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稳定性肥料:农业解困的“密匙”
时间:2015-06-13     

      日前,农业部农业技术推广中心提出:“将缓释肥的推广范围由全国的11个省增加到20个省。”这无疑是对石元亮博士等一批致力于研究中国长效缓释肥料发展研究人员的一种回报。

  我国由于人多地少,加上人口数量不断增加,造成人均耕地面积日益减少,更成为制约中国农业快速发展的羁绊。“解决粮食问题的有效途径,就是提高单位面积产量,这有赖于土壤肥力的提高和化肥的合理施用。”这是以石元亮博士为代表的一批土肥工作者的初衷。石元亮用一组数字说明了我们与发达国家之间的差距:“作为我国主要肥料施用品种的氮肥,利用率仅为35%左右,明显低于发达国家将近20个百分点。我国每年氮素损失高达1300万吨,相当于损失了 3200多万吨尿素,折合人民币大约是600亿元。”这些触目惊心的数字,时时撞击着科研人员的心灵。同时,资源浪费不仅降低了农业生产的经济效益,更带来严重环境污染问题,这无疑是制约中国迈入世界先进行列的“软肋”。 

  “提高化肥利用率关系到国计民生。”《国家中长期科学和技术发展规划纲要》第22个优先主题明确:“解决制约肥料生产和应用中的技术问题,开发研制新型高效、环境友好肥料和肥料增效技术,是保障国家粮食和生态安全,减少面源污染,实现农业可持续发展的国家重大需求。”石元亮告诉我们,我国对缓/ 控释肥料的研究已有30多年的历史。“九五”到“十一五”期间,中国科学院沈阳应用生态研究所等一大批科研院所,承担了国家和地方的缓控释肥研制课题,也推动了稳定性肥料、包膜肥料等品种的成果转化。其中,以沈阳生态所为主体的稳定性肥料技术研究,获得迅猛发展。

  稳定性肥料是指加入了脲酶抑制剂或硝化抑制剂,达到肥料氮素缓慢释放和减少损失的一类肥料,其创新点在于延长氮肥肥效期,提高了磷肥肥效。石元亮强调说,“抑制剂是稳定肥料的核心。”对于硝化抑制剂和脲酶抑制剂的研究,不仅发展了具有我国特色的技术和产品种类,也促动了抑制剂类型由单一转向复合型抑制剂的重大转变。国家支撑计划对“新型肥料创制”项目的资助,也直接带动中科院沈阳生态所、山东农大、华南农大等院所在技术研发、流程及工艺上获得突破,在借鉴国外技术的基础上,研制出了适合国内生产条件的新工艺,简化了脲醛类缓释肥的操作程序,降低了生产成本。目前,应用硝化抑制剂和脲酶抑制剂生产的氮肥技术,形成了以沈阳应用生态研究所为代表的长效缓释尿素、长效缓释复合肥系列技术,实现了缓释肥料直接进入大田这一重大转折。

     21世纪初,沈阳生态所研制的硝化/脲酶抑制剂“复合 NAM”的问世,并在遍布全国的48家企业中进行示范,推广范围达21个省,推广面积 9135万亩,涉及的肥料品种近60多个,应用作物有27种。这一添加剂的研制成功,引发了研究成果向产业化推进的热潮,在产业推进方面涌现了黑龙江“倍丰”、山东“施可丰”、华锦集团、河北“中嘉”等一批企业。因其具有的“生产成本低、工艺简单、长效增产、养分释放与作物生长规律一致”等良好卖点,成为与中国农业生产相适应的好产品,更受到广大农民的热捧。

 

中科院沈阳应用生态研究所研究员石元亮:加快科技成果转化,造福中国农民

      作为江苏华昌化工的合作伙伴,稳定性肥料创始人石元亮博士称本次合作意义特殊。石元亮博士表示,江苏太湖流域是重要粮食产区,开垦时间长,耕地面积广阔,化肥施用量巨大,这也造成了本区域较为严重的面源污染,水体富营养化严重,给当地居民生产、生活带来了恶劣影响。中国科学院十分重视太湖流域面源污染的治理工作,人大常委会副委员长,中国科学院院长路甬祥专门指示,在太湖流域推广稳定性肥料,解决因施肥引起的面源污染问题。江苏华昌化工位于太湖流域的核心区域,首先在合作上具备了独特的区位优势。石元亮表示,中国科学院沈阳应用生态研究所与江苏华昌化工的合作实际上是代表了中科院与江苏省之间的合作。

    另外,石元亮博士指出,江苏华昌化工是中国肥料化工行业中的大型现代化企业,拥有雄厚的技术实力,先进的生产管理、营销管理经验,显著的资源优势和区位优势。通过与江苏华昌化工的深入合作,中国科学院沈阳应用生态研究所的科研成果能得到迅速的规模化的转化,并能及时有力的导入农业生产中去,改善太湖流域农业生产情况,解决面源污染,造福当地百姓,实现合作的目的。

     石元亮博士表示,中国科学院沈阳应用生态研究所从未停止对稳定性肥料的改进和完善,在肥料内部抑制剂之间的配比,抑制剂保护物质的研发、开发和生产成本等多个方面还存在进步空间。十二五国家重大科技支撑项目规划中,政府将拨款5000万元用于缓控释肥的研发、生产和推广。石元亮表示,有政府的支持,加上企业和科研机构的紧密配合,稳定性肥料会得到更好的发展,其在未来农业生产中会发挥更大的作用。

石元亮主任受邀出席“稳定性肥料推广暨产业化发展研讨会”

     4月10日,由全国农技推广中心和施可丰化工股份有限公司联合举办的“稳定性肥料推广暨产业化发展研讨会”在山东临沂召开,我中心主任石元亮研究员,受邀出席了此次会议。来自全国农技推广中心、华南农业大学等与会专家及各省土肥系统负责人对我国目前的农业用肥现状和稳定性肥料的示范推广工作进行了深入的分析和探讨。

     会议认为,我国人均耕地面积呈日益减少趋势,要确保国家粮食安全,有赖于土壤肥力的提高和化肥的合理施用。但作为我国主要肥料施用品种的氮肥,利用率仅为30%左右,低于发达国家近20个百分点,我国每年因氮素流失造成经济损失折合人民币大约600亿元。资源的浪费不仅降低了农业生产的经济效益,制约我国农业发展,更带来严重的环境污染问题。

     鉴于这一现实情况,国家加大了对新型环保肥料研发、生产和推广的支持力度。全国农技中心土肥处副处长杨帆说,自2005年中央一号文件提出“搞好沃土工程建设,推广测土配方施肥”以来,全国农技推广中心在全国开展测土配方施肥活动,目的就是要提高肥料利用率和减少用量,提高作物产量,改善农产品品质,节省劳力,节支增收。而稳定性肥料和长效肥料在其中发挥了重要的作用,也成为测土配方的一项重要的技术推广手段,是测土配方技术的“物化”。

      石元亮研究员介绍,稳定性肥料属于一种新型复合肥料,其中经特殊工艺加入了脲酶抑制剂(或)硝化抑制剂,施入土壤后能通过脲酶抑制尿素的水解,和(或)通过硝化抑制剂抑制铵态氮的硝化,使肥效得到延长。施可丰化工股份有限公司和中科院沈阳生态所自2005年便开始合作,共同开发研究,双方研发的稳定性肥料将肥效延长至110——120天,充分满足了我国大多数农作物生育期对养分的需求;同时稳定性肥料也改善了国内农业用肥中长期存在的“施肥量大,利用率低,尤其是氮、磷的利用率偏低”的现状,将肥料利用率提高至42%——45%,比普通肥料平均高出12——15个百分点;最为显著的一点是稳定性肥料的生产成本控制在了较低标准,产品价格只有国外同类产品的50——60%,打破了新型肥料推广过程中存在的硬性障碍,确保了稳定性肥料全国大范围普及推广的可能性。

     目前,中科院沈阳应用生态研究所与施可丰化工股份有限公司在全国22个省建立起了稳定性肥料的试验示范协作网,为稳定性肥料推广及行业标准的制定积累了大量的数据。由中科院沈阳应用生态研究所牵头起草的“稳定性肥料行业标准”已通过国家标准委员会的审定,将于近日发布实施,这将进一步规范我国稳定性肥料的生产和流通,在保护农民利益和稳定性肥料在全国的大范围的示范推广方面会起到积极的推动作用。

     施可丰化工股份有限公司解永军董事长表示,为进一步加大稳定性肥料在全国的普及和应用,施可丰分别在全国22个省、8个农业大省、临沂市九县三区和全国主要大型农场建立起了4个不同级别的示范推广网络体系;同时为进一步强化稳定性肥料示范推广网络建设,公司将在全国范围内建立100个物流配送中心,1000个县级样板示范店,上万家三农服务站,让稳定性肥料在全国遍地开花,全面开启稳定性肥料应用和发展的新时代。

21世纪中国肥料的发展方向

     首创新型肥料制造有限公司生产的缓/控释肥———首创长效控释树脂包膜尿素,是我国“863计划”的研究成果,1999年被科技部列入国家“星火计划”,2005年成为农业部“全国农业技术推广服务中心推荐产品”。这个产品的研制,凝聚了北京农林科学院众多专家学者的辛勤汗水。

   9月29日,在农业部召开的缓/控释肥研讨会上,来自植物营养与资源方面的专家,对我国缓/控释肥的生产技术和推广应用问题进行了研讨,内容涉及缓/控释肥对我国农业可持续发展的重大意义,以及由此涉及到的食品安全、资源节约和环境保护等一系列问题。

要创立我国独有的缓/控释肥料生产应用体系

   郑州大学教授、国家钙镁磷复肥技术研究推广中心许秀成主任:我们为什么要发展缓/控释肥料?因为缓/控释肥是21世纪肥料发展方向之一。

   根据我国粮食需求预测,到2020年我们15亿人口,人均需要粮食437公斤。到2020年,假如播种面积还是现在的8700万公顷,就必须使全国各地每公顷土地产粮都达到6850吨。解决这个问题,就要在我国大力发展缓/控释肥,用更加科学的方法,提高作物产量,缓解土地压力。所以,我们当务之急要做的是,创立我国独有的缓/控释肥生产应用体系。

缓/控释肥的养分释放速率与作物需肥规律基本吻合

   中国农业科学院土壤肥料研究所研究员张夫道教授:缓/控释肥是什么?我和中国农大的张福锁教授、南京土壤所所长周建民先生及华南农大的廖先生,是在“九五”期间给科技部写材料时统一的认识。缓/控释肥就是通过物理、化学和生物的方法,通过新技术,采取新材料,新工艺设备生产的、具有缓释功能的一类肥料。这类肥料养分释放速率与作物需肥规律基本吻合,从而提高肥料资源利用率,增强土壤的缓冲性和作物的抗逆性。

以大田作物为主体是我们的创新

   中国农业科学院土壤肥料研究所研究员、博士生导师赵秉强博士:目前国际上缓/控释肥以大田作物为主体的国家,除了日本用在水稻上以外,欧美国家都是以草坪和花卉为主体。我们的研究既然以大田作为主体,开发的重点、缓/控释技术路线、工艺设备和西方都应该是完全不同。可以这么说,以大田作物为主体就是我们的创新。

    现在我们开始进入大田示范,就一定要有大田的特点。最近,我们从邯郸开始,对邢台、衡水、廊坊等13个县市开展了一茬作物一次施肥,都是全营养的特殊配方。比如说小麦,播种开始施一次,一亩比原来便宜了100块钱。这种肥料的特点是,对单质肥料进行改进,根据不同肥料的特点采取不同的涂液,小麦在9个月生长期中不用再追肥,最后能节肥20%,节水30%。邯郸、衡水等几个县,以后准备还要用微机控制施肥。如果我们的施肥跟上去了,那么对我国农业的可持续发展,将是功不可没。

   我们课题组写了一个材料,我们的想法是:在“十五”期间,关键技术材料方面有所突破;在“十一五”期间,产业化有所突破;在“十二五”期间,市场上全面销售各种缓/控释肥。

首创树脂包膜缓/控释肥将肥效提高一倍以上

   北京市农林科学院植物营养与资源研究所首席研究员、室主任徐秋明教授:现在市场上缓/控释肥的包膜有不少品种,我们开发的首创树脂包膜,用的是热可塑树脂包膜,由聚乙烯,聚苯乙烯和聚丙烯这三大塑料组成。包膜的化学性质稳定,施到土壤里面,微生物、PH值和其他的土壤因素、条件,对膜的影响都不大,更不会造成污染,特别适用于在高湿热地区施用。

   我国的湖南、湖北和广东、广西等地区,常常刚刚给作物施完肥,马上就来场大雨,土里的养分都被冲走了。但是用首创树脂包膜缓/控释肥,效果就非常明显。在我国的陕西、甘肃和河南地区有很多沙土地,漏水漏肥很严重,用首创树脂包膜缓/控释肥利用率相当高,肥效达到了一倍以上。

国家对缓/控释肥很重视

   中国科学院研究员、沈阳新型肥料技术研究推广中心主任石元亮博士:由于缓/控释肥对提高作物产量和保护环境,起到了不可忽视的作用,所以我国政府近两年非常重视,国家先后下达了一系列科研任务,中国农科院土壤肥料研究所、中国科学院沈阳应用生态研究所、中国农业大学、华南农业大学、郑州大学、北京农林科学院、南京土壤研究所等单位,先后承担了国家的重大攻关任务,把我国缓/控释肥的发展方向基本上锁定在能够用到农田生产、环保的范畴之内。在国家“九五”科技攻关以及农业科技成果转化基金等项目支持下,长效复合肥项目已经在全国进行推广应用,每年有30多家企业,在各种作物不同的区域进行试验示范,但是因为工艺问题生产成本还有点高,以大田为主体推广起来还有难度。

应该建立国家级的创新平台

   中国农业大学资源与环境学院院长、博士生导师张福锁教授:虽然我国在缓/控释肥这个高新技术方面进展很快,但是目前仍处在初级阶段,还缺乏国家级的创新平台,还没有一个国家级的项目支撑这么大的需求。另外,我国的生产企业虽然很多,但是我们需要的是真正能够代表国家、代表一个发展方向、代表国际水平的企业。

   我希望在我国化肥“十一五”规划中,将这一技术作为专项,建立国家级的创新平台,实施联合攻关,以企业为主体开展技术创新,从农民、农业的角度出发,增加肥料产业发展战略方面的研究,以此提高我国的总体水平,进一步降低成本,并通过政府和企业的服务推广产品,形成真正的国际品牌。

测试方法和标准要与国际接轨

   中国农业大学博士生导师曹一平教授:通过“863项目”和这么多年的研究实践,我的观点和张福锁教授一样,缓/控释肥研发要从国家立项,全方位研究缓/控释肥的商品性状,土壤农化性状,农学性状和环境效应,建立与国际接轨的综合评价体系,建立我国的实时测试方法与相应的评判标准,为规范进口和国内肥料市场提供科学依据。

    国内外同行广泛关注首创缓/控释尿素

   北京市农林科学院植物营养与资源研究所研究员刘宝存所长:我国从上世纪90年代开始研发缓/控释肥,1994年我们研究所研制的树脂包膜就获得了国家发明专利,1997年进行成果转化。现在我们在L型释放的基础上,研发出了追求养分释放和作物吸收高度吻合的S型产品。通过研究,我们获得了一种溶出调控剂,这种材料的出现,使肥料的利用率,从30%提高到60%以上。

   新型肥料的开发,得到了北京市科委的大力支持,在市委的支持下,我们成立了北京市新型肥料中试基地,1999年又得到国家级星火计划的支持;2002年获得了国家重点新产品的称号;2003年我们参加了国家863项目;现在我们正在第三代设备的基础上,针对大田作物,研发连续化生产设备,降低生产成本。

   我们下一步研究的方向,是对速效肥磷钾进行混配,在速效肥里面加上15%左右缓释的核心技术———控释尿素。这项技术已经得到了国内外同行的广泛关注。

    近10年来,我们获得了30多项专利,产品出口日本。在国内,我们实现了4个第一,第一个研制成S型包膜可控肥,第一个研制成功连续化的生产设备,第一个实现了包膜控释材料的产业化,第一个研制成功快速降解的包膜。

缓/控释肥已经纳入了政府工作

   农业部全国农业技术推广服务中心栗铁申副主任:缓/控释肥基本解决了配方化肥无法解决的化肥属性性能问题,它的管理已经纳入了政府工作,真正进入了以产业化生产和推广应用为主的新阶段。

   虽然我国的缓/控释肥研发起步较晚,但我们研制出了世上独一无二的酶抑制剂型长效肥料,我们的品种好多国外还没有。目前,我国缓/控释肥的加工工艺有33种类型,世界上所有的剂型都有了。我们应用的领域比世界上任何一个国家都多,我们的研究机构、参与人员在全世界也是最权威的。

   缓/控释肥的推广关键在于政府的扶持和支持,北京首创新型肥料公司的成长和示范试验,就证明了这一点。下一步,我们要抓紧做好系列标准的立项,在缓/控释肥的推广中,力争有一个大的突破。

缓/控释肥是化肥“十一五”规划的重点

   国家发改委工业司蔡荣华处长:我们现在正组织专家编写我国化肥“十一五”发展规划草案,规划从环保和我国化肥需求量的角度考虑,重点内容之一就是把缓/控释肥行业做大做强,在氮肥、磷肥、钾肥比例上,满足缓/控释肥生产的需求,在推广应用宣传上做到位。

 

 

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