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青岛日报社/观海新闻8月3日讯 日前,由共青团中央、人力资源社会保障部、农业农村部等共同主办的第九届“创青春”中国青年创新创业大赛(乡村振兴专项)在江苏落下帷幕,青岛大学环境科学与工程学院“造就‘肥’凡——绿色高端流体螯合肥料引领者”项目从全国5178个项目中脱颖而出,凭借技术硬、创新性强、社会价值高、发展前景优等特点斩获金奖。该团队经过6年自主攻关,以高效糖醇螯合技术,破解了糖醇螯合肥长期以来存在的稳定性差、质量缺乏保障等问题,产品效能达到国际领先水平,在山东、四川、辽宁等地上万亩示范推广试验中,实现不同作物增产10-50%。目前团队已经与青岛有关企业达成合作,产品很快将正式推向市场。

穿上“工作服”通过“门禁”,脱下“工作服”被作物吸收

“螯”是螃蟹等节肢动物的第一对脚,简单来讲,螯合肥就像螃蟹的螯一样,能够把作物所需的矿质元素“擒拿”住,同时又可以随着时间及环境变化把矿质元素“释放”出来,进而使作物对养分的吸收更加顺利、充分、合理。

“造就‘肥’凡——绿色高端流体螯合肥料引领者”项目导师、青岛大学环境科学与工程学院教授颜冬云告诉记者,普通的钾肥、钙镁磷肥等肥料中的矿质元素是以金属离子形式被作物吸收,但是这种离子形式接触到土壤之后,很容易被土壤固定,不但使作物吸收效率大打折扣,而且容易造成土壤板结、酸化、盐碱化等问题;如果改为叶面喷施,虽然减少了肥料与土壤的接触,但由于植物韧皮部呈现碱性,金属离子在碱性环境下很容易驻留,被“拦截”在叶面上,同样不利于作物吸收。螯合肥就如同给矿质元素包裹了一层“工作服”,在碱性环境下照样“畅通无阻”,这样就可以通过叶片“门禁”,向茎部、根部等部位迁移。随着时间及环境变化,螯合肥逐渐脱下“工作服”,被“释放”出来的矿质元素就可以被作物高效吸收。

像传统氮肥在大剂量使用之后,作物的吸收率仅有30%。而糖醇螯合肥的使用就如同“滴灌”一样,用量很小,作物吸收效率却很高,促进作物生长的同时,可以有效保护农田生态环境。

找到平衡点,让“工作服”包裹不能太紧密或太松散

当前我国在螯合肥生产方面所使用的螯合剂主要为EDTA、氨基酸和糖醇。但是EDTA螯合能力过强,对矿质元素包裹过于紧密,不利于作物吸收,氨基酸原料则成本较高,且两者都会造成一定程度的土壤污染。相比之下,糖醇纯度较高,不存在二次污染问题,是新型绿色鳌合肥的理想原料。不过,市面上的糖醇螯合肥多存在稳定性差(例如螯合物解体)、质量缺乏保障等问题,这也极大制约了糖醇螯合肥的市场发展。

自2016年起,颜冬云教授团队针对兖矿集团研发山梨醇系列肥料的有关需求,开始对糖醇螯合肥进行攻关。团队经过在各种环境下反复测试,不断调整配方、改进生产工艺,最终彻底解决了肥料的有效形态问题。“简单来说就是要不断试验,找到一个平衡点,让糖醇对矿质元素的包裹不能太紧密,影响作物吸收;同时又不能包裹太松散,导致螯合物解体。”

团队还创制了螯合物的分离提纯方法,在提取过程中不破坏糖醇螯合物结构,并实现了提取剂的循环使用,整个过程无“三废”产生。在此之前,市面上的糖醇螯合肥鱼目混珠、品质参差不齐,除了稳定性问题以外,就是因为缺乏分离提纯方法,肥料中糖醇螯合物的含量究竟有多少,无从得知。而颜冬云教授团队破解这个技术难题之后,就可以控制糖醇螯合物在肥料中的纯度。

当然,糖醇螯合肥也并不是纯度越高效果就越好。颜冬云告诉记者,以花生为例,经过两年的对比实验,100%纯度的糖醇螯合钙肥料可以使花生增产率达到12.5%;60%纯度的糖醇螯合钙肥料却可以使增产率接近28%。不同作物有不同的“喜好”,所以糖醇螯合肥的配方、生产工艺、纯度等也不尽相同。

建立作物反馈机制,满足不同作物“胃口”

为了弄清楚不同作物的“胃口”,颜冬云教授团队建立了先进、成熟的作物反馈机制,对研发出来的肥料进行多地域、多种类作物跟踪式试验,根据肥效数据对生产工艺参数进行优化,实现“一作物一产品”。

比如有些作物需要在叶片中重点施加糖醇螯合肥,以促进光合作用;有些块茎类作物则需要让矿质元素更多地迁移到根茎部位,以改良产品品质。通过测试叶片、茎部、根部等位置的矿质元素含量,以及其他肥效数据,就可以知道作物到底“吃”得好不好。

目前,颜冬云教授团队已在山东、四川、辽宁等地区开展了上万亩示范推广试验,涉及马铃薯、小麦、玉米、花生、苹果、葡萄等多种作物,不同作物增产率达到10-50%。“我使用青岛大学的糖醇螯合肥已经3年了,花生单株饱果数提高了,产量提高15%以上,还减少了农药的施用。”即墨区华山镇后花园村村民王存峰连连称赞。辽宁省义县辽峰葡萄合作社负责人景玺说:“葡萄施用糖醇螯合肥后裂果现象消失了,甜度高,口感好,明年还会继续大规模使用。”

与国际上最先进的糖醇螯合肥产品相比,颜冬云教授团队研发的同类产品毫不逊色,而且在多项指标中表现更优。比如与美国某公司产品相比,同样施加到马铃薯上,双方产品对作物的增产效果差不多,但颜冬云教授团队产品的迁移性更好,马铃薯的钙含量更高,品质更佳。同时,颜冬云教授团队产品价格定位仅有国外产品的30%。

据估算,目前国内糖醇螯合肥市场规模为87亿元,在各类肥料中尚属于“小众”产品,但随着绿色农业的发展,糖醇螯合肥的市场占有率正在不断扩大,预计未来可达到2000亿元的市场规模。就在第九届“创青春”中国青年创新创业大赛(乡村振兴专项)金奖颁出之时,来自寿光、临邑等地的多家农企纷纷向颜冬云教授团队递上“橄榄枝”,寻求合作。目前,团队已经与青岛有关企业达成合作,产品很快将正式推向市场。(青岛日报/观海新闻记者 王沐源)

关键词: 新型肥料