控释尿素遇水后微观形貌

　　肥东控释肥示范田

　　粮食“八连增”，是近期大家津津乐道的一件喜事，毕竟在“七连增”的高起点上得来不易。

　　但我们不能不注意到喜讯背后，化肥有效成分流失造成的损失和农业面源污染：每年肥效流失的损失高达1000多亿元，流失的氮素还直接导致水体富营养化，致使土壤板结变硬、有害物质严重超标，造成地下水大面积硝态氮超标。

　　在此背景下，科学使用化肥显得尤为重要。这包含了两个方面：一是正确合理的使用；一是使用正确合理的。由中科院离子束生物工程学重点实验室研发的化肥养分控失技术，可在很大程度上化解丰产与农业面源污染之间的矛盾。

　　1000多家化肥企业的产量白白倒进地里

　　粮食丰产与农业面源污染治理的矛盾似乎不可化解，而利用氮循环也被美国工程院列为“21世纪工程学面对的14项主要挑战”

　　“（化肥）养活了一半的中国人？”这一说法不太准确，但并不夸张。

　　中科院合肥物质科学研究院技术生物与农业工程研究所所长吴跃进告诉本报记者，化肥对粮食的贡献率约为40%，化肥占据了我国农业投入的1/2，支撑着我国1/2以上的农产品产量。

　　我国已经成为最大的化肥生产和消费国，但我国肥料利用率却非常低，使用的常规化肥的肥效只有30%左右,其中，氮、磷、钾肥的当季利用率分别为30%—35%、10%—25%、35%—50%。

　　吴跃进解释说，普通化肥的施肥方式要求分次追肥，费时费工，很多农民做不到。另外，目前市场上六成以上的化肥都是全溶、速溶、速散的品种，追肥时表施肥料损失量大，因为暴露在外，其成分挥发后会进入空气，遇到下雨会汇入地表径流，或者直接渗入地下水。

　　每年由化肥有效成分流失造成的损失巨大，折合人民币高达1000多亿元，这“相当于全国1000多家化肥企业的产量白白倒进地里”，而我国农民每年购买化肥的费用是多少呢？1300亿元。

　　农业面源污染的后果令人揪心。农田当季未回收的氮素50%—60%进入水体和大气，据估计，流入河、湖中的氮素约有60%来自化肥，直接导致水体富营养化，引起藻类疯长、水质恶化、水生生物死亡；而残留在农田中的则致使土壤板结变硬，有害物质严重超标；渗入地下的，又造成地下水大面积硝态氮超标。“氧化亚氮是进入大气的氮素重要形式，这种物质造成温室效应的能力是二氧化碳的三百多倍。”吴跃进说。

　　粮食丰产与农业面源污染治理的矛盾似乎不可化解，而利用氮循环也被美国工程院列为“21世纪工程学面对的14项主要挑战”。

　　让化肥形成微米到纳米尺度的内置网

　　这种天然的和生物高分子材料复配物辐射改性能“固定”根季周围的氮素。从某种意义上说，线虫成为了这项研究的“抛砖引玉者”

　　近期，在安徽六安市徐集镇东方红农业合作社1200亩水稻高产示范田里， 刚刚测算的数据令人眼前一亮：每亩增产84.5公斤，增产幅度达20.1%；单季水稻每亩节约工本50元；按照今年粳糯稻收购价计算，每亩增收250.12元；尤其是有效地消减因化肥养分流失造成的农业面源污染。

　　这得益于一种原理独特的新型缓控释化肥。

　　作为该项目研发的负责人，吴跃进介绍：“氮肥进入土壤后，微生物分泌一种酶将其分解，形成氨态氮或者硝态氮才被作物吸收，稳定性的缓释化肥是在其中加入抑制剂，降低了酶的活性，从而达到缓慢释放肥效的目的。”

　　“而我们的原理是将天然和无机高分子材料添加到化肥中，在土壤中遇水时它们形成微米到纳米尺度的内置网，加上控失剂材料具有保水性，通过对化肥营养元素进行"包裹"，"网"住养分和水分，水肥耦合，达到缓慢释放、减少流失、提高化肥利用率的作用。”

　　有意思的是，形成这个“网”的物质是中科院等离子体所的研究人员在研究线虫时发现的——这种天然的和生物高分子材料复配物辐射改性能“固定”根季周围的氮素。从某种意义上说，线虫成为了这项研究的“抛砖引玉者”。

　　有效缓解农业面源污染

　　两者有机结合，效果会更好，科学化肥需要科学的使用方式。全社会都应来关注科学使用化肥，以及使用效果更好的缓控释化肥

　　几年的试验示范研究表明，应用该技术的化肥成本很低，低等养分成本增加5%左右，而氮素利用率提高6个百分点以上，一般增加产量10%以上，减量20%不减产，可以减少施肥次数和生产用工，而且工艺简单，生产成本较低。

　　据介绍，这种内置网型化肥养分释放缓慢，有效供给养分时间长，有效期可达110—150天，可以满足我国绝大多数农作物全生育期对养分的需求，其平均养分利用率也平均比普通复合肥提高11%—22%。

　　重要的是，有效缓解农业面源污染的情况。吴跃进说：“添加的控失剂具有保水性和网状结构，使用后可以疏松土壤、增加土壤的保水性能，长期使用有利于培肥地力，改善土壤结构。”

　　而下面的这组数据可充分说明其降低环境污染的能力：氯化铵加入控失剂和普通氯化铵相比，检测15分钟氮氧挥发物含量显示，挥发损失减少79.34%。傅立叶变换红外光谱仪检测土壤控失化肥NH3挥发结果表明：控失氯化铵、尿素和复合肥较普通氯化铵、尿素和复合肥相比NH3挥发分别减少18%、17%和32%。

　　在科技部、安徽省政府和中科院的支持下，控失性缓释化肥生产技术已经成功实现了成果转化。这一新型肥料也在各地显露身手：2009年，在安徽宿松的复兴、汇口、州头三个乡镇开展大面积示范获得成功。一般施肥减少2—3次，产量增加1—2成，一次性施肥节约用工2.3个，增效130元以上。今年安徽省生产销售13万吨以上，在巢湖流域等地推广应用320万亩以上，为农民增收、削减面源污染发挥一定的作用。

　　安徽重要的棉花产地无为县，政府通过每亩补贴80元推广新型控失性缓释，今年推广面积2万亩以上。当地棉农认为，控失肥不仅节肥省工，还有利于进城打工，棉花取得较好收成，棉花专用控失肥功不可没。

　　耕地的“亚健康”到底该如何治理？

　　南京农业大学植物营养系主任徐阳春曾对媒体表示，“化肥就好比生病吃药，有机肥好比调理进补，两者缺一不可，是改变目前土壤"亚健康"状态的有效手段”。

　　对此，吴跃进非常认同，两者有机结合，效果会更好，科学化肥需要科学的使用方式。全社会都应来关注科学使用化肥，以及使用效果更好的缓控释化肥。来源科技网)