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螯合态中微量元素肥料现状分析及前景展望

当前常用的微量元素分为易溶性无机盐、难溶性无机盐和螯合态等类型，易溶性无机盐有硫酸盐、氯化物和硝酸盐等，难溶性无机盐多为磷酸盐、碳酸盐、氧化物和硫化物类物质，螯合态是与微量元素（硼、钼、氯除外）螯合而生成的螯合物。促进植物对中微量元素的吸收和利用，发挥中微量元素的最大功效是中微量元素肥料发展的关键。由于铁、锰、锌、铜等无机矿质元素进入土壤后极易被固定，部分元素间还存在拮抗作用，故以无机盐形式直接施入土壤的有效性较差，难以被作物利用。相较于传统无机盐类型的中微量元素肥，螯合态中微量元素肥具有稳定性好、不易被土壤固定、易溶于水、利于作物吸收等优点，且更适合用作水溶肥和叶面肥，使用较为方便，中微量元素螯合技术成为中微量元素肥料产业发展的重要因素之一。螯合剂是通过其本身含有的多个配位原子与目标中微量金属元素配位生成具有环状结构的络合物，因此螯合剂的不同往往使螯合态中微量元素肥的溶解性、稳定性、作物吸收效率等存在明显差异。常用的螯合剂包括氨基羧酸、羟基羧酸、羟氨基羧酸、氨基酸、有机多元膦酸、多磷酸盐和硅酸盐等。

随着化肥行业的快速发展，目前螯合剂的种类从乙二胺四乙酸（EDTA）、二乙烯三胺五乙酸（DTPA）、亚氨基二琥珀酸（IDHA）、乙二胺二邻羟苯基乙酸（EDDHA）、N,N′-二(2-羟苄基)乙二氨-N,N′-二乙酸（HBED）发展到有机酸类、动植物提取类和天然小分子类等，形成了种类繁多的螯合肥体系。

1、化学合成类螯合剂螯合肥料

化学合成类螯合剂目前主要有EDTA、DTPA、IDHA、EDDHA、HBED等，通常含有氨基或羟基羧酸、聚磷酸盐等，此类螯合剂具有螯合性能好、性质稳定的特点。EDTA能在较宽的酸度范围内有效结合金属阳离子，并通过螯合反应生成新的物质，具有良好的螯合性能，且EDTA螯合微量元素的生产工艺较简单，设备共用性强，同时无“三废”污染，适合且易于工业化生产。DTPA类似于EDTA，是一种非生物降解型螯合剂，这也是欧盟开始限制EDTA、DTPA螯合剂使用的原因之一。

IDHA、EDDHA、HBED等是经改进后开发的新型螯合剂，其中IDHA和HBED螯合二价和三价离子，生成的螯合物性质稳定且水溶性好，能够被植物完全吸收且易降解，是目前化学合成类螯合剂发展的方向，也是为数不多可降解的化学合成螯合剂。作为一种氨基多羧酸类螯合剂，与EDTA相比，IDHA对大多数金属离子具有相似或更好的螯合性能，并且由于其良好的生物降解性，使其在农业生产中具有更广阔的应用前景。现已证实，IDHA活化Fe3+的程度高于EDTA。IDHA生产过程简单，实用高效且环保，因此作为一种高效友好的螯合剂必将受到广泛使用。EDDHA和HBED则作为更有效的螯合铁、锌的螯合剂被广泛使用。

因此，在多数国家开始将EDTA列入禁用名单的大趋势下，符合健康生态绿色农业发展要求的IDHA、EDDHA、HBED等新型绿色螯合剂具有更广阔的发展前景。

2、有机酸类螯合剂螯合肥料

有机酸类螯合剂是以有机酸（通常含羧基）为配位原子，与金属离子形成螯合物，一般有柠檬酸、草酸、氨基酸、有机磷酸等。此类螯合剂的螯合性能差，稳定性适中，但易降解，大部分都易溶于水，同时螯合物易被植物吸收，利用率高。有机酸类螯合剂普遍受酸度的影响较大，一般在偏酸性或中性条件下稳定性较好，碱性环境下易发生反应破坏结构。

以氨基酸螯合中微量元素肥料为例，农作物吸收利用微量元素的同时，也可直接吸收利用氨基酸，且螯合肥料的稳定性适中。研究表明，氨基酸的施用可以不同程度地促进蔬菜生长、提高蔬菜产量、改善蔬菜品质。

氨基酸螯合剂的螯合率较高，在特定条件下，氨基酸与微量元素的螯合率可超过95%，在螯合过程中添加一定量的抗氧化剂，可大幅提升螯合剂的螯合率，增强螯合物的稳定性。目前市场上的氨基酸原料多为畜禽养殖业的副产物，二噁英等持久性有机污染物以及重金属污染等将成为新的污染源，此类氨基酸施入土壤将带来严重的环境安全隐患。

其他有机酸也是螯合剂的一个发展方向。多肽及氨基酸类螯合剂的螯合能力优于多聚磷酸盐和有机磷酸盐的，但其螯合强度较弱，其中多肽物质能够活化肥料和土壤中的阳离子，促进作物对有效养分的吸收利用。多聚磷酸盐的螯合强度较高，能够保证微量元素在肥料和土壤中稳定存在。所以，多肽和多聚磷酸盐作为螯合剂有着明显的优势。

总之，有机酸类螯合剂目前仍是一种主要的螯合物质，但其稳定性较差，制约了作为螯合剂的发展，有关技术问题仍需进一步探究和突破。

3、动植物提取类螯合剂螯合肥料

动植物提取类螯合剂是使用天然动植物的部分有效提取成分作为螯合剂，如海藻酸、甲壳素、腐殖酸等，此类螯合剂的螯合性一般较差，但其自身营养比较全面，一般除螯合剂本身和中微量元素外，还含有大量其他活性物质，较容易被植物