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[中国科学报]集团军作战 推动传统化肥技术升级

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赵秉强(前排左三)在山东德州实验站介绍新型肥料推广应用情况。 秦志伟摄

 

化肥虽然是农业不可或缺的生产资料,但因其过量和不合理施用导致一系列问题而饱受质疑。

一直以来,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所(以下简称资划所)以赵秉强研究员为首席科学家的肥料与施肥技术创新团队致力于我国尿素、磷铵、复合肥等传统大宗化肥增效改性和产业技术升级。在赵秉强看来,我国未来肥料发展重点是走质量替代数量发展之路,通过增效实现化肥减量施用,协调高产施肥与环境矛盾;着力系统构建我国以“绿色原料、绿色制造、绿色产品、绿色流通、绿色施用”为内涵的绿色肥料体系,推动农业绿色增产。

日前,由赵秉强主持的“十三五”重点研发计划项目“新型复混肥及水溶肥料研制”2017年总结会召开。记者获悉,项目研发团队由国家级科研院所、大专院校和国内大型骨干肥料企业等33家单位组成。“团队打破‘小圈子’,建立工科与农科相结合、产学研相结合的‘大圈子’。”赵秉强告诉《中国科学报》记者,他们正紧紧围绕复混肥料和水溶肥料“增效实现减量”的目标,从不同方向开展研究,并相互支援、相互配合,形成“集团军作战”。

 

减肥增效是趋势

化肥被称为粮食的“粮食”。数据显示,化肥在粮食增产中的作用占40%~50%。我国从20世纪80年代开始大量施用化肥,目前农业化肥消费量已达到6000万吨,占世界消费量的1/3,单位面积施肥量是世界平均水平的3倍。

然而,我国又是一个肥料资源相对短缺的国家。以磷为例,中国工程院院士、清华大学教授金涌在会上指出,我国磷矿产量约90%用于生产磷肥,但高品位磷矿资源有限。

不仅如此,为获得高产而大量施用化肥,目前我国氮、磷、钾化肥的当季利用率分别只有35%、20%和40%,平均比发达国家低15~20个百分点,同时造成能源、资源和经济的巨大浪费,环境问题突出。

毋庸置疑,新时期在减量施用化肥的条件下,继续提高作物产量,成为保障粮食安全、生态安全和资源可持续利用的重大国家需求。

“复混肥料用量多、占比大,增效减肥的潜力大。”赵秉强说。发达国家肥料复合化率达到70%以上,我国为40%,到2020年将发展到50%。而水溶肥料省工、节肥、高效、利用率高,节肥潜力大。

当前,复混肥料作物专用化、配肥精准化,大量元素与中微量元素科学配比、养分形态科学配伍;突破核心原料技术解决水溶肥稳定性和防沉淀技术难题;通过研发增效载体和功能物质拓展肥料功能和大幅度改善肥效,成为国内外复混肥料和水溶肥料创新发展的主要技术趋势。

我国复混肥料与水溶肥料产业发展存在很多技术瓶颈,团队成员、中国农业大学资源与环境学院教授江凤荣在会上介绍,其中就有复混肥料配方与区域土壤、作物匹配性不高,营养元素配比及养分形态配伍不科学,养分易损失、固定,利用率低等。

此外,还有掺混BB肥料“测、配、产、供、施”一体化不配套,难以精准配肥到田块,不能满足农业“转方式、调结构”的要求;水溶肥料核心原料短缺,生产工艺以物理混配为主,产品易沉淀、效果差、价格高、功能单一,不能满足农业生产多样化的需求。

“本项目旨在通过复混肥料与水溶性肥料产业技术创新,拓展肥料功能,大幅度改善肥效,通过增效实现化肥减量,为化肥减施提供替代产品和技术支撑。”赵秉强说。

 

项目创新点频现

记者了解到,项目研发团队不仅有资划所、中国农业大学,还有吉林农业大学、四川大学、青岛农业大学、华南农业大学等院校。同时还包括云南云天化股份有限公司、金正大生态工程集团股份有限公司、中国—阿拉伯化肥有限公司、中化化肥有限公司、开门子肥业等12家大型肥料企业。

赵秉强介绍,本项目紧扣化肥增效减量的主题,围绕思路创新、产品创新、技术创新和模式创新,设计作物专用增效、增效载体增效、原料创新增效、功能拓展增效四大增效途径,设置作物专用高效复混肥料研制与产业化、新型增效复混肥料研制与产业化、配方掺混肥料研制及应用模式创新、高效水溶肥料原料创制与产业化、功能水溶肥料研制与产业化5个研究课题。

相对于以往的项目,该项目创新点具有以下特点:

首先是思路创新。“改变过去单纯由工业主导的肥料产品开发模式,以农业需求为导向,工艺与农艺相结合,开发肥料新产品,满足农业生产对机械化施肥和水肥一体化要求。”赵秉强表示,改变过去单一依靠调控肥料营养功能的产品开发模式,将功能载体与肥料新产品开发相结合,拓展肥料功能,更大幅度提升肥效和应用效果。

其次是产品创新。团队成员、资划所研究员李燕婷向《中国科学报》记者介绍,作物专用复混肥料系列新产品与区域土壤、作物相匹配,大中微量元素配比合理、养分形态配伍科学,实现区域精准配肥,提高效率。

2017年5月,记者参加了该团队在山东德州召开的化肥减施增效长期试验与新型肥料示范现场会,他们创立了利用“生物活性增效载体”提升化肥产品性能与功能、开发高效肥料新产品的技术途径,开拓了增值肥料新产业。开发的腐植酸类、海藻酸类、氨基酸类等肥料增效载体与增值肥料系列新产品,得到与会者和使用者的高度赞扬和肯定。

再次是技术创新。据介绍,湿法磷酸螯合净化制备磷酸一铵/聚磷酸铵原位联产水溶肥料生产技术,能耗小、成本低,属原创性工艺。功能水溶肥“低温脱水干燥成粒”技术,载体活性高、水溶性好,填补国内空白。而生物发酵制备增效载体技术,生物活性高、微量高效、创新性强。

此外,产业模式创新。项目利用互联网、物联网、大数据技术,开发智能配肥站,实现从“田块到工厂再到田块”的掺混肥“测、配、产、供、施”一体化运作新模式,满足新型农业经营主体对肥料产品个性化服务的需求。

据悉,项目实施年限 5 年,总经费1.034亿元人民币。项目完成后,实现比常规化肥减量施用10%以上,养分利用率提高5个百分点以上。

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