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我国资源与环境呼唤优先发展缓控释肥料

日期:2006-11-29 09:06   作者:许秀成   来源:中国农资2006年第9期

   缓释、控释肥已列为国家中长期科技发展农业优先主题

  国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006~2020年)安排了8个重点领域的27项前沿技术及18个基础科学问题。作为重点领域的农业,安排了9个优先主题,其中第6个优先主题为环保型肥料创制和生态农业。重点研究开发环保型肥料、农药创制关键技术,专用复(混)型缓释、控释肥料及施肥技术与相关设备。
  为什么要将环保型肥料创制关键技术,专用复(混)型缓释、控释肥料及施肥技术与相关设备列为国家未来15年科技发展的优先主题?这是因为我国化肥施用量已达到资源、环境所难接受的程度。表中列出了我国化肥消费量占世界化肥消费总量的比例。
  据农业部预测,2006年我国化肥消费量大约在5800万t左右。从表中可看出,2006年我国化肥消费量将占世界总消费量的37.1%,照此速度发展,2008年可能超过40%(当然不可能达到这种程度)。从表中还可看出,2006年与1992年相比较,世界肥料消费量的增长,几乎全部是我国消费量增长所作贡献。
  正如中国农科院刘更另院士所说“施用氮肥就是施用能源”。2004年全国生产合成氨4222.2万t,全国吨氨平均工艺综合能耗为1.803t标煤,即2004年我国生产合成氨耗标煤7613万t。但是用这么多能源生产的氮肥对不同地区、不同作物的利用率仅40%、35%、25%、15%,大棚蔬菜区及露地冲施肥甚至低于10%。化工界陈冠荣资深院士多年来不懈地呼吁,要大力发展能用于大田作物的廉价缓释肥,将氮肥利用率提高至50%以上。
  也可以认为,生产磷肥是在消耗我国元古代的宝贵遗产。在距今6.5亿至5.5亿年前的元古时代,我国扬子古海中的兰绿藻用了1亿年,从海水中沉积了超过105亿t的磷矿,相当于平均每年沉积约100t。2005年我国生产磷肥1125万t,磷矿开采量超过5000万t标矿。为满足现有磷肥生产工艺要求使用富矿,不得不采富弃贫,每年矿山开采的原矿可能达1亿t。也就是说我国每年开采的磷矿原矿相当于元古时代100万年的成矿量,达到了1年等于100万年的高速消耗!
   2005年我国进口钾肥883万t(实物),2004年进口钾肥到岸价161美元/t,比2003年增长36.1%,2005年又涨到206美元/t。从2003年到2005年我国每年用于采购钾肥的外汇从8亿增至约18亿美元,可以说“施钾肥就是施美元”。
  众所周知,过量施用氮肥造成大气、水质污染,过量施用磷肥引起江河湖海水质富营养化。
  正因为上述原因,在农业、工业、环保界专业人士的不断呼吁下,促进了将环保型肥料专用复(混)型缓释、控释肥料列为国家中长期科技发展农业优先主题。

   对氮肥控释,对磷肥促释,以提高肥料利用率

  联合国工业发展组织(UNIDO)委托国际肥料发展中心(IFDC)编写的《肥料手册》1998年版列出了缓释肥料、控制释放肥料定义如下。
  1)缓释肥料(Slow-Release Fertilizer, SRF)所作定义:一种肥料所含的养分是以化合的或以某种物理状态存在,以使其养分对植物的有效性延长(国际标准化组织ISO的定义);
  2)控制释放肥料(Controlled-Release Fertilizer, CRF)的定义为:肥料中的一种或多种养分在土壤溶液中具有微溶性,以使它们在作物整个生长期均有效。理想的这种肥料应该是养分释放速率与作物对养分的需求完全一致。微溶性可以是肥料的本身特性或通过包(Coating)可溶性粒子而获得。
  由上定义可知,缓释、控制释肥有两大类:
  1)微溶性化合物,如前述《化肥手册》1980年版,所描述的肥料本身特性所具有的微溶性氮、磷、钾肥;
   2)通过包膜、包裹、包囊、涂层等物理方法,达到延长肥效的肥料,如包硫尿素、聚合物包膜肥料、肥料包肥料的包裹型肥料、涂层肥料,以及将速溶性肥料与橡胶乳液、工农业废弃物混炼所形成的包囊肥料。
  此外,缓释肥料还包括加工过的天然有机肥料,如氨化腐植酸肥料、干燥的活性污泥及含作物养分的工农业废弃物加工的肥料。缓释肥料还包括可以延长肥效的硝化抑制剂、尿酶抑制剂等。
  由此可见,缓释、控释肥料是包括内容广泛的多种肥料之总称。必须指出,国际上对缓释肥料与控制释放肥料至今仍没有法定区分,两词常常混用,而以SRF/CRF或S/CRF表示。因此,我国也常以缓/控释肥料表示。但国际上一些学者遵循下列惯例,将微溶性合成化合物称为缓释肥料,将包膜(Coating)、包裹(Coated)与包囊(encapsulated)的产品称为控制释放肥料。
  由于过量施入的氮肥,大多逸散于大气中或淋失于水体,而过量施入的磷肥大多固定在土壤中。因此,缓释、控释主要是针对氮肥,而磷肥主要是促释。据中科院地理科学与资源研究所环境修复中心主任陈同斌博士介绍,在北方地区不论施入任何形式的磷肥(水溶性、枸溶性),不论在高产田、低产田,土壤水中磷酸根的含量仅0.3-0.4mg/kg(ppm),甚至更低。为此,华南农业大学资环学院廖宗文教授提出缓释、控释要双向调节,对氮肥主要是控释,而对磷肥要注意促释,他开发的磷矿粉、磷铵活化方法,其目的在于促释磷素,提高磷肥利用率。
  据日本学者在2001年估计:2006年世界缓释、控释肥料消费量为80万-85万t,其中:含氮微溶性化合物37.7万-39.6万t,包膜肥料42.3万-45.2万t。
  考虑到我国最近陆续报道建成的缓释、控释肥料装置有几十万t,但实际产量均很小。估计2005年包括我国在内的世界缓释、控释肥料产量及消费量不超过100万t。若包括我国用于大田作物,具有一定缓释性能的包膜、包裹、包囊肥料,即广义的缓释、控释肥料世界生产、消费量可能已达120万t。

   推广关键在于转变农民速效、速溶、速散的肥料观念

  当前,国内众多的科研院所,工业、农业高校均在开展缓控释肥料研制。北京农林科学院、山东农业大学的聚合物包膜控释肥分别由北京首创集团新型肥料公司、山东金正大集团实现产业化;大连汉枫集团引进加拿大包硫尿素技术在江苏设厂生产;中科院石家庄现代化农业研究所的涂层肥料,广东农科院土肥所、湖南农科院土肥所、中国农科院土肥所、华南农业大学开发的包膜、包囊肥料也正在或已经实现产业化。我国正在形成一股强大的缓释、控释肥生产与使用高潮。
  在世界范围内,缓控释肥料生产与消费的制约条件是产品价格。1996年美国肥料市场价格:尿素300美元/t、尿醛肥料(38-0-0)600美元/t,IBDU(30-0-0)900~1000美元/t,聚合物包膜尿素600~1000美元/t、聚合物包膜复合肥料1500~2000美元/t。1999年笔者在美国协助建厂时,散装尿素批发价140美元/t,聚合物包膜尿素批发价700美元/t,包膜控释肥料的价格为普通尿素价格的5~6倍。价格高的原因有:包膜材料比被包膜肥料的价格高几倍;为实现包膜完整,对被包膜肥料的外形及粒度有一定要求;加工工艺比普通肥料复杂及生产能力相对较小;新产品宣传、营销费用高。因此,降低生产成本是促进缓释控释肥料发展的首要任务。
  就国内而言,农民对肥料要求速效、速溶、速散是推广缓释、控释肥的主要思想障碍,必须尽快转变农民这一传统观念。
  当前,化学肥料市场的普遍共识为,化学肥料特别是复合(复混)肥料必须尽可能“速溶”、“速散”。因为农民误认为化学肥料应该是“全溶”、“速溶”,至少是“速散”的,否则就是假肥料。但是,据中国农科院土肥所王少仁研究员用15N同位素示踪测定,以尿素、钙镁磷肥、氯化钾制成包裹型复合肥,比三者等养分粉状掺混,对水稻种植,氮素利用率提高7.74%;我国台湾台肥公司生产的转鼓法普通复合肥料,由于成粒紧密,出口越南用于水稻,被认为是具有缓效性能的复合肥料;泰国、埃及将NPK肥料与生胶乳液胶结混炼,制造缓释肥料;中国农科院土肥所张夫道研究员、华南农业大学廖宗文教授开发的胶结型缓释肥料,均表明不散、缓散比速散肥效长,氮素利用率高。尿素为全溶、速溶肥料;而制成微溶性脲醛肥料,则为缓释肥料。
  据我们估计,紧密的、缓散的复合肥料比速散的复合肥料,氮素利用率可提高3%-5%。若按我国复合肥产量1200万tNPK,m(N):m(P2O5):m (K2O)=1∶0.5∶0.5,则有600万tN加工为复合肥料,设其中300万tN应该是缓散的,而人为的使其速散,从而使N利用率从29%降为25%,则相当于少利用12万tN,相当于26万t尿素。设尿素田头成本2000元/t,则每年因该观念导致损失5.2亿元。由此可见,推广缓释、控释肥料首先要转变农民对化肥缓释、缓散的认识。
  我国缓释、控释肥的生产、使用前景取决于生产成本的降低及转变农民对缓释肥的认识。在当前缓控释肥料价格仍偏高,农民仍喜欢速溶肥料的形势下,作为第一步,发展价格与普通复肥相近,并具有一定缓释程度的肥料,来推动我国缓、控释肥料的发展将成为可能。



编辑:aya

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