腐植酸中最有效的物质。市场上的腐植酸产品因提取精制的工艺的不同,质量和价格差异很大。那些用物理方法(如风选)分选的产品,虽外表黑色、很细,但不溶于水,黄腐酸含量低,生理活性差,难以用作液肥成分。而经化学方法提取的腐植酸,含黄腐酸可达50%以上,甚至达90%,常是钠、钾或铵的腐植酸盐,可溶于水,也易与其它元素(NPK及微量元素)配伍,因而常被用作液肥原料,可单一施用,在原液中浓度约为5%~10%,但较多的是与化肥养分共同配制,腐植酸浓度常在5%以下。 根据生产工艺不同,目前腐植酸的常见产品有腐植酸钠、腐植酸钾、腐植酸铵、黄腐植酸、硝基腐植酸等。利于腐植酸和营养元素相混配,即可制成含腐植酸叶面肥料。 (来源于论文) 近年来,市场中还出现一类以木炭或竹炭生产过程中产生的木酢液或竹酢液为原料,添加营养元素而研制成的叶面肥料。在日本,木酢液和竹酢液的应用相当广泛,也有相关的生产标准,很早就应用于叶面肥料的生产。我国在这方面的研究起步较晚,木酢液和竹酢液的生产还没有国家标准,但是应用木酢液或竹酢液生产的叶面肥料已经投放市场。据试验研究,木酢多元叶面肥料不仅能提高水稻产量,而且能提高水稻抗病虫害的能力,取得良好的应用效果。 ⑤生化黄腐酸 生化黄腐酸(Biotechnology Fulvic Acid,简称 BFA),是近年来开发的一种以生物技术制取的类似煤黄腐酸的物质,是利用生物技术以农林下脚料为原料,利用低温、中温及高温下不同菌群,多级发酵而生成的产物。是一种优质的天然高活性、小分子物质,含有植物所需的多种营养成份,包括含有羧基、酚羧基、甲氧基等活性基团的黄腐酸,核酸,氨基酸,多糖,复合酶,吲哚及维生素等多种活性物质。易溶于水,可溶于pH1-14的任何水质,在高硬水及饱和盐水中不絮凝、不沉淀,可与多种微量元素络合或共溶。可做叶面肥、冲施肥、有机肥、复合肥的主剂或添加剂,为发展我国高浓度叶肥及开发其他生态有机肥源等提供了新的腐植酸资源。 BFA产品有固体和液体两种剂型,其主要成份和理化特性:(1)液体BFA为棕色稠状液体,有酱香味,比重1.20,pH4.5,含固量>50~70%,黄腐酸>30~50%,有效NPK>5~8%,氨基酸和核酸>7~12%。(2)固体BFA为淡黄色粉末,易吸潮,含黄腐酸>60-65%,同时还含有丰富的维生素、微量元素等,是一种多功能高活性的类黄腐酸物质。 BFA适用于拌种、浸种、叶面喷施、随水浇灌。也可在化肥农药、有机肥、复混肥和生物肥中作添加剂、增效剂、粘合剂。其作用主要是刺激作物生长,促进根系的发达,可降低植物叶片气孔的开张度,减少水份的蒸腾散失,降低细胞膜透性,增加植物抗旱抗逆能力,提高酶系活性及叶绿素含量,增强光合作用,促进新陈代谢,调节植物生长发育,促进肥料的吸收利用,又可改良土壤、提高地力、增加团粒结构,达到抗旱、节水、增产和改善品质的目的。主要应用对象为小麦、玉米、红薯、谷子、水稻、棉花、花生、油菜、烟草、蚕桑、瓜果、蔬菜等;可与一些非碱性农药混用,并常有协同增效作用。 ⑥肥药型叶面肥 在叶面肥中,除了营养元素成分外,还加入一定数量的不同种类的农药和除草剂等,进行叶面喷施后,不仅可以促进作物生长发育,而且还具有防治病虫害和除草功能。这类叶面肥料即为肥药型叶面肥,简称药肥。药肥是由农药和肥料相结合的一种肥料,可分成除草专用肥、除虫专用肥、杀菌专用肥等。在配制和施用药肥时,尽量避免或减少药害或毒害,依据作物的生长发育特点,综合考虑不同作物对药剂的忍受能力,防治病虫害的发生规律、习性、气候条件等因素,从而有效地消灭病、虫、杂草等有害生物,既对人、畜、作物安全,又能达到增产效果。但作物对营养调节的需求与其病虫害的发生不一定同时,因此,应注意根据生产实际与作物生长的具体情况,使用和开发肥药型叶面肥。 ⑦稀土型叶面肥 市售叶面肥料商品中,还有一种以稀土为主,或在化肥养分为主的叶面肥中加入稀土的,由于稀土所含的10余种元素不属于植物必需的营养元素,且对其施用机理和效应的评价众说不一,因而一般将其作为“增益元素”对待。 稀土元素是化学元素周期表第三副族的镧系元素(镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镒、镥)以及与其性质相近的钪和钇等17种金属元素的总称,简称稀土。农用稀土元素是指17种稀土元素中镧、铈、镨、钕四种轻稀土元素,用于农业的主要铈硝酸稀土。1972年我国就已经开始稀土肥料的研究和使用,无论是单一稀土还是混合稀土,都表现出对作物有一定的增产效果,因此,稀土农用的前途是十分广阔的。目前稀土对植物的作用机理尚不清楚,但在实践中,稀土对农作物的生理作用主要表现在以下几个方面: (1)促进作物种子发芽、出苗及生根。研究表明,使用不同浓度稀土溶液浸种,辣椒种子发芽率提高13.1%,冬小麦种子萌芽率提高8%~19%,水稻在移栽前10天喷施稀土,白根数提高20%以上。 (2)提高作物叶绿素含量和增强光合作用。根据试验材料,施稀土后,水稻剑叶叶绿素含量提高11.8%,荔枝提高11.22%~14.5%,棉花提高13.4%。在花生的初花期喷施叶片,14天后其叶片光合速率提高24.3%。 (3)增强作物对磷的吸收运转。试验证明,施用稀土后作物对磷的吸收明显增加,水稻孕穗期和抽穗期喷施稀土,10天后磷的吸收率提高16.7%。 (4)提高作物的抗逆性。稀土对防治水稻稻瘟病和纹枯病有良好效果;防治香蕉早期束顶病效果比较明显。 (5)增加作物产量和提高品质。试验表明,施用稀土后,水稻增产8.0%~13.1%,小麦增产8.3%,大豆增产11.5%,花生增产13.2%,果树增产11.3%~24.5%,蔬菜类增产10%~15%;同时还能改善作物品质,辣椒维生素C含量提高13.8%,水稻的精米、整米和蛋白质含量分别增加6.3%、6.8%和5.3%,大豆蛋白质增加4.8%~5.9%,烟草的中上等烟产率提高15%,烟叶中烟碱含量增加26.7%,并且吸味醇、舒适、香气充足。 因此,在部分叶面肥产品中也加入稀土元素,称为稀土叶面肥。 稀土叶面肥的施用应该主要以下几个方面: (1)施用方法:施用稀土元素的最好方法是拌种、浸种和叶面喷施。拌种时一般每500 g种子使用1~2 g稀土化合物,加少量水拌匀即可;浸种时,把稀土化合物配成适宜浓度的溶液浸泡种子,种子浸泡8~12 h后取出晾干之后再进行播种;叶面喷施是稀土元素最常用的方法,喷施时,雾滴越细越好,叶片的正背面均要喷到。 (2)掌握适宜浓度和用量。对各种作物施用稀土时,适宜的浓度和用量是影响施用效果的主要因素之一。稀土不是肥料,农作物需要量很少,在低浓度时对植物生长发育有促进作用,浓度过高时会产生抑制作用。研究表明,不同地区的土壤和不同作物,施用稀土的浓度和用量各不相同。苹果、葡萄等果树的施用浓度为0.05%~0.10%,水稻的施用浓度为0.01%~0.03%,西瓜的施用浓度为0.05%,玉米对稀土元素很敏感,0.01%的稀土溶液就能抑制幼苗的生长。稀土在施用时,次数也不能过多,一般在整个生长期只能施用1~2次。 (3)施用时期。主要指喷施时期,大量试验材料表明,施用稀土后的第一周对作物生长影响很小,第二周起,作物生长开始变化,第三周效果最明显,第四周起施用稀土的作用逐渐减少。所以喷施稀土时,要根据作物的生长特性选择适宜的喷施时期。小麦在拔节期、扬花期喷施效果较好,西瓜、果树在盛花期、果实膨大期喷施较有效。 另外,稀土元素不是植物的必需营养元素,不能代替大量元素或微量元素,只能起到辅助的作用,但可以与氮、磷、钾或微量元素以及酸性农药配合施用。同时还要注意稀土肥料中的放射性。 ⑦其他功能型 含Co、Se等成分, (二)国家对不同类型叶面肥料的管理 现在市场上销售的叶面肥多数由多种元素混合配制而成的复杂营养型叶面肥,有的是几种微量元素相加,国家对不同类型叶面肥料的养分元素的含量均有相应的标准规定。根据国家叶面肥料登记规定,我国叶面肥料的登记由农业部进行审批。 一些传统的单质和部分含两种养分的化学肥料,如:硫酸铵、尿素、硝酸铵、氰氨化钙、磷酸铵(磷酸一铵、二铵)、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯化铵、碳酸氢铵、磷酸二氢钾以及传统单一微量元素肥等不需要登记,达到国家标准即可以销售供农业生产应用;而其他产品以及改变剂型的单质微量元素叶面肥料需要登记。关于登记品种,含强制性标准4类,包括大量元素水溶肥料(NY1107-2006)(见表?)、微量元素水溶肥料(NY 1428-2007)(见表?)、含氨基酸水溶肥料(NY 1429-2007)(见表?)、含腐植酸水溶肥料(NY1106-2006)(见表?)等四种。上述四类肥料为直接审批的肥料品种,其他类型产品为需评审审批的肥料新品种,如含海藻酸水溶肥料、含中量元素水溶肥料、有机水溶性肥料等,采取厂家制定企业标准、农业部肥料评审委员会专家评审的制度。 表 大量元素水溶肥料产品登记技术指标(NY 1428-2007)
注:1)大量元素含量指N 、P2O5 、K2O含量之和。大量元素单一养分含量不低于6.0%(60g/L)。 2)微量元素含量指铜、铁、锰、锌、硼、钼元素含量之和。产品应至少包含两种微量元素。含量不低 于0.1%(1g/L)的单一微量元素均应计入微量元素含量中。 3)pH值无单位;养分、水不溶物固体单位:%;养分、水不溶物液体单位:g/L;有害元素单位mg/kg。 表 微量元素水溶肥料登记技术指标(NY 1428-2007)
于0.1%(1g/L)的单一微量元素均应计入微量元素含量中。钼元素含量不高于1.0%(10g/L)。 2)pH值无单位;养分、水不溶物固体单位:%;养分、水不溶物液体单位:g/L;有害元素单位mg/kg。 表 含氨基酸水溶肥料(微量元素型)登记技术指标(NY 1429-2007)
注:1)微量元素含量指铜、铁、锰、锌、硼、钼含量之和。产品应至少包含两种微量元素。含量不低于0.1%(1g/L)的单一微量元素均应计入微量元素含量中。钼元素含量不高于0.5%(5g/L)。 2)pH值无单位;养分、水不溶物固体单位:%;养分、水不溶物液体单位:g/L;有害元素单位mg/kg。 表 含氨基酸水溶肥料(钙元素型)登记技术指标(NY 1429-2007)
注:1)pH值无单位;养分、水不溶物固体单位:%;养分、水不溶物液体单位:g/L;有害元素单位mg/kg。 表 含腐植酸水溶性肥料登记技术指标(大量元素型)(NY 1106-2006)
2)pH值无单位;养分、水不溶物固体单位:%;养分、水不溶物液体单位:g/L;有害元素单位mg/kg。 表 含腐植酸水溶性肥料登记技术指标(微量元素型)(NY 1106-2006)
量不低于0.1%的单一微量元素均应计入微量元素含量中。 2)pH值无单位;养分、水不溶物固体单位:%;养分、水不溶物液体单位:g/L;有害元素单位mg/kg。 虽然国家制订了部分叶面肥料料种类的强制性标准,但是,由于地域条件、生产工艺、生产成本等方面的原因。各厂家生产的叶面肥料料品种繁多、成分复杂,产品归类比较困难,对农户应用而言,根据当地农业生产条件选择合适的叶面肥料料种类,才能发挥叶面施肥的最大效果。 (三)叶面肥料产品生产工艺 虽然不同厂家生产的叶面肥料名称或种类有所不同,但是叶面肥料的生产原理基本一致,不同品牌叶面肥料效果的差异主要体现在配方的组成、原料的选择和生产工艺上。 1、单一元素叶面肥料原料选择原则 水溶性强(速溶、包括溶解度高),杂质少、有效成分高,副成分少, 举例:硼砂硼酸与8硼酸钠(溶解),醋酸钙与氯化钙(副成分); 2、多成分叶面肥料配方与原料选择原则 叶面肥料的配方选择是生产叶面肥的重要环节。中国可能是叶面肥商品牌号最多、使用最广泛的国家。因此,农业部和国家新型肥料、叶面肥料与植物生长调理剂标准化委员会制定了若干叶面肥料的国家标准。农业部也建立了叶面肥料商品的严格登记制度。叶面肥料配方的选定首先要遵循我国已制定的有关不同类型的叶面肥的国家标准,因此,任何企业生产出的叶面肥中营养成分都必须符合国家标准的规定,这是确定叶面肥料配方以及原料的原则之一。 另外,还要因地制宜调整配方与使用方法,因为我国地域辽阔,气候条件差别较大,土壤类型较多,不同土壤中养分状况各不相同,所以叶面肥中各种元素含量或配比要根据一定地区的作物和土壤条件的不同而有变化,对目标施用地区和主要作物,应及时收集可靠的有关土壤特点、养分水平和多种应用物质的肥效资料,据此确定叶面肥料或复合营养液的配方,因此,叶面肥料中营养元素的含量与配比对使用地区和作物对象要有针对性,此为确定叶面肥料配方选择的原则之二。叶面肥料配方选定后,经实验室配制、试验,确证配方可行后方可正式着手配制。 2、多元素复合叶面肥生产工艺 单一元素类叶面肥料由于养分元素种类的不同,其生产工艺有很大变化,在此对其不作一一概述,而仅对多元素复合叶面肥料的一般生产工艺流程作一简要介绍。 多元素类叶面肥料产品按加工剂型主要有固体和液体两种,这里介绍一下这两种剂型叶面肥料的生产工艺。生产上常采用混配工艺制造而成。 固体类型叶面肥料产品养分含量比较高,包装与运输比较方便,在叶面肥料产品中占有重要的地位。在储存与运输中,要注意产品的吸潮与结块现象,以免造成产品质量下降。国外固体类叶面肥料的生产主要采取溶解后再干燥的方式,肥料纯度高、水溶性比较好。我国固体类叶面肥料的生产以粉碎后混合加工为主,工艺过程比较简单,存在有效成分低、杂质高、溶解性能不良等缺点。 固体叶面肥生产比较简单,需要的设备也较少,主要有粉碎机和搅拌机。生产工艺流程一般是先将各种原料在粉碎机中粉碎,然后按照配方要求把各种原料用计量工具准确称量,放入混合槽中进行搅拌,搅拌均匀后直接称量、分装,即可得成品。固体叶面肥料生产工艺流程见下图,下表为两种固体叶面肥料配方。 表 两例固体叶面肥料配方(以1t叶面肥料计)
液体型叶面肥料是现阶段我国叶面肥市场的主流产品,包括清液型、悬浮型等类型。一般将各种养分、助剂、活性物质等成分溶解到水中,加工成液体剂型。其生产主要采取溶解、混合等简单工艺,其生产主要设备有粉碎机、反应釜、储存罐、包装设备等。在叶面肥料的生产中,可以选择多种成分进行复配,如养分、有机活性物质、调节剂、农药等,生产具有不同功能特性的产品。 质量合格的产品必须具有几个特性: 1)水溶解性能好,溶解速度快,不产生沉淀或悬浮物质; 2)与农药、调节剂等有一定的相容性,减少作业次数; 3)对作业器具要求低,适合多种喷洒工具; 4)具有明显的施肥效果,施肥用量少,成本低,效益显著; 5)无毒、无副作用,对环境(生态)无任何污染等。液体剂类叶面肥料生产具有耗能低、加工方便、生产成本低等特点,适合众多中小企业进行生产。 另一方面,由于要求所有成分溶解于水中,液体剂类叶面肥料尤其是清液型叶面肥料养分含量受到很大限制,对包装要求也较高,需要注意防止产品出现洒漏、涨气等问题,以免影响产品质量。 液体型叶面肥料的生产比固体叶面肥料相对复杂,生产设备也较多,有时还需要加热。但是,以液体形态混合生产的叶面肥料营养成分比较均匀,产品质量比较稳定。液体叶面肥生产工艺根据原料形态的不同而有所差别。 以固体原料为主的液体叶面肥,以配方要求,将固体原料分别进行称量、粉碎后,按照一定的顺序加入到溶解槽中进行溶解,溶解槽中事先加有一定数量的水溶液,然后送入贮存罐,再从贮存罐输送到混合槽,工艺流程见下图途径1;以液态原料为主生产液体叶面肥时,根据配方要求,只需将液体原料分别计量后,按序加入或直接从原料贮存罐中输入到混合槽中,搅拌混匀即可。 生产既有固态原料又有液态原料的液体型叶面肥料时,先将液态原料按照配方计量加入混合槽中,再将固态原料粉碎后按配方计量好,然后依一定顺序加入到混合槽中混合(见上图 途径1,2)。为了增加养分溶质在叶面肥原液中的溶解度,防止原液产生沉淀或浑浊,通常需要调节原液的酸碱度,一般是将叶面肥料原液调至酸性,大都将pH值控制在2~5间,甚至更酸。使用稀释时将因氢离子在水中的稀释效应而使喷施液的pH值仍能保持适宜的范围(pH6.0~6.5)。常用一元酸,硝酸或盐酸,酸化原液,也可同时使用具有络合作用的柠檬酸调节。在搅拌溶解过程中,有时需要通入蒸汽加热,,以利于某些成分的彻底溶解,同时再加入配方所规定有的氨基酸、展着剂等附加或辅助成分,充分搅拌均匀,待混合液冷却后,过滤,进行计量包装,即可得液体叶面肥料成品。 另外,由于部分叶面肥料产品所用的原料质量可能较差,有些金属化合物,如铜、锌、锰盐等原料可能杂有一定量的有害元素,或在某些工艺中的设备器具如金属容器中配制酸性叶面肥料原液,有可能会溶解出某种有害元素。因此,叶面肥料配制中需要控制有害元素的含量,农业部对新型肥料登记中关于叶面肥料一些有害元素含量的指标规定如下表: 表 叶面肥料有害元素含量指标
二、我国叶面肥生产与应用研究现状 俗话讲“有收无收在于水,多收少收在于肥”,肥料是作物的粮食。据联合国粮农组织统计,农产品大约30%左右是用肥料换得的,而对于粮食作物,有50%增产量是来自肥料。我国农民在50年代以前用肥不多,“广种薄收”,作物产量很低。进入50年代以后,农民逐渐接受了大化肥。当时主要推广氮肥,由于使用氮肥后作物产量得到了大幅度的提高,氮肥很快得到了普及。60年代,磷成为提高作物产量关键的因素,在使用氮肥的同时,增施磷肥,氮磷配施使作物产量又上升了一个新的台阶。进入70年代,钾肥逐渐成为另一个制约提高产量的因素。到了80年代以后,农民对氮磷钾的投入迅速增加。目前,我国农业投入的氮肥占世界总量的30%,投入的磷肥占世界总量的35%,钾肥占18%,而我国土地面积只占世界的7%,可见我国使用氮、磷、钾大化肥太过量了。大量滥用大化肥往往带来许多不良后果。 近年来,由于大量使用N、P、K化肥、推广高产品种以及减少有机肥施用量,使土壤中的大量元素与中、微量元素之间的不平衡日趋突出。大量使用N、P、K化肥,尤其是单质高浓度化肥,导致Ca、Mg、S、Fe、Mn等副成分投入量减少,加上作物单位面积产量不断提高,养分带走量增加,土壤内中、微量元素无法满足作物优质高产生长的需要。另一方面,由于元素之间的拮抗作用,过量使用N、P、K化肥,也影响了中、微量元素的吸收,如过量施用P肥造成作物缺乏Zn、Fe、Mn等元素,过量施用K肥可造成作物缺Mg等(赵秀兰等,1999)。新品种的选育推广是造成中、微量元素缺乏的另一个重要因素,例如,50年代,湖北省用甘蓝型油菜品种取代本地白菜型油菜品种时,大面积发生“花而不实”等缺B现象,吉林省推广玉米高产良种,也曾出现广泛的“花白苗”等缺Zn症状。随着我国种植业结构的调整,高产优质品种大面积推广,中、微量元素与大量营养元素之间的失衡问题越来越明显,严重影响了作物产量与品质的提高。 中、微量元素营养状况与作物生长和收获物品质有密切的关系,养分含量不足容易产生各种生理性病害,影响作物的正常生长,降低植株抗逆能力。外源补充中、微量元素则可以促进作物发育,显著提高农产品的品质,如面粉烘烤品质、果实含糖量、蔬菜Vc含量、农产品风味等,随着人们对农产品安全与品质的关注,作物中、微量营养的施肥调控技术越来越受到重视。 对作物养分的施肥调控不是一个简单的问题。生产中科学合理的施肥往往受到作物种类、土壤性质、天气状况、肥料性质、施肥技术等条件的影响,我国农田施肥从单一施用氮肥和其后的氮磷配合施用与增施磷肥发展到氮磷钾肥配合施用、补充微量元素营养的阶段,农田施肥的观念也从缺啥补啥的校正施肥,发展为依据作物高产、优质需要各种营养元素的均衡供应的平衡施肥。叶面喷施大量营养元素和微量元素的施肥技术是土壤施肥技术的重要补充,该技术近年来在农业生产上得到了迅速推广。叶面肥施肥技术在提高大量营养元素的肥料利用率,补充作物缺乏的微量元素,提高农产品的产量和品质,以及减少大量施用化肥对农业的面源污染等方面都表现了较好的效果。所以近年来叶面肥的发展异常迅速,成为化肥生产,供应和消费中一个重要肥料种类。 叶面施肥,可使营养物质从叶部直接进入体内,参与作物的新陈代谢与有机物的合成过程,因而比土壤施肥更为迅速有效。因此,常常作为及时治疗作物缺素症的有效措施。在施肥时,还可以按作物各生育期以及苗情和土壤的供肥实际状况进行分期喷洒补施,充分发挥叶面肥反应迅速的特点,以保证作物在适宜的肥水条件下,进行正常生长发育,达到高产优质的目的。近年来随着施肥技术的发展,叶面施肥作为强化作物的营养和防止某些缺素病状的一种施肥措施,已经得到迅速推广和应用。实践证明,叶面施肥是具有肥效迅速、肥料利用率高、用量少的施肥技术之一。 肥料配伍、活性物质大量研究 近年来,我国叶面肥料的研制及应用发展非常快,各种新型叶面肥料品种不断涌现,叶面肥料的应用已成为我国农业生产中一项重要的技术措施。叶面肥料的生产技术、应用效果以及企业规模和市场运作,都取得了非常大的发展。但叶面肥行业的发展仍然存在一些深层次的矛盾和问题,不容忽视。总的说来,我国叶面肥行业的生产特点及存在问题是: 1)产品科技含量低,施肥效果不明显,有部分产品不考虑作物、土壤、种植制度的差异等因素,产品中养分种类与比例设计不科学,过度依靠激素的调节,追求短平快的经济效益。一个配方打天下,一个产品用多年,是目前很大一部分叶面肥料生产企业的通病。随着市场环境的变化,以新产品开发速度及灵活性所体现的对市场适应性,已经成为企业成功的重要标志。由于各地条件的不同,叶面肥料的应用具有较强的季节性、专业性和独立性。叶面肥料企业必须加快产品更新,提高产品科技含量,才能立于不败之地。 2)市场竞争激烈。由于生产工艺简单,投资要求比较低,近几年,叶面肥料生产企业数量增加非常快,众多复合肥料、农药等生产企业也加入到叶面肥料的生产中,市场竞争越来越激烈。截止到2007年5月,国家肥料质量监督与检验中心正式登记产品达737个,临时登记产品达1398个,如果算上套证、无证以及一证多用现象,市场中叶面肥料产品种类将远远多于这个数字。 3)资本运作不良,受到农业生产特点以及市场竞争激烈的影响,多数叶面肥料产品不得不采用赊销的经营方式。一般的情况下在产品销售后分阶段回笼货款,所有的风险几乎都由生产企业承担,无法保证资金的绝对安全,给企业造成极大的负担,对产品技术革新与企业发展造成非常不利的影响。 4)对农化服务的重视不够,随着农业科技的发展,叶面肥料产品的技术含量逐渐提高,各叶面肥料生产企业产品之间的技术含量差距越来越小,而市场竞争越来越激烈,农化服务的重要性日益突出。农化服务的内容,涉及了对经销商或农户的农业技术培训、示范试验、应用效果反馈等多种产品宣传推广手段。农业生产是综合技术的体现,因此,农资产品推广人员不但需要丰富的市场知识,还需要植保、土肥、栽培等相关农业生产技术知识,在推广产品的同时,能提高农民种植技术水平,甚至有能力解限制对农户优质高效生产的农田管理问题。只有开展充分深入的农化服务工作,才能与农户建立密切的联系,掌握农业生产的第一手信息,为产品升级提供有利的技术资料。可以说,高质量的农化服务有助于提高企业形象,培养农户对企业的忠诚度,是企业发展的重要支持手段。遗憾的是,多数企业没有意识到农化服务的重要性,把叶面肥料的推广看作纯粹的商业往来,缺乏长期发展的战略规划,部分企业简单认为农化服务就是产品推广会议,只注重产品的介绍,甚至采取一些夸大的言辞推销产品,结果引起农户的反感,达不到应有的效果。在叶面肥料的推广工作中,一定要认识到农化服务的重要性与艰苦性,扎扎实实的做一些对农户增收、企业获益的推广工作,将是叶面肥料生产与销售企业发展的重要基础。 虽然我国近年来叶面肥料的研制及应用发展非常快,在叶面肥料的生产技术、应用效果以及企业规模和市场运作等方面都取得了非常大的发展,但在叶面施肥技术的基础研究与生产应用上仍与国外存在一定的差距。 在叶面施肥技术的研究中,美欧等发达国家比较重视化学原料的配伍性能以及提高养分的吸收效果,在提高产品有效成分含量以及开发高效表面活性剂、螯合剂等助剂研究方面做了大量工作。就在叶面肥料料市场中占有重要地位的中微量元素产品而言,国外生产企业非常重视产品有效养分的含量与吸收效率研究。例如,开发高含量硼肥,如八硼酸钠(Na2B8O13.4H2O,含硼21%),八硼酸钾(K2B8O13.4H2O,含B 19.6%,K2O 20%),与传统硼肥硼砂(B含量为10.8%)和硼酸(B含量为17%)相比,硼含量以及水溶性都大幅提高。采用悬浮技术生产锌、铁、锰等微量元素肥料,如部分产品其有效锌的含量可达到到70%以上。提高有效养分含量,意味着有害副离子含量下降,有利于提高叶面施肥效果以及施肥的安全性。 为了提高叶面肥料的应用效果,国外生产厂家比较重视提高产品的有效浓度,减低陪伴离子的含量。在养分形态、比例选择方面,应用一些新的化工原料,如氮肥采用(NH2)2CO与NH4NO3合理比例的基础上,添加甲醛,以增加叶片吸收氮的数量;磷肥、钾肥采用了聚磷酸盐、焦磷酸钾、乙酸钾、甲酸钾、丁二酸钾等新的养分形态。在螯合剂等的开发方面,重视小分子有机物质的应用,如糖醇钙肥料(Manni-plex),由于采取了小分子山梨糖醇和甘露糖醇螯合剂,可以显著提高Ca元素在植物体内运输能力。在养分助剂的研发中,根据不同作物的叶片特点,提高肥液的叶面铺展与渗透能力,如在叶面肥料产品中加入有机硅表面活性剂,可以将喷施液表面张力降低到23mN/m左右,显著增加肥液在大多数作物叶片表面的润湿,提高养分的吸收效率。 我国农户比较重视叶面施肥的外观表现,简单的从植物叶色、长势等短期的变化判断叶面肥料的优劣,而忽略营养调节以及最终提高产量、品质的效果,造成叶面肥料生产者过多重视植物生长调节剂的使用,而不重视提高养分的吸收效率。由于对作物种类、土壤类型重视不够,叶面养分施肥效果受到很大影响。产品存在养分含量低、比例不科学等问题,严重影响了叶面施肥效果的发挥。 与国外研究相比,虽然我国在叶面肥料料的应用与生产方面发展速度较快,但是对叶面肥料开发应用的基础性研究投入不足,如:叶面营养机理研究相对落后,存在叶面肥料产品针对性差、忽视专用助剂等成分的研制、叶面养分吸收效率较低、使用技术研究不足等问题;。当前市场中的肥料种类名目众多,产品质量参差不齐,部分产品技术含量低,质量不达标,发生有效成分沉淀、絮凝或养分吸收率低等现象,喷施效果差等。因此,农业生产资料市场的快速发展与基础研究投入不足之间出现了矛盾。另外,厂家夸大宣传,导致农户盲目施用,缺乏有效的监督,在技术培训和相关宣传上的力度也不够等[97-99]。这些实际问题都不利于我国叶面肥料的长期发展。因此,加大基础理论和技术工作的研究,进一步规范市场,加强监督,对于我国叶面肥料的发展是非常必要的。 截止2007年5月,我国叶面肥料正式登记产品737个,临时登记产品达1398个。具不完全统计,我国涉及叶面肥料生产公司达到3000~4000多家,叶面肥料市场竞争相当激烈。 三、叶面肥料产品市场状况 八十年代初,我国出现了以广西喷施宝公司为代表的一批叶面肥料生产企业,对我国叶面肥料市场的发展起到了巨大的推动作用。由于投资相对较少,生产工艺比较简单,近年来,我国涌现出大批叶面肥料生产公司。具不完全统计,我国涉及叶面肥料生产公司达到3000~4000多家,叶面肥料市场竞争相当激烈。下表为我国当前市场上常见的养分类叶面肥料产品。 在计划经济时期,叶面肥的推广主要依靠农业主管部门进行,叶面施肥应用面积不大。农资市场放开以后,叶面肥料的应用推广逐渐进入高发展时期。目前,绝大多数叶面肥生产企业实行代理销售制度,在各地区设立产品代理点,各地代理结合当地实际情况,或渗透到农业部门相关业务站,或渗透到农资部门,通过乡镇代销点或连锁店形成最终销售。也有部分企业与农业银行、邮政等部门合作,增加产品销售网络,其效果还有待于进一步观察。 表 农资市场主要叶面肥料类型
由于我国叶面肥的种类繁多,五花八门,全国范围约有数千种之多,由于各地生产条件、监督管理不一,存在产品标准各异、质量不稳定等现象,甚至存在大量的假冒伪劣现象。目前,叶面肥市场主要存在以下一些问题: 1、登记管理比较乱。叶面肥不实行生产许可证管理,但根据农业部《肥料登记管理办法》的规定,叶面肥是实行登记管理的肥料产品,由农业部负责审批、发放登记证。可是在日常监督检查中却发现个别地方有违规、越权审批发放登记证的现象,有的企业“临时登记证”已过期还在继续使用,有的企业违规套证,存在“一证多用”现象,把一个登记证号印在几个,甚至十几个不同的产品标签上。有的企业无视农民利益,缺乏诚信意识,违规扩大销售区域。 2、生产环节比较乱。叶面肥生产企业大多规模小,生产条件简陋,设备、工艺落后;有些企业为了降低成本不购置必需的检测设备,没有称职的检验人员,不能有效把住原料进厂和产品出厂质量关。 3、假冒产品较多。一些不法商人为了牟取暴利,以次充好,以假乱真,假冒产品特别多。如磷酸二氢钾、硼肥等用硫酸镁代替,磷、钾、硼的含量很低甚至没有。 4、过分强调植物调节剂的应用。 叶面施肥技术的推广应用对我国合理施肥的发展作出了重要贡献,为了保证叶面肥料生产的健康发展,规范行业行为,鼓励公开、公平、合法的竞争,加大市场监管力度是必要的。由于激烈的竞争,在原材料、生产成本上涨的同时,叶面肥料销售价格急剧下降,部分厂家以降低产品质量和服务质量来参与竞争,监管部门应加大检查力度,对产品质量尤其是有效养分含量的检测是保证叶面肥料质量的重要手段。另一方面,应避免政府对农资市场的过度干扰,减少政府强制性推销某种品牌的行为,促进叶面肥料有序性发展。 四、叶面肥发展应用前景展望 由于叶面施肥有许多特殊的优点,已成为农业生产中一项不可缺少的技术措施。叶面肥料可应用于绝大多数作物。相信通过对叶面养分吸收机理的深入研究以及新型叶面肥料的研制,叶面施肥将在农业生产中起到更重要的作用。虽然叶面施肥有许多优点,但是由于叶片吸收特点的限制,叶面养分吸收只占作物所需营养的一部分,试图用叶面施肥代替根部施肥的做法是不符合科学的,类似的宣传也是不负责任的。 叶面施肥具有养分吸收快、可及时纠正作物营养失调现象、配方设计灵活等特点。由于地域类型、作物种类等条件的差异,叶面肥料使用效果会有一定的变化,所以,追求养分、功能全面,一种配方就解决问题的想法是不必要的,应充分考虑作物、土壤、气候等条件的差异,以研制出针对性强、养分吸收效率高的专用肥料。目前叶面肥的应用开始向多元化、针对性、环保型等方向发展,产品的发展具有高浓度化、系列化、多功能化的趋势。 1)产品高浓度化,叶面肥发展初期,一般采用传统肥料进行加工生产,养分浓度低,应用效果不稳定,近年来,各国通过对养分形态及剂型的开发,大幅度提高了有效养分的浓度,降低杂质以及有害成分的含量,增加叶面施肥效果与应用安全性。 2)产品系列化,由于各地土壤条件与作物种类的差异,靠一个配方打天下的生产模式越来越难以得到用户的认同,众多厂家认识到必须根据不同地域和作物选择合理的养分种类与比例,单元素叶面肥料的生产也获得厂家的重视。形成了根据土壤、作物、环境选择不同养分为组分的系列产品。 3)产品多功能化,在肥料开发与施肥技术的研究方面,已经不仅仅限于简单的研究“缺什么元素补什么”,“怎样使大量肥料溶解进入溶剂”,或是“肥料溶液怎样才能更持久的保留在叶片上”等问题。叶面营养调控越来越与提高作物抗病、抗旱、抗盐碱等抗逆能力以及增加着色、风味等品质结合起来,重视黄腐酸、水杨酸、氨基酸、低聚糖等活性物质的应用,增加叶面施肥的效果。 叶面肥料的开发是一项技术性强、学科跨度大的应用性研究。不仅需要土壤与植物营养学、植物生理学、作物栽培学、作物化控、农药和化肥、精细化工和产品加工等多学科的理论基础知识,而且只有将这些学科中的最新科研成果综合应用于生产之中,才可研制出令人满意的产品。近年来,我国叶面肥料的开发与应用均取得了明显的发展,新型肥料的开发以及农田应用面积逐年扩大。但是,对叶面施肥技术的基础性研究不够,肥料配方的筛选方面存在随意性,养分种类、比例和含量等还不能根据作物、土壤、环境等条件制定,因此,针对性比较差,严重影响了施肥效果。为促进我国叶面肥料的良性发展,必须加大科研力度,促进我国叶面肥料的发展,使之将走上正规化、科学化的轨道,在农业生产中发挥愈来愈大的作用。 通过对国外叶面肥技术的检索分析,其主要特点是:十分重视肥料本身的绿色环保、安全性,多采用从各种植物中提取的各种天然活性物质,如风化煤中的黄腐酸、海藻中的海藻酸等作为叶面肥中的植物生长调节剂;在强调叶面肥基本作用的同时,注重突出该类产品的针对性,注重突出对作物某一特殊营养物质的补充作用;对于微量元素,基本上是全部采用螯合形态,以增强微量元素的稳定性和吸收效果;较强调叶面肥的定期施用性。 为促进我国叶面肥技术与国际接轨,今后在叶面肥料的开发与应用研究上应注重以下几方面:广泛研究和采用各种植物生理活性/营养物质;促进叶面肥有效成分的高效吸收,如新型螯合剂及湿润剂、渗透剂等助剂的综合应用;增强作物自身抗逆性能的研究等。 1、提高产品有效成分浓度 提高有效成分可以降低包装、运输成本。我国多数叶面肥料产品有效成分含量低,无效副成分以及有害杂质浓度过高,严重影响了施肥效果的发挥。针对作物营养特点,筛选合适的养分形态与剂型,降低无效成分含量,提高施肥效果。 2、加强专用助剂研究 国内叶面肥料产品中的助剂一般采用农药助剂种类,存在叶面吸收效率低、各成分之间相溶性差等问题。加强对作物叶片特性的研究,利用表面活性剂的协同效应,研制复合型养分吸收专用助剂,是叶面肥料料产品开发的重要技术内容。 3、重视螯合物质的开发 螯合类养分尤其是螯合类微量元素在提高叶面吸收效率,降低养分损失等方面具有无机养分不可比拟的优点,在叶面肥料的生产与施肥中得到广泛的应用。但部分螯合剂存在成本高、分子量大、容易引起叶面伤害等问题。因此,开发高效、环保型小分子螯合剂如糖醇类物质,成为叶面肥料开发的重要发展方向。 4、有机活性物质的应用 效果显著的叶面肥料既可以及时补充营养,又可以提高作物自身抗逆能力。黄腐酸、氨基酸等有机成分增加了叶面肥料的应用效果,成为叶面肥料生产不可缺少的重要组分。随着对施肥要求的提高,具有多功能特点的有机活性物质开发受到重视。 叶面施肥技术作为作物施肥技术的一个重要方面,有很大的发展前景。随着现代农业的发展,施用技术也正在逐渐趋于合理化,叶面施肥已成为农业生产中一项不可缺少的技术措施。随着叶面肥品种的不断更新,生产成本和肥料价格的下降,叶面施肥技术的不断发展和普及,叶面肥必将出现大范围、大面积的推广应用。 我国叶面肥生产应用技术现状.doc (248 K) 下载次数:125 [ 此帖被娃哈哈在2010-12-12 11:03重新编辑 ]
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