文獻(xiàn)信息：趙秉強(qiáng), 袁亮. 我國綠色高效化肥產(chǎn)品創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2023, 29(11): 2143-2149. doi: 10.11674/zwyf.2023221

摘要:  綠色高效化肥因其供肥性好、利用率高、有利于協(xié)調(diào)作物高產(chǎn)施肥環(huán)境矛盾的特點(diǎn)，受到國內(nèi)外的高度關(guān)注。我國綠色高效化肥研發(fā)始于20世紀(jì)70、80年代。經(jīng)過40多年的大力研發(fā)，綠色高效化肥已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)2000萬t，應(yīng)用面積達(dá)3300多萬hm2 (約5億畝)，作物增產(chǎn)100多億kg，節(jié)肥200多萬t。我國綠色高效化肥依據(jù)增產(chǎn)增效機(jī)理，主要有4大類：1）以包膜技術(shù)優(yōu)化養(yǎng)分釋放和供應(yīng)的包膜緩釋肥料；2）利用脲酶抑制劑、硝化抑制劑調(diào)控氮肥在土壤中轉(zhuǎn)化過程的穩(wěn)定性肥料；3）尿素與醛類物質(zhì)反應(yīng)形成縮合物質(zhì)，減緩尿素溶解過程的脲醛肥料；4）將微量高效生物活性增效載體與化學(xué)肥料科學(xué)配伍，通過綜合調(diào)控“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)改善肥效的增值肥料。今后我國綠色高效肥料的發(fā)展趨勢(shì)：1)“等量增產(chǎn)”/“減量增產(chǎn)”或“減量不減產(chǎn)”；2) 增效途徑向綜合調(diào)控“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，尤其重視調(diào)動(dòng)作物根系的吸收功能；3)賦予肥料產(chǎn)品改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增強(qiáng)作物抗逆能力、保護(hù)和改良土壤等多元化功能；4) 研發(fā)和使用具有生物活性，且安全、環(huán)保、可降解的天然/植物源材料；5) 通過學(xué)科交叉融合，多策略、多機(jī)制、多途徑提高肥料應(yīng)用效果；6) 研發(fā)高效肥料與常規(guī)肥料裝置一體化生產(chǎn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大產(chǎn)能、低成本，避免二次加工；7) 在滿足養(yǎng)分高效利用的同時(shí)，還應(yīng)滿足集約化農(nóng)業(yè)減少機(jī)械作業(yè)、輕減施肥的要求。
Abstract:Green efficiency fertilizers are characterized of controlled nutrient supply, higher nutrient-use efficiency, and low risk of environmental pollution, represent one of the development trends in global fertilizer industry. The research and development of green efficiency fertilizer in China started in 1970s and 1980s, after more than 40 years of rapid development, the green efficiency fertilizer has realized industrialized production. The annual output of green efficiency fertilizers have reached 20 million tons, and applied in more than 500 million mu (33 million hectare) of farmland, increasing crop yield by10 billion kilograms and saving fertilizer input by 2 million tons. The green efficiency fertilizers in China can be calssified into four categories, according to their yield and nutrient efficiency promotion paths: the slow-release fertilizer by controlling nutrient release through coating technology; the stabilized fertilizer by addition of urease inhibitors and/or nitrification inhibitors to regulate urea/N transformation; the urea formaldehyde fertilizer by addition/condensation reaction to form UF slow-release fertilizers to slow down the hydrolysis of urea in soil; and the value-added fertilizer in which bioactive organic synergists were added to coordinate the nutrient supply and absorption in the “fertilizer-crop-soil” system comprehensively. The green efficient fertilizer research and production in the near future should focus on the following aspects: 1) Increase yield with equal or less nutrient input, or maintain yield with less nutrient input. 2) Integrated yield increase function through harmonious “fertilizer-crop-soil” system, at the core of stimulating the root absorption ability. 3) Fertilizers with multiple beneficial functions in crop quality, resistance to stress, conservation and remediation of soil. 4) Research and usage of degradable natural/plant-sourced materials with characteristics of bioactivity, safe to human and environment. 5) Increasing fertilizer efficiencies through the cross amalgamation of multiple disciplines, in multiple ways and mechanisms. 6) Trying to realize the simultaneous production of green efficiency fertilizers with common fertilizers device, to achieve high production capacity in low cost, avoiding the second procession. 7) Meeting the requirement of nutrient supply and simplified fertilization and mechanic operation at the same time.     糧食安全是“國之大者”。我國改革開放40多年來，糧食總產(chǎn)由1978年的3.05億t提高至2021年的6.83億t，人均糧食產(chǎn)量由208 kg提高至483 kg，成績(jī)舉世矚目。與此同時(shí)，我國化肥用量由1978年的884萬t提高到2021年的5191萬t，增長(zhǎng)近6倍，糧食單產(chǎn)的1/2、總產(chǎn)的1/3來自化肥的貢獻(xiàn)，化肥成為保障國家糧食安全的戰(zhàn)略物質(zhì)基礎(chǔ)。過去40年，我國綠色高效肥料科技創(chuàng)新，推動(dòng)化肥產(chǎn)業(yè)質(zhì)量替代數(shù)量發(fā)展，為保障作物增產(chǎn)、糧食安全以及協(xié)調(diào)高產(chǎn)施肥環(huán)境矛盾做出了重要貢獻(xiàn)。1.化肥產(chǎn)品創(chuàng)新     從理論上歸納，化肥產(chǎn)品創(chuàng)新主要包括無效養(yǎng)分有效化和有效養(yǎng)分高效化兩個(gè)過程[1]。化肥無效養(yǎng)分有效化產(chǎn)品創(chuàng)新，目標(biāo)是將肥料資源中的無效養(yǎng)分形態(tài)轉(zhuǎn)化為有效形態(tài)，創(chuàng)制化肥新產(chǎn)品，為植物提供有效養(yǎng)分；化肥有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新，目標(biāo)是化肥產(chǎn)品養(yǎng)分不僅有效、可以被植物吸收利用，而且要實(shí)現(xiàn)高效利用。過去170多年，化肥無效養(yǎng)分有效化產(chǎn)品創(chuàng)新，推動(dòng)建立了以合成氨和濕法磷酸為代表的現(xiàn)代化肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品體系，為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)。然而，無效養(yǎng)分有效化產(chǎn)品創(chuàng)新創(chuàng)制的尿素、磷銨、復(fù)合肥料等大宗傳統(tǒng)產(chǎn)品，存在損失性、固定性、移動(dòng)性等性能短板，效率低，作物高產(chǎn)須建立在高量施肥基礎(chǔ)之上，高產(chǎn)施肥的環(huán)境矛盾突出。進(jìn)入20世紀(jì)50年代以后，化肥有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新日益受到重視，其通過優(yōu)化產(chǎn)品的養(yǎng)分釋放、轉(zhuǎn)化、移動(dòng)，減少養(yǎng)分損失和固定退化，改善肥際和土壤環(huán)境，調(diào)動(dòng)根系的吸收功能等技術(shù)途徑，創(chuàng)制高效化肥新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)有效養(yǎng)分高效利用，理論、產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品體系不斷豐富和發(fā)展。2.我國綠色高效化肥產(chǎn)品類型與產(chǎn)業(yè)發(fā)展     國外綠色高效化產(chǎn)品創(chuàng)制和產(chǎn)業(yè)化研究主要是從20世紀(jì)60、70年代開始的，代表性產(chǎn)品有包膜緩釋肥料、生化抑制穩(wěn)定性肥料、合成微溶脲醛肥料等[2]。我國從20世紀(jì)70、80年代開始研究長(zhǎng)效碳銨、硝化/脲酶抑制劑及包裹型緩釋肥料等高效化肥產(chǎn)品[3?5]，但真正開始大量研究還是20世紀(jì)90年代以后的事情，尤其是進(jìn)入2000年以后，包膜緩釋肥料、包裹型肥料、穩(wěn)定性肥料、脲醛肥料等在我國陸續(xù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中逐漸發(fā)揮重要作用[6]。2000年以后，我國發(fā)明增值肥料[1]，經(jīng)過20多年的發(fā)展，打通了增值肥料理論?技術(shù)?產(chǎn)品?工藝?標(biāo)準(zhǔn)?推廣產(chǎn)業(yè)鏈條，形成增值肥料新產(chǎn)業(yè)。     根據(jù)增效原理、技術(shù)策略和產(chǎn)業(yè)途徑的不同，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的綠色高效化肥產(chǎn)品主要分為4大類型。 2.1   包膜緩釋肥料     包膜緩釋肥料主要以包膜技術(shù)方式，通過優(yōu)化化肥養(yǎng)分的釋放和供應(yīng)模式來改善肥效。控制養(yǎng)分釋放的包膜材料主要有樹脂、硫磺、枸溶性肥料和有機(jī)質(zhì)材料等；包膜的核芯肥料通常為速溶性大顆粒尿素，速溶性復(fù)合肥、鉀肥等亦可作為核芯，制備相應(yīng)的包膜緩釋肥料，但遠(yuǎn)不及包膜尿素普遍。     包膜緩釋肥料20世紀(jì)50年代起源于歐美發(fā)達(dá)國家。我國從20世紀(jì)70年代開始研究包膜緩釋肥料，發(fā)展歷程可分為3個(gè)階段。第一階段從20世紀(jì)70年代初到80年代初，是緩釋肥料探索起步階段。開展的主要工作是探索研究和開發(fā)長(zhǎng)效碳銨等緩釋肥產(chǎn)品；第二階段從20世紀(jì)80年代到2000年，是緩釋肥料探索發(fā)展階段，緩釋肥料開始實(shí)現(xiàn)小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。開發(fā)的產(chǎn)品主要包括鄭州大學(xué)研制的Luxacote包裹型緩釋肥料和北京市農(nóng)林科學(xué)院研制的熱塑性樹脂包衣緩釋肥料等。1983年開始，鄭州工學(xué)院許秀成等率先利用營(yíng)養(yǎng)材料研究和開發(fā)了系列包裹型緩釋肥料，先后研制出鈣鎂磷肥包裹尿素(1983)、磷礦粉部分酸化包裹尿素(1991)、二價(jià)金屬磷酸銨鉀鹽包裹尿素(1995) 3類升級(jí)換代產(chǎn)品，養(yǎng)分控制釋放時(shí)間超過了95天，突破了國內(nèi)外營(yíng)養(yǎng)材料包膜養(yǎng)分釋放控制難度大的關(guān)鍵技術(shù)。建成年產(chǎn)萬t生產(chǎn)能力的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，產(chǎn)品注冊(cè)品牌為L(zhǎng)uxacote，已出口美國、澳大利亞、新加坡、日本等國家，成為國際知名緩釋肥料品牌，1999年被《Fertilizer International》(國際肥料)譽(yù)為“中國的首創(chuàng)—未來的肥料”。樹脂包膜緩釋肥研制，起初，我國主要借鑒日本經(jīng)驗(yàn)。1992年開始，北京市農(nóng)林科學(xué)院徐秋明等，在國內(nèi)率先系統(tǒng)開展了樹脂包膜尿素研究。在借鑒日本技術(shù)的基礎(chǔ)上，在溶劑、包衣材料、設(shè)備等方面，均有較大的改進(jìn)和突破。研究篩選出低毒溶劑，溶劑回收率98%以上；包衣材料選用廉價(jià)的聚丙烯酰胺，并進(jìn)行降解改性；建成年生產(chǎn)能力3000 t的樹脂包衣尿素生產(chǎn)線，生產(chǎn)出養(yǎng)分控釋期30~200天乃至更長(zhǎng)時(shí)間的系列包衣尿素，產(chǎn)品養(yǎng)分釋放模型分為線型和“S”型，產(chǎn)品于2002年獲得國家重點(diǎn)新產(chǎn)品證書。第三階段2000年以后，是緩釋肥料快速發(fā)展階段。國家將新型肥料發(fā)展列入《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》，科技部從“十五”計(jì)劃開始，通過863計(jì)劃、科技支撐計(jì)劃和重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等立項(xiàng)，持續(xù)資助研發(fā)緩釋肥料、專用復(fù)合肥料等綠色高效肥料，極大地推動(dòng)了我國綠色高效化肥產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)展，使中國成為新型肥料研究的全球熱點(diǎn)。緩釋肥料各種包膜工藝不斷創(chuàng)新，無論是聚合物反應(yīng)成膜還是溶劑型淀積成膜工藝，都實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化生產(chǎn)，產(chǎn)能大幅度提高，單套裝置年產(chǎn)能超過萬t乃至5萬t以上，樹脂包膜尿素、硫包衣尿素、肥料包裹型緩釋肥料等大面積實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。我國的緩釋肥料主要針對(duì)大田作物應(yīng)用，在玉米上率先實(shí)現(xiàn)緩釋肥料一次性施肥，在水稻、冬小麥上利用緩釋肥料一次性施肥技術(shù)也取得了重要進(jìn)展。我國目前的包膜緩釋肥料技術(shù)經(jīng)過引進(jìn)、集成和創(chuàng)新，整體上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，在緩釋肥料大田作物應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。     在借鑒國外緩釋肥料性能指標(biāo)要求和測(cè)試方法的基礎(chǔ)上，我國制定和發(fā)布實(shí)施了樹脂包衣緩釋肥料(HG/T 4215—2011，GB/T 23348—2009)、硫包衣尿素(HG/T 3997—2008，GB/T 29401—2012)、包裹型緩釋肥料(HG/T 4217—2011)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)，并制定了控釋肥料(ISO 18644—2016)和硫包衣尿素(ISO 17323—2015)國際標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定了緩釋肥料登記要求的農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(NY 2267—2012)，并將緩釋肥料作為新肥料產(chǎn)品納入登記管理。目前，我國樹脂包膜尿素、硫包衣尿素、肥料包裹型緩釋肥料、有機(jī)質(zhì)包膜緩釋肥料的年產(chǎn)量分別達(dá)到60萬、10萬、15萬和10萬t，總產(chǎn)量近百萬t，緩釋肥料通過摻混等形式進(jìn)入大田施用，每年應(yīng)用面積約330萬hm2，作物增產(chǎn)8～10億kg，節(jié)約氮肥3～5萬t。綠色天然包膜材料篩選、改性及應(yīng)用，養(yǎng)分釋放模式優(yōu)化及精準(zhǔn)、智能調(diào)控，生產(chǎn)技術(shù)大產(chǎn)能、低成本、連續(xù)化、自動(dòng)化控制，產(chǎn)品與規(guī)?；筇镒魑飸?yīng)用場(chǎng)景匹配，成為包膜緩釋肥料未來發(fā)展的技術(shù)趨勢(shì)。2.2   穩(wěn)定性肥料      穩(wěn)定性肥料是指經(jīng)過一定工藝向肥料中加入脲酶抑制劑和(或)硝化抑制劑，施入土壤后能通過脲酶抑制劑抑制尿素的水解，和(或)通過硝化抑制劑抑制銨態(tài)氮的硝化，使肥效期得到延長(zhǎng)的一類含氮肥料(包括含氮的二元或三元肥料和單質(zhì)氮肥)[7]。脲酶抑制劑主要通過抑制土壤脲酶的活性，減緩尿素在土壤中的水解速率，降低土壤中銨離子的濃度和氨的分壓，減少氨揮發(fā)損失；硝化抑制劑主要是抑制亞硝化細(xì)菌的活性，減緩銨離子(NH4+)向硝態(tài)氮(NO3?)的轉(zhuǎn)化速度，減少反硝化過程中溫室氣體(N2O和NO)的排放，減低硝酸鹽(NO3?)的淋失風(fēng)險(xiǎn)。     國外從20世紀(jì)50年代開始開發(fā)脲酶/硝化抑制劑類產(chǎn)品，應(yīng)用廣泛的脲酶抑制劑類產(chǎn)品主要有氫醌 (HQ)、 N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)等，硝化抑制劑類產(chǎn)品主要為雙氰胺(DCD)、3,4-二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)等[2]。我國從20世紀(jì)60年代開始重視研究穩(wěn)定性肥料，中國科學(xué)院南京土壤研究所率先開展了硝化抑制劑的研究。之后，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所從20世紀(jì)70年代開始研究氫醌(HQ)作為脲酶抑制劑如何提高氮肥利用率，在盤錦化肥廠、大慶化肥廠等通過添加脲酶抑制劑生產(chǎn)穩(wěn)定性尿素，并且應(yīng)用到大田作物上[8]。特別是進(jìn)入2000年以來，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所開發(fā)出一批新型脲酶抑制劑和硝化抑制劑，應(yīng)用在尿素、復(fù)合(混)肥中，生產(chǎn)穩(wěn)定性肥料，大面積實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并且制定了《穩(wěn)定性肥料》化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG/T 4135—2010)和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 35113—2017)，規(guī)范了相關(guān)定義術(shù)語，統(tǒng)一了檢驗(yàn)方法，從而規(guī)范了穩(wěn)定性肥料市場(chǎng)，標(biāo)志著我國穩(wěn)定肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步入了一個(gè)新的階段。目前全國已有50余家化肥企業(yè)從事穩(wěn)定性肥料生產(chǎn)和推廣，年產(chǎn)量達(dá)到200多萬t，應(yīng)用面積超過約333萬hm2 (5000萬畝)，作物增產(chǎn)10億kg，節(jié)約氮肥6～8萬t。穩(wěn)定肥料未來技術(shù)趨勢(shì)，一是開發(fā)廉價(jià)、綠色、高效、性能穩(wěn)定的脲酶抑制劑和硝化抑制劑；二是解決生化抑制劑與肥料產(chǎn)品和工藝結(jié)合后的性能衰減問題；三是提高穩(wěn)定性肥料產(chǎn)品在不同類型土壤、氣候條件下效果的穩(wěn)定性；四是探索穩(wěn)定性肥料產(chǎn)品走向作物專用高效化的技術(shù)途徑。 2.3   脲醛類肥料     脲醛類肥料是尿素與醛類的縮合物，主要有脲甲醛(UF)、異丁叉二脲(IBDU)、丁烯叉二脲(CDU)等，其中最常見的是脲甲醛(UF)。脲醛類肥料的溶解性較尿素顯著降低，具有緩效長(zhǎng)效性，有利于減少氮的損失。在我國，將脲醛類肥料稱作脲醛緩釋肥料(urea aldehyde slow release fertilizer) (HG/T 4137—2010、GB/T 34763—2017)，定義為由尿素和醛類在一定條件下反應(yīng)制得的有機(jī)微溶性氮緩釋肥料。     國際上，德國于1924年Badische Anilin和Soda-Fabrik AG取得了第一個(gè)制造脲醛肥料的專利，1955年投入工業(yè)化生產(chǎn)。德國1924年發(fā)表了用乙醛和尿素制備丁烯叉二脲(CDU)的專利，1962年完成肥料制備流程。日本三菱株式會(huì)社于1961—1962年提出了尿素和異丁醛反應(yīng)制備異丁叉二脲(IBDU)的專利，1964年開始，在日本市場(chǎng)上有少量脲醛肥料銷售。在20世紀(jì)90年代初期以前，世界緩/控釋肥料仍以微溶性尿素反應(yīng)物為主，占到50%以上。歐洲傳統(tǒng)使用微溶性含氮化合物緩釋肥料，其比例占到緩/控釋肥消費(fèi)量的70%以上。該類肥料因養(yǎng)分釋放速度受土壤水分、pH、微生物等因素的影響較大，且售價(jià)高，主要用于草坪、苗圃、庭園綠化等非農(nóng)領(lǐng)域，在大田作物上應(yīng)用較少。我國對(duì)脲醛肥料的研究始于20世紀(jì)70年代。早在1971年前后，中國科學(xué)院南京土壤研究所采用脲醛樹脂為材料，制得了少量包膜肥料樣品，但之后發(fā)展不快。20世紀(jì)90年代，研究者又重新開始審視發(fā)展脲醛肥料的意義[9?10]，尤其進(jìn)入2000年以后，隨著國內(nèi)新型肥料研發(fā)熱潮的到來，脲醛類肥料研發(fā)進(jìn)入快車道。2008年7月，原化工部經(jīng)濟(jì)技術(shù)委員會(huì)化肥組組長(zhǎng)任宏業(yè)與許秀成、林葆等國內(nèi)化工、農(nóng)業(yè)專家，共同向國家提出“關(guān)于發(fā)展化肥工業(yè)，提高我國糧食增產(chǎn)潛力的建議”，建議中提出增加脲甲醛生產(chǎn)裝置，發(fā)展脲甲醛緩釋肥料[11?12]。2009年6月25日，中國化工信息中心組織國內(nèi)部分專家，針對(duì)脲醛類肥料在中國未來研究和發(fā)展作了專題研討。與會(huì)專家肯定了脲醛肥料的作用效果，但要將其應(yīng)用于大田作物上，價(jià)格問題是重要的制約因素[12]。因此，結(jié)合大田作物的需肥規(guī)律，建議將脲甲醛部分替代尿素或其他水溶性氮源，形成速緩相濟(jì)的供氮模式，既滿足作物對(duì)氮素緩釋長(zhǎng)效的需求，也利于降低肥料價(jià)格。例如，日本三井東壓肥料生產(chǎn)的UF尿素組合、硫酸鉀、磷銨復(fù)合肥料17–17–13，其中9％的N由UF提供，用作水稻基肥；北京海依飛科技公司及鄭州樂喜施磷復(fù)肥技術(shù)研究推廣中心以UF全部或部分代替尿素生產(chǎn)的高利用率根際肥、大粒化成肥、包裹型復(fù)合肥，分別出口馬來西亞、日本、澳大利亞，用于油棕種植、蔬菜及花卉栽培[12] 。日本住商肥料(青島)有限公司在中國農(nóng)業(yè)市場(chǎng)推廣以脲甲醛為緩釋劑的復(fù)合肥料。我國發(fā)布了《脲醛緩釋肥料》化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(HG/T 4137—2010)和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 34763—2017)，適用于由尿素和醛類反應(yīng)制得的脲甲醛(UF/MU)、異丁叉二脲(IBDU)和丁烯又二脲(CDU)，也適用于肥料中摻有一定量脲醛緩釋肥料的脲醛緩釋氮肥、脲醛緩釋復(fù)合肥料、脲醛緩釋摻混肥料。在此基礎(chǔ)上，制定了《固態(tài)脲醛緩釋肥料》國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO 19670—2017)。目前，我國各類脲醛肥料年產(chǎn)量約20萬t，以脲醛緩釋復(fù)合肥料或摻混肥料為主，每年應(yīng)用約33萬hm2 (500萬畝)，作物增產(chǎn)0.5～1.0億kg，節(jié)約氮肥0.5萬t。根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)、作物類型開發(fā)專用型脲醛類肥料，研究脲醛類肥料與其他肥料的配伍增效技術(shù)，降低脲醛肥料的生產(chǎn)成本和價(jià)格是未來技術(shù)趨勢(shì)。 2.4   增值肥料     增值肥料是利用載體增效制肥技術(shù)，將微量高效生物活性增效載體與化學(xué)肥料科學(xué)配伍，通過綜合調(diào)控“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)改善肥效的一類高效產(chǎn)品(可簡(jiǎn)稱為含微量有機(jī)生物活性增效載體的一類高效肥料)。增值肥料是繼緩/控釋肥料、穩(wěn)定性肥料、脲醛類肥料之后發(fā)明的新一代綠色高效肥料產(chǎn)品類型。          增值肥料屬于中國發(fā)明[1]。針對(duì)高效肥料普遍存在二次加工、產(chǎn)能低、成本高、產(chǎn)業(yè)化推廣難度大等問題，從2000年開始，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院新型肥料團(tuán)隊(duì)致力于利用腐植酸、海藻提取物、氨基酸等天然/植物源材料，開發(fā)綠色安全、高生物活性、肥料專用型增效載體，載體微量添加(5‰左右)至常規(guī)化肥中，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)的高效綜合調(diào)控，大幅度改善肥效，開辟了生物活性載體增效制肥技術(shù)新途徑，發(fā)明增值肥料新技術(shù)。研發(fā)的系列生物活性增效載體、增值肥料產(chǎn)品及其制備技術(shù)獲30多項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)，形成增值肥料專利群[13?19]，并獲得了5項(xiàng)中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。增值肥料的主要技術(shù)特點(diǎn)：1)生物活性載體增效制肥。增值肥料利用環(huán)保安全的有機(jī)生物活性增效載體與肥料科學(xué)配伍制備高效化肥產(chǎn)品；2)增效載體綠色環(huán)保安全。增值肥料的增效載體主要由腐植酸類、海藻提取物、氨基酸類、糖類等天然/植物源材料制成，綠色安全，不對(duì)植物、土壤、環(huán)境造成危害和產(chǎn)生負(fù)面影響；3)綜合調(diào)控“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)增效。增值肥料從系統(tǒng)角度出發(fā)，除了調(diào)控肥料減損失、防固定和優(yōu)化供肥性外，還重視促根和調(diào)動(dòng)根系吸收養(yǎng)分的能力，并對(duì)大中微量元素綜合調(diào)控，活化土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素；4)生物活性增效載體微量高效。增效載體具有高生物活性，在肥料中的添加量一般為5‰ (有效成分)左右，基本不影響肥料的養(yǎng)分含量；5)增值肥料與大型化肥生產(chǎn)裝置結(jié)合一體化生產(chǎn)。增值肥料利用微量高效載體增效制肥技術(shù)，與尿素、磷銨、復(fù)合肥等大型化肥生產(chǎn)裝置結(jié)合一體化、大產(chǎn)能、低成本生產(chǎn)，避免二次加工，突破了高效肥料普遍存在的產(chǎn)能低、成本高的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)短板。     增值肥料的發(fā)明改變了過去單純依靠調(diào)控肥料營(yíng)養(yǎng)功能改善肥效的技術(shù)策略，開啟了“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)綜合調(diào)控增效的技術(shù)新途徑，為推動(dòng)我國尿素、磷銨、復(fù)合肥大宗化肥產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)提供產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)技術(shù)支撐。2011年3月20日，鋅腐酸增值尿素、海藻酸增值尿素、聚合谷氨酸增值尿素在瑞星集團(tuán)大型尿素裝置上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，同年11月1日，瑞星集團(tuán)股份有限公司在山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局備案了我國第一個(gè)增值尿素企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《海藻液改性尿素》(Q/3700DRX 002—2011)。2012年12月5日，化肥增值產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在北京成立，推動(dòng)增值肥料產(chǎn)業(yè)化步入快車道，聯(lián)盟的成立載入了中國氮肥工業(yè)發(fā)展60周年大事記(1958—2018)。2012年5月，增值復(fù)合肥技術(shù)在中農(nóng)舜天應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；2013年3月，在中?；瘜W(xué)湖北大峪口化工有限責(zé)任公司30萬t/年磷銨裝置上首次成功實(shí)現(xiàn)了鋅腐酸增值磷銨產(chǎn)業(yè)化；2014年5月，鋅腐酸增值復(fù)合肥料在昊華駿化集團(tuán)年產(chǎn)20萬t高塔生產(chǎn)裝置上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；2015年7月20日，腐植酸、海藻酸、氨基酸增值肥料被列入工業(yè)和信息化部《關(guān)于推進(jìn)化肥行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的指導(dǎo)意見》(工信部原〔2015〕251號(hào))，增值肥料發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略。2015年12月，江西開門子肥業(yè)股份有限公司海藻酸增值復(fù)合肥料在年產(chǎn)20萬t大型高塔生產(chǎn)裝置上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；2017年5月，海藻酸增值磷銨在貴州開磷集團(tuán)股份有限公司年產(chǎn)20萬t磷銨裝置上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；2017年1月22日至3月7日，云南水富云天化有限公司產(chǎn)能80萬t/年的大型尿素裝置上實(shí)現(xiàn)10萬t鋅腐酸增值尿素連續(xù)不間斷生產(chǎn)，創(chuàng)造增值尿素一次性不間斷生產(chǎn)最高產(chǎn)量的世界紀(jì)錄，載入中國氮肥工業(yè)發(fā)展60周年大事記(1958—2018)。2017年4月1日，含腐植酸尿素(HG/T 5045—2016)、含海藻酸尿素(HG/T 5049—2016)、海藻酸類肥料(HG/T 5050—2016)、腐植酸復(fù)合肥料(HG/T 5046—2016) 4項(xiàng)增值肥料國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施；2020年1月1日，含腐植酸磷酸一銨、磷酸二銨(HG/T 5514—2019)、含海藻酸磷酸一銨、磷酸二銨(HG/T 5515—2019) 2項(xiàng)增值磷銨產(chǎn)品國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施；2022年4月1日，肥料增效劑?腐植酸(HG/T 5931—2021)及肥料增效劑?海藻酸(HG/T 5932—2021) 2項(xiàng)增值肥料增效載體產(chǎn)品國家化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)正式實(shí)施。系列增值肥料國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布實(shí)施，標(biāo)志著增值肥料形成新產(chǎn)業(yè)?；示G色增值技術(shù)入選中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村十大新技術(shù)(2021)。     迄今，增值肥料在中海化學(xué)、中化化肥、宜化集團(tuán)、瑞星集團(tuán)、開門子肥業(yè)、駿化集團(tuán)、云天化、貴州磷化集團(tuán)、安徽六國化工等國內(nèi)數(shù)十家大型企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，我國增值肥料年產(chǎn)量達(dá)1500萬t，居全球之首[20]；形成了系列增值肥料知名品牌(鋅腐酸、聚氨鋅、天野、金沙江、大嘿牛、力普加、黑力旺、東平湖等增值尿素，美麟美、翔燕、富島、開磷海藻酸、鋅硼酸等增值磷銨，聚安鋅、開門子海藻酸、恩寶海藻酸、六國安鋅、駿化鋅腐酸等增值復(fù)合肥料)；增值肥料年推廣應(yīng)用2600多萬hm2，作物增產(chǎn)80多億kg，農(nóng)民增收150億元，增值肥料已經(jīng)成為全球產(chǎn)量最大的綠色高效肥料產(chǎn)品類型，為我國化肥減施增效、農(nóng)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。以增值肥料為核心的黃淮海小麥玉米綠色肥料減排減碳增產(chǎn)技術(shù)入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部糧油生產(chǎn)主推技術(shù)(2022)。增值肥料未來技術(shù)趨勢(shì)，一是提升產(chǎn)品與區(qū)域“土壤?作物?氣候”農(nóng)田應(yīng)用場(chǎng)景的匹配性，使增值肥料產(chǎn)品由通用型走向?qū)Ｓ酶咝Щ欢墙踩?、?biāo)準(zhǔn)化、大產(chǎn)能增值肥料生產(chǎn)技術(shù)，使產(chǎn)業(yè)技術(shù)由依靠經(jīng)驗(yàn)走向標(biāo)準(zhǔn)化；三是建立產(chǎn)品?生產(chǎn)?施用全產(chǎn)業(yè)鏈綠色評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)體系，促進(jìn)增值肥料產(chǎn)業(yè)綠色健康發(fā)展。3.   綠色高效化肥技術(shù)趨勢(shì)     推動(dòng)綠色高效化肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)發(fā)展，需要從增效理論、產(chǎn)品創(chuàng)制、產(chǎn)業(yè)技術(shù)、產(chǎn)品應(yīng)用等領(lǐng)域開展系統(tǒng)性創(chuàng)新研究，未來技術(shù)趨勢(shì)：     1) 綠色增產(chǎn)。高效肥料較常規(guī)肥料“等量增產(chǎn)”/“減量增產(chǎn)”或“減量不減產(chǎn)”，利于協(xié)調(diào)作物高產(chǎn)施肥的環(huán)境矛盾。作物增產(chǎn)既是化肥產(chǎn)品創(chuàng)新的目標(biāo)，也是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品養(yǎng)分高效利用的途徑。增產(chǎn)與肥料高效利用是同步和統(tǒng)一的，養(yǎng)分高效利于作物增產(chǎn)，作物增產(chǎn)又促進(jìn)了對(duì)肥料養(yǎng)分的高效利用，二者相輔相成、互為前提。綠色肥料增產(chǎn)才能增效、增產(chǎn)拉動(dòng)增效、增產(chǎn)就能增效。     2) 增效途徑綜合化。高效肥料產(chǎn)品創(chuàng)制由過去單一調(diào)控肥料營(yíng)養(yǎng)功能增效的技術(shù)策略，向綜合調(diào)控“肥料?作物?土壤”系統(tǒng)增效的策略轉(zhuǎn)變，尤其重視調(diào)動(dòng)作物根系的吸收功能，更大幅度提高肥料利用率。     3) 產(chǎn)品功能多元化。化肥有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新，重視賦予肥料新產(chǎn)品改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，增強(qiáng)作物抗逆能力，保護(hù)和改良土壤等功能，提升功能與改善肥效是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的。     4) 增效材料綠色化。研發(fā)增效材料是創(chuàng)制綠色高效肥料的重要環(huán)節(jié)，重視利用具有生物活性、安全、環(huán)保、可降解的天然/植物源材料在高效肥料創(chuàng)制所需膜材料、增效材料中的應(yīng)用，是重要趨勢(shì)。     5) 學(xué)科交叉融合。產(chǎn)品創(chuàng)新需要融入更多的增效技術(shù)策略，學(xué)科交叉融合的重要性日益凸顯。通過工科與農(nóng)科結(jié)合，化學(xué)、化工、材料融合，吸收栽培、育種、植保、生理、信息、生物技術(shù)等領(lǐng)域的知識(shí)，使產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)多策略、多機(jī)制、多途徑綜合調(diào)控增效，顯著提升產(chǎn)品效果。     6) 大產(chǎn)能、低成本生產(chǎn)。為避免二次加工、產(chǎn)能低、成本高的技術(shù)短板，高效肥料與常規(guī)肥料大型生產(chǎn)裝置相結(jié)合一體化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)大產(chǎn)能、低成本，加速成果轉(zhuǎn)化，成為綠色高效肥料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)的重要趨勢(shì)。     7) 重視滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)高效產(chǎn)品性能的多樣化需求。綠色肥料在滿足養(yǎng)分高效利用的同時(shí)，還應(yīng)滿足種肥同播不燒苗，一次性施肥不脫肥，管道化施肥溶解快，蔬菜種植肥效快，機(jī)械化施用不堵管等肥料施用中的一些重要技術(shù)需求。另外，綠色肥料還應(yīng)滿足機(jī)械化收獲作業(yè)對(duì)作物抗倒伏、集中成熟等特殊需求，以及農(nóng)產(chǎn)品著色、貨架壽命等商品性需求。     總之，發(fā)展綠色高效肥料，以綠色增產(chǎn)為總目標(biāo)，通過多學(xué)科交叉、多策略集成、多途徑調(diào)控，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能化、高效化、綠色化，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的多樣化需求，為推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展做貢獻(xiàn)。 

來源：植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)微信公眾號(hào)，原標(biāo)題：趙秉強(qiáng)研究員 | 我國綠色高效化肥產(chǎn)品創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展

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