国内外新型肥料研究进展和发展趋势

1、国内外新型肥料技术现实状况与发展趋势中海石油化学股份有限企业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-3-15国内外新型肥料研究进展和发展趋势第1页089339-005一、新型肥料定义二、主要新型肥料研究应用现实状况三、新型肥料研究方向四、新型肥料几点思索汇 报 提 纲国内外新型肥料研究进展和发展趋势第2页089339-005为了与传统化肥相区分，把改性化肥、含微生物菌剂有机肥、添加功效制剂有机或无机复混肥称为新型肥料。所以能够这么定义：以能提供植物矿质养分物质为基础，经过物理、化学或生物转化作用，使其土壤和作物营养功效得到增强物质叫新型肥料（新型肥料是指那些以提升养分利

2、用效率或改进养分利用条件为主要功效，而作为商品肥料出售物质）。新型肥料含义超出了传统肥料范围，是肥料家族中不停出现新组员、新类型、新品种，其内涵是动态发展，它是肥料产业创新发展原动力。一、新型肥料定义：国内外新型肥料研究进展和发展趋势第3页089339-005 新型肥料发展进程国内外新型肥料研究进展和发展趋势第4页089339-0051. 是否能够提升传统化肥性能、功效和效率2. 肥料理化性质是否改变，提升了产品商品性3. 生产工艺水平是否处于国际国内领先水平4. 是否含有良好社会、经济和环境效益5. 是否应用最新科学技术结果6是否含有可连续性特征，对土壤不会造成伤害新型肥料界定国内外新型肥料

3、研究进展和发展趋势第5页089339-005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定义和界定条件。当前新型肥料还没有完善分类体系，以新型肥料新功效和新特征将新型肥料分为：缓控释肥料、生物肥料、商品有机肥料、叶面肥料、增效肥料；也能够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。新型肥料分类国内外新型肥料研究进展和发展趋势第6页二、新型肥料-包膜控释肥研究历史在20世纪3040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60、70年代，对颗粒肥料进行包裹形成包

4、囊肥料（包膜肥料）技术开始广泛兴起，普通认为1961年美国TVA研制成功硫衣尿素是包膜肥料研究开端。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专利，专利申请者是美国ADM企业，Sierra Chemical Company采取这些专利，注册商标名称为“Osmocote ”并很快变为“The Foundation for Plant Nutrition”控释肥料，“Osmocote ”商标于1993年被美国The Scotts Miracle-Gro Company购置。Stansbury等人在1964年申请专利中描述了使用沥青和微晶石蜡（23wt%）和C

5、aCO3包裹（NH4 ）2SO4而成缓释肥料。1974年日本窒素企业在美国申请专利中详细介绍了生产聚烯烃包衣肥料方法，并开发了商品名称为“Meister”控释肥料，1987年Moor创造了“耐磨控释肥料”方法，他们利用水溶性含氨基肥料作为关键，利用氨基亲核作用和一些含亲电基团化合物反应结合，形成聚合物包膜层。1988年以色列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。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第7页二、新型肥料-包膜控释肥研究历史随即日本Fujita在1991年以聚乙烯基醋酸纤维素为主要材料可降解膜； 1992年美国Thompson等人使用氯化聚偏二乙

6、烯橡胶 作为主要包膜材料， 并开发为现在“Osmocate”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方法和设备 ，使用这些技术生产控释肥料包含“Polyon”和“TriKote”等品牌 。Goertz等人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方法 。年日本Hirano等人经过在聚乙烯材料中添加填充剂方法，创造了含有“S”型释放特征热塑性聚烯烃包膜尿素生产方法，该研究结果标志聚合物包膜肥料技术迈上了一个新台阶 .Geiger等人利用多元醇于肥料氮素中氨基结合，然后

7、用异氰酸盐与多元醇反应成膜，之后包裹有机蜡，这么方法使包膜肥料生产成本大大降低，使得包膜肥料大量应用成为可能，该专利由Agrium全部，该企业开发“ESN”是使用这项技术生产 。 国内外新型肥料研究进展和发展趋势第8页中国缓控释肥料研究-探索阶段及其结果 缓控释肥料探索阶段处于20世纪60年代至“十五”计划以前。 主要结果以下： 1）20世纪6070年代中科院南土所李庆逵院士主持长期有效碳铵。2）1973年，辽宁盘锦农科所研制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,制得含有适度缓效包裹型复合肥料。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第9页

8、中国控释肥料研究-普及阶段及其结果“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）等多所大学和科研所科技工作者负担了国家和地方控释肥料研制课题国内外新型肥料研究进展和发展趋势第10页中国控释肥研究突破-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”科技支撑计划项目“控释包膜技术研究”（共性关键技术研究）“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

9、化） 山东农业大学金正大肥业 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 国内外新型肥料研究进展和发展趋势第11页缓/控释技术和已研发缓/控释肥料种类类型 产品尿素和脲醛缩合产物： 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主要开发商及其生产产品和采取技术企业 产品 技术特征Scotts Osmocote 淳酸树脂技术Agrium ESN 反应层包膜工艺Aglukon Spezialdnge Plantacote 树脂包膜BASF Basecote 聚烯烃包膜Haifa Multicote 脂肪酸处理树脂包膜Chiss

10、o-Asahi Nutricote 聚烯烃包膜金正大、首创 Kingenta, Susagri 聚烯烃包膜汉枫、乐喜施 Hanfeng, luxecote 硫包衣、肥包肥 二、新型肥料之一缓/控释肥 国内外新型肥料研究进展和发展趋势第12页无机包裹肥料稳定性肥料硫包衣尿素聚合物包膜肥料有机无机复混肥研究历史：膜材随整个科技进步在演变： 硫磺 树脂 肥包肥 聚乙烯 乳液 聚氨酯包膜控释肥料生产工艺研究进展评述国内外新型肥料研究进展和发展趋势第13页无溶剂表面反应包膜技术和工艺特 点聚氨酯2-4%包膜数量控释肥料CRF植物油 固化剂 助剂 表面反应 控释包膜层 控释包膜层 原位反应成膜示意图 国内

11、外新型肥料研究进展和发展趋势第14页二、新型肥料之一缓/控释肥 Region19831995United states*202,000356,000414,300569,000590,000600,000Western Europ*7,6008,700108,200120,900125,000130,000Japan*44,000119,00092,60097,000110,000120,000China200,000350,000700,000Canada150,000150,000Total253,600483,700615,100986,0001275,0001700,000 缓/控释肥

12、料生产消费情况美国AgIndustries Research & Consulting企业1月提供国内外新型肥料研究进展和发展趋势第15页缓/控释肥在国内应用我国缓释肥料产量（70万吨）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（以来）三个阶段。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第16页脲甲醛化学稳定性或微溶性氮肥养分释放机理 因为脲甲醛不溶于水，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。主要企业住商国内外新型肥料研究进展和发展趋势第17页稳定性肥

13、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尿素或复混肥料。脲酶抑制剂延缓尿素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条件下能更加好发挥效果。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第18页硫包衣尿素（SCU/PSCU）技术和工艺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，密封硫磺包裹产生孔隙或裂隙。经典企业汉枫肥业国内外新型肥料研究进展和发展趋势第19页肥料包裹技术和工艺 肥料包裹技术，主要是利用有机或无机粘结

14、剂等将含有巨大表面积、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，形成一层包裹层以妨碍肥料溶解，并吸附溶出养分。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夹层（钾肥、微肥、调整剂、农药）研究机构-郑州工业大学、华南农业大学、乐喜施国内外新型肥料研究进展和发展趋势第20页二、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，一是高温堆肥发酵条件，二是厩肥积制方法，三是沤制和草塘泥制有机肥。7080年代，研究重点一是沼气发酵，二是对有

15、机肥与无机肥相结合施用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改变。研究重点，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废弃物生产商品化有机无机复合肥技术。 尤其是十一五科技支撑计划实施，对有机肥理论和应用起到了主动 推进作用。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第21页有机-无机复合肥地位国内外新型肥料研究进展和发展趋势第22页我国当代农业种植与养殖脱节二、新型肥料之一有机-无机复合肥国内外新型肥料研究进展和发展趋势第23页等氮条件下有机无机复混氮肥对玉米氮素利用率（%）影响氮肥水平尿 素（U）有机物料（A）有机无机复混（AU）低 氮（

16、105kg/ha）-15.81-13.5519.56中 氮（210kg/ha）18.849.5132.97高 氮（315kg/ha）20.218.1825.14发展有机无机复合（混）肥料优化化肥养分高效利用赵秉强等，二、新型肥料之一有机-无机复合肥国内外新型肥料研究进展和发展趋势第24页有机-无机复合（混）肥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，一是高温堆肥发酵条件，二是厩肥积制方法，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肥料效应进行了大量应用

17、基础研究，90年代之后，研究重点在有机肥腐熟和有机-无机生产工艺技术研究。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第25页有机-无机复合（混）肥生产 对于有机无机肥生产，难度要比单纯有机肥或无机肥难度大，二者物性结合是难点，有机物添加假如超出30%，产品强度下降，水分轻易超标，造成存放过程中无机肥料溶出，产品易结块和粉化。 有机-无机复合（混）肥生产关键工序是造粒，决定了有机-无机复合（混）肥产品质量关键技术。我们按照成立方法进行生产工艺分类，主要有挤压法、团粒法、喷浆造粒法等。 国内外新型肥料研究进展和发展趋势第26页功效菌试验室小试发酵罐功效菌工厂化发酵生产起爆剂国内外新型肥料研究进展和发展趋势第

18、27页堆肥模式条垛式国内外新型肥料研究进展和发展趋势第28页二、新型肥料-生物有机肥最近20多年里生物肥料研究领域不停拓宽，溶磷、解钾等微生物肥料新产品不停问世。研究范围主要包含抗病作用、根际营养竞争、有造成无抗性和分泌降解病原微生物酶等。加拿大研制出“根瘤菌+PG-PR”复合菌肥，巴西PGPR制剂以是小麦、玉米等作物主要肥料。 英、美等国家已经成功构建表示Prn基因菌株，并成功导入HCN基因簇，取得提升生防活性菌株。另外，新型秸秆腐熟菌剂、土壤与环境污染修复菌剂等研发业发展很快。预计，全世界当前微生物肥料产量超出1000万吨，除了在豆科作物上被广泛应用外，在蔬菜、粮食作物上应用面积也不停扩大

19、。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第29页二、新型肥料微生物肥 我国微生物肥料研究与应用总体现实状况：1）基本形成微生物肥料产业，在国家农业部登记产品种类有11个。全国目前约有450个微生物肥料企业，年产量超出200万吨 。2）微生物肥料食用菌种种类不停扩大，所用菌种已不限于根瘤菌，目前是用菌种到达80多种。3）微生物肥料应用效果再增产、改进品质、降低化肥用量、防病等废料效果逐渐被农民认识，应用面积不停扩大，累计近500多万公顷。4）质量意识提升，质检体系初步形成。国家农业部在1996年将微生物肥料纳入国家检验登记管理范围，对微生物肥料生产、销售、应用、宣传等方面进行监管。 国内外新型肥料研究

20、进展和发展趋势第30页生物有机肥研发技术路线各种腐熟有机肥资源抑制土传病原菌菌种资源库功效菌特征性C、N源研究腐熟有机肥C、N源营养组成研究产品制造工艺（干燥、造粒等）二次发酵技术（工艺和控制）活菌数检测产品保留期活菌数跟踪 田间试验效果分析 功效菌在根际定植情况成熟生物有机肥产品生产技术以功效菌营养特征为依据设计筛选营养载体配方国内外新型肥料研究进展和发展趋势第31页黄萎病病原菌拮抗菌抑制效果黄萎病病原菌高效拮抗抑制棉花黄萎病菌种国内外新型肥料研究进展和发展趋势第32页 K3发酵液 K3发酵液灭活 CK K9发酵液 K9发酵液灭活 CKK3K9高效解磷菌分离筛选国内外新型肥料研究进展和发展趋

21、势第33页抗青枯病抗枯萎病生防木霉抗黄萎病菜粕发酵氨基酸畜禽粪便发酵有机肥酒糟、玉米渣堆肥秸秆、中药渣堆肥配伍进行调配二次发酵生物有机肥生产工艺国内外新型肥料研究进展和发展趋势第34页新型肥料功效性肥料种类和介绍 抗旱性(保水性)-保水剂包膜肥料 抗倒伏性-硅肥应用 抗病性-一些单一或各种元素 根际肥料 防治杂草肥料 腐质酸肥料国内外新型肥料研究进展和发展趋势第35页（1）滴灌、喷灌 “水肥一体化”，浇水同时施肥。多用于一些沙漠地域或者极度缺水地方，规模化种植大农场、种植园，节约浇灌水并提升劳动生产效率。节水、省肥、省工。（2）无土栽培高品质、高附加值经济作物（3） 叶面喷施 可与农药等其它物

22、质混喷。水溶性肥料 应用冲施肥不是严格意义上水溶性肥料国内外新型肥料研究进展和发展趋势第36页中微量元素肥料产业情况国内外新型肥料研究进展和发展趋势第37页肥料抗病性机理1、一些肥料成份对土壤病菌直接杀灭作用2、肥料成份提升作物本身抗病性-提升作物机械阻隔抗病性-影响作物次生代谢过程中酶活性及其产物3、肥料成份对土壤生态群落影响-肥料成份对土壤生态群落直接影响-肥料成份经过影响植物根系分泌物等影 响土壤生态群落影响国内外新型肥料研究进展和发展趋势第38页配方3对照对照配方2内蒙古科右前旗配方3对照 大豆抗病肥对火龙秧子有显著抑制效果内蒙古自治区国内外新型肥料研究进展和发展趋势第39页番茄抗灰霉

23、病肥料效果中国农科院张淑香国内外新型肥料研究进展和发展趋势第40页郑州工业大学徐秀成教授开发几个根际肥料 北京海依飞（Hi-effi）科技有限企业及郑州乐喜施（Luxuriance）磷复肥技术研究推广中心开发 根际肥料:脲醛、磷酸铵镁、熔融磷钾肥提供缓释氮、磷、钾;添加能改进土壤气相条件诱根下行诱根剂;扩大根系空间分布促根剂;经过特殊工艺，使其定量成型。 国内外新型肥料研究进展和发展趋势第41页包裹型粒状缓释根际肥 根际肥配方 N：P2O5：K2O=1.6：1.0：1.3氮素营养：52%-56%脲醛态氮，3-5%速效铵态素，20-23%适度缓释尿素态氮和19-22%适度缓释硝态氮。磷素营养，现

24、有水溶性五氧化二磷也有枸溶性五氧化二磷。钾素营养，现有大量（2/3）缓释态钾，还有水溶性钾， 不一样型态NPK将在不一样时期依据植物需求而释放。另外还有没有机肥料络合态促根剂及改进一土壤气相条件诱根剂。 这种粒状根际肥料主要用于马来西亚桉树、橡胶等，在种植孔内施用（150-250mg/株）。国内外新型肥料研究进展和发展趋势第42页089339-005三、新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容新型缓控释肥与有机肥开发关键技术研究缓控释肥料共性关键技术研究主要研究内容（1）新型缓控释材料研究（2）缓控释肥料工艺及装备研究（3）缓控释技术与质量标准研究（4）缓控释肥料新产品开发国内外新型肥料研究进展

25、和发展趋势第43页控释肥料使用生产制造控释肥效环境膜表征膜过程材料工艺设备聚氨酯聚烯烃聚醇聚醚工艺方法工艺流程流化床转动鼓成膜机理控释过程制膜方法膜孔结构膜孔性能控释特征植物影响肥料效率生物产量生理指标品质质量使用方法使用方法用量位置氮素去向有益作用挥发排放温室气体面源污染节能减排 控释肥料研究领域 利用率经济性能作用方式控释肥研究范围概况国内外新型肥料研究进展和发展趋势第44页新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容有机肥料共性关键技术研究主要研究内容（1）有机肥、生物有机肥专用功效菌种选育研究（2）有机肥、生物有机肥和有机无机复混肥生产工艺与装备研究（3）有机肥、生物有机肥、有机无机复混肥产

26、品质量和技术标准研究（4）新产品开发研究国内外新型肥料研究进展和发展趋势第45页089339-005三、新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容缓控释肥料产业化技术研究与示范主要研究内容（1）研发各种膜材料及不一样肥料核芯热固性树脂和热塑性树脂新产品生产工艺和配套包膜设备；（2）研究硫和硫加树脂包膜工艺技术；（3）开展作物与缓控释肥同时营养技术研究；（4）研制成本低廉、环境友好、资源丰富和工艺性能良好植物油包膜材料、水基集合物包膜材料，研究膜材配方、工艺技术及配套生产设备；国内外新型肥料研究进展和发展趋势第46页089339-005三、新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容有机肥料产业化技术研究

27、与示范主要研究内容（1）研究并集成固体有机废物前处理技术、不一样有机废弃物 “起爆”菌种技术、发酵调控技术、保氮除臭技术和翻抛-粉碎-曝气一体化共性技术，。（2）研究并集成腐熟有机物料预处理技术、有机-无机复混配方研究技术、新型黏结剂选配技术和有机-无机球状造粒技术等共性技术。（3）研究并集成功效菌种选育技术、菌种高密度发酵生产技术、适合功效菌种生长定植有机营养载体。（4）开发减容压缩关键装备、建立生产工艺、形成连续化生产线；国内外新型肥料研究进展和发展趋势第47页新型水溶性肥料发展螯合技术研究：促进吸收、增加稳定性新型助剂开发：促进吸收、运输肥料成份改变：提升有效养分含量活性物质应用：发挥施肥综合效果传统无机盐类易沉淀易氧化吸收效率低混配性差新型水溶性肥料1、促进中/微量元素施肥技术推广增加有效养分含量提升养分吸收效率降低施肥副作用国内外新型肥料研究进展和发展趋势第48页螯合技术：螯合剂开发中微量元素（Fe、Ca、Mg、Zn、Mn、Mo、B等） EDTA DTPA HEEDTA HEDTA NTA化学合成类无机养分葡庚糖酸钠木质素棕黄酸腐殖酸氨基酸柠檬酸草酸酒石酸有机酸类动植物提取类甲壳素糖醇海藻酸等新型水溶性肥料国内外新型肥料