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富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷鉀肥）

一、項(xiàng)目背景1.1 農(nóng)產(chǎn)品有機(jī)化與健康食品的需要現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)離不開(kāi)肥料的使用。然而，化學(xué)肥料的大量使用導(dǎo)致了嚴(yán)重的土壤酸化板結(jié)以及對(duì)地表水系的生態(tài)破壞，在回歸自然、農(nóng)產(chǎn)品有機(jī)化的全球大趨勢(shì)中，有機(jī)肥料則成為關(guān)鍵的源頭。近年來(lái)，世界上有機(jī)農(nóng)業(yè)所占比例越來(lái)越高，各國(guó)都相繼頒布了相關(guān)法律法規(guī)，多數(shù)國(guó)家規(guī)定只有通過(guò)有機(jī)認(rèn)證的農(nóng)產(chǎn)品才允許進(jìn)口。人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求在悄悄的改變，溫飽問(wèn)題解決以后，人們更加重視食品的安全、口感、健康和環(huán)保。而直接關(guān)系生態(tài)環(huán)境、食品安全、身體健康的關(guān)鍵因素就是農(nóng)產(chǎn)品種植所必須的肥料、農(nóng)藥等生產(chǎn)資料。因此，在食品安全革命的背后是一場(chǎng)肥料、農(nóng)藥等農(nóng)資和種植技術(shù)的革命。2002年4月，農(nóng)業(yè)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布了《無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品管理辦法》，隨后又出臺(tái)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)年7月，國(guó)務(wù)院又發(fā)布了《關(guān)于在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展無(wú)公害食品行動(dòng)計(jì)劃》的綱領(lǐng)性文件，對(duì)食品生產(chǎn)所采用的肥料、農(nóng)藥、土質(zhì)等作了全新的規(guī)定，并逐漸成為全社會(huì)的共同要求和必然趨勢(shì)。一個(gè)全新的、有著巨大潛力的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)和新型項(xiàng)目——有機(jī)農(nóng)業(yè)所必備的生產(chǎn)資料——高效生物活性有機(jī)肥的時(shí)代來(lái)臨了。近年來(lái)，國(guó)家加大了對(duì)農(nóng)業(yè)的投入，大部分的省份加大了農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼的力度。同時(shí)，農(nóng)產(chǎn)品的銷售價(jià)格大幅上揚(yáng)，農(nóng)民收入增加了，生產(chǎn)積極性高漲。然而，由于長(zhǎng)期施用化肥、農(nóng)藥使土壤板結(jié)、肥力下降，還造成了環(huán)境污染，影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。另一方面，包括化肥在內(nèi)等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格大幅上漲，使農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)成本上升。因此農(nóng)民急需尋找一種能部分或全部替代常規(guī)化肥、改良土壤、優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)格實(shí)惠的新型肥料。近年來(lái)，以施用有機(jī)肥料為主而生產(chǎn)的綠色食品深受廣大消費(fèi)者的青睞，綠色食品的生產(chǎn)增加了有機(jī)肥料的需求。對(duì)應(yīng)4000多億元的化肥銷售總額，生物有機(jī)肥僅占2%左右，約74億元。由于生物有機(jī)肥的諸多優(yōu)勢(shì)逐步被人們認(rèn)可，加上國(guó)家政策的傾斜，生態(tài)有機(jī)肥將成為未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必需品。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測(cè)，未來(lái)5年內(nèi)，我國(guó)生物有機(jī)肥市場(chǎng)將以每年5％的速度增長(zhǎng)，2015年預(yù)計(jì)將超過(guò)1500億元的產(chǎn)值。從而給高效生物有機(jī)肥的生產(chǎn)創(chuàng)造了巨大的市場(chǎng)空間和商業(yè)機(jī)會(huì)。目前，由于人們認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)以及技術(shù)手段所限，有機(jī)肥中磷、鉀元素的補(bǔ)充仍然延用磷酸銨、硫酸鉀等常規(guī)化學(xué)肥料，對(duì)肥料的全面有機(jī)化形成了技術(shù)障礙。清華大學(xué)與合作者經(jīng)過(guò)十年潛心研發(fā)，富磷鉀無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合肥突破了非水溶性磷肥制備的技術(shù)瓶頸，為有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展奠定了補(bǔ)充磷鉀元素的技術(shù)基礎(chǔ)。 1.2解決磷資源短缺與傳統(tǒng)磷肥環(huán)境問(wèn)題的需要磷，是人類賴以生存且不可替代的資源，而作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基本物質(zhì)的磷肥消耗了80%的優(yōu)質(zhì)磷礦資源。我國(guó)耕地面積占世界的9%，養(yǎng)活了20%的人口，使用了全世界30%以上的化肥，仍造成70%的土壤缺磷。在大力使用速效化肥創(chuàng)造糧食生產(chǎn)奇跡的同時(shí)，也引發(fā)了水污染、土壤板結(jié)、磷石膏堆放等一系列環(huán)境問(wèn)題。特別是磷肥工業(yè)仍以酸法制備水溶性化學(xué)磷肥為主，2006年以來(lái)，我國(guó)每年使用化學(xué)磷肥1100萬(wàn)噸（按照純P2O5計(jì)量），而生產(chǎn)與使用酸法水溶性磷肥已導(dǎo)致一系列環(huán)境與資源問(wèn)題：充分利用磷礦資源的要求。磷礦資源是非可再生資源，近幾年來(lái)，全球的高品位磷礦資源儲(chǔ)量急劇下降，作為磷肥原料的磷礦品位逐年降低。據(jù)IFA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,世界磷礦石折P2O5后含量降低,1999年為31.41%,而2006年為31.04%,品位下降了0.4個(gè)百分點(diǎn),對(duì)于大噸位磷礦石來(lái)說(shuō),磷礦品位下降,不僅是有效磷含量的降低,而且還會(huì)導(dǎo)致磷礦加工成本的上升。磷礦資源大國(guó)已開(kāi)始有意識(shí)地減少磷礦開(kāi)采，以保證國(guó)內(nèi)磷肥企業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，1999年世界磷礦石出口量為3278萬(wàn)噸,2006年為2965萬(wàn)噸,礦石出口下降了9.5%,年均復(fù)合降低1.42%個(gè)百分點(diǎn)。世界磷礦出口減少，供需趨緊,價(jià)格上升。我國(guó)擁有資源儲(chǔ)量為178.6億噸，其中儲(chǔ)量11.8億噸，基礎(chǔ)儲(chǔ)量31.7億噸，居世界第二位，僅次于摩洛哥，中以中低品位為主，P2O5平均含量不足17％，富礦儲(chǔ)量?jī)H占6.6%。國(guó)土資源部已把磷礦列為不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的礦種之一。利用微晶化納米粉體加工技術(shù)和生物發(fā)酵技術(shù)可以充分利用我國(guó)的中低品位磷礦資源制成生物磷肥，保障磷肥供應(yīng)，平抑磷肥價(jià)格。低碳清潔化磷肥生產(chǎn)的需要。首先，酸法生產(chǎn)化學(xué)磷肥的雜質(zhì)含量影響用酸量的多少，關(guān)系到生產(chǎn)的成本和工藝復(fù)雜性，雜質(zhì)含量高的磷礦甚至造成生產(chǎn)中斷。故酸法磷肥生產(chǎn)直接使用的磷礦粉一般是品位28%以上、雜質(zhì)含量低的優(yōu)質(zhì)磷礦。因此普遍存在用富棄貧的現(xiàn)象。選礦產(chǎn)生的含磷低于10%的尾礦和生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的磷石膏堆積成山，不僅占用大量土地資源，也給周圍安全帶來(lái)威脅有些磷礦，甚至品位較高的磷礦，因選礦難度大而沒(méi)得以利用。其次，磷肥生產(chǎn)產(chǎn)生大量的廢水廢氣也污染周圍環(huán)境。再次，酸法生產(chǎn)過(guò)磷酸鈣和磷銨的耗酸量巨大。2008年我國(guó)生產(chǎn)磷銨（MAP+DAP）類肥料總計(jì)740萬(wàn)噸 P2O5，共耗用優(yōu)質(zhì)磷礦近2800萬(wàn)t，耗硫酸2100萬(wàn)t。我國(guó)缺少硫磺資源，用硫磺燃燒制備硫酸需要大量進(jìn)口硫磺；國(guó)內(nèi)用硫鐵礦燃燒法制硫酸從開(kāi)采、運(yùn)輸?shù)揭睙挘紩?huì)帶來(lái)不容忽視的污染問(wèn)題，有些地區(qū)還會(huì)帶來(lái)酸雨危害。微晶化納米粉體加工過(guò)程是純物理過(guò)程，沒(méi)有“三廢”排放，能耗低；生物發(fā)酵過(guò)程消耗工農(nóng)業(yè)廢棄物，變廢為寶、清潔環(huán)境的工藝。解決土壤面源污染、優(yōu)化土壤環(huán)境的新思路。近幾年的研究表明，農(nóng)田過(guò)量使用化肥是造成河流湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，而磷是水體富營(yíng)養(yǎng)化的決定因素。水溶性磷肥施加到田間后磷酸根極易隨灌溉或雨水流失。大量磷元素隨農(nóng)田進(jìn)入河流湖泊，形成藻類繁衍基礎(chǔ)物質(zhì)的富磷化面源污染。太湖流域每年每畝農(nóng)田施用化肥34公斤左右（約1/3的磷肥）。約30億立方米“回流水”攜帶大量由化肥產(chǎn)生的氮磷污染物，從而造成太湖流域大面積出現(xiàn)藍(lán)藻。水溶性化學(xué)肥料剛施入土壤后，造成局部濃度過(guò)高，會(huì)毒害作物根系和土壤微生物；之后又在環(huán)境因子作用下?lián)]發(fā)、流失或沉淀，造成肥料利用率降低，磷為2—25％，氮為30—60％，鉀為30—60％。生物磷肥是利用微晶化磷礦粉結(jié)合生物發(fā)酵制造而成，由于主要養(yǎng)分形態(tài)為非水溶性態(tài)，在土壤物理的、化學(xué)的和生物的因素作用下緩緩釋放，不但根系土壤環(huán)境，發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸還能促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，刺激作物生長(zhǎng)。施用非水溶性磷肥減少了磷的流失，從而降低環(huán)境水體富營(yíng)養(yǎng)化的風(fēng)險(xiǎn)。可結(jié)合農(nóng)作物秸稈與畜禽糞便的循環(huán)利用實(shí)施。我國(guó)每年產(chǎn)生各類農(nóng)作物秸稈約6.5億噸，畜禽糞便產(chǎn)生量約20億噸，是工業(yè)廢棄物的3倍。隨著種植和畜牧養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)廢棄物數(shù)量還在增加。農(nóng)業(yè)廢棄物不但污染農(nóng)村環(huán)境，還易引起火災(zāi)。利用農(nóng)業(yè)廢棄物制造生物磷肥，不但凈化農(nóng)村環(huán)境，而且變廢為寶，成為優(yōu)質(zhì)肥料，是農(nóng)業(yè)物質(zhì)循環(huán)利用的一條新途徑。農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的新提示。我國(guó)農(nóng)業(yè)專家李振聲院士多年來(lái)從事磷高效基因型作物品種的選育工作，利用改良作物品種提高作物對(duì)非水溶性磷素的吸收能力，并取得巨大成功。這也啟示我們，非水溶性磷也是作物吸收利用的重要磷源。許多農(nóng)業(yè)專家研究表明，改性磷礦粉在北方石灰性土壤上也具有明顯效果。非水溶性的磷代替高消耗高污染的水溶性磷肥在實(shí)踐上是可行的。有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展的好助手。隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平的提高和人們健康意識(shí)的增加，有機(jī)無(wú)公害農(nóng)業(yè)在我國(guó)取得快速發(fā)展，有機(jī)農(nóng)業(yè)面積已躍居世界第二位。但有機(jī)農(nóng)業(yè)要求禁用化學(xué)人工合成的肥料。現(xiàn)在有機(jī)農(nóng)業(yè)基地主要采用有機(jī)肥和骨粉補(bǔ)磷。有機(jī)肥含磷量低，骨粉資源不足且價(jià)格高昂。長(zhǎng)期下去必然造成有機(jī)農(nóng)業(yè)基地土壤磷的虧缺，造成作物生長(zhǎng)不良，產(chǎn)品品質(zhì)下降，產(chǎn)量和效益降低。采用天然礦質(zhì)和生物發(fā)酵技術(shù)制成的生物磷肥，符合有機(jī)農(nóng)業(yè)用肥要求，試驗(yàn)證明在實(shí)踐上也是可行的，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的有機(jī)農(nóng)業(yè)用肥，具有廣闊的發(fā)展前景。適合國(guó)情的可持續(xù)發(fā)展之路。酸法磷肥帶來(lái)的“生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)境負(fù)擔(dān)大—優(yōu)質(zhì)磷礦資源短缺—水溶性磷肥流失污染水系”等一系列問(wèn)題的形成是基于傳統(tǒng)磷化工產(chǎn)業(yè)和化肥體系基礎(chǔ)之上的，特別是近幾年水溶性磷的產(chǎn)能激增，與我國(guó)主要以中低品位磷礦為主、硫資源不足的資源特點(diǎn)不相適應(yīng)。用微晶化納米技術(shù)和生物技術(shù)生產(chǎn)生物磷肥，直接利用中低品位磷礦，不耗酸，降低選礦成本，減少施肥污染，是環(huán)境友好型的低碳農(nóng)業(yè)用磷途徑。我國(guó)幅員遼闊，氣候土壤類型眾多。過(guò)磷酸鈣和磷銨等對(duì)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收雖然做出巨大貢獻(xiàn)，但并不是適合所有土壤的最佳選擇。我國(guó)南北方都有土壤酸化問(wèn)題，過(guò)磷酸鈣含有游離酸，會(huì)加重土壤酸化。而生物磷肥可以平抑土壤酸性，改良土壤結(jié)構(gòu)。水田施用非水溶性的磷更能降低肥料損失。坡地施用生物磷肥可減少翻耕，降低水土流失風(fēng)險(xiǎn)。多年來(lái)，我們以多學(xué)科交叉合作的方式，深入探索創(chuàng)新材料微晶化技術(shù)，將難選的中低品位磷礦利用與農(nóng)業(yè)廢棄物資源生物發(fā)酵等新技術(shù)結(jié)合，形成具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)新技術(shù)，制備能夠替代水溶性化學(xué)磷肥的新一代緩釋性生物磷肥，已在小麥、玉米、棉花、大豆、花生、水稻、茶樹、冬棗、橡膠、蔬菜、荔枝、鴨梨等作物的試驗(yàn)中取得了與水溶性磷和骨粉等同的效果，并正向更多作物種類試驗(yàn)推廣。二、產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)“有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展的肥料瓶頸—生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)境負(fù)擔(dān)大—優(yōu)質(zhì)磷礦資源短缺—水溶性磷肥流失污染水系”等一系列問(wèn)題的形成是基于傳統(tǒng)磷化肥的生產(chǎn)和施用體系。雖然，傳統(tǒng)磷化肥為人類生存的糧食生產(chǎn)做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。然而，在資源短缺、環(huán)境與健康矛盾日趨尖銳的今天，需要重新考慮如何突破傳統(tǒng)水溶性磷肥技術(shù)瓶頸，開(kāi)發(fā)高效非水溶性生物磷肥。100多年前，化學(xué)家認(rèn)為作物必須通過(guò)水溶性磷化合物才能吸收磷元素；而近代植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)家研究卻發(fā)現(xiàn)：植物根系對(duì)磷元素的吸收，主要是靠根部分泌的生物酸緩慢分解土壤中的含磷礦物質(zhì)而進(jìn)行的。我們能否找到一種在弱酸或自然狀態(tài)下，能夠向土壤中補(bǔ)充作物所需要磷元素的技術(shù)途徑呢？針對(duì)上述問(wèn)題，清華大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和中國(guó)農(nóng)科院等單位歷經(jīng)10年努力，開(kāi)發(fā)了“富磷鉀礦物有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥”。本產(chǎn)品是采用經(jīng)過(guò)高能活化的磷鉀礦物為主要原料，在特效菌種的作用下與有機(jī)質(zhì)共同發(fā)酵處理而得到的；其特點(diǎn)是長(zhǎng)效緩釋、非酸化、非水溶性，后效性顯著，一季使用多季有效；該肥料的使用可以優(yōu)化土壤礦物組成和結(jié)構(gòu)，避免了化學(xué)肥料對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量及土壤酸化等不良影響，達(dá)到增產(chǎn)、改善品質(zhì)、綠色生態(tài)的效果。該產(chǎn)品的原材料來(lái)源廣泛，除磷鉀礦物外，發(fā)酵過(guò)程中的有機(jī)物料可以利用各地農(nóng)作物秸稈、食用菌殘?jiān)⒛嗵肌⒑置骸L(fēng)化煤、糖渣、部分發(fā)酵法制作食品類的廢棄物、各種炸油廢棄物、沼氣殘留物、禽畜糞便及屠宰廢棄物及生活垃圾等，能減少環(huán)境污染、凈化環(huán)境、也起到生態(tài)循環(huán)作用。該技術(shù)的研發(fā)得到了科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的支持，獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，并通過(guò)教育部組織的專家技術(shù)鑒定。鑒定委員會(huì)認(rèn)為，該項(xiàng)目總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，中低品位磷礦微晶化活化磷元素的技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。中國(guó)農(nóng)科院、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、山東林科院、海南大學(xué)的作物科學(xué)、資源環(huán)保學(xué)、土壤肥料學(xué)等方面的專家、教授參加、主持多次的大田試驗(yàn)、科研論證，在山東、浙江、江蘇、遼寧和海南等30多種作物上推廣示范使用，都取得了令人矚目的效果。中國(guó)化工報(bào)、中國(guó)礦業(yè)報(bào)、農(nóng)資導(dǎo)報(bào)、農(nóng)民日?qǐng)?bào)、糧油市場(chǎng)報(bào)等各大媒體專題報(bào)道，它的普及推廣將為我國(guó)發(fā)展節(jié)本增效、綠色、環(huán)保的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)起到極大的推動(dòng)作用。三、產(chǎn)品的應(yīng)用效果 3.1與其他化學(xué)肥料的對(duì)比與差異分析“富磷鉀礦物無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合肥”生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)辟了磷肥生產(chǎn)的新途徑，工藝簡(jiǎn)單，成本降低，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。我們歸納了幾種常用磷肥的的生產(chǎn)工藝、肥效與環(huán)境效果，請(qǐng)參閱以下流程圖和表1。表1 本產(chǎn)品與化學(xué)磷肥的對(duì)比磷肥種類磷礦原料品位加工條件供磷機(jī)理供磷速度肥效供求平衡生產(chǎn)使用對(duì)環(huán)境的污染磷銨高品位加溫耗酸水溶性很快短前期過(guò)高，易失效，后期不足有，易造成土壤板結(jié)過(guò)磷酸鈣中高耗酸水溶性枸溶性快較長(zhǎng)前期過(guò)高，易失效，后期不足有，易造成土壤板結(jié)鈣鎂磷肥中低高溫水溶性枸溶性慢長(zhǎng)供<求有，易造成土壤板結(jié)磷礦粉中低-水溶性枸溶性很慢最長(zhǎng)供<求無(wú)富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥中低-非水溶性枸溶性適中適中供=求需求拉動(dòng)釋放無(wú)，改良土壤 3.2在蔬菜種植中的試驗(yàn)研究3.2.1蕹菜圖1為施用相同含磷量不同磷肥時(shí)，蕹菜的生長(zhǎng)狀況。可以看出，施用四種磷肥的蕹菜長(zhǎng)勢(shì)差異性明顯，由好到差的順序?yàn)椋焊涣子袡C(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥>過(guò)磷酸鈣>普通磷礦粉。圖1施用不同肥料的蕹菜收獲圖片（山東泰安）表2中PB1、PB2、PB3 為不同微晶化程度磷礦粉的處理，且PB1 處理號(hào)Treatment 葉長(zhǎng)(cm)Length(cm) 葉寬(cm)Width(cm) 株高cmHeight(cm) 鮮重g/盆F.W. 增產(chǎn)%Rate of increment 較CK0 較CK1 較CK4 空白CK0 8.00 2.80 19.50 76.21 - - - 過(guò)磷酸鈣CK1 7.90 2.93 18.63 86.61 13.65 - - 普通磷礦粉CK4 7.20 2.43 17.33 66.64 - - - 富磷復(fù)合肥PB4 9.10 2.77 22.00 111.47 46.27 28.70 67.27 3.2.2油白菜油白菜是對(duì)磷比較敏感的植物，幼苗期如果缺磷會(huì)導(dǎo)致植株矮小，生長(zhǎng)發(fā)育緩慢，根系小且發(fā)育不良，葉片少、小而厚，嚴(yán)重時(shí)葉片蜷曲。圖2為棕壤上的盆栽對(duì)比試驗(yàn)。在對(duì)照不施磷肥的處理中，油菜幼苗生長(zhǎng)不正常，植株矮小，莖葉纖細(xì)；施用生物磷肥提高了油白菜幼苗的葉片數(shù)、葉面積、根長(zhǎng)和干重。圖3 生物磷肥對(duì)油菜的肥效（山東泰安）由表3可以看出，在相同施磷量處理下，與原磷礦粉CK2相比，富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥1、2、3、4產(chǎn)量分別提高5.62%、6.95%、10.57%、15.39%。在相同施磷量處理下，富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥3和4比鈣鎂磷肥CK1有增產(chǎn)作用，分別在0.69%和5.08%。表3 不同處理對(duì)油白菜生物量的影響編號(hào)處理方案株高（cm）鮮重(g/盆)增重(%)較CK0較CK1較CK2CK0不施磷肥17.33356.21---CK1鈣鎂磷肥24.33410.6115.27-9.82CK2原磷礦粉18.63373.914.97--1PR1+FYM+PSB20.83394.9910.89-5.622PR2+FYM+PSB21.00399.9112.27-6.953PR3+FYM+PSB22.00413.4316.060.6910.574PR4+FYM+PSB24.67431.4721.135.0815.39 圖3 盆栽油菜（浙江長(zhǎng)興）3.2.3西蘭花在北京近郊有機(jī)蔬菜基地的潮土上，施用生物磷肥的西蘭花比僅施用有機(jī)肥對(duì)照組的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量都顯著提高，研究發(fā)現(xiàn)葉片的SPAD（葉綠素相對(duì)含量）含量高、平均花頭更重。圖5 施用富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥對(duì)西蘭花生長(zhǎng)的影響(北京昌平)3.2.4辣椒在浙江長(zhǎng)興辣椒幼苗的盆栽試驗(yàn)中，土壤類型為紅壤，施用等磷量的辣椒幼苗的生長(zhǎng)量：生物磷肥與鈣鎂磷肥、磷酸二銨效果相當(dāng)，均優(yōu)于普通磷礦粉與空白。圖6 不同磷肥對(duì)辣椒生長(zhǎng)的影響（浙江長(zhǎng)興） 3.2.5葉用萵苣南方紅壤上的葉用萵苣盆栽試驗(yàn)表明，在等磷量的施肥水平條件下，分析土壤中的有效磷含量：過(guò)磷酸鈣>富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥>對(duì)照處理；土壤容重：生物磷肥>對(duì)照處理>過(guò)磷酸鈣處理；植株鮮重：生物磷肥>過(guò)磷酸鈣>對(duì)照處理。這是因?yàn)樯锪追实挠袡C(jī)活性因子刺激了植株的生長(zhǎng)。圖7生物磷肥對(duì)葉用萵苣生長(zhǎng)的影響（浙江長(zhǎng)興） 3.3在小麥玉米種植中的試驗(yàn)研究3.3.1 小區(qū)小麥試驗(yàn)從表4看出，施用生物磷肥和過(guò)磷酸鈣處理能提高小麥的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥處理PA4的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與過(guò)磷酸鈣相當(dāng)，顯著高于對(duì)照和普通磷礦粉。表4小麥田間試驗(yàn)的產(chǎn)量和磷的吸收處理生物產(chǎn)量kg/mu經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量kg/mu籽粒含磷量g/kg秸稈含磷量g/kg總吸磷量kg/mu空白CK1880.00387.535.341.582.86過(guò)磷酸鈣750kg/ha CK21024.49498.035.432.243.88普通磷礦粉750kg/ha CK3947.69442.255.941.643.46生物磷肥750kg/ha PA41029.38498.335.521.523.56圖8 小麥小區(qū)試驗(yàn)（左為對(duì)照，右為生物磷肥，山東泰安）3.3.2小麥—玉米輪作體系下的肥效試驗(yàn)該試驗(yàn)在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資環(huán)試驗(yàn)站進(jìn)行。前季小麥和后季玉米的活化微晶化磷礦粉處理和生物磷肥處理，在植株生物量、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量、磷吸收量等方面接近或超過(guò)過(guò)磷酸鈣處理，較空白對(duì)照和普通磷礦粉處理都達(dá)顯著或極顯著水平。該試驗(yàn)表明，活化微晶化磷礦粉和生物磷肥不僅對(duì)當(dāng)季作物有效，而且對(duì)后季作物有一定程度的肥效。圖9小麥-玉米輪作肥效試驗(yàn)（山東泰安） 3.4生物磷肥的推廣應(yīng)用3.4.1在大田小麥上的應(yīng)用（1）生態(tài)小麥增收試驗(yàn)。試驗(yàn)點(diǎn)位于黃河三角洲高效生態(tài)園區(qū)陽(yáng)信現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，小麥品種為魯麥23，土壤類型為黏質(zhì)鹽化潮土，自2010年10月16日播種，2011年6月16收獲。結(jié)果表明，施用富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥的小麥較對(duì)照增產(chǎn)8.2%，施用等施磷量的傳統(tǒng)磷肥（磷酸二銨）的小麥增產(chǎn)8.7%，這證明了這類非水溶性肥料與水溶性磷肥的肥效相當(dāng)。圖10 生物磷肥小麥高產(chǎn)示范(山東陽(yáng)信) 表5 施用生物磷肥對(duì)小麥產(chǎn)量的影響處理產(chǎn) 量結(jié) 構(gòu)產(chǎn)量（kg/ha）較對(duì)照增產(chǎn)%畝穗數(shù)（萬(wàn)/畝）穗粒數(shù)（個(gè)/穗）千粒重（g）空白26.3540.4254.228771.9習(xí)慣施肥（二銨）27.4043.3051.649531.58.7生物磷肥26.4644.1049.489489.88.2 （2）有機(jī)小麥增收試驗(yàn)。試驗(yàn)點(diǎn)位于山東省菏澤市銀香偉業(yè)有機(jī)農(nóng)業(yè)基地，土壤類型為黃河沖積砂質(zhì)潮土，輕鹽堿。供試小麥品種為新麥9408，2010年10月30日播種，播種量為7.5公斤/畝，2011年6月5日收獲。圖11 富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥在有機(jī)小麥高產(chǎn)示范（山東曹縣）表6為苗期小麥的出苗、分蘗和植株生長(zhǎng)狀況。施用生物磷肥促進(jìn)了小麥的出苗率、分蘗和冬前生長(zhǎng)，高于對(duì)照，與磷酸二銨相近。生物磷肥1是活化磷礦粉與有機(jī)物發(fā)酵制成，含有生物活性因素，對(duì)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)具有刺激作用，價(jià)格低廉，已有多項(xiàng)指標(biāo)超過(guò)磷酸二銨。從冬前苗期生物量和年后總分蘗數(shù)上看，生物磷肥都顯著高于對(duì)照和單施磷酸二銨處理表6 富磷無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響處理出苗影響萬(wàn)株/畝冬前分蘗數(shù)個(gè)/株冬前主莖葉齡數(shù)平均總分蘗個(gè)/株冬前生物量g/株Kg/畝空白CK13.461.003.002.750.2838.32磷酸二銨14.321.863.343.110.3550.17等磷生物磷肥115.391.833.253.450.4061.58等值生物磷肥115.902.173.224.130.4774.35等磷生物磷肥215.291.403.065.580.3960.08等值生物磷肥214.631.433.164.020.2942.22表7示小麥產(chǎn)量狀況。可以看出施用各種磷肥都較顯著提高小麥的畝穗數(shù)。由于該試驗(yàn)地塊處于沙質(zhì)潮土上，土壤肥力薄，無(wú)水澆條件并有輕度鹽堿化，小麥后期群體和個(gè)體發(fā)育矛盾突出，生育期偏短，穗粒數(shù)和千粒重低于對(duì)照，但施用生物磷肥處理的每公頃產(chǎn)量都在6300kg以上，增產(chǎn)在17%以上。表7富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）對(duì)小麥產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響處理畝穗數(shù)（萬(wàn)株/畝）穗粒數(shù)（粒/穗）千粒重（g/千粒）產(chǎn)量（kg/ha）較對(duì)照增產(chǎn)%空白CK24.729.648.985379.36—磷酸二銨35.327.447.976960.8729.40等磷生物磷肥135.226.345.486307.8017.26等值生物磷肥135.125.846.366300.2417.12等磷生物磷肥232.228.646.616437.0219.66等值生物磷肥233.228.146.416492.4020.69 3.4.2在油菜上的應(yīng)用油菜是我國(guó)的重要油料作物，也是對(duì)磷敏感的作物。在浙江長(zhǎng)興的紅壤上，施用富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）增加土壤有機(jī)質(zhì)，改良土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤酸度，促進(jìn)植株生長(zhǎng)。油菜幼苗的生物量：生物磷肥>鈣鎂磷肥>普通磷礦粉>對(duì)照。圖12富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）的油菜試驗(yàn)（浙江長(zhǎng)興） 3.4.3在有機(jī)紅菜頭上的應(yīng)用圖13 施用富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）的紅菜頭與對(duì)照（北京昌平）在北京昌平興壽保護(hù)地有機(jī)蔬菜基地上，在普施有機(jī)肥的基礎(chǔ)上，施用富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）的紅菜頭較對(duì)照平均鮮重和葉面積顯著提高。生長(zhǎng)50天的幼苗鮮重，施用生物磷肥處理較空白單施有機(jī)肥處理增重18.5%，商品增重13.0%。表8富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）對(duì)紅菜頭產(chǎn)量（鮮重）的影響處理施肥量 kg/畝總產(chǎn)商品產(chǎn)量kg/畝增產(chǎn)%kg/畝增產(chǎn)%空白—1600.00—1600.00增產(chǎn)生物磷肥801896.3018.51807.4113.0生物鉀肥1002168.8935.62008.8925.6生物磷鉀肥P80+K1002115.5632.21866.6716.7有機(jī)蔬菜安全無(wú)公害，很受人們歡迎，價(jià)格較高，從表9看出，施用富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）具有較高效益，畝增值在萬(wàn)元左右，產(chǎn)投比較高。表9富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）對(duì)紅菜頭產(chǎn)產(chǎn)值的影響處理肥料投入元/畝畝增值/元畝實(shí)增元/畝產(chǎn)出/投入產(chǎn)值增值空白—32000.00———生物磷肥8036148.159481.559401.55117.5生物鉀肥10040177.7813511.1813411.18134.1生物磷鉀肥18037333.3310666.7310486.7358.3注：有機(jī)蔬菜實(shí)際價(jià)格：20元/ kg3.4.4 在蘆筍上的應(yīng)用蘆筍又名石刁柏、龍須菜，屬于百合科，為多年生宿根草本植物。圖14為紅壤上的保護(hù)地蘆筍種植。生物磷肥由于供肥均勻，降低土壤酸度，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤透氣性，促進(jìn)蘆筍健康生長(zhǎng)。施用生物磷肥較傳統(tǒng)磷肥過(guò)磷酸鈣地上部莖葉生長(zhǎng)更加健康，提高采收量和產(chǎn)品品質(zhì)。圖14 保護(hù)地蘆筍施用生物磷肥和傳統(tǒng)磷肥對(duì)比（浙江長(zhǎng)興）3.4.5在非洲菊上的應(yīng)用非洲菊是多年生常綠宿根草本植物。圖15為施用不同磷肥的非洲菊。富磷有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥（生物磷肥）含有的有機(jī)質(zhì)能刺激作物生長(zhǎng)，且供肥均勻，調(diào)節(jié)土壤酸度，改良土壤結(jié)構(gòu)，促使非洲菊植株生長(zhǎng)健壯。施用這類新型肥料的優(yōu)質(zhì)鮮切花的產(chǎn)出率高于過(guò)磷酸鈣8%。圖15保護(hù)地上的非洲菊（浙江長(zhǎng)興）四、工藝流程特點(diǎn)本產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程清晰簡(jiǎn)明，分為礦物活化、生物發(fā)酵和干燥造粒三個(gè)工序。根據(jù)實(shí)際需要，每個(gè)工序都可以形成不同階段的產(chǎn)品：產(chǎn)品A：由磷鉀等礦物組成的活化礦物粉體，可以直接施用，也可以配送到不同地點(diǎn)與不同的有機(jī)質(zhì)原料進(jìn)行發(fā)酵處理，形成產(chǎn)品B或產(chǎn)品C。以滿足有機(jī)質(zhì)原料和形成的富磷鉀有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)膱?chǎng)合。產(chǎn)品B：活化礦物粉體與有機(jī)質(zhì)在菌種作用下發(fā)酵處理后的產(chǎn)品，可以直接施用，也可以進(jìn)入下一個(gè)工序，形成高度商品化的造粒產(chǎn)品C。以滿足具有大批量有機(jī)質(zhì)原料和有機(jī)肥用戶距離較近、生產(chǎn)與用戶關(guān)聯(lián)度較高的場(chǎng)合，避免干燥造粒的成本和干燥過(guò)程中的菌群和有機(jī)酸的損失。產(chǎn)品C：將有機(jī)化處理后的富磷鉀有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥進(jìn)行干燥、造粒和包裝等成品化處理，以便用戶使用和市場(chǎng)流通過(guò)程中的儲(chǔ)存運(yùn)輸。

清華大學(xué) 2021-04-13

磷尾礦綜合利用研究

中試階段/n項(xiàng)目組年承擔(dān)了與本項(xiàng)目直接相關(guān)的項(xiàng)目有：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“鹽酸分解中低品位磷礦生產(chǎn)工業(yè)磷酸及其磷酸鹽工業(yè)化示范工程”(項(xiàng)目編號(hào)：2007BAB08B08，2007~2010已結(jié)題)，湖北省科技攻關(guān)項(xiàng)目“鹽酸濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)磷酸鹽”(項(xiàng)目編號(hào)：2007AA101C23，(項(xiàng)目編號(hào)：2007AA101C23，2007~2010已結(jié)題)，作為技術(shù)負(fù)責(zé)人參與了湖北省重大科技專項(xiàng)“電子級(jí)磷酸制備工藝研究及示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2007DA108，2007~2010已結(jié)題)。間接相關(guān)的項(xiàng)目有：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“低品位膠磷礦浮選工藝技術(shù)研究與工程示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2011BAB08B01，2011~2016已結(jié)題)，國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“中低品位難選膠磷礦高效綠色選礦技術(shù)研究及示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2013BAB07B01，2013~2015已結(jié)題)。完成了自選項(xiàng)目“磷尾礦綜合利用研究”(吳漢軍：碩士畢業(yè)論文，2015年已結(jié)題)。與湖北鄂中生態(tài)科技有限公司合作完成了“磷尾礦處理生產(chǎn)粗磷酸鹽”項(xiàng)目（2016年完成），發(fā)表與項(xiàng)目直接相關(guān)研究論文，“間接硫酸法高鎂磷尾礦中磷并制備硫酸鎂的方法”獲得國(guó)家授權(quán)專利（專利號(hào)：ZL 201410143917.7）。為該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。。本項(xiàng)目開(kāi)展了相應(yīng)工藝研究的實(shí)驗(yàn)室工作。研究了鹽酸分解磷尾礦的工藝。在分解溫度為60度條件下，鈣、鎂、磷的分解回收率均為95%以上，成功地分離出氯磷酸鈣產(chǎn)品。研究了利用硫酸銨分離分解母液中鈣元素俺的工藝條件，獲得了結(jié)晶程度好硫酸鈣產(chǎn)品，二水磷酸鈣的含量達(dá)到99%，溶液中鈣的除去率達(dá)到99.9%，較好地實(shí)現(xiàn)了鈣與磷鎂的分離。研究了磷、鎂、銨溶液中分別沉淀磷酸鎂銨和碳酸鎂的方法，獲得了純度較高的磷酸鎂銨和碳酸銨產(chǎn)品。研究了石膏轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)碳酸鈣的工藝技術(shù)，碳酸鎂達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求。石膏的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.9%，硫酸銨溶液部分循環(huán)利用，部分結(jié)晶硫酸銨產(chǎn)品。硫酸銨產(chǎn)品達(dá)到工業(yè)級(jí)質(zhì)量指標(biāo)。研究了氯化銨溶液濃縮結(jié)晶工藝技術(shù)，蒸出液用于氨水配制，結(jié)晶氯化銨母液循環(huán)利用，氯化銨產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)級(jí)品指標(biāo)。并對(duì)整過(guò)磷礦處理工程進(jìn)行了水平衡實(shí)驗(yàn)，整過(guò)過(guò)程無(wú)廢水排放，CO2氣體回收利用，無(wú)廢氣排放。只有少量的硅渣排放，由于硅渣呈中性，可以用于生產(chǎn)水泥或路基材料。所形成的成果正在申報(bào)專利。基本完成了實(shí)驗(yàn)室研究。目前正處于中試階段。。本項(xiàng)目截止目前為止，已投入資金60萬(wàn)元，投入人力10人，進(jìn)行了1年半的研究。成果應(yīng)用正在與相關(guān)磷化工企業(yè)聯(lián)系，準(zhǔn)備推廣實(shí)施。。支持額度：。300。萬(wàn)元。承接單位：。湖北省。項(xiàng)目進(jìn)展：。項(xiàng)目組年承擔(dān)了與本項(xiàng)目直接相關(guān)的項(xiàng)目有：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“鹽酸分解中低品位磷礦生產(chǎn)工業(yè)磷酸及其磷酸鹽工業(yè)化示范工程”(項(xiàng)目編號(hào)：2007BAB08B08，2007~2010已結(jié)題)，湖北省科技攻關(guān)項(xiàng)目“鹽酸濕法磷酸生產(chǎn)工業(yè)磷酸鹽”(項(xiàng)目編號(hào)：2007AA101C23，(項(xiàng)目編號(hào)：2007AA101C23，2007~2010已結(jié)題)，作為技術(shù)負(fù)責(zé)人參與了湖北省重大科技專項(xiàng)“電子級(jí)磷酸制備工藝研究及示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2007DA108，2007~2010已結(jié)題)。間接相關(guān)的項(xiàng)目有：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“低品位膠磷礦浮選工藝技術(shù)研究與工程示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2011BAB08B01，2011~2016已結(jié)題)，國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目子課題“中低品位難選膠磷礦高效綠色選礦技術(shù)研究及示范”(項(xiàng)目編號(hào)：2013BAB07B01，2013~2015已結(jié)題)。完成了自選項(xiàng)目“磷尾礦綜合利用研究”(吳漢軍：碩士畢業(yè)論文，2015年已結(jié)題)。與湖北鄂中生態(tài)科技有限公司合作完成了“磷尾礦處理生產(chǎn)粗磷酸鹽”項(xiàng)目（2016年完成），發(fā)表與項(xiàng)目直接相關(guān)研究論文，“間接硫酸法高鎂磷尾礦中磷并制備硫酸鎂的方法”獲得國(guó)家授權(quán)專利（專利號(hào)：ZL 201410143917.7）。為該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。。項(xiàng)目基本內(nèi)容：。本項(xiàng)目開(kāi)展了相應(yīng)工藝研究的實(shí)驗(yàn)室工作。研究了鹽酸分解磷尾礦的工藝。在分解溫度為60度條件下，鈣、鎂、磷的分解回收率均為95%以上，成功地分離出氯磷酸鈣產(chǎn)品。研究了利用硫酸銨分離分解母液中鈣元素俺的工藝條件，獲得了結(jié)晶程度好硫酸鈣產(chǎn)品，二水磷酸鈣的含量達(dá)到99%，溶液中鈣的除去率達(dá)到99.9%，較好地實(shí)現(xiàn)了鈣與磷鎂的分離。研究了磷、鎂、銨溶液中分別沉淀磷酸鎂銨和碳酸鎂的方法，獲得了純度較高的磷酸鎂銨和碳酸銨產(chǎn)品。研究了石膏轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)碳酸鈣的工藝技術(shù)，碳酸鎂達(dá)到工業(yè)指標(biāo)要求。石膏的轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.9%，硫酸銨溶液部分循環(huán)利用，部分結(jié)晶硫酸銨產(chǎn)品。硫酸銨產(chǎn)品達(dá)到工業(yè)級(jí)質(zhì)量指標(biāo)。研究了氯化銨溶液濃縮結(jié)晶工藝技術(shù)，蒸出液用于氨水配制，結(jié)晶氯化銨母液循環(huán)利用，氯化銨產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)級(jí)品指標(biāo)。并對(duì)整過(guò)磷礦處理工程進(jìn)行了水平衡實(shí)驗(yàn)，整過(guò)過(guò)程無(wú)廢水排放，CO2氣體回收利用，無(wú)廢氣排放。只有少量的硅渣排放，由于硅渣呈中性，可以用于生產(chǎn)水泥或路基材料。所形成的成果正在申報(bào)專利。基本完成了實(shí)驗(yàn)室研究。目前正處于中試階段。

武漢工程大學(xué) 2021-04-11

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