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有机钾肥:从源头上缓解我国钾资源短缺
2022年18期 发行日期:2022-09-19
作者:■ 中国化工学会化肥专委会副秘书长 亓昭英

  有机钾肥是一种新型钾肥,含有2个有机碳、不超过30个聚合度的糖及糖醛酸、不超过30个碳的含钾有机酸,可对作物提供小分子有机钾营养。这种新型钾肥通过创新专利技术工艺和颠覆传统钾肥的吸收模式——以根系胞饮式吸收方式,让我国当前钾资源越来越贫乏的痛点从源头上得到了缓解,同时让“青山绿水,金山银山”成为了可能。

有机钾肥的原料

  1.对无机钾原料的选择

  无机钾原料有氯化钾(KCl)、硫酸钾(K2SO)、硝酸钾(KNO)、碳酸钾(K2CO)、磷酸二氢钾(KH2PO)和氢氧化钾(KOH)。应本着成本最小化,环境质量最优化,经济效益最大化原则,优选价格最便宜的KCl,第二选择为含钾12%~14%的草木灰。

  2.对有机原料的选择

  有机废弃物如人、畜、禽粪污,农作物秸秆及园林废弃物,活性污泥,厨余垃圾,以植物、动物为原料经工业加工的含有机碳化物的废弃物等。包括食品废渣、酒糟、豆渣、醋渣,木糖醇渣、糠醛渣等。其共同特点是含有高分子聚合物,如纤维素、半纤维素、果胶质、本质素、淀粉质、蛋白质、脂肪质和多糖质。进入工艺流程的有机固废原料在除杂后应符合国家标准限量要求。

  3.利用有机固废做原料生产小分子有机钾肥工艺

  该生产过程是在酸催化剂作用下的水解工艺。将有机高聚物催化水解成小分子有机营养物——不同聚合度的糖类、糖醛酸类,不同碳数的有机酸类,以及不同聚合度的氨基酸、肽类、黄腐酸类、脂肪酸类、糖醇类等,分子量都在500以下。

  这种工艺不是普通的化学反应,而是小分子有机营养物和钾离子通过化学催化水解和机械力化学的循环研磨,使小分子有机和钾离子强制结合形成小分子有机钾肥,呈小分子状态。打破了传统有机质只靠堆肥发酵产生腐植酸的单一模式,增加了水解小分子化创新模式。。

小分子有机钾肥的根系吸收机理

  无机钾肥是通过根系细胞膜的离子渗透吸收。此种吸收方式是有条件的:含钾离子的土壤溶液浓度要小于根系细胞液浓度,钾离子才能透过根系的胞膜进入根系细胞液中。如果含钾离子土壤溶液浓度大于根系细胞液浓度,就会发生反渗透,使根系细胞中的水分倒渗到土壤溶液中,发生根系细胞萎蔫,就是烧根。离子选择性渗透吸收的速度较缓慢。

  小分子有机营养物不是通过根系细胞膜的离子选择性渗透吸收,而是胞饮式吸收。根系细胞膜往细胞内下陷成为口袋状,小分子有机营养随着细胞膜下陷的“口袋”进入细胞内;然后通过细胞中生物酶的作用,使小分子有机营养正式进入细胞中被吸收。从面避免了钾离子的选择性离子渗透吸收,吸收速度快,促进作物生长,可缩短生长期7~10天,实现提前收获,使用户受益。

  小分子有机水溶性钾肥依据GB/T 17419-2018标准,含有机质的叶面肥料,是原国标含氨基酸的叶面肥经修改而成,适用于水肥一体化的节水节肥节人工的滴灌、微灌和无人机施肥。GB/T 17419-2018规定指标:有机质≥10%,N+P2O+K2O≥8%,微量元素总量(金属计)≥2.0%,N+P2O+K2O中单一养分不能低于1%。一般情况下,企业标准控制N+P2O+K2O≥12%,其中N为1.3%, P2O为1.1%,总计为2.4%。K2O≥9.6%,按K2O≥10.0%进行控制。加入的氯化钾商品量为16.7%,每吨小分子有机钾肥加入的95%氯化钾量为176千克。有机质参考≥15%。干基计小分子有机物含有机质≥70%,小分子有机钾肥浓度不低于25%。

  在小分子水溶肥中,小分子有机钾肥浓度为≥25%,其中K2O养分≥10%。用此原理也可以生产有机氮肥、有机磷肥和有机氮、磷、钾复合肥。

小分子有机钾肥的优越性

  小分子有机钾肥的优越性主要有以下几方面:

  一是有机钾肥根系吸收的速度比无机钾肥快,24小时根系发生变化,48小时地上部分茎叶发生变化,避免了单纯无机钾肥的烧根问题。

  二是小分子有机钾肥是有机分子形态,不呈离子状态,不能同土壤中的SiO2反应进入Si的四个空轨道,引起Si对K+的固定,避免了土壤的固定损失,钾营养的利用率可以提高到80%~90%以上(固体和液体二种)。在同样的肥效前提下,从根本上降低了对无机化学钾肥的消耗量。

  三是在“有机肥小分子化、化肥有机化”方面迈出了坚实的一步。

  四是土壤得到明显改良,疏松理化性状明显变好,为健康土壤、环境生态打开了通道。

  目前,小分子有机钾肥在农田中的施用取得了良好的效果。在广东菜心、辣椒、黄瓜,广西辣椒、西红柿、火龙果、柑橘等农田应用试验中,小分子有机钾肥同纯硫酸钾肥等重量对比试验,可增产15%~20%。使硫酸钾肥的施用量减少63%。小分子有机水溶性有机钾肥同纯无机氯化钾肥在等K2O养分对比,可增产40%~50%。

  小分子有机钾肥和有机氮肥、有机磷酸及有机氮、磷、钾复合肥的生产装置已获实用新型专利(《一种无机化肥有机化的整套装置》。目前已经在广东、广西、河北、湖北、上海等地建成14家生产厂。


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