【正文】 緩釋 /控釋肥料通常以 4 種主要途徑制得 :合成緩溶有機(jī)氮肥； 合成緩溶無機(jī)氮肥； 包膜 (裹 )緩釋 /控釋肥料，如硫衣尿 素、涂層尿素等； 生物抑制劑改良的緩釋肥料，如長效碳銨、長 3 效尿素等。 包膜控釋肥料在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)在不斷發(fā)展 ,大多數(shù)包膜控釋肥料的膜材 料具有土壤改良劑和控制養(yǎng)分釋放的雙重作用。 控釋肥料的國際市場價格昂貴 , 一般為普通肥料的 39 倍。如果能夠進(jìn)一步改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)工藝和應(yīng)用理論 ,降低肥料生產(chǎn)成本 ,使用量就會大幅度增加。據(jù)了解 ,美國市場可接受的肥料價位 (美元 /噸 )大致為 :花卉市場 1000 以上 ,高爾夫球場 600～ 1000,草莓種植 500～ 600,蔬菜種植 350～ 400,大田作物 300以下。西歐與美國相似；日本主要用于農(nóng)業(yè)市場 ,1995年包膜肥料的 70%用于水稻 ,20%用于西紅柿、胡蘿卜、蓮藕等蔬菜。我國開發(fā)的以肥料包裹肥料的緩釋 /控制釋放肥料 ,其價格一般高于普通肥料 10%15%， 3 我國緩釋 /控釋肥料 研究進(jìn)展 60年代末至 70年代初，南京土壤研究所先后研制成功碳酸氫銨粒肥和用鈣鎂磷肥包裹的長效碳銨和長效尿素，但未形成規(guī)?；a(chǎn)。這以后，又有上海化工研究院、湖南、福建、新疆、黑龍江等省農(nóng)科院、中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所等開展了這方面的研究。在研制的產(chǎn)品中，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所和廣州化 肥廠等單位研制的長效碳銨、長效尿素和涂層尿素，鄭州工業(yè)大學(xué)磷復(fù)肥研究所研制的包裹型長效肥 (商品名 :樂熹施 )得到大面積推廣使用。 中國緩釋肥料的研究和開發(fā)雖然起步較晚，但發(fā)展較快，至 2021 年，中國申請的關(guān)于緩 /控釋肥料已公開的專利達(dá) 30項左右。 中國科學(xué)院南京土壤研究所， 60 年代末至 70 年代初，先后研制成功碳酸氫銨粒肥和用鈣鎂磷肥包裹的長效碳銨和長效尿素，但未形成規(guī)?；a(chǎn)。先后研制、開發(fā)出長效尿素 (專利號：85109580． 1)、氮肥增效劑 (專利號： 90106467． x)、強(qiáng)效碳銨 (專利號： 95110211． 7)和長效復(fù)合肥 (專利號： 96119508． 8； 98113795． 4)等，實現(xiàn)了理論和技術(shù)創(chuàng)新，具有很高的理論意義和推廣價值。其中前三個產(chǎn)品已經(jīng)有一定面積的推廣應(yīng)用，特別是大田作物。 這些研究與開發(fā)成果標(biāo)志著中國緩釋肥的研究已取得了較大的進(jìn)展，研制的緩釋肥已達(dá)到了國 4 外同類產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和水平，相信緩釋肥在中國的產(chǎn)業(yè)化將會盡快實現(xiàn)。 中國緩釋肥料的生產(chǎn)雖然近 15年了，但到目前推廣應(yīng)用比較成功的只有中科院沈陽生態(tài)研究所的脲酶抑制劑型緩釋肥料、鄭州大學(xué)工學(xué)院的肥包肥型緩釋肥料、廣東農(nóng)科院士肥所的緩釋水稻 肥、上海漢楓緩釋肥料有限公司的緩釋 BB 肥。肥包肥型緩釋肥料也已經(jīng)技術(shù)轉(zhuǎn)讓了十幾家企業(yè)，其中 1 家是美國企業(yè)。廣東農(nóng)科院的水稻緩釋肥料主要是靠政府推廣，每年可以推廣 5000— 10000噸。開發(fā)緩釋、控釋肥料，提高肥料利用率，減少環(huán)境污染，是簡單易行的措施，特別適合中國的國情。 (二 )環(huán)保型社會發(fā)展必要性 近 10 年來 ,許多發(fā)達(dá)國家日益重視因施肥過多對環(huán)境的不良影響 。 緩釋 /控釋、復(fù)合高效和環(huán)境友好代表了世界肥料發(fā)展的總趨勢，是現(xiàn)代可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然要求。 在我國，隨著化肥用量的不斷增加，在農(nóng)產(chǎn)品追求產(chǎn)量與質(zhì)量并重，以及環(huán)境友好的 多重目標(biāo)要求下，肥料的改性問題就顯得更為重要。我國化肥利用率低于發(fā)達(dá)國家的原因之一，就是在發(fā)達(dá)國家所采取的系列科學(xué)施肥技術(shù)在中國難以奏效。另外，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，農(nóng)民已不愿意在追肥等農(nóng)藝操作上花費太多的時間和精力。新型控釋 復(fù)合肥料的出現(xiàn)，不僅能提高肥料利用率，保證糧食安全，減少環(huán)境污染，一次施用，就能滿足作物一生的需要，有些新肥料，還兼有殺蟲和除草等功能，可大大減輕農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，必將受到廣大農(nóng)民的歡迎。如：目前我國肥料復(fù)合率已達(dá) 23％，比上世紀(jì)末提高了 2 8％，雖然相比發(fā)達(dá)國家的 60％～ 80％尚有很大差距，但已經(jīng)處于快速發(fā)展階段； 5 全國復(fù)合 (混 ) 肥消費量在肥料總量中所占比例由上世紀(jì) 90年代初期的 13％增加到 2021 年的 ％；復(fù)合 (混 )肥品種變化由基肥型向?qū)Ｓ眯娃D(zhuǎn)變，氮、磷、鉀配比為 15∶ 15∶ 15的基肥型復(fù)合 (混 )肥在肥料總量中所占比例不斷下降。其主要原因：一是這種肥料順應(yīng)了高效和簡化栽培程序的要求；二是其養(yǎng)分利用率高，達(dá) 45％左右，比普通復(fù)合專用肥利用率要高出 10個百分點；三是它可以使肥料中氮素營養(yǎng)的釋放與保持時間達(dá)到 90～ 110天，基本可保證作物在整個生育期內(nèi)對養(yǎng)分的需求。通過抑制劑，一方面控制了以尿素為主的復(fù)合肥氨態(tài)氮的形成速度，同時硝化過程也得到抑制，并且使肥料中氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量保持適當(dāng)比例，有利于加速作物對化肥的吸收利用速率，降低肥料揮發(fā)、淋失等，從而達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。它解決了北方一季作物及南方長生育期作物一次性施肥不脫肥的問題。這種長效專用肥料可使肥料淋失率降低 63％。與此同時，我國正在探索其他類型長效肥的單位也很多，一些單位研制的包裹型長效肥也已在部分廠家投產(chǎn)。尤其是在東北地區(qū)，該肥在肥料市場上占相當(dāng)大的比例，最近 3年需求量均以 15萬噸／年左右的速度增加。 東北地區(qū)是我國長效肥料應(yīng)用增長最快的地區(qū)之一，這與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民對長效肥較早的了解和不斷加深的認(rèn)識 是分不開的。其次，中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所研發(fā)的長效肥采用穩(wěn)定肥料技術(shù)，在提高肥料效率的同時力求降低成本，使該肥比普通復(fù)合肥料成本只增加 ％～ 5％，即每噸只增加 35～55 元，分別是日本控釋肥料和德國穩(wěn)定肥料價格的 1／ 10和 1／ 3，是國內(nèi)包裹型緩釋肥料價格的 1／ 3，達(dá)到了農(nóng)民可用于大田生產(chǎn)的價位要求。長效復(fù)合肥可以提高養(yǎng)分利用率平均 12～ 15個百分點，按原料價格計算約合 300～ 350元／噸；農(nóng)民每畝地少追一次肥約少投入 0 .4個工時，每個工時費用 15元，1 噸長效肥可施用約 20 畝地，計省工時費 120 元／噸；增產(chǎn)率若按 15％計算 (以玉米為例 )，則每畝地在農(nóng)民原產(chǎn) 500 千克基礎(chǔ)上增產(chǎn) 75 千克，合計每噸該肥將為農(nóng)民帶來約 1200 元的收益，這還沒包括省工時費及省下工時所帶來的附加收入。在今后相當(dāng)長時間內(nèi)長效復(fù)合肥產(chǎn)量和銷售量將持續(xù)上升。然而，即使達(dá)到此指標(biāo)，也尚未趕上發(fā)達(dá)國家復(fù)合肥占化肥比例 50％～ 60％的水平。因此，正在開始興起的一次性長效復(fù) 合 (混 )肥必將在我國蓬勃發(fā)展。 黑龍江省號稱“北大荒”，農(nóng)業(yè)開發(fā)較晚，資源條件優(yōu)越，適于發(fā)展綠色食品生產(chǎn)。到 2021年綠色食品生產(chǎn)基地種植面積要達(dá)到 100萬公頃，到 2021年要達(dá)到 200萬公頃，到2030 年綠色食品的種植面積要占全省種植面積的 30%，其 產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的 40%以上。最近在北京、上海召開的農(nóng)業(yè)產(chǎn)品銷售洽談活動中，黑龍江綠色食品倍受歡迎，引起轟動，展現(xiàn)了綠色食品開發(fā)的良好前景。隨著綠色食品生產(chǎn)的發(fā)展， 全省每年需要綠色食品肥料 150 萬噸以上，僅哈市郊區(qū)縣的雙城、阿城、呼蘭縣年需要綠色食品肥 20萬噸；綏化市、慶安縣、寧安縣響水水稻區(qū)、肇源古龍貢米區(qū)的綠色食品等產(chǎn)區(qū)急需精制有機(jī)專用肥 50萬噸。要解決嚴(yán)重制約我省綠色食品生產(chǎn)的肥料缺口的現(xiàn)狀，必須盡快開發(fā)生產(chǎn)綠色食品肥料。就氮肥而言，其硝酸鹽、亞硝酸鹽及亞硝胺的積累及逸散對土壤和大氣臭氧層有一定破壞作用。磷肥中鎘、汞、鉛等重金屬以及氟化物放射性物質(zhì)等，均對生產(chǎn)生活環(huán)境有不同程度的影響。從目前綠色食品用肥情況看，不少地方還沒有嚴(yán)格執(zhí)行綠色食品肥料使用準(zhǔn)則，或基本沿用傳統(tǒng)用肥習(xí)慣，或雖有改進(jìn)但仍未達(dá)到用肥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣就難以生產(chǎn)出合格標(biāo)準(zhǔn)的綠色產(chǎn)品。所以，使用生物肥、有機(jī)肥等綠色食品專用肥料代替化肥，是保證綠色食品生產(chǎn)健康發(fā)展的迫切需要。一是生產(chǎn)能力不足。但實際能夠形成生產(chǎn)規(guī)模，達(dá)到自行研制和生產(chǎn)的企業(yè)僅為 10戶左右，實際年總產(chǎn)量不足 5萬噸，大部分企業(yè)年實際產(chǎn)量僅為幾百噸或千噸左右；二是生產(chǎn)設(shè)備和工藝不 規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量較差。有的企業(yè)生產(chǎn)方式落后，甚至還處于手工作坊式的生產(chǎn)狀態(tài)；三是化驗檢測能力弱，產(chǎn)品科技含量低，大部分企業(yè)尚無化驗室及必要的化驗檢驗設(shè)備。省土肥管理部門將以龍頭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實力為基礎(chǔ)，以全方位經(jīng)營為紐帶，為綠色食品專用肥料生產(chǎn)基地架起一座通向市場的橋梁，帶動 全省形成 “ 市場牽龍頭，龍頭帶基地，基地連農(nóng)戶 ” 的綠色食品專用肥料產(chǎn)業(yè)鏈，在全省形成綠色食品專用肥產(chǎn)業(yè)化體系，使有機(jī)肥的生產(chǎn)和使用向工廠化、專業(yè)化、商品化方向邁進(jìn)一步。這是有機(jī)肥料、生物肥料產(chǎn)業(yè)上的一項重大改革，它對于開發(fā)綠色食品、發(fā)展質(zhì)量效益型農(nóng)業(yè)，改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，具有十分重要的意義。隨著微生物領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各國農(nóng)業(yè)科學(xué)家普遍 認(rèn)為，肥料要向高效、復(fù)合的方向發(fā)展，即應(yīng)尋求一種新型生物肥，不僅將氮、磷、鉀及微量元素配合使用，而且要將化肥，微生物肥和有機(jī)肥結(jié)合起來，發(fā)揮整體優(yōu)勢，以建立良性農(nóng)田生態(tài)循環(huán)體系和作物營養(yǎng)綜合體系，充分利用土壤潛力，達(dá)到使作物增產(chǎn)增收最佳效果。此種肥料是一種多元的新型 集緩控釋 微生物 技術(shù)于一體的新型無公害肥料。它既有無污染、無公害，肥效持久，壯苗抗病，改良土壤，提高產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)等優(yōu)點，又能克服大量使用化肥、農(nóng)藥帶來的環(huán)境污染，生態(tài)破壞等弊端。 二 、設(shè)計思想 A、 AA級綠色 緩控釋有機(jī)肥 （簡稱緩控釋有機(jī)肥） 是根據(jù)土壤植物營養(yǎng)生理學(xué)原理和微生態(tài)學(xué)原理以及現(xiàn)代 有機(jī)農(nóng)業(yè) 的基本概念而研制的。土壤礦物質(zhì)是土壤物質(zhì)組成的主體，既是植物生長的基質(zhì)，又是植物無機(jī)營養(yǎng)的主要來源。微生物是土壤中活的有機(jī)體，是轉(zhuǎn)化土壤肥力不可缺少的活性物質(zhì)。因此，向土壤中增加有益微生物數(shù)量，能夠增強(qiáng)土壤微生物活性，從而提高了土壤的肥力。在根際施用微生物肥料，即可增加根層土壤中有益菌類的數(shù)量和活性。這就是施用微生物有機(jī)復(fù)合肥料提高土壤肥力的科學(xué)原理。生物肥中的微生物在植物根部大量生長、繁殖，形成優(yōu)勢菌，抑制和減少了病原菌的繁殖機(jī)會，有的還具有拮抗病原菌的作用，起 到了減輕作物病害的功效。 緩控釋有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)、一定量的 有機(jī) 速效氮、磷、鉀和微量元素，養(yǎng)分比較全面。豐富的有機(jī)質(zhì)還可以改善土壤物理性狀，增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而使土壤疏松，減少土壤板結(jié)，有利于保水、保肥、通氣和促進(jìn)根系發(fā)展，為農(nóng)作物提供舒適的生長環(huán)璄。普通復(fù)（混）合肥料中氮素主要是酰胺態(tài)氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮三種形態(tài)。它能在接近常溫、常壓和近中性酸堿度的條件下，快速發(fā)生生物 8 化學(xué)反應(yīng)，并且具有突出的專一性。現(xiàn)在已經(jīng)被測定的土壤酶大約有 60多種，它們來源于土壤動物、植物和微生物的細(xì)胞分泌物及其殘體的分解物。施入土壤中的尿素，一般作物不能直接吸收利用，必須經(jīng)土壤脲 酶的作用，分解成氨，作物才能吸收利用。這時，土壤脲酶會使施入土壤的尿素很快水解成氨，在一般農(nóng)田尿素施用量下，當(dāng)土壤水分適宜，溫度為 10℃時，施入土壤的尿素 7～ 10 天全部氨化； 20℃時，為 4～ 5 天全部氨化； 30℃時，只需 2～ 3 天為全部氨化。上述這些轉(zhuǎn)化產(chǎn)物為：氨、硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、氧化亞氮和氮氣，它們除了被作物吸收利用和被土壤膠體吸附之外，可通過大氣揮發(fā)、地表徑流和淋 溶流失等途徑損失。緊接著硝化過程的控制是對提高氮素利用率第二步，硝化過程產(chǎn)生硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，是提高作物產(chǎn)品中硝酸鹽含量的主要來源，而氧化亞氮和氮氣又是排放到大氣中造成溫室氣體效應(yīng)的主要因素。 脲酶抑制劑是對脲酶活性具有抑制作用的一類物質(zhì)的總稱。無機(jī)物由于含有重金屬不被采用，有機(jī)物多元酚和醌類化合物，它們化學(xué)結(jié)構(gòu)中具有苯環(huán)不易降解成份，會帶來環(huán)境污染。 氮肥施入土壤中轉(zhuǎn)化過程為：首先是氮素經(jīng)脲酶和 (亞 )硝化細(xì)菌分解轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生銨態(tài)氮（ NH4+1）、硝態(tài)氮（ NO31）、氧化亞氮（ N2O）和氮氣（ N2），其轉(zhuǎn)化過程簡式為： 脲酶 硝化（亞）細(xì)菌 ↘ ↙ 酰胺態(tài)氮 CO（ NH2） 2→銨態(tài)氮 NH4+1→硝態(tài)氮 NO31→返硝化→氧化亞氮 N2O↑ +氮氣 N2↑ ↗ + ↖ 抑制 +銨穩(wěn)定 氫氧根 OH1 抑制 ↓ 二氧化氮 NO2↑