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1、中微量营养元素肥料研发背景及潜力摘要目前中微量元素缺乏已成为制约作物产量和品质提高的主要限制因子冲微量营 养元素肥料的研发和施用已成为当务之急，势在必行。测土配方，平衡施肥的核心就是添加中微量营养元素，补充和满足作物生长发育 中的需要，达到“高产、质优、环保、安全”的目的。关键词中微量元素研发背景开发潜力植物营养平衡施肥 核心 中国第四次施肥革 命。中国肥料的发展的几个阶段：1. 50年代前的有机肥施用阶段2. 60年代的有机肥与氮、磷化肥配合施用阶段3. 70年代中期以后的有机肥与氮、磷、钾的配合阶段4. 80年代以后推广了钾肥，钾的施用量逐渐增加，从而使氮、磷、钾施用趋于 平衡，大量元素肥
2、料施肥问题基本解决；氮磷钾肥料的推广应用对我们国家农业 增产增收起到了极其重要的作用，被农业专家称为中国肥料的三次施肥革命。5. 90年代中期开始，微量元素硼、锌、及有益元素硅、硒等匮乏问题日益突出， 现已成为许多地区作物产量和品质提高的主要养分限制因子，正在引起世界范围 内土肥学界和植物营养学界的重视，对我国绿色农业的发展具有极其深远的影 响，应用前景将非常广阔，所以被称为中国第四次施肥革命。目前中微量元素缺乏已成为制约作物产量和品质提高的主要限制因子，尤其 是中量元素镁和硫；微量元素硼、锌和锰；有益元素硅和硒在土壤中和作物生长 发育过程中表现出“中度缺乏”的状态，微量元素中，锌、硼缺乏最严
3、重。在全 国不同类型土壤，不同作物施用硼、镁、锌等中微量元素增产效果明显，已成为 测土配方施肥中的重要措施。在肥料生产中，特别是在复混肥、BB肥和水溶性 肥料生产中应重视中微量元素的添加和使用。在新型肥料研究开发中，中微量元素的研制与推广日益引起人们关注和重 视。在我国随着氮磷钾肥料的大量施用，以及农业集约化，设施栽培农业的发展， 经济作物和果蔬作物种植面积的增加，农业生产障碍日益增多，尤其是作物营养 失调现象的增加，限制农作物产量和品质的进一步提高。一方面由于种植结构调 整，经济作物种植面积增加，从而对作物品质和产量要求都有所提高。另一方面， 氮磷、钾类大化肥浓度越来越高，由于生产工艺的原因
4、，导致高浓度大化肥中 中微量元素含量更低，再加上有机肥施用量的减少，土壤中可利用的中微量元素 更加少。因此，给土壤补充中微量元素显得尤为迫切，中微量营养元素肥料已成 为测土配方、平衡施肥的核心技术。在所有中微量元素中，我国土壤缺硼和镁最普遍。植物吸收的硼和镁主要 来自土壤，土壤的含硼、镁量对植物至关重要。土壤含硼、镁量多少与成土母质、 土壤类型及气候条件等有密切的关系。1.中微量营养元素在作物必需的营养元素中的地位从1640年起，人类不断探讨植物的营养元素、有益元素，最终确定了 16 种植物必需的营养元素，7个有益元素和5种有害重金属元素。至U目前为止，国内外公认的高等植物所必需的营养元素有1
5、6种。它们是 碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯。在必 需营养元素中，碳和氧来自空气中的二氧化碳；氢和氧来自水，而其它的必需营 养元素几乎全部都是来自土壤。在16种植物必需的营养元素中，其中6种为大 量营养兀素，3种为中量营养兀素，7种为微量营养兀素。中微量营养兀素合计 为10种。由此可见，中微量营养元素的重要性，其地位是不容置疑的。7种有益元素：硅、钠、钻、硒、钒、镍和锗。随着科学研究的深入，现在人类已经发现了 生命元素，还发现了钛、镧、铈等元素的许多特殊作用。由此，断定今后也可能 发现新的植物必需的营养元素和有益元素。研究表明，对这23种植物营养元素，人类应根据
6、土壤状况和作物需要量合 理、均衡的施用不能偏废/更不能偏爱/实现农业生产及农产品的安全、环保、 优质、高产、高效。5种有害重金属元素：汞、镉、铅、砷、铬。耕地土壤点位超标率为19.4%，主要污染物为镉、 镍、铜、砷、汞、铅、滴滴涕和多环芳烃。林地点位超标率为10.0%，草地点 位超标率为10.4%，未利用地点位超标率为11.4% ； 土壤镉超标率7.0%，镉、 汞、砷、铜、铅、铬、锌、镍8种无机污染物点位超标率分别为7.0%、1.6%. 2.7%、2.1%、1.5%、1.1%、0.9%、4.8%,其中镉重度污染点位比例为0.5%。由于重金属难以降解，导致重金属对土壤的污染基本上是一个不可完全逆
7、转 的过程。土壤污染一旦发生，仅仅依靠切断污染源的方法很难恢复。镉、汞、砷、 铅4种无机污染物含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态 势。2土壤急需补充中微量营养元素目前在国外，美国、俄罗斯、日本、德国、法国、澳大利亚、比利时、新西兰、芬兰、瑞士、波兰、朝鲜、捷克、斯洛伐克、菲律宾、柬普赛、越南、韩国、 印度等30多个国家都大规模生产和广泛应用硼、锰、锌、铜、铁等微肥来补偿 种高产作物造成的土壤中微量元素养分的缺乏，以促使作物对氮、磷、钾常量元 素养分的有效吸收。联合国粮农组织1982年土壤调查总结了 30多个国家的情 况后指出，微量元素营养缺乏比一般预想的更广泛。美国多次全国
8、性土壤中微量 元素调查发现30多个州缺锰，44个州缺硼、43个州缺锌。澳大利亚土壤缺微 量铜、锌、钼总面积达3亿hm2。在我国，自1978年以来，中国科学院南京土壤所对全国土壤微量元素锌、 硼、锰、钼、铜、铁的含量做了调查。调查结果表明，我国大部分地区都存在不 同程度的微量元素缺乏。土壤中微量元素处于“中度缺乏”的状态，当作物的正 常生长代谢己受到了缺乏微量元素影响时，施用微肥能改变作物微量营养状况并 可促进生长，提高产量。根据全国第二次土壤普查数据，吉果显示南方酸性土壤， 硼、镁、钙、钼的含量都非常缺乏，北方碱性土壤也缺铁、锌、锰、钙等中微量 元素。我国缺少微量元素铁、铜、钼、硼、锰、锌的耕
9、地分别占5%、6.9%、 21%、46.8%、34.5%和 51.5%。在所有微量元素中，中国土壤缺硼最普遍。全国耕种土壤缺硼面积多达5 10亿亩，主要分布于东南部地区（长江中下游）和黄土高原、华北平原、淮 北平原。据有关资料，我国土壤全硼量范围在0-500毫克/千克之间，平均64 毫克/千克。我国土壤全硼量大致分布规律由北向南、由西向东呈逐渐降低的趋 势。我国缺硼土壤主要分布于南方红壤区，北方一些省（自治区、市）也有相当 面积的土壤硼素不足。南方红壤有效硼含量最底，变幅为痕迹量至0.58毫克/ 千克，平均0.14毫克/千克。西北地区黄土母质发育的几种土壤，虽全硼量高， 但有效硼含量较底，平均
10、含量0.29毫克/千克。内陆盐土和滨海土水溶态硼含量 最高达23毫克/千克。根据全国第二次土壤普查数据，贵州、四川、湖北、湖南、 安徽、江苏、江西、云南、河南、陕西、广东、福建、广西、吉林、河北、山东、 山西等耕地缺硼比例均大于60%。作为油菜、棉花、花生、果树、蔬菜等高需 硼经济作物的主要生产地，缺硼严重地限制各地农业生产的发展，缺硼已成为妨 害作物产量及品质提高的主要限制因子。作物的生长发育需要吸收各种营养，旦是决定作物产量的是土壤中那个相对 含量最小的有效植物生长因素产量在一定限度内随着这个因素的增减而相应的 变化。因存在这个限制因素即使继续增加其他营养成分也难以提高作物的产量。 近10
11、0多年来氮磷钾化肥的施用量急剧增加，而随作物带走的中微量元素养分 却没有得到系统的补给，尤其是我国自从80年代大量进口美国磷酸二铵之后， 全国土壤中磷积累过剩，致使土壤中氮不足、磷过剩、钾极缺，镁、硅、硼和锌 急需补充。所以目前缺乏中微量元素地区的作物、土壤越来越广泛，问题也越来 越严重。在土壤里中微量元素的缺乏日趋严重情况下，在BB肥、复混肥、水溶性肥 料和长效肥中添加中微量元素以及如何添加已成为现代农业能否持续增产的主 要问题。3植物营养急需补充中微量营养元素由于土壤中中微量营养元素处于一种极端缺乏或耗竭边缘状况，造成植物 不能从土壤中吸收足够的中微量营养元素完成生长发育的需求，致使产量低
12、，品 质差，生长发育不良。植物中含量为0.1% 0.5%的元素称为中量元素，钙、镁、硫三种元素在植物中的含量分别为0.5%、0.2%、0.1%，故被列为中量元素。最近的研究发现， 硅是继N、P、K之后的第四大必需元素，也列入中量元素的范围。含量介于2 x10-72x10-4mg/kg的元素称为微量元素。各地田间应用结果表明，中微量元素肥料在各地表现出越来越显著的施肥 效果，在提高作物产量、突破增产瓶颈，提高作物抗逆能力，改善作物品质，纠 正缺素现象，提高氮磷钾肥料利用效率等方面均表现出显著的施肥效应。2002 2014年12年的中微量元素肥料试验显示，增施中微量元素肥料， 各地小麦、棉花、玉米
13、、水稻、油菜、花生等大田作物以及蔬菜、果树等经济作 物均表现出显著的增产效果，平均增产在10%以上。除增产效应外，在提高作物抗逆性、改善作物品质方面也表现出明显的效 果。如黑龙江等地通过基施颗粒硼肥、锌肥，叶喷硼和锌，显著提高了水稻对稻 瘟病的抗病能力，防治玉米“白苗病”；内蒙古、甘肃等地通过增施锰和锌提高 马铃薯对早晚疫病的抗病能力；山东等地通过补充果蔬钙肥、铁提高果树对褐斑 病的抵抗力等，各地也有通过增施微量元素肥料，尤其是海藻肥、腐植酸营养液 和螯合锌等提高作物的抗逆性，如抗旱、抗寒能力增强等。在提高品质方面，曾施中微量元素肥料的效果也越来越受到各地的重视， 如小麦、水稻等籽粒蛋白质含量
14、，果实含糖量以及硬度、着色等指标。据报道， 施用果蔬钙肥使苹果的硬度平均提高，含糖量提高，使冬枣的硬度提高，使番茄 的含糖量提高；施用果蔬钙肥或钼显著改善了冬枣的表光；施用螯合锌提高了小 麦籽粒蛋白质含量等等。更为重要的是，通过施用铁、锌等微量元素肥料，可以 直接提高作物收获物的微量元素含量，对人畜的矿物营养具有极其重要的意义。4补充中微量营养元素是平衡施肥的需要平衡施肥是指在农业生产中，综合运用现代科学技术新成果，根据作物需肥 规律和需肥特点，土壤供肥性能与肥料效应，制定出系列农艺措施，保护生态环 境。平衡施肥是一项综合技术，是在植物营养理论指导下，在土壤科学发展基础 上,总结土壤肥料试验资
15、料和土壤研究成果而建立的，在平衡施肥中应充分考虑 土壤、肥料、植物和气候四者的关系。大力推广测土配方施肥技术，改变广大农户不合理的施肥方法，向广大农民 普及科学施肥的理念和技术。加强和完善配方施肥中的各项技术措施，不断充实 完善施肥参数，如单位产量养分吸收量、土壤养分利用率、化肥利用率等。在原 来检测土壤、植物营养需求的基础上，新增水质、土壤有害物质、化肥农药污染 等环境条件分析项目，优化配方施肥技术。同时，要增加有机肥在配方施肥中的 比重，加大对微肥和生物肥的利用，协调大量元素与微量元素之间的关系。通过 合理施肥,既保证庄稼旺盛生长，促使增强作物的抗病和防病能力，提高产品产 量和品质，又节省
16、能源，保护环境，同时减少农民负担。平衡施肥法的核心是确定肥料品种、比例和施肥量。根据农业部“十一五” 规划，全国每年测土面积将在4亿亩以上，最终达到国内总耕地面积的50%。 目前测土配方施肥技术已在全国广泛开展。根据目前土壤和作物对肥料的需求， 主要是增加中微量营养元素的添加和施用。在大量营养元素中主要以增加钾肥为 主；在中微量营养元素中重视镁、硫、硼和锌的施用；在有益元素中主要重视硅 和硒的施用。5补充中微量营养元素可提高肥料利用率植物只能吸收能溶于水的离子态或螯合态的元素，铁(Fe)是以Fe2+或金属螯 合物形态，锰(Mn)是以Mn2+或金属螯合物形态，锌(Zn)是以Zn2+或金属螯 合物形态銅(Cu)是以Cu2+或金属螯合物形态硼(B)是以H2BO3-形态钼(Mo) 是以MoO42-形态，氯(CI)是以Cl-形态，钠(Na)是以Na+形态。目前我国化肥的当季利用率氮素约为30%
