缓控释肥料研发使用发展

Guardian®、Agrotain Plus、 Nitrophos®
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HQ
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发达国家的新型肥料 美国：
复混肥料中BB肥≥40%（农化服务体系） 液态肥：20%的氮 缓/控释肥 S衣尿素 、 UF、包膜肥料（osmocote））
日本：
缓/控释肥： UF 、包膜肥料（meister） 有机肥料、硅肥等
986,000
2006 590,000 125,000 110,000 350,000 150,000 1275,000
2010 600,000 130,000
120,000 700,000 150,000 1700,000
5 5
国外缓控释肥料发展状态
• 近10年来世界化肥施用量没有明显增加，甚至出 现负增长；但新型肥料的研发还保持一定势头。 以缓控释肥为例，每年以超过5%的速度增长；
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如果借美国产业界一些人士说法，常规化肥生产已 是夕阳产业。具有技术成熟，市场份额稳定的特点 。他们主要向国外输出产品和技术，靠吃老本就够 了，对国内矿产资源采取保护储存的策略。
近30年来国际缓/控释肥料生产消费情况
Region
1983
United states* 202,000
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化学合成的微溶性有机氮肥
• 其缓释性能和养分释放速率受本身化学性质和外 界环境的综合影响，而不易实现人为调控。例如 ，脲甲醛所含有的氮，90％以上为结合态尿素氮 ，其冷水可溶部分的氮素也不如普通尿素的利用 迅速，
• 在温暖地区和气温较高的季节，才有较好的使用 效果。
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其它的缓释氮肥
2、包膜（包裹）型氮肥：
常用成膜材料有塑料、树脂和硫磺等。因膜材料不同， 又分有机包膜和无机包裹二类。
有机包膜包括高分子聚合物包膜肥料（聚烯烃包膜、聚氨 酯包膜、苯丙乳液包膜等）；无机包膜肥料（硫包衣尿素 、钙镁磷肥包尿素等），
3、其它缓释氮肥：
如基质复合肥料、胶结型有机-无机缓释肥料等。
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名称
品种
公司
产品
产量
UF、 氮反应产品 IBDU、
CDU
Agrium、BASF、 Hanfeng\Sun Agro
Nitroform®、Plantosan®、 Azolon®、Floranid®、Nutritop®
50
包膜肥料
SCU、 PCU
Scotts\Agrium\Agluko n\Haifa\Kingenta\Hanf
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世界化肥发展历程
• 80年代德、美、日等国家化肥生产量与使 用量达到最高并相继出现转折。
• 从70-90年代，由发展国家代表的世界化肥 产业经历了高速发展阶段，大化肥产品出 现了高浓度、复合化的主流发展趋势；
• 大约30年间，实现了常规化肥生产的高效
率化，同时也相继出现了液体肥、缓效肥
“控释”（Controlled Release）指在通过人为的化学或物理加工 处理，使得肥料中养分物质的的释放速率能够达到预先 设定的释放模式，这种控释肥料的养分释放模式与目标 植物吸收养分的需要相对应。
主要类型
1、化学合成的微溶性有机氮肥：
包括脲甲醛（UF）；异丁叉二脲（IBDU）和丁烯叉二 脲（CDU）脲醛类肥料，草酰胺等。
• 缓控释肥料的研发继续投入，新产品的成本有所 降低（如ESN），也将目标投向大田作物，如玉米、 马铃薯和草莓等。
• 政府鼓励农民使用；例如，美国农业部自然资源 保护局2008年农业法案设立CSP项目，通过补贴方 式鼓励农民使用缓控释肥料，补贴标准30-55美元 /公顷。
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国际新型肥料产业公司和产品状况表
的新热点，也是化肥工业新的增长点。
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常规化肥面临的挑战
• 在高产高效可持续发展的今天，常规化肥 遇到利用率低与向环境流失的问题
• 常规化肥要求肥料深施、基肥和追肥分开
，氮肥分次\追肥后移等技术才可提高利
用率和减少流失实现更高产与更高效的目
标，但是近期内我国农村的劳力和机械水
平都达不到。
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化肥用量（千万吨） 农膜用量/农药用量(万吨)
7
290
6 270 250
粮食需求
10
300
9
8
250
5 230 210
4 190 170
3 150
粮食产量
6000 180 5000
7
6
200
化肥用量
5
灌溉面积
农膜用量
4
150
2 130 110
13000 120
缓控释肥料研发使用发展
曹一平
中化化肥有限公司高级顾问 中国农大资源与环境学院教授
中化化肥农大研发中心 中国农大 SINOCHEM-CAU
Fertilizer R&D Centre 中化化肥
目录
• 国外缓\控释肥的发展历程与发展趋势； • 缓\控释肥的类型与特点与应用评价； • 国内缓控释肥研发.生产与代表性产品的效果 • 脲甲醛缓释肥的产品特点与国内外发展； • 脲醛缓释肥的优劣势； • 中化化肥发展缓控释肥的建议
和多功能化新型肥料的支流发展趋势。但
是至今这些新型肥料产品并未成为那里的
主流产品。
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世界肥料生产发展趋势与产品更新
•养分含量高、中浓度并存 •复合（混）肥向专用型多样化发展 •缓效肥（缓释、控释等） •有机肥 (产业与机械化、循环农业相捆绑） •水溶肥（灌溉施肥、根外施肥、微肥补充） •功能型（土壤改良、生物修复、药肥等）
43
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1、为什么要发展缓释肥？
常规化肥的问题
• 绝大部分化肥都是水溶性的、速效性的。 • 常规化肥的特性以及不合理施肥习惯对环境造成负面作用
氮肥中尿素、硫铵、碳铵、硝铵、氯铵等均属水溶性的、速效性 的.
• 氮肥的过量施用致使每年产生的N2O等温室气体排放量逐年递增！ • 水体污染日趋加重！ • 研制和开发环境友好型的新型肥料，已成为世界各国高度关注
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氮素的环境问题首当其冲!
• 氮肥化学性状最活泼，易转化， 进入环境后的迁 移性远远大于磷（P）和钾（K）素。
• 我国是世界氮肥生产和消费第一大国。氮肥的投 入对农作物高产优质起了决定性的作用，可以说 要保粮食安全对氮肥的依赖程度是很大的。
• 但是氮肥累积利用率是三要素中的最低!怎么办？
• 今天农村劳力紧张所造成的不合理施氮方法（如 一次性多施、氮肥表面撒施等）很普遍存在。
• 其实，氮素的环境问题对世界发达国家也一样！
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氮肥问题更加突出
氮肥消耗量大；生产能耗高而效率低；氮素生 性活泼易损失；环境压力大；肥料利用率低；
提高氮肥利用的途径
• 依靠农化服务技术提高氮肥利用率
• 有机包膜缓控释肥料则由于有机高分子化合 物种类繁多，存在较多的产品
热固性包膜肥料
为热塑性包膜肥
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不同类型间缓释与可控性的比较 评价
• 高聚物包膜氮肥的养分释放，在可生长湿度范围 内主要受温度单一因素影响，如果在工艺完善的 条件下，可以获得较好的可控性，从国际市场的 调查看，能够达到可控指标的控释肥料主要是这 类聚合物包膜肥料。
“释放”（Release）：指肥料中的化学养分物质转化成可以被植物有 效吸收利用形态的过程；（如溶解、水解、降解等）
缓释肥（Slow Release Fertilizers，简称SRFs） 控释肥（Controlled Release Fertilizers，简称CRFs）
“缓释”（Slow Release）：指通过化学或物理的加工，使得常规 化肥中的养分释放速率远小于该养分物质原来的自然释 放速率；
2010年北美、西欧和日本的缓／控释肥料的消费 总量约100万吨。
• 我国包膜缓、控释肥料的生产相对滞后，产业尚 处在起步阶段
• 2009年全年缓/控释肥料的产能约为250万吨，生 产量约为70万吨（赵秉强，2009），
• 2010年脲醛或树脂包膜的产能有所增加，总体约 为260万吨，而实际生产量约为80万吨，发展速度 高于全球发展速度。
• 之前，化肥产业完成了向高浓度复合化主流发展的过程， 化肥生产率明显提高；同时，为了适应我国农业需求，大 化肥产业还形成了先氮后磷再钾的发展特点。
• 之后，随着农业高产高效达到了一定水平，我国出现了化 肥施用效率持续下降和农业面临污染逐年显现的趋势。这 不仅让政府关注，同时国际大家庭也对我国提出了约束。
• 而无机包裹类氮肥，由于膜材料的性状，其缓释 性能有限。
• 脲醛等合成有机氮肥，缓释性能较强、而肥料释 放速率受本身化学性质和外界环境等综合影响， 不易实现人为调控。
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我国化肥产业发展趋势
• 从70-90年代化肥生产进入高速发展阶段，自1994、2005年 我国氮肥、磷肥生产总量相继位居世界之首以来，化肥产 业发展出现转折期，进入一个新阶段。
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目录
• 国外缓\控释肥的发展历程与发展趋势； • 缓\控释肥的类型与特点与应用评价； • 国内缓控释肥研发.生产与代表性产品的效果 • 脲甲醛缓释肥的产品特点与国内外发展； • 脲醛缓释肥的优劣势； • 中化化肥发展缓控释肥的建议
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缓/控释肥料的定义：
100 2000
80 1000 60
农药用量
3
2
100
粮食面积
1
0
50
1961
1967
194073
01979 1978
1985
1984
1991
1990
1997
1996
2003
2002
2009
2008
2015 2014
2021 2020
20
2011/10/19
0
1
7
张福锁 13
201191
25
31
37
eng\Chissoasahi
Osmocote®、ESN®、Polyon®、 TriKote®、Plantacote®、 Basacote®、Multicote®、
Syncote®、Nutricote®、luxecote
80
DCD、
稳定性肥料
ATS、 Agrotain\Conklin\Chis NBPT、 soasahi\Hanfeng\BASF
Western Europ** 7,600
Japan***
44,000
China
Canada
Total
253,600
2011/10/19 2011/10/19
1995 356,000
8,700 119,000
483,700
2000 414,300 108,200 92,600
615,100
2004 569,000 120,900 97,000 200,000
30%-35%
朱兆良
2003
21%-27%
张福锁，王激清
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氮肥损失率（%）
水稻地 50左右
玉米地 小麦地
40左右 30左右
大田平均45%
氮肥损失途径
氨挥发 硝化-反硝化 淋洗
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9 ～40% 13 ～41% 6.6% （稻田）
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太湖蓝绿藻爆发！ 农业面源污染有贡献！
• 新时期化肥产业向哪里去呢？首先不再单纯追求粮食产量 而去大量又不合理地使用化肥；同时化肥产业也要向成熟 化进程迈进。
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为什么我国需要发展缓释肥?
我国历年粮食生产中化肥投入产出效率演变
粮食总产（亿吨）粮食播种面积(亿公顷)
粮食总产（亿吨）
粮食总产（亿吨） 粮食总产（亿吨）
在国内外有胶结型缓释肥料的材料与工艺研 究，但尚未推广应用。
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控释肥发展的瓶颈
• 成本和价格问题的制约 • 随着社会需求的发展，美国、加拿大通过强化研
发推出较低价格新产品 ，如ESN
包膜（包裹）型氮肥
根据采用包覆材料的不同分为无机、有机包 裹肥料两类。
• 无机包膜（裹）缓控释肥料，有硫包衣尿素 （SCU）、钙镁磷肥包覆尿素或复混肥等。
• 调整常规品种结构
• 稳定性氮肥
• 发展缓释氮肥
优先发展缓释氮肥
大田作物施用含部分缓释氮的复合肥
2001111//10//1199
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我国粮食作物氮肥利用率逐年持续下降趋势
不同年份化学氮肥利用率的变化
年份（Year) 氮肥利用率（N,%） 来源(Source)
1992
28%-41%
朱兆良
1998
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日本水稻生产中施用缓释肥的发展趋势
缓/控释氮肥的市场在哪里?
当前市场在哪里？
左图是2010年再版的 国际肥料工业协会出版 《缓-控释和稳定性肥料》 新版书的封面
在5种作物中， 突出了粮食作物
• 据美国AgIndustries Research & Consulting公 司市场研究报告表明：