国内外新型肥料研究进展和发展趋势沈

有机-无机复合（混）肥的生产
对于有机无机肥的生产，难度要比单纯的有机 肥或无机肥难度大，两者的物性结合是难点，有机 物的添加如果超过30%，产品的强度下降，水分容 易超标，造成存储过程中无机肥料溶出，产品易结 块和粉化。
8,700 119,000
483,700
108,200 92,600
615,100
120,900 125,000 130,000
110,000
97,000
120,000
200,000 986,000
350,000 150,000 1275,000
700,000 150,000 1700,000
美国AgIndustries Research & Consulting公司2011年1月提供
缓/控释肥在国内的应用
缓释肥料从20世纪70年代开始，到今天经历了探索起 步（20世纪80年代）、初步发展（20世纪90年代）和 快速发展（2000年以来）三个阶段。
脲醛类肥料, 20
酶抑制稳定性 肥料, 60
肥料包裹肥 料, 35
脲醛类肥料, 10
树脂包衣肥 料, 55
酶抑制稳定 性肥料, 20
二、新型肥料--包膜控释肥的研究历史
在20世纪30~40年代，各种含氮有机化合物（化合成缓释氮素产品，如：CDU、IBDU、 UF）在欧洲和美国得到了长足发展，之后的60、70年代，对颗粒肥料进行包裹形 成包囊肥料（包膜肥料）的技术开始广泛兴起，一般认为1961年美国的TVA研制 成功的硫衣尿素是包膜肥料研究的开端。Boller和Graver在1961年申请了主张使 用环氧/聚酯系统树脂包膜复合肥料的专利，专利申请者是美国的ADM公司， Sierra Chemical Company采用这些专利，注册商标名称为“Osmocote ™”并很 快变为“The Foundation for Plant Nutrition™”的控释肥料，“Osmocote ™” 的商标于1993年被美国The Scotts Miracle-Gro Company购买。Stansbury等人在 1964年申请的专利中描述了使用沥青和微晶石蜡（23wt%）和CaCO3包裹（NH4 ） 2SO4而成的缓释肥料。1974年日本窒素公司在美国申请的专利中详细介绍了生产 聚烯烃包衣肥料的方法，并开发了商品名称为“Meister™”的控释肥料，1987年 Moor发明了“耐磨控释肥料”的方法，他们利用水溶性的含氨基的肥料作为核心， 利用氨基的亲核作用和一些含亲电基团的化合物反应结合，形成聚合物包膜层。 1988年以色列的Blank使用一些高粘性不饱和油和低粘性不饱和油，用转动盘设 备进行反应交接成膜。
Region
1983
1995
2000 2004
2006
2010
United states*
202,000 356,000 414,300 569,000 590,000 600,000
Western Europ**
Japan*** China Canada Total
7,600 44,000
253,600
高氮 （315kg/ha）
18.84 20.21
赵秉强等，2010
有机物料 （A）
-13.55
9.51
8.18
有机无机复混 （AU）
19.56
32.97
25.14
有机-无机复合（混）肥的生产
中国有机肥进行系统研究始于20世纪30年代，在 50、60年代，技术特点是总结农民传统经验，完 善有机肥积、制、保、用技术。研究重点，一是 高温堆肥的发酵条件，二是厩肥的积制方法，三 是沤制和草塘泥制有机肥。70、80年代，研究重 点一是沼气发酵，二是对有机肥与无机肥相结合 施用的肥料效应进行了大量应用基础研究，90年 代之后，研究的重点在有机肥腐熟和有机-无机生 产工艺技术研究。
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新型肥料的分类
缓/控释肥料、微生物肥料、有机肥料、叶面肥料、 增效复合肥料和尿素等种类符合新型肥料高新技术 的定义和界定条件。目前新型肥料还没有完善的分 类体系， 以新型肥料的新功能和新特性将新型肥料分为：缓 控释肥料、生物肥料、商品有机肥料、叶面肥料、 增效肥料；也可以按照肥料所含主要基础原料分为： 改性化肥、生物有机肥、其它含养分制品等。
山东农业大学 金正大肥业
二、新型肥料之一缓/控释肥
缓/控释技术和已研发的缓/控释肥料种类
类型
产品
尿素和脲醛的缩合产物：
UF、IBDU、CDU
硝化和脲酶抑制剂：
DCD、HQ
包膜和包囊肥料（控释肥料）：
PCF、SCU
主要的开发商及其生产的产品和采用的技术
公司 Scotts Agrium Aglukon Spezialdünge BASF Haifa Chisso-Asahi 金正大、首创 汉枫、乐喜施
国内外新型肥料技术现状与发展趋势
中海石油化学股份有限公司科技发展部 中国植物营养与肥料学会新型肥料专业委员会副主任
沈兵
2011-3-15
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汇报提纲
一、新型肥料的定义 二、主要新型肥料研究应用现状 三、新型肥料研究方向 四、新型肥料的几点思考
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一、新型肥料的定义：
——等多所大学和科研所的科技工作者 ——承担了国家和地方的控释肥料研制课题
中国控释肥源自文库研究突破-十一五期间
标 志：“十一五”国家科技部立项“新型高效肥料 创制”的科技支撑计划项目
“控释包膜技术研究”
（共性关键技术研究）
华南农业大学 南京土壤所 中国农业大学 北京农科院 施可丰、首创、隆源
“树脂包膜控释肥料关 键技术集成及产业化” （技术集成及产业化）
有机-无机复合肥的地位
二、新型肥料之一有机-无机复合肥
我国现代农业
种植与养殖脱节
二、新型肥料之一有机-无机复合肥
发展有机无机复合（混）肥料 优化化肥养分高效利用
等氮条件下有机无机复混氮肥对玉米氮素利用率（%）的影响
氮肥水平
低氮 （105kg/ha）
尿素 （U）
-15.81
中氮 （210kg/ha）
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新型肥料的发展进程
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新型肥料的界定
1. 是否能够提高传统化肥的性能、功能和效率 2. 肥料的理化性质是否改变，提高了产品的商品性 3. 生产工艺水平是否处于国际国内领先水平 4. 是否具有良好的社会、经济和环境效益 5. 是否应用最新科学技术成果 6．是否具有可持续性特征，对土壤不会造成伤害
夹层（钾肥、微肥、调节剂、农药）
核芯（尿素、硝铵、磷铵、氯化铵）
包裹层（钙镁磷肥、磷矿部分酸化、 二阶金属磷酸铵钾盐）FCMP
研究机构-郑州工业大学、华南农业大学、乐喜施
二、新型肥料之一有机-无机复合肥
50--60年代，技术特点是总结农民传统经验，完善有机肥积、 制、保、用技术。研究重点，一是高温堆肥的发酵条件， 二是厩肥的积制方法，三是沤制和草塘泥制有机肥。70— 80年代，研究重点一是沼气发酵，二是对有机肥与无机肥 相结合施用的肥料效应进行了大量应用基础研究。80年代 末以来，我国农业生产形势和方式发生料很大的变化。研 究的重点，一是秸秆直接还田技术；二是工厂化处理畜禽 粪便和农业加工企业生产的废弃物生产商品化有机无机复 合肥技术。 特别是十一五科技支撑计划的实施，对有机 肥的理论和应用起到了积极 的推进作用。
中国控释肥料研究--普及阶段及其成果
“九五”、“十五”是我国控释肥料研究普及阶段
中国科学院南京土壤研究所 （周建民研究员）
中国农业大学
（曹一平等教授）
沈阳生态研究所
（武志杰研究员）
华南农业大学
（樊小林教授）
中国农业科学院
（赵秉强研究员）
山东农业大学
（张 民教授）
北京市农林科学院
（徐秋明研究员）
TVA 法 改良TVA 法 CIL 法 凝结包裹工艺 喷动床工艺 PCSCU 法 • 技术关键：将硫磺熔融后，在高压下喷涂在预热处理的
尿素表面，然后再在其表面喷涂蜡质或聚合物，密封硫 磺包裹产生的孔隙或裂隙。
• 典型企业—汉枫肥业
肥料包裹技术和工艺
肥料包裹技术，主要是利用有机的或无机的粘结剂等将具有巨 大表面积、内表面积无机矿物（如钙镁磷肥、膨润土、蛭石、 腐植酸、凹凸棒等）或碳粉（如竹炭粉）包裹在肥料表面， 形成一层包裹层以阻碍肥料的溶解，并吸附溶出的养分。
中国缓控释肥料的研究--探索阶段及其成果
缓控释肥料的探索阶段处于20世纪60年代至“十 五”计划以前。 主要成果如下：
1）20世纪60～70年代中科院南土所李庆逵院士主持的长 效碳铵。
2）1973年，辽宁盘锦农科所研制的沥青石蜡包膜碳铵 等。
3）1985年郑州大学工学院许秀成等人利用钙镁磷肥包 裹尿素,以氮磷泥浆为粘结剂,制得具有适度缓效的包 裹型复合肥料。
为了与传统化肥相区别，把改性化肥、含微生物菌 剂的有机肥、添加功能制剂的有机或无机复混肥称 为新型肥料。因此可以这样定义：以能提供植物矿 质养分的物质为基础，通过物理、化学或生物转化 作用，使其土壤和作物的营养功能得到增强的物质 叫新型肥料（新型肥料是指那些以提高养分利用效 率或改善养分利用条件为主要功效，而作为商品肥 料出售的物质）。新型肥料的含义超出了传统肥料 的范畴，是肥料家族中不断出现的新成员、新类型、 新品种，其内涵是动态发展的，它是肥料产业创新 发展的原动力。
二、新型肥料--包膜控释肥的研究历史
随后日本的Fujita在1991年以聚乙烯基醋酸纤维素为主要材料的可降解膜； 1992年美国的Thompson等人使用氯化聚偏二乙烯橡胶 作为主要包膜 材料， 并开发为现在的“Osmocate™”的控释肥料。Detrick于1993年、 1994年和1999年在开发了使用聚合二甘醇3,4-三乙酸胺多元等聚合物 或化合物包裹硫衣尿素的方法和设备 ，使用这些技术生产的控释肥料 包括“Polyon™”和“TriKote™”等品牌 。Goertz等人2000年的专利 中描述了二环戊二烯同一些醇酸树脂（比如亚麻油、大豆油）聚合成 膜生产树脂包膜肥料的方法 。2001年日本Hirano等人通过在聚乙烯材 料中添加填充剂的办法，发明了具有“S”型释放特性的热塑性聚烯烃 包膜尿素的生产方法，该研究成果标志聚合物包膜肥料技术迈上了一 个新的台阶 .2000年Geiger等人利用多元醇于肥料氮素中的氨基结合， 然后用异氰酸盐与多元醇反应成膜，之后包裹有机蜡，这样的方法使 包膜肥料的生产成本大大降低，使得包膜肥料的大量应用成为可能， 该专利由Agrium所有，该公司开发的“ESN™”是使用这项技术生产 的。
肥料包裹肥 料, 5
树脂包衣肥 料, 5
硫包衣肥料, 80
2009年我国缓释肥料产能（万吨）
硫包衣肥料, 30
2009年我国缓释肥料产量 2009年我国（缓释70肥万料产吨量）（万吨）
脲甲醛化学稳定性或微溶性氮肥养分释放机理
脲甲醛（UF） 微生物分解
尿素
硝态氮（NO3-）
脲酶分解 铵态氮（NH4+）
研究历史：膜材随整个科技进步在演变： 硫磺 树脂 肥包肥 聚乙烯
聚氨酯
乳液
硫包衣尿素
无机包裹肥料
聚合物包膜肥 料
稳定性肥料
有机无机复混肥
无溶剂表面 反应包膜技 术和工艺
特点
聚氨酯 2-4%包膜数量
植物油
固化剂
助剂 表面反应
控释肥料 CRF
原位反应成膜示意图
二、新型肥料之一缓/控释肥
缓/控释肥料生产消费情况
产品
技术特征
Osmocote®
淳酸树脂技术
ESN®
反应层包膜工艺
Plantacote®
树脂包膜
Basecote®
聚烯烃包膜
Multicote®
脂肪酸处理树脂包膜
Nutricote®
聚烯烃包膜
Kingenta, Susagri 聚烯烃包膜
Hanfeng, luxecote 硫包衣、肥包肥
包膜控释肥料生产工艺研究进展评述
亚硝化细菌
硝化细菌 亚硝态氮（NO2-）
由于脲甲醛不溶于水，所以在土壤中不易淋失，而被贮备 在土壤中，当条土壤微生物活性增强和有利于植物生长时
，脲甲醛即可进入微生物分解和氮素释放过程。
主要企业—住商
稳定性肥料养分释放机理
稳定性肥料指添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂或同时添加者两
种抑制剂的尿素或复混肥料。
脲酶抑制剂——延缓尿素的水解
硝化抑制剂——抑制铵态氮（尿素水解产物）转化成硝态氮
在雨水比较少，淋失损失少和无大水漫灌的条件下能更好的
发挥效果。
NH3
N2O/NO/N
脲酶 抑制剂
硝化 抑制剂
尿素
NH4+
NO3-
尿基复肥
控制水解
控制硝化
减少挥发
减少淋失
硫包衣尿素（SCU/PSCU）技术和工艺