化学 原来我们都错怪金坷垃了

2007年,河南南阳地区的某个化肥厂,推出了一种名为“金坷垃”,号称可以促进植物矿物质吸收,能大幅度提高农产品产量的肥料添加剂。系列广告在周边县市级电视台滚动播出,并且跟随着卫视信号传遍全国。
非洲农业不发达,必须要有金坷垃!
肥料掺了金坷垃,一袋能顶两袋撒!
肥料掺了金坷垃,不流失,不蒸发,零浪费!
肥料掺了金坷垃,小麦亩产一千八!
虽然“金坷垃”在农资市场并未获得多少反响,但天雷滚滚的台词和脚本,却使其跟随着UGC视频与二次元文化的兴起而爆红,被公认为中国网络鬼畜文化的始祖和根基。这个经典模因,早已从华人网民恶搞和揶揄的对象,发展成了一种独特的网络亚文化,以至于让我们忘记了它作为一件“产品”最基本的属性。
虽然金坷垃已沦为笑柄,但它真的只是虚假宣传的“智商税”吗?它真的有其宣传的那些作用吗?它的化学本质是什么呢?
其实我们都“错怪”金坷垃了
它有什么作用?
无论是金坷垃的广告语,还是印在包装袋背后的说明书中,厂家都在反复强调其使用方法的关键字是“掺”。直接撒地里,是没有用的。
比如——
不难看出,金坷垃不是一种“万能肥料”,而更类似于一种化肥添加剂。它并非是一味为耕地增加含肥量,或者是通过提升植物的内吸性来实现增产,而是通过调节酸碱度、促进微生物活动,减少化肥挥发流失等等方式,来改善土壤质量,从而在根源上解决困扰现代农业效率的难题。
(上图这段关于产品功能原理的描述,应该也是金坷垃通篇“胡说八道”的营销话术中,为数不多能够归入“一本正经”范畴的内容了。)
众所周知,化肥在提升农作物产量的同时,也会给农业生态带来了严重危害。在1950~1970年间,全球化肥的消耗量增长了400%,但农作物的产量只增长了50%,伴随着这种完全不成比例的回报的恶果,是土壤和地表、地下水资源的严重污染。
而金坷垃,就是防止化肥流失的“化肥保护神”
它的化学成分是什么?
知乎上有网友买到了正品金坷垃(当然我这篇文大部分都是“借鉴”的知乎),并测定了其主要成分,配合B站UP的电镜图片,发现原来它是——
沸石
天然沸石是一类分布很广的硅酸盐类矿物。由通过共用氧连结在一起的硅氧四面体和铝氧四面体三维格架组成,三价铝取代四价硅产生的过剩负电荷由一价或二价的金属阳离子,通常为碱金属或碱土金属阳离子所平衡。
看到这里,相信大家都已经能猜出金坷垃保护肥料的原理了
在微观尺度上,形成沸石的各个元素会组成一个类似于笼子(Cage)的结构,并且携带一定负电荷。由于负电荷的存在,沸石会吸附一些阳离子,例如钠离子(Na+), 钾离子(K+),铵根离子(NH4+), 汞离子(Hg2+),铜离子(Cu2+)等等。这些吸附作用(Adsorption)就是沸石发挥作用的基础。
前面提到过,化肥在提升农作物产量的同时,也给农业生态带来了严重危害,根本原因,其一是化肥不可逆的挥发性。目前市面上流通的铵盐化肥,在常温下就会缓慢挥发,并且易溶于水,在日常灌溉和雨季中会大量流失,故并不能完全利用,没有完全利用的还会污染环境(这也造成了我国三大粮食作物的化肥利用率,常年在35%左右徘徊)
施肥大部分施的是尿素,主要成分是NH4+。如果施用过多,植物无法吸收利用,NH4+就会经过硝化作用(nitrification)转化成NO3-(Nitrate ). NO3-极易溶于水,经常随着农业排水进入湖泊河流中,污染收纳水体水质。
如果农民使用了金坷垃,哦不,是沸石(zeolite), 土壤对NH4+的吸附大大增强。换言之,如果作物无法快速吸收NH4+,多余的NH4+会受到负电荷的吸引,进入沸石的cage中,安稳下来。等到土壤中NH4+浓度降低,沸石又会释放NH4+供作物吸收。
因此,金坷垃的作用有两个:
a. 吸附多余的NH4+,防止转换成NO3-流失掉;
b. 在NH4+浓度降低,释放NH4+供作物生长。