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科普专栏 丨⑧ 回归土地:磷石膏的农业“魔法”--改良盐碱地与补充作物养分

  • 2026-10-23 04:35:07
科普专栏 丨⑧ 回归土地:磷石膏的农业“魔法”--改良盐碱地与补充作物养分

在“双碳”目标与“循环经济”理念不断推进的今天,如何让工业废弃物实现资源化利用,已成为绿色发展的重要课题。磷石膏,正是其中备受关注的一类典型工业副产物。

磷石膏是湿法制磷酸过程中产生的最大量固体废弃物。据统计,每生产1吨磷酸,约伴生4.5~5吨磷石膏。随着全球磷化工产业快速发展,大量磷石膏长期堆存,不仅占用土地资源,还带来环境风险,因此其高效、安全利用成为磷化工产业关注的焦点。

▲ 磷石膏堆存现状与历年产量

然而,从农业和土壤科学的角度来看,磷石膏并非一无用处的“废物”。其主要化学成分为二水硫酸钙(CaSO4·2H2O),富含作物生长必需的钙、硫等中量元素,并伴有适量的有效磷、硅、镁、锌等微量组分。这种独特的组分结构,使其在盐碱地改良和作物养分补充方面具有得天独厚的优势。

当这种呈微酸性的工业副产物经过严格的无害化处理并重新“回归土地”,不仅改善退化土壤环境,还能提升农作物产量与品质,实现工业固废资源化与农业生态修复的“双赢”。

“魔法”一:改良盐碱地,重塑土壤环境

盐碱地治理的核心问题,在于解决土壤中过高的交换性钠离子(Na+)含量问题。钠离子过多会导致土壤板结、透水性差、作物难以正常生长。

磷石膏在这一过程中发挥着重要作用。

施入土壤后,磷石膏释放出的钙离子(Ca2+)会迅速置换吸附在土壤胶体上的钠离子(Na+),降低土壤钠化程度。被置换出的钠离子进一步与硫酸根结合形成易溶盐类,在灌溉或降雨条件下被淋洗至土层以下,从而实现脱盐降碱。

与此同时,钙离子的引入还能促使土壤颗粒絮凝,形成了疏松多孔的团粒结构,彻底打破了原本密不透水的板结状态。这种结构的重塑不仅增强了土壤的渗透性与通气性,还配合磷石膏自身的酸性特质有效中和了碱性环境,为作物根系重塑了健康的呼吸空间,更有利于作物根系生长。

简单来说,磷石膏不仅能“降盐”,还能“松土”,帮助盐碱地逐步恢复耕作能力。

▲ 磷石膏改善盐碱土示意图

“魔法”二:补充关键养分,提升作物品质

磷石膏不仅是土壤改良剂,更是优质的中微量元素补充源。

它所富含的钙元素是植物细胞壁合成的基石,能显著提升植株的机械强度与抗倒伏能力,同时减少裂果及苦痘病等生理病害,提升储藏品质。与此同时,磷石膏提供的硫元素直接参与含硫氨基酸与蛋白质的合成,对提升葱蒜类作物的独特风味、油料作物的出油率以及粮食作物的蛋白质含量具有关键作用。

此外,其中残余的有效磷以及硅、镁、锌等微量元素,以天然的平衡形式全方位调节作物的代谢活性,弥补了常规氮磷钾肥的不足,实现了作物产量与品质的协同增益。

因此,磷石膏不仅是“土壤修复剂”,也是“养分补给站”,有助于实现作物产量与品质同步提升。

▲ 磷石膏对作物功效机制简图

实践案例:让盐碱地重新焕发生机

磷石膏的农业利用在我国多个典型盐碱区已取得显著的实证效果。

在我国西北干旱区,采用“磷石膏基土壤改良剂+滴灌精准淋盐”模式治理盐碱地。实践表明,施用后土壤pH值和盐分含量显著下降,供试作物玉米增产18.4%,且作物生长状况稳定。

在沿海滩涂地区,磷石膏还能显著加速海涂土壤的脱盐过程,原本需要5至10年才能耕种的荒地,通过科学改良后,1~2年即可利用,大幅提高了土地开发效率。

这些实践不仅增加了有效耕地面积,还显著改善了区域生态系统,带来了巨大的社会与生态效益。

▲ 磷石膏改良盐碱地实践应用

科学使用是关键:无害化处理与精准施用缺一不可

尽管磷石膏具备多重农业价值,但其本质仍属于工业副产物,安全使用仍是前提。

在进入农田之前,磷石膏必须实施严格的无害化预处理,包括利用水洗脱氟工艺降低氟含量,使用碱性物质中和游离酸,以及通过长期的陈化稳定化处理来降低有害杂质的活性。

只有各项指标严格符合《耕地质量等级标准》及相关环保限量标准,方可进入农田环境。在具体的应用策略上,应遵循“测土配方、精准施用”原则,根据土壤盐碱程度与作物需求精准定量,建立闭环应用体系,以发挥理化修复潜力并规避离子失衡风险。

科学、安全、精准,是磷石膏农业利用能够长期推广的关键。

从曾经的“环境包袱”到如今的“农业资源”,磷石膏的价值转变,正是循环经济理念的生动体现。

通过科学引入农田生态系统,磷石膏在改良盐碱地、平衡作物营养方面展现出独特优势。这不仅是解决大宗工业固废去路的低碳路径,更是保障国家粮食安全、提升耕地质量的重要技术补充。

未来,随着无害化处理工艺与精准施肥技术的持续升级,磷石膏的应用将更加标准化,让更多的废石转化为沃土,守护广袤农田的丰收前景。

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参考资料与延伸阅读

[1]石膏改良盐碱土研究进展,https://doi.org/10.12302/j.issn.1000-2006.202209047

[2]酸性磷石膏助力盐碱地实现“从白到绿”,https://dzb.xfrb.com.cn/Html/2025-10-29/70822.html

[3]盐渍化土壤隔盐脱盐材料及技术研究进展,http://doi.org/10.13348/j.cnki.sjlyyj.2022.0111.y

[4]磷石膏的农业利用研究进展,http://doi.org/10.3969/j.issn.1007-6220.2017.09.013

[5]施用磷石膏对甘肃引黄灌区重度盐碱地改良效果研究,http://doi.org/10.3969/j.issn.1674-1021.2021.03.014

[6]吉林日报. 大安:治碱“稻”路,https://www.cas.cn/cm/202210/t20221024_4852202.shtml

[7]国家标准《耕地质量等级》(GB/T 33469-2016),https://openstd.samr.gov.cn/bzgk/std/newGbInfo?hcno=7A4B6A0E4EB682326EFF26C338F10698

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