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沸石在农业的应用

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沸石 (zeolite) 是一种矿物质。它在1756年由名为 Fredrich Cronstet 的瑞典矿物学家在瑞典一个铜矿发现。被发现的沸石属于完整水晶体状,在希腊,zeolite 的意思是沸腾石,因为沸石出现在火山地帶,乃由火山灰与碱性液体经过千年的化学反应而形成。Zeolite 种类计有 analcime、chabazite、clinoptilolite、erionite、ferrierite、heulandite、laumonite、mordenite 及 phillipsite,当中就以 clinoptilolite 最为广泛使用。目前市面上所注明的天然沸石多数属于 clinoptilolite 沸石。

沸石的结构不一,不同的结构因此就形成不同的沸石种类,但全部的沸石都拥有一个共同点,就是物理与化学结构中拥有较广阔的洞系如蜂窩般的空间可增加其吸收力及负离子交换能力。若把这空间化为面积来谈,那么每克的空间就相等于数百平方米之大,固此沸石被称为有效的离子交换能力者。再说,沸石本身拥有负离子能捕捉來自钠、钾、钡及钙的阳离子同時也可吸收碳酸盐及硝酸盐离子固称为极佳的离子交换物质。

沸石最大的效能即拥有这等空间可容纳水分高达其重量的60%及各种物质自由进出而不破坏其结构,再加上其独特物质性使到它的用途宽广,包括纯化水源、吸掉臭味、清除重金属等作用。由于沸石拥有容纳水分的能力,那么土壤湿度就得以保养可供作物根系在干燥季节時使用。

高纯度的沸石已在超过50个国家发现,绝多数來自火山地帶。一些潜在地区如埃塞俄比亚 (Ethiopia) 据知拥有数百万吨高纯度的沸石仍未挖掘出來,其它潜在地区如肯雅及坦桑尼亚也仍未将沸石出土。此外古巴、美国、苏联、日本、意大利及南非等都是潜在的沸石出产国家。

一克重的沸石能容纳2.2毫克的铵离子,这项阳离子交换能力已用于生产出缓释肥。除此之外,它亦能阻止铵硝化成硝酸盐而流失进而增加氮的有效率。总而言之,沸石可作为良好的土壤改良剂,包括提高含水能力高也可用于溶解固体肥料。

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沸石可提高土壤酸碱度而减少石灰粉的使用。这是由于其物质拥有碱性成份的离子所致。如果在施放氮肥及磷肥的同時也施放些沸石可将这两种养分量提高。同样地,钾阳离子也会因沸石的施放而提高。这些就是沸石能调节养分使其效率提升的好处。Torii(1978)曾报导,每亩施放4 – 8吨的沸石使到蘋果产量增加了13 – 38%。如果每棵作物施放2 – 8公斤的沸石当可提升园间作物表现,一些研究已证明沸石在谷类及蔬果的采用产生正面效益。沸石能保养土壤里的养分尤其氮与钾免于流失乃是它的功用之一。


沸石具有的功能使到合成沸石引应而生。目前市面拥有不下150种的合成沸石。沸石在世界的总产量约3.5百万吨,其中18%为天然沸石,其它的为合成沸石 (2001年)。这种天然矿物质对土壤及肥料所产生的正面效益相信有助于提升各自园间作物的表现。

 

资料来源:

1. Ahmed Osumanu Haruna et al., Towards Efficient Utilization of Nitrogen Based Fertilizers, UPM, 2014.
2. Ersin Polat et al., “Use of Natural Zeolite (Clinoptilolite)In Agriculture, Journal of Fruit and Ornamental Plant Research, Vol. 12, 2004.

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