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新型肥料


关于我国新型肥料类型、特点及 关于我国新型肥料类型、 发展趋势、 发展趋势、发展前景的研究

植物营养专业 胡宁 指导教师:高强副教授

新型肥料
种 类 类 发 展 及 及 在 与 的 前 问 景 题 及 方 存 向 现 发 状 展

第一节、 第一节、我国新型肥料的发展趋势
一、我国新型肥料发

展的必然性与必要性
1、必然性
? 肥料是保障国家粮食安全的战略物资,保持和提高地力, 肥料是保障国家粮食安全的战略物资,保持和提高地力, 实现农业可持续发展的物质基础,如果停止使用化肥, 实现农业可持续发展的物质基础,如果停止使用化肥,全 球作物产量将减产50% 50%。 球作物产量将减产50%。 ? 我国耕地和粮食播种面积逐年下降,提高单产是增加粮食 我国耕地和粮食播种面积逐年下降, 总产的唯一途径 唯一途径。 总产的唯一途径。 ? 发达国家的化肥消费比例下降,占总产量30%,发展中国 发达国家的化肥消费比例下降,占总产量30% 30%, 家化肥消费比例上升占总产量70% 70%; 家化肥消费比例上升占总产量70%; ? 新型肥料的开发是保证肥料提高单产的重要手段,新型肥 新型肥料的开发是保证肥料提高单产的重要手段, 提高单产的重要手段 料的研究一直是国际农业高科技竞争的重要领域。 高科技竞争的重要领域 料的研究一直是国际农业高科技竞争的重要领域。

2、必要性 、

? 我国农业已进入高产、优质、高效、生态、安全阶段, 我国农业已进入高产、优质、高效、生态、安全阶段,
促进农民增收、农业增效已成为农业发展的主旋律。 促进农民增收、农业增效已成为农业发展的主旋律。我国 政府支持新型肥料的研究是极为必要的, 政府支持新型肥料的研究是极为必要的,是促进肥料品种 多元化、提高施肥效益、确保粮食安全的重要手段, 多元化、提高施肥效益、确保粮食安全的重要手段,对于 我国农业的集约、清洁、 我国农业的集约、清洁、安全生产与可持续发展具有重大 的战略意义。 的战略意义。 ? 新型肥料的发展趋势与农业发展趋势密切相关,随着人口 新型肥料的发展趋势与农业发展趋势密切相关, 的增长,人类对粮食和农产品需求量增多, 的增长,人类对粮食和农产品需求量增多,只有加快新型 肥料的发展速度,才能保证农业生产沿着高产、优质、 肥料的发展速度,才能保证农业生产沿着高产、优质、低 耗和高效的方向发展。 耗和高效的方向发展。

二、发展新型肥料的目的
1、化肥不合理使用带来的问题: 化肥不合理使用带来的问题: ? 土壤板结 ? 肥料利用率下降 ? 农产品品质下降 ? 环境污染严重

2、发展新型肥料的目标

减少碳排放 有利于环境保护 提高农作物健康水平 提高土壤肥力 方便农民使用 提高肥料利用率 提高农产品质量

3、新型肥料的发展趋势 ? 高效化:不仅有效地满足作物需要,而且还可省时,省 高效化:不仅有效地满足作物需要,而且还可省时, 提高工作效率。 工,提高工作效率。 ? 复合化:无机复合,有机无机复合,生物有机复合,农药、 复合化:无机复合,有机无机复合,生物有机复合,农药、 激素、除草剂复合; 激素、除草剂复合; ? 长效化:一季只用一次肥。 长效化:一季只用一次肥。 ? 多元化:大、中、微量元素; 多元化: 微量元素; ? 功能化:改土、促根、抗倒、壮秧、返青、缓控、除草、 功能化:改土、促根、抗倒、壮秧、返青、缓控、除草、 杀虫、灭菌; 杀虫、灭菌; ? 低碳化:减少温室气体的排放。 低碳化:减少温室气体的排放。

第二节、 第二节、新型肥料的类型及特点
一、新型肥料的类型
按形态分: 按形态分: ? 固体肥料:缓释肥料(SRF) 控释肥料(CRF)长效肥 固体肥料: ? 液体肥料:清液型、悬浮型和泥浆型叶面肥料 液体肥料: ? 气体肥料:二氧化碳气肥。 气体肥料: 按功能分: 按功能分: ? 养分型:含作物所需的营养元素 养分型: ? 功能型:具有除草、杀虫、防病、抗病、光合、刺激等功能 功能型: ? 兼用型:既有养分的特点,又有一定的其他功能。生物肥料 兼用型:

二、新型肥料的特点
按照作物的 需肥强度提 供养分, 供养分,提高 肥料的利用率

降低施肥 作业成本 减少施肥次数, (减少施肥次数, 便于机械施肥) 便于机械施肥)

特点

减少肥料 在土壤中 的固定作用

可以减少 肥料的淋 溶和径流损失

第三节、新型肥料的种类、 第三节、新型肥料的种类、性质及施用技术
一、缓(效)释氮肥
(一)合成缓溶性有机氮肥
施用后在环境因素(如微生物、水)作用下缓慢分解,释放养分供植 物吸收的肥料。

1.脲甲醛 1.脲甲醛(商品代号UF) 脲甲醛
以尿素为基体 ,加入甲醛化合而成的直链聚合物
H2N– CONH –CH2OH 一甲撑脲 H2N– CONH · CH2NH –CONH2 一甲撑二脲

U/F(相对分子质量比)在1.25~1.5:1,肥料 中2/3氮是非水溶的。U/F﹥1.6,产品会吸潮, U/F<1,成脲醛树脂,失去肥效。

含氮量36-38%,其中水溶性氮10%左右,热水溶性氮15%左 右,热水不溶性氮13%左右,N活度系数(AI)55, AI 的 大小反映冷水不溶态氮转化为有效氮的速度。 AI =
冷水不溶氮- 冷水不溶氮-热水不溶氮 冷水不溶氮

×100%

冷水溶性氮为25℃,热水溶性氮为98-100℃

脲甲醛在土壤中被微生物逐步矿化,首先分解为尿素和甲 醛,偏酸性时易矿化。甲醛的暂时残留对土壤微生物和植 物有副作用。

施用效果与施用技术: 施用效果与施用技术: 等氮量脲甲醛施与棉花、小麦、谷子、玉米等作物上,当季氮吸收 量和产量不及尿素、硝铵和硫铵,但后效长。作物生长前期应配合速 效氮肥施用,烟草和果树是很好的氮源。 2. 脲乙醛(代号CDU) 白色微溶粉末,无吸湿性,N28~32%。随温度和酸度增加而溶解度增 大。对不断刈割的牧草效果良好,特别适合果树、蔬菜、草坪、糖料 作物、马铃薯、烟草等。 3. 脲异丁醛(IBDU) 白色粉末,无吸湿性,N32.18%。AI为96,水溶性很小,易被微生物 水解为尿素和异丁醛,无残毒。温度越高,pH值越低,水解越快。在 水稻上的肥效相当等氮量的水溶性氮的104-125%。也适合在牧草、草 坪、观赏植物上施用不必掺入速效氮肥,但在禾谷类作物和蔬菜上使 用需掺入一定量的速效氮肥。日本压制成34㎜×34㎜×20 ㎜的“砖 片”肥料,主要用于林业、绿化、及果树、茶树等,养分供应能持续 3-5年。称“超缓效肥”。

4.草酰胺(OA)

白色粉末,N31.8%,不吸湿,工业生产成低。 施用后矿化快,可形成碳酸铵,局部pH升高,NH3浓度大而挥发损失。 在玉米上和硝酸铵效果相同。

(二)包膜缓释肥料
硫衣尿素(SCU) 1.硫衣尿素(SCU)
N34.2%,氮素释放与环境温度、湿度密切相关,温暖潮湿快,低温干 旱慢。在很多作物上施用比水溶性氮肥优越。 2.涂层尿素 黄色颗粒,海藻胶膜包被。可以延缓脲酶对尿素的酶解速度,从而延 长肥效。 3.长效碳酸氢铵 用钙镁磷肥和白云石粉造粒,表面形成微溶于水的磷酸镁铵薄膜,防 止NH3挥发,控制氮的释放。主要在水稻上施用。

4、多肽尿素
多肽尿素是一种淡黄色、无嗅、粒状结晶体。 其制取是在尿素形成过程中,在尿液中加入金属蛋白酶、聚天冬氨 酸或SOD(超氧化物歧化酶),经蒸发器浓缩造粒而成。也可以将多 肽增效剂直接与熔融的尿素混合,然后在尿素造粒塔造粒。其中多肽 的重量含量为0.01%~1.5%,尿素的重量含量为98.5%~99.99%。 多肽尿素的产业化生产工艺,与普通尿素生产工艺比较,无新增废 水、废气、废渣排放,符合环境保护标准要求,符合国家产业政策。 作为无毒、无害、无残留属环境友好型产品,多肽尿素真正实现了施 肥成本降低,尿素含量不变,施肥方法不变,节约肥料、能源、水资 源,提高化肥利用率、农作物产量、农作物品质和增加农民收入。在 为农民提供高性能尿素的同时,也为节约国家资源,实现可持续发展 打下了基础。

中国农资集团山东禹城中农润田化工有限公司一次试生产成功,首 批1万吨聚天冬氨酸复合肥当天全部被订购。 聚天冬氨酸(Polyaspartic acid)是一种氨基酸的聚合物,1950年 首次人工合成以来,应用广泛。它是一种水溶性多肽,天然存在于带 有贝壳的海洋生物如牡蛎、蜗牛等粘液中,牡蛎就是靠此粘液富集周 围环境中的钙、镁等元素营造贝壳和珍珠。聚天冬氨酸本身无毒无害, 可完全生物降解,是世界公认的绿色化学品。是一类多功能的环境友 好的生物高分子材料。

? 1996年,美国Donlar公司还因在聚天冬氨酸合成研究方面的突出贡 献,被美国环保协会授予首届“总统绿色化学挑战奖”。2000年5 月,德赛化工与天津大学一碳化工国家重点试验室达成合作意向, 经过刻苦攻关,在国内首次实现了聚天冬氨酸的工业化生产,产品 填补了国内空白。美国的Donlar公司在美国22个州、18种作物上进 行的230次试验以及国内科研院所的试验结果都证实:聚天冬氨酸, 可以强化作物对氮、磷、钾及中微量元素的全 面吸收,主要功 能有: ? ⑴ 提高肥料利用率。 提高肥料利用率。 ? 氮肥利用率可提高60.3%,磷肥的利用率提高5.3%,钾肥的利用率 提高16.7%。每亩可节省化肥20%左右,且不易发生缺素症状 ? ⑵ 促进生长,增加产量。 促进生长,增加产量。 ? 其中玉米增产14.8%、白菜增产11.9%、番茄增产12.9%、萝卜增产 其中玉米增产14.8% 白菜增产11.9% 番茄增产12.9% 14.8%、 11.9%、 12.9%、 18.4%、花生增产8.7% 8.7%。 18.4%、花生增产8.7%。 ? ⑶改善作物品质。 改善作物品质。 ? ⑷促进根系生长,增强抗逆性。 促进根系生长,增强抗逆性。 ? ⑸绿色环保,改良土壤。 绿色环保,改良土壤。

5.胶囊、 5.胶囊、丸化肥料 胶囊

(三)添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂的肥料
? ? ? ? 1、2-氯-6-三氯甲基吡啶、脒基硫脲 三氯甲基吡啶、 双氰胺(DCD) 2、双氰胺(DCD)主要毒杀亚硝化细菌 对苯二酚(CP) 3、对苯二酚(CP)尿酶抑制剂 4、硫代硫酸铵

二、高浓度新型肥料
? 美国的聚磷酸铵(16-62-0)、聚磷酸钾(0-57-37) 美国的聚磷酸铵(16-62- )、聚磷酸钾( 57-37) 聚磷酸铵 聚磷酸钾 ? 德国正研究的三磷化氮(P3N5)、磷氮酰胺 P3N3(NH2)6 等。 德国正研究的三磷化氮( )、磷氮酰胺 三磷化氮

三、大粒、基块肥料 大粒、
? 1.塑填肥料(棒状) 1.塑填肥料(棒状) 塑填肥料 ? 2.有机无机造粒肥 2.有机无机造粒肥 ? 3.大颗粒尿素 3.大颗粒尿素

四、叶面肥
1.多元微素型(水剂、螯合液)叶面宝、 1.多元微素型(水剂、螯合液)叶面宝、喷施宝 多元微素型

2.氨基酸型(氨基酸叶面肥) 2.氨基酸型(氨基酸叶面肥) 氨基酸型 3.腐殖酸型(高美施) 3.腐殖酸型(高美施) 腐殖酸型 4.生长调节剂型 助壮素) 生长调节剂型( 4.生长调节剂型(助壮素)

五、生物肥料
(一)概念 指依靠微生物生命活动而使农作物得到特定肥料效应的生物制品 (二)肥料功能 1.制造养分,增强供养能力: 1.制造养分,增强供养能力:如固氮菌 制造养分 2.活化土壤潜在肥力:如磷细菌、 2.活化土壤潜在肥力:如磷细菌、硅酸盐细菌 活化土壤潜在肥力 3.协助作物吸收养分:如菌根菌 3.协助作物吸收养分: 协助作物吸收养分 4.刺激作物生长: 4.刺激作物生长:如分泌生长素 刺激作物生长 5.增强作物抗病能力: 5406 抗生菌肥 5.增强作物抗病能力:“5406”抗生菌肥 增强作物抗病能力 (三)保证生物肥料肥效的条件 1.肥料必须含有足够数量活的有效微生物 1.肥料必须含有足够数量活的有效微生物 2.施用中必须维持微生物生命活动的适宜环境条件 2.施用中必须维持微生物生命活动的适宜环境条件 湿度、温度、通气、酸碱度、 如:湿度、温度、通气、酸碱度、碳氮比等

(四)、生物肥料的种类 )、生物肥料的种类 1.根瘤菌肥 1.根瘤菌肥
⑴根瘤菌肥必须具有高效固氮活性 七个互接种族,种族间不能互接) ⑵根瘤菌侵染具有专一性 (七个互接种族,种族间不能互接)

根瘤菌肥施用主要以拌种为主 0.5kg菌粉拌大粒种子25-50kg,拌小粒种子15 25kg,随伴随播, 菌粉拌大粒种子25 150.5kg菌粉拌大粒种子25-50kg,拌小粒种子15-25kg,随伴随播, 覆土,防阳光曝晒。 覆土,防阳光曝晒。

2.固氮菌肥 2.固氮菌肥 3.磷细菌肥 3.磷细菌肥 4.硅酸盐细菌肥(生物钾肥,灰分含钾34%) 4.硅酸盐细菌肥(生物钾肥,灰分含钾34%) 硅酸盐细菌肥 34% 5.菌根菌肥 5.菌根菌肥 6.抗生菌肥( 5406 分泌两种抗生素杀死真菌、细菌,分泌四种激素: 6.抗生菌肥(“5406 分泌两种抗生素杀死真菌、细菌,分泌四种激素: 抗生菌肥 5406”分泌两种抗生素杀死真菌 苯乙酸、琥珀酸、 7,能打破马铃薯块茎休眠 生根发芽。) 能打破马铃薯块茎休眠、 苯乙酸、琥珀酸、p-2、P-7,能打破马铃薯块茎休眠、生根发芽。)

第四节、 第四节、新型肥料现状及存在的问题
一、新型肥料现状
1、世界化肥的生产和使用经历了3次变革: 世界化肥的生产和使用经历了3次变革:
20世纪60年代前 20世纪60年代前 世纪60 20世纪60-80年代 20世纪60-80年代 世纪60 最近20年 最近20年 20 单质低浓度肥料; 单质低浓度肥料; 发达国家发展高浓度化肥和复合肥; 发达国家发展高浓度化肥和复合肥; 发达国家重点研究缓/控释肥、 发达国家重点研究缓/控释肥、生物 有机复合肥、功能性肥料; 肥、有机复合肥、功能性肥料;

20世纪60年代中期,控效肥料在美国、加拿大、英国、日本、 以色列相继问世,我国70年代中期开始研究,并未形成规模,80年 代末再度成为研究热点,但目前还没有真正意义上的商品控效肥料。

2、我国新型肥料现状
高浓度尿 通过近些年的发展,中国肥料工业从无到 20世纪70 肥料高浓 素取代了 有、从小到大、从主要依靠进口到供需自给 低浓度碳 年代 度化 有余,发展非常迅速,尤其是自20世纪70年 铵
代以来的三大更新浪潮,使得我国肥料行业 步入了理性发展阶段。第一次是20世纪70年 代的肥料高浓度化,比较典型的代表高浓度 20世纪80 尿素取代了低浓度碳铵。第二次是20世纪80 年代 年代中期的肥料复混化,典型代表是磷肥、 复合肥、磷酸二铵取代了普钙。第三次是始 于2005年至今,新型肥料发展高潮,典型代 表是商品有机肥、缓释/控释肥项目的建设 2005年至 今 和施用推广。尤其是近两年来,新型肥料迎 来了快速发展期,但是在快速发展的过程中, 也出现了一系列问题。

磷肥、复 肥料复混 合肥、磷 酸二铵取 化 代了普钙 商品有机 新型肥料 肥、缓释 发展高潮 /控释肥 项目的建 设和施用 推广

二、新型肥料存在的问题
1、肥料自身存在的问题 (1)价格昂贵比常规肥料价格高2 倍甚至更高。 (1)价格昂贵比常规肥料价格高2-3倍甚至更高。 价格昂贵比常规肥料价格高 (2)养分释放控制的精度尚需提高。 (2)养分释放控制的精度尚需提高。 养分释放控制的精度尚需提高 (3)肥效评价过于简单。 (3)肥效评价过于简单。 肥效评价过于简单 (4)多养分专用控释肥的研究较少。 (4)多养分专用控释肥的研究较少。 多养分专用控释肥的研究较少 (5)控释材料的研发不够深入。缺乏创新。 (5)控释材料的研发不够深入。缺乏创新。 控释材料的研发不够深入 (6)控释肥控效性能的测试方法无统一标准。 (6)控释肥控效性能的测试方法无统一标准。 控释肥控效性能的测试方法无统一标准

2、我国新型肥料行业存在的问题
在看到中国新型肥料行业高速发展的同时,我们也应该看到行业存 在的问题和弊端。 存在的问题: 存在的问题: (1)国家扶植力度稍显薄弱 (1)国家扶植力度稍显薄弱 (2)我国新型肥料的技术存在欠缺 (2)我国新型肥料的技术存在欠缺
①成本问题。 ②新型肥料中控释肥的包膜材料二次污染问题。 ③我国还没 有制定较为完善的商品有机肥技术规范和建设指南在原料利用、工业化生产、 示范区的建设等方面还没有具体的规范和标准等。

(3)新型肥料市场比较混乱 (3)新型肥料市场比较混乱
①造假制假企业较多。 ②新型肥料企业内部竞争加剧。 ③宣传不实。

(4)新型肥料市场推广难度较大 (4)新型肥料市场推广难度较大 (5)标准不完善 (5)标准不完善

第五节、 第五节、我国新型肥料发展方向与发展前景
一、我国新型肥料发展方向
新型肥料行业在发展过程中,存在着诸多问题,但是其作为“未来肥料发 展方向”的地位是不可改变的。 新型肥料在我国的定位 定位指确定某一事物在一定环境中的位置,定位正确是事物成功的前提。 对于新型肥料来说,也是如此,找对自己在肥料“大家庭”中的位置,才能 更好地发展。 与常规肥料不同,新型肥料是一种科技含量更高、更加智能、更加昂贵的 肥料,因此要让新型肥料完全取代常规肥料并不现实,也不可能。然而新型 肥料在肥料行业中能异军突起,则证明了市场对新型肥料有需求,这部分需 求比其常规肥料来说太少了,这也从根本上决定了在很长一段时间内,目前 新型肥料的生产只能是适应特定需求来生产,暂时不存在大规模应用于土壤, 常规肥料在相当长的一段时间内仍居主导地位,因此中国新型肥料的研制、 生产与推广需要稳步发展,不能急于求成。

? 新型肥料生产向个性化、专用化发展 新型肥料生产向个性化、 常规肥料的技术成熟、市场稳定,决定了想要分得肥料市场“一 杯羹”的新型肥料必须走差异化道路。化肥企业生产的单质肥料、通 用型复混肥料共性化较大,很少顾及不同作物、不同土壤、不同生长 期的个性差异化、需肥多样化和特殊化特性,因此新型肥料可以以环 保、个性化、专用化为“卖点”,为客户量身订做肥料。此外,中国 土地流转政策的实施也为新型肥料提供个性化、专用化的服务提供了 便利。 ? 新型肥料与测土配方施肥相结合 新型肥料的个性化、专用化又可以与测土配方施肥相结合。希望 通过有关政府部门与企业的共同努力,让新型肥料的推广与测土配方 同行,借用测土配方的力度,生产出省工、省时、增产的新型肥料, 让新型肥料成为我国未来测土配方施肥的一个主流品种。

二、我国新型肥料的发展前景
世界各国施用量大约在50万吨左右, 世界各国施用量大约在50万吨左右,相当化肥用 50万吨左右 量的1% 但现在以3 5%的速度递增 2007年 1%, 的速度递增。 量的1%,但现在以3~5%的速度递增。2007年,全国 缓控释肥料的消费总量只有100多万吨, 100多万吨 缓控释肥料的消费总量只有100多万吨,仅为我国化 肥年消费总量的0.9% 2009年可达200余万吨 0.9%。 年可达200余万吨, 肥年消费总量的0.9%。2009年可达200余万吨,化肥 品种向复合高效、缓释/控释、环境友好、 品种向复合高效、缓释/控释、环境友好、专用多功 能发展, 能发展, 全营养控释肥 是肥料科学的最终目的。 是肥料科学的最终目的。

发展前景


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