我国新型肥料研究现状与展望(学术报告)新概要

1 研究背景
要更新观念、打破传统，力争在未来20年， 我国肥料产业实施质量替代数量发展战略， 化肥供应量力争控制在5000万吨以内，通过 研制新型肥料，在不增加或少量增加化肥用 量的前提下，通过提高效率，保证我国粮食 及农产品的数量和质量安全，持续增强其供 给保障能力。
1 研究背景
1.4 农业非点源污染防控进展 1.4.1 提高N、P、K利用率
目前，包膜型缓/控释肥料和基质复合与胶粘 型缓释控释肥料发展较快，关键是包膜材料的研 制突破。
2 我国新型肥料的研究现状
2.2 生物肥料
根瘤菌肥料依然是最重要的品种。 最近20多年里发展较快，研究领域不断拓宽，溶磷、
解钾等微生物肥料新产品不断问世。 PGPR的促生防病研究成为近10年研究热点。 新型秸秆腐熟菌剂、土壤与环境污染修复菌剂等的研 发也发展很快。
发展的趋势
（1）商品化有机肥的生产与畜禽养殖废弃物处理相结合。 （2）快速发酵与除臭技术成为发展商品有机肥的技术关键。 （3）肥料制作的关键技术在于肥料剂型，即有机、无机与功能生物菌 群配伍。
3 新型肥料研究尚存的问题与发展趋势
3.4 功能性肥料研究尚存的问题与发展趋势
我国新型肥料研究现状与展望
Research Status and Prospect of China's New Fertilizer
四川师范大学：赵仕林
1 研究背景 2 新型肥料研究现状 3 新型肥料研发尚存的问题及其发展趋势 4 新型肥料的研发案例
1 研究背景
1.1 加快推进农业科技创新 持续增强农产品供给保障能 力 （中共中央 国务院2012一号文件）
1 研究背景
▪ 种植业秸秆年产量7.1亿吨左右，65%的秸秆未被综合
利用。产生了大量的NOx和COD污染物。
▪ 我国种植业源TN流失量159.78万t，TP流失量10.87万t
，分别占农业源的59.1%和38.2%，其中N流失量最大 ，成为水体N负荷的主要“贡献者”。
1 研究背景
1.3.2 养殖业点源污染上升至非点源污染 2010年我国规模化养殖已经达到了54%，产禽畜粪便 约30亿吨，其生产量是全国工业固体废弃物的2.4倍， COD负荷高达1.1亿吨，超过工业和生活废水的COD之 和；粪便中TN约1597万吨，TP越363万吨，肥料价值 超过我国化肥的年生产量。 据统计，养殖垃圾80%未得到有效治理，对空气（ CH4和NOx）、水（COD和N/P）和土壤（重金属和 细菌）造成了严重污染。
2.3 有机肥料
国外在有机肥发酵工艺、技术和设备上已日趋完善，基本上达
到了规模化和产业化水平。 我国有机肥提供养分量的比例由1949年的99.9%下降到1980年 的49.0%，直到目前的30%。 研究的重点，一是秸秆直接还田技术；二是工厂化处理畜禽粪 便生产商品化有机无机复合肥技术。 目前，我国部分复混肥厂家开始生产有机复肥，原料主要是草 炭和风化煤类，真正实行的工厂化处理秸秆畜禽粪便废弃物生 产商品化有机肥的厂家还较少，生产规模小，效率低，污染较 严重。我国商品化有机肥生产技术还处于起步阶段，发酵技术、 除臭技术、关键设备等还有待完善。
1 研究背景
1.4.3 养殖垃圾资源化处理
▪ 养殖垃圾经干湿分离，废液作沼气燃料，固废还田作
有机肥（NPK养分含量低，有害微生物和细菌污染土 壤严重，运输成本高，农作物季节性生产难以有效消 纳）。
▪ 奶牛和家禽养殖粪便作猪鱼饲料。 ▪ 养殖垃圾与作物秸秆经堆肥处理，生产商品有机肥是
将来资源化利用发展的一个方向。
1 研究背景
▪ 农业源中畜禽养殖业排放化学需氧量1268.26万t，
TN102.48万t,TP16.04万t，分别占我国污染物总排放量 的41.9%、21.7%、37.9%、占农业源排放量的95.8%、 37.9%、56.3%。
▪ 据估计，2020年集约化养殖将达80%，养殖垃圾达41
亿吨。
1 研究背景
▪ 我国化肥利用率仅35%，发达国家已达50%左右。 ▪ 为追求农作物产量，我国化肥超量使用，更加剧了环
境污染。
减少化肥环境损失（淋溶，硝化与反硝化）和肥料养 分供给与作物吸收需求一致，从“源头”控制农业面 源污染，将成为环境和农业科学研究的新热点。
1 研究背景
1.4.2 基于秸秆资源化利用的生物质产业正在兴起 秸秆富含纤维素，半纤维素，木质素，粗蛋白，热值 量极高（折合标煤为3.5亿吨）： 1）作肥料： 经堆肥作有机肥基料（NPK含量低） 2）作饲料： 经糖化发酵，代替饲料粮 3）作能源： 直接焚烧，火力发电，经物化处理， 分解成CH4和C2H5OH作气液体材料 4）作材料： 建材、合成板、吸附材料 5）作化学原料： 乳酸、乙醇、酸、糠醛、碳黑
▪快推进前沿技术研究，在农业生物技术、新材料技术
、先进制造技术、精准农业技术等方面取得一批自主 创新成果，抢占现代农业科技制高点。
▪着力突破农业技术瓶颈，在节本降耗 良种培育 新型肥
药等方面取得一批重大实用技术成果。
1 研究背景
1.2 我国社会经济发展对生态农业更迫切需求
▪ “十二五”发展规划要建立资源节约型、环境友好型
1 研究背景
1.3 农业可持续发展受到环境和资源的严重约束 1.3.1 种植业非点源污染呈恶化趋势
▪化肥、农药大量使用导致了农业面源污染严重
3亿亩农田重金属污染；70%的农田土壤被酸 化；55%的农田存在着土壤酸化、10%的耕地 有农残和重金属离子（Cd>Pb>Hg>As）污染 、营养元素富集的复合污染。化肥实质上已成 为土壤复合污染的隐形源，对粮食及食品安全 带来严重威胁。
2 我国新型肥料的研究现状
2.1 缓/控Hale Waihona Puke Baidu肥料
缓/控释肥，指通过各种调控机制使其养分最初缓慢释 放，延长作物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分 按照设定的缓释率和释放期缓慢或控制释放的肥料。其突 出特点是其释放率和释放期与作物生长规律有机结合，从 而使肥料养分有效利用率大大提高。
2 我国新型肥料的研究现状
1 研究背景
1.3.4 化肥需求总量不断攀升 致使P/K资源和环境不堪重 负
年份 粮食作物 经济作物 林业 草业 渔业 2005 300－375 204.3 145.9 12.2 33.7 2010 520－650 340.2 208.9 24.3 50.7 2015 760－950 476.4 271.8 36.5 67.5 2030 1400－1750 680.5 334.8 48.7 84.4
社会。 经济发展模式的转变：节约资源、减少污染
▪ “十一五”期间的减排指标规定SO2、COD ▪ “十二五”期间的新增指标规定NOx、NH3-N
1 研究背景
新世纪以来我国粮食生产获得巨大成就，粮食连续七 年获得大丰收，总产量不断创新高，2010年全国粮食播 种面积109872khm2，比上年扩大886khm2，增长0.8% ；2010年全国粮食总产量为54641万吨，比上年增加 1559万吨，增产2.9%。人均粮食达400kg。 用世界9%的耕地、6%的可更新水资源养活并养好了 世界20%的人口。但现代农业表现出了高投入、高产出 和高污染的特征。 农业污染已成为我国第一污染源。
面对社会经济发展、环境污染控制、农业生态系统平 衡协调等种种需求，世界各国纷纷研发各种新型肥料 ，以支持经济、社会和环境的可持续发展。 缓/控释肥料 生物肥料 有机肥料 功能性肥料
2 我国新型肥料的研究现状
2.1 缓/控释肥料 包膜型缓/控释肥料 合成型微溶态缓释肥料 化学抑制型缓效肥料 基质复合与胶粘型缓释控释肥料
％耕地缺锌和钼、99％耕地缺硼，土壤酸化、板结现象日趋严重。
▪ 水土流失严重，四川水土流失面积近20万Km ，其中旱坡耕地流失量占30％以
2
上。
▪ 自然灾害尤其干旱的频率增大，对农业增产增收带来了严重威胁。
1 研究背景
1.7新型肥料的研发是当前国际农业高科技竞争的重要制 高点 针对普通化学肥料利用率低，使用过程中容易出现 大量流失而污染环境等问题， 世界普通化肥用量出现负增长，但是新型缓控释 肥料消费每年以高于5％的速度增长。近20年来，日、 美等国聚合物包膜控制释放肥料的消费量年平均增长 速度为常规肥料的10倍以上。因而世界各国都把新型 肥料的研发作为国际农业高技术领域竞争的重要制高 点。
合计
需求总量
696－771
4781－4856
1144－1274
5229－5359
1612－1802
5697－5887
2548－2898
6633－6983
我国2030年化肥需求量6800万吨，比目前每年再增加2650 万吨，需增加投资约1500亿，每年多耗费外汇15亿美元，农民需 增加1000亿元购肥开支。2030年要使耕地施肥680Kg/hm2是很 难达到的，也是土壤、环境难以承受的。
3 新型肥料研究尚存的问题与发展趋势
3.2 微生物肥料研究尚存的问题与发展趋势
存在的问题
（1）质量和产量不稳定。 （2）基础研究落后于生产实践。 （3）研究大多集中于促进植物生长的细菌，而对真菌研究较少。 （4）菌种退化严重。
发展的趋势
（1）加强微生物肥料的应用基础研究。 （2）加强促作物生长与防病结合的多功能生物肥料的研究。 （3）构建多功能组合菌群肥料。 （4）加强生物肥料质量和产量的稳定性研究。
▪ 我国农业污染表现在： ▪ 集约化蔬菜、果园种植区和规模养殖导致的水体富营
养化问题；
▪ 区域之间污染差别较大； ▪ 污染物总类、来源、强度有上升趋势。
1 研究背景
1.3.3 农业污染源带来诸多的环境问题 据中国科学院南京土壤研究所的研究调查结果， 每年我国有123.5万吨氮通过地表水径流到江河湖泊， 49.4万吨进入地下水，299万吨进入大气。长江、黄河 和珠江每年输出的溶解态无机氮达到97.5万吨，其中 90％来自农业，而氮肥占了50％。据对长江流域调查， 来自“农业面源污染”的程度是工业排放的5－6倍。
1 研究背景
1.5 “高效有机肥”将成为现代生态农业的关键链节点 1.5.1 当下农业生态系统物质循环链节缩短，导致生态系统失 衡和环境污染严重
秸秆 （65%未被利用）
种植（生产者）
养殖（消费者）
土壤复合污染严重
垃圾80% 排于环境
化肥
化肥养分65%流失于环境
1 研究背景
1.5.2 以高效有机肥为“链节点”，构建现代生态农业产业链
其它方面的功能肥料研究，只有零星报道，离产业化
要求相差还甚远。
3 新型肥料研究尚存的问题与发展趋势
3.1 缓/控释肥料研究尚存的问题与发展趋势
存在的问题
（1）养分单一 （2）功能单一 （3）控释材料单一 （4）价格昂贵
发展的趋势
（1）结合经济、环境来研发合适的控释材料与合成工艺。 （2）养分多元化（NPK、微量元素、有机、微生物）。 （3）多功能化（保水、控释、解磷钾、降农残等）。
种植（生产者） 饲料 生物质产业 秸秆 高效有机肥 （消解者） 实现物质、能量科学有序流动，提高物质循环利用率（延长农业产业链），增 强农业生态系统稳定性，使社会、环境、经济三效益最大化。 垃圾 养殖 （消费者）
1 研究背景
1.6 四川农业可持续发展更需要研发新型肥料
▪ 四川是一个人多地少、耕地资源匮乏的农业大省，人均耕地面积只有0.67亩。 ▪ 耕地资源质量较低，中产田占70.6％，低产田占17.4％，高产田仅占12％左右。 ▪ 农耕地土壤肥力持续降低，50％耕地少氮、58％耕地缺磷、73％耕地缺钾、77
2 我国新型肥料的研究现状 2.4 多功能肥料
具有改善水分利用率的肥料，改善土壤结构的肥料，
适应优良品种特性的肥料，改善作物抗倒伏性的肥料， 具有防治杂草的肥料，以及具有抗病虫害功能的肥料 等。
有关功能性肥料的研究与开发，国内外做的工作还不
多。我国华南农业大学等率先开展了保水型控释肥的 研究。
3 新型肥料研究尚存的问题与发展趋势
3.3 有机肥料研究尚存的问题与发展趋势
存在的问题
（1）有机组分主要来自于泥炭、风化煤等，工厂化处理秸秆和禽畜粪 便废弃物的商品化有机肥厂家较少、规模小、污染大。 （2）发酵技术、除臭技术、生产技术、关键设备等还落后于发达国家。 （3）有机肥料功能单一、成本高。