科技創(chuàng)新推進新型肥料產(chǎn)業(yè)化

                                             —— 訪北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源研究所副所長鄒國元

        2009年4月8日下午，本刊記者在北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源所采訪了副所長鄒國元。鄒副所長向記者詳細介紹了世界新型肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢和他們在這方面所取得的成果。

精確控制肥料養(yǎng)分的釋放過程
        記者：我國在肥料生產(chǎn)與使用方面具有哪些特點？
        鄒國元：我國因人口眾多，土地資源短缺，要實現(xiàn)糧食安全，就須提高復種指數(shù)，加大肥料投入。目前我國是世界上最大的化肥生產(chǎn)和施用國家。在集約化農業(yè)中，肥料投入量大，而普通化肥又有易溶解、揮發(fā)、淋失的特點，養(yǎng)分損失多，因而環(huán)境污染風險大。為此，除合理應用、限量施肥外，研發(fā)、應用控釋肥料是必要的，它可做到在作物的生育期間，使其養(yǎng)分緩慢釋放，釋放時間和釋放量可與作物的需肥規(guī)律相吻合。
        記者：當前世界肥料技術的發(fā)展方向是什么？
        鄒國元：最大限度地減少肥料投入量，減少肥料損失，提高肥料利用率，是當前肥料的發(fā)展方向之一，也是世界上肥料的生產(chǎn)技術與施用技術緊密結合的前沿課題，是實現(xiàn)養(yǎng)分高效利用和解決施肥與環(huán)境問題的重要措施。國外曾從肥料改性入手發(fā)展控釋肥料，但由于成本高（主要用于高附加值的經(jīng)濟作物上），難于大面積應用?，F(xiàn)在聚烯烴包衣肥料是受歡迎的一種新產(chǎn)品。
        記者：聚烯烴包衣肥料是什么？
        鄒國元：聚烯烴包衣肥料（簡稱POCF）是一類熱塑性樹脂包衣的控釋肥料，它與其他緩釋肥料如硫、蠟、礦質包衣肥等有著很大區(qū)別。普通緩釋肥養(yǎng)分的釋放是依賴于水的溶解作用，或者依賴于微生物對包衣的侵蝕。而POCF則不同，其養(yǎng)分釋放的速率和持續(xù)時間取決于溫度，因此POCF的養(yǎng)分釋放是可控的。這類肥料被稱為可控釋放肥料，在適宜的土壤條件下，其養(yǎng)分的釋放只受溫度這一物理因素的精確控制，而且釋放的速度和濃度可以最大限度地滿足作物特定生長階段的定量養(yǎng)分需求，最大程度地實現(xiàn)肥料養(yǎng)分的供應和植物養(yǎng)分的需求同步。

控釋肥是21世紀肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向
        記者：世界上聚烯烴包衣肥料的發(fā)展情況如何？
        鄒國元：樹脂聚合物包衣肥料的發(fā)展起源于20世紀50年代，在研究硫包尿素的基礎上，美國是第一個商品化生產(chǎn)樹脂包膜肥料的國家，1967年在加利福尼亞生產(chǎn)出醇酸樹脂包膜肥料Osmocote，現(xiàn)已成為當今世界控釋肥料著名品牌。日本是從20世紀60年代開始研究包膜肥料，根據(jù)包衣材料的種類將包衣肥料劃分三大類，即硫包衣、熱固樹脂包衣和熱塑樹脂包衣肥。雖然這三類肥料都有養(yǎng)分緩慢釋放的特點，但具聚烯烴熱塑型樹脂包衣肥料養(yǎng)分的可控制釋放最為精確。
        進入20世紀80年代，世界各國都已認識到提高肥料利用率的最有效措施之一是研究新型控釋肥料。美國、日本、歐洲、以色列等發(fā)達國家均將研究重點由科學施肥技術轉向新型控釋肥料的研制，力求從改變化肥自身的特性來大幅度提高肥料的利用率，這種控釋肥料被譽為21世紀肥料產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。
        記者：我國在這方面的研究狀況如何？
        鄒國元：我國聚烯烴樹脂包膜控釋肥料的研究晚于美國、日本等發(fā)達國家。1994年北京市農林科學院在國內率先開展樹脂包膜控釋肥料的系統(tǒng)研究，在借鑒日本技術的基礎上，對溶劑、包衣材料、設備、工藝等方面均有較大的技術改進和突破（申請了多項國家發(fā)明專利）。目前，我院已形成年生產(chǎn)能力1.5萬噸的樹脂包衣肥料生產(chǎn)線，生產(chǎn)出養(yǎng)分控釋30～300天或更長時間的系列包衣肥料，產(chǎn)品分為L型和S型釋放模型，并以包衣尿素為母料，通過異粒變速技術，科學配伍制成復合型控釋肥料。
                                                

控釋肥實現(xiàn)豐產(chǎn)與環(huán)保的協(xié)調
        記者：植物營養(yǎng)與資源所在這方面取得了哪些成就？
        鄒國元：北京市農林科學院植物營養(yǎng)與資源所在完成聚烯烴控釋肥料核心技術研發(fā)的同時，將控釋肥料與速效肥料科學配伍，解決了控釋肥成本高、前期養(yǎng)分供應不足的難題，在國際上開創(chuàng)了控釋肥廣泛應用于大田作物的先例，并實現(xiàn)了一次性施肥，改變了我國傳統(tǒng)的一季作物多次施肥的模式。
        記者：這種肥料的使用效果如何？
        鄒國元：這種肥料產(chǎn)品應用于大田作物、蔬菜和棉花上，分別增產(chǎn)7%～13%、12%～15%、20%～25%。這種肥料用于水稻上效果最為突出。北京春稻試驗結果表明，包衣尿素在氮用量減少三分之一的情況下，與常規(guī)施肥的水稻產(chǎn)量相近，而氮肥利用率達到46%，比常規(guī)施肥提高18個百分點。

新型肥料產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展
        記者：貴所的“新型肥料產(chǎn)業(yè)化科技保障建設”項目是在什么背景下開始的？
        鄒國元：面對國內外尤其是國外新型肥料發(fā)展的競爭壓力，北京地區(qū)新型肥料仍面臨技術及產(chǎn)業(yè)升級的問題，亟需進一步創(chuàng)造科研條件，加強核心技術研發(fā)。在北京市科委支持下，新型肥料產(chǎn)業(yè)化科技保障建設項目于2006年立項，圍繞新型肥料產(chǎn)品開發(fā)、制造工藝改進、設備配套、標準建設、農化服務、條件完善等多方面內容開展系列研究。
        記者：該項目實施以來，取得了哪些重要進展？
        鄒國元：該項目實施以來取得了以下六個方面的進展：
        第一，完成包膜肥料設備放大及連續(xù)化生產(chǎn)設備研發(fā)。包膜肥料的規(guī)?；瓦B續(xù)化生產(chǎn)是本項目的重點實施內容，是提高包膜肥料生產(chǎn)效率的關鍵技術。迄今為止，已實現(xiàn)了三個方面的突破：一是包膜設備放大研發(fā)獲得成功，包衣塔直徑由1.2m增至1.6m，每20小時的單塔生產(chǎn)能力由5噸增至7噸，單塔單次容量由500kg增至800kg；二是對連續(xù)化包衣設備進行了重新組合和改進，采用3塔聯(lián)合包衣，有效提高了產(chǎn)品包衣質量和產(chǎn)量；三是篩選出對肥料溶出速率有重要影響的包膜原料配方組合，并進行了包衣工藝標準化的制定工作。
        第二，緩釋肥料新材料及新工藝研究取得新進展。我們試制出不同類型脲醛發(fā)泡基質，可廣泛應用于作物育苗、屋頂綠化等不同領域。該基質具有富含緩釋養(yǎng)分、容重小、吸水保水性好、操作簡便、節(jié)約耕地等諸多優(yōu)點。項目進行中，我們還自主開發(fā)了脲醛合成設備和發(fā)泡設備，并對基質合成工藝及發(fā)泡設備進行專利保護申請。
        第三，研制成功延遲釋放型作物專用肥配方。我們研制出草坪、玉米、黃瓜、甜瓜專用肥配方，實現(xiàn)了延遲釋放型控釋肥全量一次性施肥的目標。其中，草坪專用肥在應用試驗中發(fā)現(xiàn)，比常規(guī)施肥措施減少氨揮發(fā)40%以上，降低硝酸鹽淋洗損失為38%（50cm土層），在草坪觀賞質量未降低的情況下草坪修剪量減少了41%。玉米專用肥在比常規(guī)施氮減少1/3的情況下產(chǎn)量相同，1m以下土層減少殘留氮19%。甜瓜專用肥比常規(guī)減氮一半的情況下產(chǎn)量相同。
                                                
        第四，抗重茬制劑研發(fā)成效顯著。在抗重茬制劑研發(fā)方面，已獲得對鐮刀菌和絲核菌等病菌抑制活性強、作用穩(wěn)定的菌株BH1，明確了其生長條件，為規(guī)模發(fā)酵提供了重要基礎參數(shù)；同時發(fā)現(xiàn)以蕓薹屬植物為主材料的生物熏蒸劑對黃瓜枯萎病菌和線蟲有明顯抑制和強烈殺傷作用，對番茄枯萎病菌、立枯病菌等菌落擴展抑制率達60%以上，生物熏蒸技術及應用規(guī)程構建基本完成；篩選出一種叢枝菌根真菌菌株G.mosseae2，其在防治線蟲方面效果明顯，黃瓜接種該菌株發(fā)病指數(shù)顯著降低。
        第五，建成新型肥料定位試驗站和技術研發(fā)實驗室。國內首家以新型肥料應用評價為目標的肥料定位試驗站在京郊房山區(qū)建成并運行，對于促進新型肥料的研發(fā)與評價工作具有重要的現(xiàn)實意義；同時，肥料研發(fā)實驗室也已建成并運行，完成了大型儀器設備的招標及實驗人員的培訓工作。
        第六，建成新型肥料農化服務體系。建成了新型肥料售前、售后服務體系，在全國目標市場區(qū)開展推薦施肥工作，推廣棉花專用肥、小麥專用肥、蔬菜專用肥、玉米專用肥等新型緩控釋肥料，推廣地區(qū)作物產(chǎn)量明顯提高。研發(fā)成功肥料養(yǎng)分速測方法，為北京生資公司京郊100家連鎖店配置了養(yǎng)分速測箱，實施了氮、磷、鉀養(yǎng)分的快速檢測，提高了農化服務效率。
        記者：這一項目具有什么樣的戰(zhàn)略意義？
        鄒國元：在“新型肥料產(chǎn)業(yè)化科技保障建設”項目的支持下，相關單位通力合作，科研工作取得了明顯進展，產(chǎn)業(yè)化工作也同時得到了推進。我們的首創(chuàng)新型肥料制造有限公司包衣尿素生產(chǎn)能力也由2套設備提升到6套設備，生產(chǎn)能力擴大了3倍。在該項目的持續(xù)支持下，我們將繼續(xù)強化內部研發(fā)實力，加強協(xié)作攻關，建立產(chǎn)、研、商一體化經(jīng)營模式及研究、生產(chǎn)一體化基地，實現(xiàn)機制創(chuàng)新；同時在設備、工藝、標準、產(chǎn)品等方面加大攻關力度，實現(xiàn)更多的技術創(chuàng)新。以新技術、新機制帶動新型肥料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。