我国新型肥料研究现状与展望(学术报告)新

1 研究背景
1.6 四川农业可持续发展更需要研发新型肥料
▪ 四川是一个人多地少、耕地资源匮乏的农业大省，人均耕地面积只有0.67亩。源自文库▪ 耕地资源质量较低，中产田占70.6％，低产田占17.4％，高产田仅占12％左右。 ▪ 农耕地土壤肥力持续降低，50％耕地少氮、58％耕地缺磷、73％耕地缺钾、77
▪ 我国农业污染表现在： ▪ 集约化蔬菜、果园种植区和规模养殖导致的水体富营
养化问题；
▪ 区域之间污染差别较大； ▪ 污染物总类、来源、强度有上升趋势。
1 研究背景
1.3.3 农业污染源带来诸多的环境问题 据中国科学院南京土壤研究所的研究调查结果， 每年我国有123.5万吨氮通过地表水径流到江河湖泊， 49.4万吨进入地下水，299万吨进入大气。长江、黄河 和珠江每年输出的溶解态无机氮达到97.5万吨，其中 90％来自农业，而氮肥占了50％。据对长江流域调查， 来自“农业面源污染”的程度是工业排放的5－6倍。
▪快推进前沿技术研究，在农业生物技术、新材料技术
、先进制造技术、精准农业技术等方面取得一批自主 创新成果，抢占现代农业科技制高点。
▪着力突破农业技术瓶颈，在节本降耗 良种培育 新型肥
药等方面取得一批重大实用技术成果。
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1.2 我国社会经济发展对生态农业更迫切需求
▪ “十二五”发展规划要建立资源节约型、环境友好型
1 研究背景
1.4 农业非点源污染防控进展 1.4.1 提高 、P、K利用率 提高N、 、 利用率
▪ 我国化肥利用率仅35%，发达国家已达50%左右。 ▪ 为追求农作物产量，我国化肥超量使用，更加剧了环
境污染。
减少化肥环境损失（淋溶，硝化与反硝化）和肥料养 分供给与作物吸收需求一致，从“源头”控制农业面 源污染，将成为环境和农业科学研究的新热点。
1 研究背景
1.4.2 基于秸秆资源化利用的生物质产业正在兴起 秸秆富含纤维素，半纤维素，木质素，粗蛋白，热值 量极高（折合标煤为3.5亿吨）： 1）作肥料： 经堆肥作有机肥基料（NPK含量低） 2）作饲料： 经糖化发酵，代替饲料粮 3）作能源： 直接焚烧，火力发电，经物化处理， 分解成CH4和C2H5OH作气液体材料 4）作材料： 建材、合成板、吸附材料 5）作化学原料： 乳酸、乙醇、酸、糠醛、碳黑
我国新型肥料研究现状与展望
Research Status and Prospect of China's New Fertilizer
四川师范大学： 四川师范大学：赵仕林
1 研究背景 2 新型肥料研究现状 3 新型肥料研发尚存的问题及其发展趋势 4 新型肥料的研发案例
1 研究背景
1.1 加快推进农业科技创新 持续增强农产品供给保障能 力 （中共中央 国务院2012一号文件）
1 研究背景
▪ 农业源中畜禽养殖业排放化学需氧量1268.26万t，
TN102.48万t,TP16.04万t，分别占我国污染物总排放量 的41.9%、21.7%、37.9%、占农业源排放量的95.8%、 37.9%、56.3%。
▪ 据估计，2020年集约化养殖将达80%，养殖垃圾达41
亿吨。
1 研究背景
1 研究背景
1.5 “高效有机肥”将成为现代生态农业的关键链节点 高效有机肥” 1.5.1 当下农业生态系统物质循环链节缩短，导致生态系统失 当下农业生态系统物质循环链节缩短， 衡和环境污染严重
秸秆 65%未被利用 未被利用） （65%未被利用）
种植（生产者） 种植（生产者）
养殖（消费者） 养殖（消费者）
％耕地缺锌和钼、99％耕地缺硼，土壤酸化、板结现象日趋严重。
▪ 水土流失严重，四川水土流失面积近20万Km ，其中旱坡耕地流失量占30％以
上。
2
▪ 自然灾害尤其干旱的频率增大，对农业增产增收带来了严重威胁。
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1.7新型肥料的研发是当前国际农业高科技竞争的重要制 新型肥料的研发是当前国际农业高科技竞争的重要制 高点 针对普通化学肥料利用率低，使用过程中容易出现 大量流失而污染环境等问题， 世界普通化肥用量出现负增长，但是新型缓控释 肥料消费每年以高于5％的速度增长。近20年来，日、 美等国聚合物包膜控制释放肥料的消费量年平均增长 速度为常规肥料的10倍以上。因而世界各国都把新型 肥料的研发作为国际农业高技术领域竞争的重要制高 点。
2.1 缓/控释肥料 控释肥料 包膜型缓/控释肥料 包膜型缓 控释肥料 合成型微溶态缓释肥料 化学抑制型缓效肥料 基质复合与胶粘型缓释控释肥料
目前，包膜型缓 控释肥料和基质复合与胶粘 目前，包膜型缓/控释肥料和基质复合与胶粘 型缓释控释肥料发展较快， 型缓释控释肥料发展较快，关键是包膜材料的研 制突破。 制突破。
我国2030年化肥需求量6800万吨，比目前每年再增加2650 万吨，需增加投资约1500亿，每年多耗费外汇15亿美元，农民需 增加1000亿元购肥开支。2030年要使耕地施肥680Kg/hm2是很 难达到的，也是土壤、环境难以承受的。
1 研究背景
要更新观念、打破传统，力争在未来 年 要更新观念、打破传统，力争在未来20年， 我国肥料产业实施质量替代数量发展战略 质量替代数量发展战略， 我国肥料产业实施质量替代数量发展战略， 化肥供应量力争控制在5000万吨以内，通过 万吨以内， 化肥供应量力争控制在 万吨以内 研制新型肥料， 研制新型肥料，在不增加或少量增加化肥用 量的前提下，通过提高效率， 量的前提下，通过提高效率，保证我国粮食 及农产品的数量和质量安全， 及农产品的数量和质量安全，持续增强其供 给保障能力。 给保障能力。
2 我国新型肥料的研究现状
2.1 缓/控释肥料 控释肥料
缓/控释肥，指通过各种调控机制使其养分最初缓慢释 控释肥， 延长作物对其有效养分吸收利用的有效期， 放，延长作物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分 按照设定的缓释率和释放期缓慢或控制释放的肥料。 按照设定的缓释率和释放期缓慢或控制释放的肥料。其突 出特点是其释放率和释放期与作物生长规律有机结合， 出特点是其释放率和释放期与作物生长规律有机结合，从 而使肥料养分有效利用率大大提高。 而使肥料养分有效利用率大大提高。
1 研究背景
1.4.3 养殖垃圾资源化处理
▪ 养殖垃圾经干湿分离，废液作沼气燃料，固废还田作
有机肥（NPK养分含量低，有害微生物和细菌污染土 壤严重，运输成本高，农作物季节性生产难以有效消 纳）。
▪ 奶牛和家禽养殖粪便作猪鱼饲料。 ▪ 养殖垃圾与作物秸秆经堆肥处理，生产商品有机肥是
将来资源化利用发展的一个方向。
社会。 经济发展模式的转变：节约资源、减少污染
▪ “十一五”期间的减排指标规定SO2、COD ▪ “十二五”期间的新增指标规定NOx、NH3-N
1 研究背景
新世纪以来我国粮食生产获得巨大成就，粮食连续七 年获得大丰收，总产量不断创新高，2010年全国粮食播 种面积109872khm2，比上年扩大886khm2，增长0.8% ；2010年全国粮食总产量为54641万吨，比上年增加 1559万吨，增产2.9%。人均粮食达400kg。 用世界9%的耕地、6%的可更新水资源养活并养好了 世界20%的人口。但现代农业表现出了高投入、高产出 和高污染的特征。 农业污染已成为我国第一污染源。
垃圾80% 垃圾80% 排于环境
土壤复合污染严重
化肥
化肥养分65%流失于环境 化肥养分65%流失于环境 65%
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1.5.2 以高效有机肥为“链节点”，构建现代生态农业产业链 以高效有机肥为“链节点”
养殖 消费者） （消费者） 饲料 生物质产业 秸秆 垃圾
种植（生产者） 种植（生产者）
高效有机肥 消解者） （消解者） 实现物质、能量科学有序流动，提高物质循环利用率（延长农业产业链），增 强农业生态系统稳定性，使社会、环境、经济三效益最大化。
面对社会经济发展、环境污染控制、 面对社会经济发展、环境污染控制、农业生态系统平 衡协调等种种需求， 衡协调等种种需求，世界各国纷纷研发各种新型肥料 以支持经济、社会和环境的可持续发展。 ，以支持经济、社会和环境的可持续发展。 /控释肥料 缓/控释肥料 生物肥料 有机肥料 功能性肥料
2 我国新型肥料的研究现状
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1.3 农业可持续发展受到环境和资源的严重约束 1.3.1 种植业非点源污染呈恶化趋势
▪化肥、农药大量使用导致了农业面源污染严重
3亿亩农田重金属污染；70%的农田土壤被酸 化；55%的农田存在着土壤酸化、10%的耕地 有农残和重金属离子（Cd>Pb>Hg>As）污染 、营养元素富集的复合污染。化肥实质上已成 为土壤复合污染的隐形源，对粮食及食品安全 带来严重威胁。
2 我国新型肥料的研究现状
2.2 生物肥料
根瘤菌肥料依然是最重要的品种。 根瘤菌肥料依然是最重要的品种。 最近20多年里发展较快 研究领域不断拓宽，溶磷、 多年里发展较快， 最近 多年里发展较快，研究领域不断拓宽，溶磷、 解钾等微生物肥料新产品不断问世。 解钾等微生物肥料新产品不断问世。 PGPR的促生防病研究成为近 年研究热点。 的促生防病研究成为近10年研究热点 的促生防病研究成为近 年研究热点。 新型秸秆腐熟菌剂、 新型秸秆腐熟菌剂、土壤与环境污染修复菌剂等的研 发也发展很快。 发也发展很快。
1 研究背景
1.3.4 化肥需求总量不断攀升 致使P/K资源和环境不堪重 致使 资源和环境不堪重 负
年份 粮食作物 经济作物 林业 草业 渔业 合计 需求总量 2005 300－375 － 204.3 145.9 12.2 33.7 696－771 － 4781－4856 － 2010 520－650 － 340.2 208.9 24.3 50.7 1144－1274 － 5229－5359 － 2015 760－950 － 476.4 271.8 36.5 67.5 1612－1802 － 5697－5887 － 2030 1400－1750 － 680.5 334.8 48.7 84.4 2548－2898 － 6633－6983 －
1 研究背景
▪ 种植业秸秆年产量7.1亿吨左右，65%的秸秆未被综合
利用。产生了大量的NOx和COD污染物。
▪ 我国种植业源TN流失量159.78万t，TP流失量10.87万t
，分别占农业源的59.1%和38.2%，其中N流失量最大 ，成为水体N负荷的主要“贡献者”。
1 研究背景
1.3.2 养殖业点源污染上升至非点源污染 2010年我国规模化养殖已经达到了54%，产禽畜粪便 约30亿吨，其生产量是全国工业固体废弃物的2.4倍， COD负荷高达1.1亿吨，超过工业和生活废水的COD之 和；粪便中TN约1597万吨，TP越363万吨，肥料价值 超过我国化肥的年生产量。 据统计，养殖垃圾80%未得到有效治理，对空气（ CH4和NOx）、水（COD和N/P）和土壤（重金属和 细菌）造成了严重污染。
2 我国新型肥料的研究现状
2.3 有机肥料
国外在有机肥发酵工艺、技术和设备上已日趋完善， 国外在有机肥发酵工艺、技术和设备上已日趋完善，基本上达 到了规模化和产业化水平。 到了规模化和产业化水平。 我国有机肥提供养分量的比例由1949年的 年的99.9%下降到 下降到1980年 我国有机肥提供养分量的比例由1949年的99.9%下降到1980年 49.0%，直到目前的30%。 的49.0%，直到目前的30%。 研究的重点，一是秸秆直接还田技术； 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 便生产商品化有机无机复合肥技术。 便生产商品化有机无机复合肥技术。 目前，我国部分复混肥厂家开始生产有机复肥， 目前，我国部分复混肥厂家开始生产有机复肥，原料主要是草 炭和风化煤类， 炭和风化煤类，真正实行的工厂化处理秸秆畜禽粪便废弃物生 产商品化有机肥的厂家还较少，生产规模小，效率低， 产商品化有机肥的厂家还较少，生产规模小，效率低，污染较 严重。我国商品化有机肥生产技术还处于起步阶段，发酵技术、 严重。我国商品化有机肥生产技术还处于起步阶段，发酵技术、 除臭技术、关键设备等还有待完善。 除臭技术、关键设备等还有待完善。