31  基于新材料炭吸附聚谷氨酸化肥减量增效技术

　　一、技术名称：基于新材料炭吸附聚谷氨酸化肥减量增效技术 

　　二、技术类别：减碳技术

　　三、所属领域及适用范围：农业 农业种植 

　　四、该技术应用现状及产业化情况

　　化肥作为最重要的农业生产资料，是建设现代化农业的重要支撑， 是粮食安全的根本保障。但长期过量施用化学肥料会导致耕地土壤板 结、地力下降、农业生产成本增加、农产品品质降低以及农业面源污染 等系列问题。提升耕地质量，改善农田生态环境，促进精准施肥已成为 助推我国现代农业发展的重要途径。基于新材料炭吸附聚谷氨酸化肥 减量增效技术是一种生产土壤改良产品的技术，它采用好氧发酵、炭 化、交联技术制备而成的炭吸附聚谷氨酸，既可增加聚谷氨酸的稳定 性，又能增强吸附和缓释能力，从而提高化肥利用率，减少化肥施用。 同时，该技术可有效改善土壤质量，提升作物的产量与品质。经过大田 施用验证，在每亩化肥减量 20%的情况下，农产品的增产率可达 8%～13%。目前，该技术已在河南、新疆、黑龙江、吉林等省（区）多个区 域推广应用，施用作物包括小麦、玉米、水稻、花生等，累计种植面积2600 万亩，经济环境综合效益良好。

　　五、技术内容

　　1.技术原理 

       该技术以谷氨酸钠为主要原料，采用好氧生物发酵工艺制备出聚谷氨酸。通过炭化工艺使聚谷氨酸吸附在活性炭表面，同时进行交联，形成炭吸附聚谷氨酸。炭吸附聚谷氨酸具有保水、保肥性，可吸附化肥中的养分离子，起到缓释作用，从而提高化肥利用率，减少化肥施用 量，同时可有效改善土壤质量，提升作物的产量与品质。

　　2.关键技术

　　（1）炭吸附聚谷氨酸发酵工艺及设备技术

       将原料投入发酵反应 器中，在供氧系统、冷热水循环和自动化控制系统联合作用下，原料经 灭菌、接种、发酵、通氧、发酵等过程生成聚谷氨酸。

　　（2）炭化和交联技术

       通过创新的炭化工艺，将活性炭以适当比 例加入到发酵液中，在适合温度下搅拌混合，使聚谷氨酸吸附在活性 炭表面，形成炭吸附聚谷氨酸。

　　3.工艺流程

图1 炭吸附聚谷氨酸制备工艺流程图

　　六、主要技术指标

　　1.聚谷氨酸浓度：≥10g/L；

　　2.有机质含量：≥80g/L；

　　3.pH：4.0～6.0；

　　4.水不溶物：≤10g/L。

　　七、技术鉴定及获奖情况

　　该技术已获得国家发明专利 3 项。2016 年，该技术产品通过中国 植物营养与肥料学会组织的科技成果评价；2017 年 11 月，聚谷氨酸有 机水溶肥料荣获农业部首家肥料正式登记证；2018 年被河南省科技厅 列入《河南省节能低碳与环境污染防治技术指导目录》；2019 年 12 月， 通过河南省科学技术信息研究院组织的科技成果评价。 

　　八、典型用户及投资效益

　　典型用户：西华县为农供销联合合作社、巴里坤自治县良种场等 

      典型案例 1

　　案例名称：河南西华县化肥减量增效项目

　　建设规模：耕地面积 5800 亩。建设条件：由于施用化肥过量，造 成土壤板结、碱化，有机质下降，种植成本高。主要建设内容：通过科 普讲座，在当地施肥习惯的基础上，通过化肥减量增效技术，每亩减少 化肥施用量 7 公斤。主要产品：新材料炭吸附聚谷氨酸化肥。项目总 投资 17.4 万元，建设期 8 个月。年碳减排量 230tCO2，碳减排成本为750~770 元/tCO2，经济效益 47.12 万元。

　　典型案例 2 

　　案例名称：新疆巴里坤县化肥减量增效项目

　　建设规模：种植面积 6000 亩。建设条件：新疆巴里坤县是哈密市 的小麦主产区，过量施肥造成土壤板结。主要建设内容：在当地施肥习 惯的基础上，通过化肥减量增效技术，每亩减少化肥施用量 6 公斤。 主要产品：新材料炭吸附聚谷氨酸化肥。项目总投资 18 万元，建设期8 个月。年碳减排量 205tCO2，碳减排成本为 870~890 元/tCO2，经济效益 47.7 万元。

　　九、推广前景和减排潜力

　　预计未来 5 年，该技术可推广应用 5000 万亩，技术预期推广比例将达到 3%，项目总投资 15 亿元，可实现年碳减排能力为 190 万 tCO2。

由武汉节能协会办公室整理