新型高效肥料研究展望

，，，

(中國科學院 沈陽應用生態研究所，遼寧 沈陽 110016)

通過施肥，補充土壤養分，滿足作物生長的需要，是提高作物產量最迅速、最有效的重要措施之一。肥料是現代農業生產中投入最大的一類農業生產資料，約占農業生產總投入的二分之一。據聯合國糧農組織(FAO)估計，肥料在農產品增產中的作用占40%～60%，可見解決好肥料的生產及施用問題事關重大。肥料的概念最早形成于1840年德國化學家李比希提出的“植物礦質營養學說”和“養分歸還學說”。根據李比希的農業化學思想，國際肥料工業協會(IFIA)將肥料定義為：①能供給土壤養分滿足作物高產需要；②補償因植物收獲、淋失和氣態揮發所造成的土壤養分損失；③能維持和改善土壤肥力狀況的農用生產資料。這一定義從肥料的使用價值上說明了肥料應具備的功能屬性[1]。

有機肥是最古老的肥料。在中國，早在兩三千年以前就有了施用有機肥的文字記載，而化學肥料的施用較晚。1809年，智利發現硝石(硝酸鈉)，氮肥最早被用于農業；1842年，英國首先利用硫酸和糞化石生產過磷酸鈣，建成了世界上第一個過磷酸鈣工廠；1861年，德國開始利用光鹵石生產氯化鉀；1913年，德國用Haber-Bosch工藝合成氨，隨后開始生產硝酸和硝銨；1922年，尿素在德國開始商業化生產。從而分別揭開了植物營養三要素——氮肥、磷肥、鉀肥工業發展的序幕。

近六十年來，隨著科學技術突飛猛進的發展，肥料科學領域的新知識、新理論、新技術不斷涌現，肥料向復合高效、緩釋控釋(長效)和環境友好等多方向發展。因而，我們把利用新方法、新工藝生產的具有上述特征的肥料稱為新型肥料，以區別于傳統化肥工業生產的化學單質肥料和復合肥料以及未經深加工的有機肥料。它是針對傳統肥料的利用率低、易污染環境、施用不便等缺點，對其進行的物理、化學或生物化學改性后生產出的一類新產品。為適應農業生產的新要求，新型肥料作為一種有助于改善環境質量和農產品質量、提高農作物產量的農用生產資料發展迅速[1]。

1 “十一五”時期我國新型高效肥料取得的主要進展

“十一五”期間，在國家科技支撐計劃的支持下，我國新型高效肥料研究與技術發展迅速，已經研發出一批具有較大產業化前景的科研成果，初步形成了以企業為主體、產學研結合的創新體系，為該產業的發展奠定了良好基礎，并涌現出一批高速成長、發展潛力巨大的企業，產業發展已初具規模。目前，我國從事新型高效肥料研究的科研機構有30余家，從事產業化開發和推廣應用的單位有70余家，大部分是采用產學研合作的研發和推廣模式。 “十一五”期間，我國新型高效肥料領域共獲得多項國家及省部級科技獎勵。

主要技術進展：①緩控釋肥料方面：建立了無溶劑原位表面反應包衣控釋技術工藝、水基樹脂控釋技術和工藝，使控釋肥料無溶劑、零排放；自行研制了自動化控制側噴旋流流化床，并實現工業化制造，首創了轉鼓流化床樹脂包膜工藝技術，創建了熱固性樹脂、熱塑性樹脂、硫和硫加樹脂、復合材料多層包膜工藝的控釋肥料大規模生產線，年產能達60萬t，使我國成為世界上規模較大、品種比較豐富的緩控釋肥料生產基地。②穩定肥料方面：首次探明脲酶和硝化抑制劑在氮素轉化調控中的協同增效作用及協同作用的土壤酶學機理，豐富了土壤酶學和肥料學的理論。并開發出協同增效作用技術用于肥料改性，解決了單一抑制劑作用時間短、氮肥轉化釋放過快的問題，使氮的有效期達到120 d，是普通肥料有效期的2.0～2.5倍，實現了長效復混肥和緩釋尿素一次性基施免追肥。該技術已在國內48家肥料企業推廣應用，累計生產長效緩釋肥料317.6萬t。③復混肥料方面：構建了復合(混)肥料氮肥總量控制分期調控、磷鉀肥恒量監控和微量元素因缺補缺的區域配肥理論與技術；初步建立了有機無機復合(混)肥料優化化學肥料養分高效利用的理論與技術體系；研制出保水型、防病型和緩釋型等系列功能性復合(混)肥料新產品，推動了復合(混)肥料功能升級。④有機肥料方面：獲得了適合各類畜禽糞便快速堆肥的“起爆劑”和設備，研發和建立了高效條垛式堆肥工藝和相應的設備，研制出與拮抗微生物特征碳源相匹配的以堆肥為主體的有機載體和抗土傳病害的生物有機肥。

盡管我國新型肥料研究與開發取得了長足的進展，也凝聚了一批技術力量，建立了一批試驗示范基地，但與發達國家相比，我國新型高效肥料的發展存在總體研發水平較低、重復研發、研究力量分散、產品質量參差不齊、新產品新技術開發速度慢等問題，在緩控釋肥工程技術研發、成果集成和轉化速度等方面，遠不能滿足產業發展的需求。

2 未來肥料發展的問題與主要趨勢

2.1 復合(復混)高效是滿足作物高產、高效、優質的基礎，是未來肥料發展的總趨勢

為了保證作物高產、優質，不僅要施用足夠數量的肥料，而且其所含養分要有一個適宜的比例，并且要通過商品化復合(混合)后提供給用戶。

近年來，國內外化肥生產的總趨勢是發展高效復混肥料，減少副成分，以滿足作物高產、高效、優質的需要，節約包裝運輸、貯存和施用的花費，提高肥效。復混肥料是逐步發展的，二十世紀初美國把普通過磷酸鈣、智利硝石等混合起來施用，后來又把粉狀的過磷酸鈣、硫酸銨、氯化鉀等混合起來施肥。隨著基礎化肥工業的發展，二十世紀五六十年代，磷銨、重過磷酸鈣、尿素等高濃度化肥的大量生產，和被用于肥料的二次加工，使復混肥的濃度由20%提高至40%左右。隨著技術的進步，出現了一批成熟的加工工藝，裝備也趨向于大型化[2-9]。二十世紀六七十年代，復混肥料的發展速度極快。目前，美國、西歐、北歐各國和日本等國家的化肥消費結構中有35%～45%的氮、80%～85%的磷和85%～90%的鉀由復混肥提供。換言之，大部分氮磷鉀是加工成復混肥料后進入市場的。美國和英國79%的化肥以復混肥料銷售；日本、法國、德國和其它西歐諸國也都在60%～80%之間。發展中國家如拉美的委內瑞拉、哥倫比亞等國，亞洲的韓國和泰國，非洲的尼日利亞、喀麥隆等國家，其復混肥料的使用也分別達到化肥消耗總量的70%～75%。美國有中小型復混肥料工廠近萬個，其中有6 000多個生產散裝混配肥料(B.B肥)。近年來，有些國家還生產出養分含量更高的復合肥，如美國生產的聚磷酸銨(16-62-0)、聚磷酸鉀(0-57-37)、偏磷酸鉀，德國研制的三磷化氮、磷氧酰銨和磷氮酰銨，都是超高濃度的復合肥。不僅生產包括大量元素的混合肥料，還生產含有鈣、鎂、硫等中量元素的多元復合肥料，并正在研制含有有機物質、生長激素、除草劑、農藥及微量元素的多功能復合肥料。復混肥料的發展程度，已成為衡量一個國家化肥工業發展程度的標準之一[10-18]。

我國復合肥生產和應用起步較晚。在二十世紀五十年代，上海化工研究院開始試制含有氮磷或磷鉀的二元復合肥料。二十世紀六十年代，生產了磷酸銨復合肥，并在某些經濟作物區推廣施用。迄今，全國持有生產許可證的復混肥料生產企業達1 746家，總生產能力達2 000萬t·a-1[8-9,19]。

這一總趨勢表明，未來肥料的發展必須從平衡供給作物養分這一宏觀角度出發，施用氮、磷、鉀的比例達到1∶0.4～0.45∶0.25，并根據各地的實際情況，合理配伍中、微量元素肥料；其次，針對我國國情，應借鑒美國的做法，大力發展混配肥料(B.B肥)，對氮、磷、鉀等基礎肥料的顆粒大小進行規范和制定相應的國家標準，加快開發大顆粒尿素及其相匹配的同粒徑同密度顆粒磷、鉀基礎肥料，加強縣級范圍內土壤測試和肥料配方研究，研制適合我國國情的摻混設備和工藝，酌情發展硝酸磷肥、磷酸銨等復合肥料；第三，肥料學研究將朝“環境友好與可控釋放”方向發展，這將為解決農業生態環境與食物安全、食品安全問題從理論上和實踐上奠定基礎[20]。

2.2 緩釋、控釋和環境友好是未來肥料科學研究的重點

盡管化肥在促進我國糧食增產上起到了舉足輕重的作用，但和發達國家相比，仍存在著相當大的差距。據全國化肥網及中國科學院南京土壤所長期研究表明，我國氮肥當季利用率僅為30%～35%，遠低于世界發達國家的水平[1]。農田氮素損失率為30%～50%，每年通過淋溶、揮發等途徑損失化肥氮約900萬t，價值約350億元，并造成嚴重的環境污染。肥料產品的低質性及使用的不合理，已使我國水體受到不同程度的污染。我國130多個大型湖泊中已有60多個遭到包括富營養化在內的嚴重污染，其中云南滇池的污染最為嚴重；京、津、唐地區69個鄉鎮地下水、飲用水中硝酸鹽含量有半數以上超標。其原因主要為：我國化肥生產品種單一，以低濃度單質速溶化肥為主，氮肥中的低濃度速溶碳酸氫銨仍占48%左右，高濃度尿素占43%左右，效果較好的復混肥只占化肥總產量的10%左右。而且這些肥料的養分釋放速度不能人為控制，釋放速度太快，作物來不及吸收，損失嚴重。長期大量的科學研究表明，肥料利用率低下、特別是氮肥中氮素不能為作物充分利用的一個重要原因，現有化學肥料溶解過快，由此加快了土壤微生物對肥料的分解，也加快了養分的轉化、揮發、淋失及物理化學固定等。因此，減緩和控制肥料的溶解和釋放速度，已成為提高作物對肥料利用效率的有效途徑之一[20]。

近幾十年來，世界各國在化肥(主要是氮肥)的生產和施用中幾乎同時出現一種相似的現象：即施肥量迅猛增加，但糧食產量卻未相應快速增長。如美國，40 a來氮肥的施用量增加了13倍，而同期玉米作物吸收的氮素只增加了3倍；英國在小麥作物中也有類似的現象。這些現象引發了人們對施肥的經濟效益、資源有效利用及環境問題的反思[21-26]。

反思之一，就是試圖研制一種能夠緩慢釋放或按作物需肥規律供給養分的緩釋肥料(我國一般稱為長效肥料)或控釋肥料。一般來說，農作物對養分的吸收速度，在一個生長期中，大體呈S形，即開始較慢，隨后大大加快，以后又逐漸變慢。如果某種肥料能夠按作物的這種需肥規律供給養分，釋放出的養分很快被作物吸收，肥料的養分損失就會大大降低，利用率就會大大提高[1,27-29]。這就是緩釋、控釋肥料的最終目標。自從1924年脲醛肥料取得專利以來，緩釋肥料已有長足進步，近年已發展到可控釋放肥料(Controlled availability fertilizers，CAFs),而且有一部分已在農業生產中實際應用，現在市場上以商業產品銷售的緩釋/控釋肥料已達數十種[30]。

緩釋和控釋肥料的定義與劃分，一直是一個具有爭議的問題。究其原因，有人們對緩釋和控釋概念理解上的不同，以及所采用的評判標準不同的因素，也有新型緩釋和控釋肥料接連地出現，不斷地沖擊著原有的概念。

國際肥料工業協會對緩釋和控釋肥料的定義為：①所含養分形式在施肥后能緩慢被作物吸收與利用的肥料；②所含養分比速效肥(例如硝銨、尿素、磷銨、氯化鉀)有更長肥效的肥料；并認為緩釋與控釋之間沒有嚴格的區別。美國植物食品管理署(AAPFCO)在它的官方用語和定義中，同時使用二者。不過該機構遵循慣例，將能被微生物分解的含氮化合物(如脲醛化合物等)稱為緩釋肥料，將包被(Coated)或包囊(Encapsulated)的產品稱為控釋肥料[1]。進一步，美國植物食品管理署(AAPFCO)和國際肥料工業協會(IFA)將尿素與醛類化合物的縮合產物稱為緩釋肥料，包被或包囊肥料稱為控釋肥料，而添有抑制劑的肥料稱為穩定化肥料。在我國，則將這些肥料統稱為緩控釋肥料或長效肥。我們認為，需要明確的是：①釋出的物質何所指，是肥料顆粒的分子，還是它所含有的主要營養元素。②什么是真正意義上的緩釋和控釋。不論是縮合物或是包裹物，其溶解或溶出的應該是肥料分子，而其中的主要營養元素需經解離或生物化學轉化后才能釋至土壤。所謂的緩釋，該是肥料分子的緩釋。添有抑制劑的則不同，它延緩的是肥料分子中主要營養元素的生物化學轉化進程。以氮肥為例，我們更多關注的是氮肥氮，而不是它的伴隨離子在土壤中的行為。由此，真正意義上的緩釋，應該指的是肥料成分中主要營養元素的緩釋。當然，這里并不排斥肥料分子的緩釋的作用和意義。關于控釋，則應該指的是根據作物生長發育的需要，適時地使肥料分子中的主要營養元素以可給態的形式釋放出來供作物吸收和利用。例如，對于氮素，作物通常在營養生長盛期和生殖生長盛期有兩個吸收高峰。所謂控釋，就是要使施入土壤中的氮肥氮能在這兩個時期較大數量地釋出。因此，在調節肥料氮在土中的釋出速率時，既有延緩，也有加速。從這個意義上講，現在稱之為控釋肥料的包被肥料或包囊肥料，并不是真正意義上的控釋肥料；而真正意義的控釋肥料的研制，正是我們需要努力的方向[20]。

歐洲標準委員會(CEN)對評判緩釋肥料(TC 260/WG 4/TFsrf)作了如下說明：若其肥料所含養分的釋放在25℃時能滿足下列三個條件，則該肥料可稱為緩釋肥料：①24 h釋放量不大于15%；②28 d釋放量不超過75%；③在規定的時間內，至少有75%被釋放。這一標準是以肥料養分在水中的溶出率來評價的[1]。

許秀成根據多年對緩、控釋肥料的研究提出，應以緩、控釋肥料在土壤中的實際效果來評價其緩釋性能，因為化學肥料的肥效期不僅取決于肥料本身的溶解性或養分釋放期，還與它在土壤中的行為密切相關[9]。

值得注意的是，樊小林和廖宗文將促釋的概念引入控釋肥料，并將控釋肥料定義為：以有機-無機肥為基體，依據橫向-縱向平衡施肥理論，用物理、化學、物理化學及生物化學的手段調節和控制養分促釋和緩釋，通過工業制造生產包容平衡施肥原理和技術等農藝措施的科學施肥技術載體。它能依據作物營養的階段性和連續性等營養特性，調控氮、磷、鉀及必要微量元素等養分的供應強度與容量，使促釋和緩釋協調，達到供肥緩、急相濟的效果。這一定義中所講的控釋已經突破了控釋技術的定義[31]。

未來緩釋控釋肥料的研究重點，應集中在以下幾個方面：篩選新型高效抑制劑和促釋劑；研究環境友好控釋材料和緩釋控釋肥料的生產工藝；獲悉控釋材料的控釋機理和肥料養分的釋放動力學，特別是在“異粒控速”理論研究上要有所突破。同時，要了解不同土壤及不同作物的供肥及需肥規律，以確定控釋肥料的釋放速率和配方；開發稻田抑氨分子膜，重點開展抑氨分子膜的自然物質提取和生物化學合成技術研究，深入探討成膜物質分子結構、分子去向以及分子排列與抑制氨揮發效果的關系[20]。

2.3 開發生物肥料、保護生態與環境，是今后肥料科學面臨的重要任務

生物肥料是指利用植物殘體、動物廢棄物以及微生物菌劑等生物體生產的肥料。我國在農田生物物質的循環利用方面有悠久的歷史，積累了豐富的經驗。將作物殘體、動物的廢棄物、以及微生物菌劑直接或發酵后返還到土壤中，是農田養分循環再利用的最好方式。我國一些古老的農業地區，從事耕種已逾數千年，土壤肥力不僅持久不衰，而且越種越肥，這主是依賴于生物肥料的施用[33-34]。

有機廢棄物經處理后即可作為生物肥料應用于農業生產。生物肥料在培肥地力、改善作物品質與風味、提高農產品附加值等方面具有重要作用。據統計，我國有機廢棄物養分總儲量超過7 700萬t，其中氮2 700萬t～3 500萬t，磷(P2O5)850萬t～1 000萬t，鉀(K2O)3 100萬t～4 200萬t。隨著現代農業和商品經濟的發展，中國悠久的利用生物有機肥料的習慣受到了沖擊。全國總的趨勢是化肥使用量增加迅猛，有機肥使用量日趨減少。有些地區農家肥使用量減少，綠肥作物種植面積下降，大、中城鎮糞肥利用很少，特別是一些大中型畜禽場還沒有充分利用這些寶貴的資源，反而污染了周圍的環境。造成這種狀況的原因，一是普遍對有機肥工作不重視；二是積造有機肥料的勞動強度大，運輸困難，手段落后，加上商品經濟的發展，農民的價值觀念發生了變化，過分注意眼前的經濟收入而輕視長遠的經濟效益[33，36-37]。有機肥提供養分量的比例已由1949年的99.1%，下降到2000年的30%，2003年下降到25%，近年更是只有20%左右。與歐美等發達國家相比，我國有機養分與無機養分的比例為1∶4，而歐盟目前有機無機養分投入比例為1∶1。我國農業生產過多依賴化學養分，浪費了寶貴的有機養分和能源資源，污染了環境。

針對這些問題，從發展我國的無公害農業、實現農產品清潔生產的需要出發，要盡快出臺國家耕地培育法，在肥料資源的統籌管理上要走出一條以綜合養分管理(Integrated Plant Nutrition Management)為主，充分發揮養分再循環利用的養分高效利用之路。大力發展秸桿還田或過腹還田；積極推廣畜禽糞便等動植物廢棄物快速堆腐技術；把肥飼兼用型綠肥納入種植計劃；選擇那些養分濃度較高，來源和劑型穩定，商品性好而無異味的有機物料作為有機肥料原料，生產商品化的有機肥料或有機無機復混肥料；在解決好高效菌株篩選、菌株活性保護的前提下，研發生物有機肥料和微生物肥料(或稱接菌劑)，在特定作物上加以應用[34,36,39-43]。

2.4 “物理肥料”也將在未來的農業生產中發揮一定的作用

近年來，科學家們試圖研制一些能夠通過物理作用產生具有肥料效應的新型肥料。研究表明，大自然中的聲、光(激光)、電、磁、氣、核、熱、雷等物理現象能對農作物起到如同高效化肥一樣的功效和作用，可作為農作物的有效肥源。這種肥料不需要通過化學方法合成，而只通過物理方法加以利用即可，被稱作“物理肥料”。它不是補充土壤中的物質，而是通過植物體內的生化反應,使農作物對營養物質吸收利用更充分，促進植物生長發育。“物理肥料”不僅能大幅度提高農作物產量、縮短農作物的成熟期，改善果實品質，提高作物的抗病能力，而且清潔、衛生，對土壤及環境無污染，且資源取之不竭。

2.4.1光肥。不同的光譜對農作物生長有不同的作用。植物吸收陽光具有選擇性。波長390 nm～760 nm的光對植物光合作用有效。在這一波段波長不同的光對作物的作用不同：藍紫光和紅光可增強葉綠素的光合能力，促進植物生長；紅光能提高作物的含糖量，藍光可增加作物的蛋白質含量。目前，已利用現代農業高科技的一種重要物資-轉光劑作為光肥，將一定轉光劑添加到聚乙烯農膜中得到轉光膜，可以將紫外光和綠光轉換成植物生長所需要的紅或橙色光[44]，改善作物光照條件，減少使用農藥和化肥，實現農作物增產。根據農作物對不同波長光的需求制成各種單色冷光管的“光肥”照射作物，加速植物體內的生物化學反應，提高農作物的產量和品質。現在已研制出各種顏色的農膜，改變太陽光譜成分，提高植物的光合效率。未來研制開發及廣泛使用大陽光資源，將是最經濟又實惠的物理肥料。

激光肥料是光肥的一種，激光本身是輻射射線，在適合的激光媒體和特定環境條件下，激光就會產生獨特物理性質的光束。利用激光處理種子、植株及灌溉用水，適宜的光子射入細胞，能加速作物細胞的生化動力學過程，提高種子發芽率，增強植株的光合作用，減輕作物病害，早熟高產。

2.4.2磁肥。地球上強大的磁力能引起農作物體內一系列復雜的生物化學變化，使植物體細胞內物質的氧化、還原、分解和合成加快，促進物質代謝，提高作物產量。磁肥本身不能被作物吸收，是通過與植物的生物磁場相互作用產生磁生物效應，增強種子內部酶的活性，提高作物吸收各種養分和光合作用能力。未來應重點研制系列化磁肥和復合化磁肥。復合化磁肥主要由磁性物質和微量元素復配而成，應用磁和微量元素的綜合生物效應，既促進作物對所加元素和土壤中各種養分的吸收，又可提高作物的抗病能力和抗逆性。研制集物理、化學和生物肥料于一體的、兼有各類復、混肥料的優點、融入獨特的磁化技術而成的全新型綜合物理、化學及生物肥料的新型磁化肥，是未來磁肥的研究方向[45]。

2.4.3電肥。一切生物都生長在地球表面空間的巨大電場之中，植物是帶電體，由于能量代謝，植物細胞內、外存在著電位差，每個細胞都是一個“微型電池”，對其施加電力能使其不斷“充電”，以電力作為肥料能加快植物細胞分裂速度，促進植物生長。外加一個電場增大植物體與大氣間的電壓，可加強光合作用，促進細胞的新陳代謝，植物種子發芽迅速，提高果實的產量和品質，作物體內的電位同大氣中的電位差越大，作物的光合作用越強。隨著高科技的發展，在設施農業和勞動密集型農業地區，研制應用增加電場的技術與設備是未來電肥應用的必然趨勢。

2.4.4聲肥。作物吸收聲波后可增加細胞活力，加速細胞分裂，促進細胞新陳代謝，調節植物體生長發育。不同頻率的聲調對農作物有著不同的刺激作用，輕柔優美的音樂可調節農作物的新陳代謝，定時給作物一些輕柔、優美的音樂，作物會長得既快又好。超聲波頻率比樂曲高，能量大，超聲波能使植物種皮軟化、細胞膜透性增大，可促進植物細胞內部物質的氧化、還原、分解和合成，增加農作物產量；具有促進種子發芽、加速作物生長和提高農作物產量的作用。現已研制出“聲肥儀”，能發出低頻聲波，產生振動，使作物表面氣孔張開，葉片噴肥后增強作物吸收能力[46]。未來聲肥將向著根據不同作物生理特點和同種作物的不同生育時期研制不同波長的聲波專用肥發展，使聲肥的運用發揮最大的效能。

2.4.5氣肥。能對植物生長產生促進作用的氣體統稱為氣肥，如二氧化碳、甲烷等。二氧化碳是植物光合作用必不可少的原料，可增加作物碳素營養，在缺乏二氧化碳的情況下，作物補充二氧化碳可顯著增加產量；天然氣中的甲烷能加快土壤中微生物繁殖，微生物可改善土壤結構，促進植物吸收營養物質。氣肥是一種發展前途很大的誘人肥料，隨著人們對農產品產量和品質要求的提高，氣肥的施用將越來越受到重視，研發清潔廉價氣肥將是未來氣肥發展的趨勢。

值得注意的是物理肥料不是補充土壤中的物質，而是通過加速植物體內的生化反應，使植物對有效物質的吸收更充分，吸收量更大，從而促進作物生長發育，實現作物的高產、優質、高效。物理肥料具有比其它農業技術能耗低，可有效控制農藥和化肥的使用量，提高產量，有效減少農產品中有害殘留物，有益于人體的健康等優點，今后一個時期將受到植物生理學家和肥料學家的密切關注和高度重視。隨著生態農業的發展，農業生產上物理肥料將作為一種輔助肥料，為農作物創造良好的生長環境。但其作用機理和適宜作物、條件等還需要進一步深入探討。

2.5 加強中量元素、微量元素及有益元素的營養機理和肥效研究，已提到議事日程

中、微量元素缺乏一直是我國農業生產中限制作物高產和優質的重要因子之一。鈣、鎂、硫等作為高等植物營養的必需元素，自1860年前后就已確認。我國在二十世紀對中量元素營養與施肥做了一些研究工作。二十世紀八十年代以來，我國微量元素肥料的研究與應用得到了較全面的發展，普遍開展了土壤微量元素含量調查和肥效試驗，在部分土壤上進行了微量元素吸附固定、解析釋放特點、及作物對微量元素缺乏適應機理的研究。近30 a來，我國農業生產發展迅速。一方面，隨著大量元素肥料的大量施用和作物產量的進一步提高，以及經濟作物的快速發展，作物微量元素營養失調現象日益凸顯，已經成為限制因子；另一方面，微量元素與人體健康的關系日益受到關注。如何通過施肥等措施提高某些與健康密切相關的元素含量和生物有效性，已成為中微量營養元素肥料研究的熱點之一。但現有的研究缺乏系統性，缺少協調，研究與生產脫節、低水平重復。因此有必要組織重大研究計劃，對土壤中微量元素的形態和轉化、重要農業土壤中的中、微量元素的吸附解吸狀況以及大比例尺土壤中微量元素含量圖的編制等進行深入研究，研制系列中微量元素肥料，逐步解決我國中、微量元素肥料品種少和成分不適宜的問題，避免施用不當和濫施。

3 我國未來肥料科學的主要任務和應重視的問題

綜上所述，未來我國肥料科學的發展，一是要面向國家農業發展的戰略需求，統籌國家肥料資源。這包括：增加化肥的供應量，調整化肥供應中養分比例和品種結構，大力提高化肥的利用率，研究有機肥料應用存在的法制、利益機制和科學問題，形成符合我國國情的、具有中國特色的穩定的有機-無機施肥體系。二是要面向世界肥料科學前沿，切實搞好植物營養和肥料科學的基礎研究。

3.1 養分資源宏觀管理信息系統的研究

加強全國化肥網和土壤肥力、肥料效應監測基地的建設，運用現代信息技術和土壤植物營養的最新技術，對我國養分資源的利用現狀、存在問題與潛力進行全面調查與評價。

立足于全部耕地及無機、有機養分資源，依據養分平衡原理，利用3S技術，著手建立為宏觀決策服務的養分資源管理信息系統，為我國不同區域的有機肥料、無機肥料生產、分配調節和科學施用等提供科學指導。

3.2 單質肥料二次加工-農化服務體系研究

在現有單質肥料生產的基礎上，大力發展大顆粒基礎單質肥料的生產，研究適合我國基層采用的土壤-植物營養測試技術、不同土壤和作物的肥料配方，以及配套的加工技術等，建立集加工生產、銷售和推薦施用于一體，科學施肥與產品結合的服務體系。

3.3 近代植物營養與肥料的應用基礎研究

植物自身養分再利用與提高植物對土壤養分利用潛力方面：當代植物營養研究表明，調控植物細胞質外體是提高植物自身養分再利用和提高植物對土壤中肥料利用率的一個新途徑，但這方面的研究剛剛開始，有待進一步深入研究；不同植物營養-遺傳基因型的作物品種，其肥料利用率的變幅在24%～82%之間。養分利用高效型品種比低效型品種的肥料利用率可相差3倍，C4植物比C3植物有較高的氮素利用效率。目前，植物營養生物技術的研究已在大麥(C3植物)和玉米(C4植物)上對提高氮素利用率的葉片誘導活性酶NR基因克隆的序列分析已經完成，為C4植物高效氮素利用的遺傳基因轉移給C3植物奠定了基礎。

肥料利用率研究方面：深入研究營養元素作為肥料施入土壤后的轉化規律和損失途徑，及不同營養元素之間的協同或拮抗作用及其機理。肥料中養分的疊加利用率比當季利用率一般提高150%～200%。因此，應把傳統的當季肥料利用率研究，擴大到輪作條件下肥料疊加利用率的研究上來，以提高施肥的經濟效益。

環境友好高效肥料研究方面：篩選環境友好和高效價廉的抑制劑，研究生物化學途徑與物理包膜相結合的控釋機理，發展“異粒控速”、“緩釋促釋”理論，研制相應的控釋肥料，探討植物對有機物的吸收轉化和利用機制，研制新型有機肥料。

生命元素和有益元素的作用機理及其在食物鏈中的循環與調節：研究植物生命元素和有益元素的生理功能和增加產量、改善品質的機理，探索通過施肥改善動物和人類健康的途徑。

根際界面營養生態過程與微域養分管理：研究根際微域養分的活化、吸收、運輸等過程，建立根際微域養分管理理論。

參考文獻：

[1] 武志杰，陳利軍.緩釋/控釋肥料:原理與應用[M].科學出版社,2003.

[2] Shu W S,H P Xia,Z Q Zhang,et al.Use of vetiver and three other grasses for revegetation of Pb/Zn mine-tailings:Field experiment[J].International Journal of Phytoremediation.Beijing,China.2002,4(1):47-57.

[3] Yadav S P.Improvement in Operational Efficiency of IFFCO's Complex Fertilizer Plant at Kandla[J].Fertiliser News,2002,147 (12):39-42.

[4] Lin C,G Z Li,Y X Wang,et al.An Exploration on the Technology of Waste Treatment and Comprehensive Utilization in Stock Farm[C].International Symposium on Biogas Technology(Anaerobic Digestion)and Sustainable Development,2000,313-316.

[5] Dorneanu A,E Dorneanu,T Cioroianu,et al.Ecological fertilization of agricultural crops using foliar fertilizers[C].12th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering,Bucharest,Romania,2001,98-103.

[6] Holloway G,Q Paris.Production efficiency in the von Liebig model[J].American Journal of Agricultural Economics,2002,84(5):1271-1278.

[7] Kang B K,Y K Kang,S Y Kang,et al.Effect of root media formulation and fertilizer application on potato seedling growth and field performance[J].Korean Journal of Crop Science,2001,46(2):125-129.

[8] Liu J F,P G Yi,A G Chen.Furfural residues from straw become complex fertilizer by addition method[J].Journal of Environmental Sciences,2000,12(2):199-202.

[9] 許秀成,王好斌,李的萍.包裹型緩釋/控制釋放肥料專題報告[J].磷肥與復肥,2000,15(4):5-7.

[10] Suresh K,G R Ramsubba.Effect of organic and inorganic sources of nutrients on growth and yield ofrice[J].Oryza,2002,39(1): 57-59.

[11] Walker G M,T R A Magee,C R Holland.Effect of humidity on NPK fertilizer drying[J].Drying Technology,1997,15(10):2565-2575.

[12] Ota S Z.Complex fertilizer particle and its production.JP,JP2000302586.200010311.

[13] Tosoh C.Mixed fertilizer.JP.JP01197379,19890809.

[14] Norsk H A.NPK complex fertilizer.US.US04713108A .19871215.

[15] Grace S,P Horticlutural.Improved solubility compound fertilizer compositions.US.O09213813A2.19920820.

[16] Saidou A,B H Janssen,E J M Temminghoff.Effects of soil properties,mulch and NPK fertilizer on maize yields and nutrient budgets on ferralitic soils in southern Benin[J].Agriculture,Ecosystems and Environment,2003,100(2):265-273．

[17] 付桂珍,楊三漢,邱紅勝.緩釋長效復合肥的開發及應用前景[J].安徽化工,2008,34(2):9-12.

[18] 汪家銘.新型肥料的開發及應用進展[J].化學工業,2010,28(7):30-34.

[19] Li Z M,L J Sun,Y Zhao.Basic research on using waste as compound fertilizer[C].4th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology.Kunming,China,1997.

[20] 張海軍.包膜與添加抑制劑結合型尿素的控效機理[D].中國科學院沈陽應用生態研究所.2004.

[21] Bremner J M,H S Chai.Effects of phosphoroamides on ammonia volatilization and nitrite accumulation in soils treated with urea[J].Biology and Fertility of Soils,1989,8(3):227-230.

[22] Smil V.Nitrogen in crop production: An account of global flows[J].Global Biogeochemical cycles,1999,13(2):647-662.

[23] 陳森森,韓效釗,馬友華,等.緩釋/控釋包膜肥料的研究現狀與發展[J].安徽化工,2008,34(4):18-21.

[24] 張秀紅.包膜肥料研究進展[J].熱帶農業工程,2009,33(4):48-50.

[25] Hauck R D.Slow release and bio-inhibitor-amended nitrogen fertilizers[M].In:Engelstad O P (eds.),Fertilizer Technology and Use,Madison,WI:Soil Science Society of America,1985.

[26] Hagin J,S R Olsen,A Shaviv.Review of interaction of ammonium-nitrate and potassium nutrition of crops[J].Journal of Plant Nutrition,1990,13(10):1211-1226.

[27] 孫家琪,宋學君,孫 挺,等.包膜型控釋肥料的研究概況[J].吉林農業科學,2009,34(2):30-33.

[28] 朱利平,衛樹銀,任冬生,等.包膜肥料的研究進展[J].河北農業科學,2008,12(6):40-42.

[29] Sadao S J.Controlled release fertilizer: Properties and utilization[M].Konno Printing Company Ltd,1999.

[30] 李的萍,王好斌,許秀成.樂喜施控制釋放肥料與國外同類產品的比較[J].磷肥與復肥,1998,13(1):59-60.

[31] 樊小林,廖宗文.控釋肥料與平衡施肥和提高肥料利用率[J].植物營養與肥料學報,1998,4(3):219-223.

[32] 馮元琦.再議緩釋/控釋肥料—21世紀肥料[J].磷肥與復肥,2004,19(6):1-3.

[33] 徐志平.畜禽廢棄物污染與商品有機肥料產業發展[J].耕作與栽培,2003(5):57-58.

[34] 康天宇,李 延,楊卓亞.中國有機肥產業前景廣闊[J].福建農業科技,2000(4):44-45.

[35] 張維理，林 葆.西歐發達國家提高化肥利用率的途徑[J].土壤肥料,1998(5):3-9.

[36] 劉慧穎，柳云波，徐 冰.幾種商品有機肥生產技術和發展趨勢[J].雜糧作物,2004,24(3):171-173.

[37] 牟善積,何明華,盧樹昌,等.重談有機肥與化肥并重[J].天津農學院學報,2000,7(3):30-34.

[38] 包春連,許 杰.生物肥料及其在有機農業中的作用[J].現代化農業,2005(5):20-21.

[39] 張 強,秦 濤,張紅艷,等.微生物肥料的研究應用進展[J].新疆農業科學,2005,42(增):159-160.

[40] 沈阿林,王永歧,王守剛,等.微生物肥料研發現狀及其應用前景[J].河南農業科學,2004(4):34-36.

[41] 王光祖.微生物肥料對土壤肥力的影響[J].上海農業科技,2005(1):101-102.

[42] 白 木,子 蔭.微生物肥料前景廣闊[J].磷肥與復肥,2004,19(2):56-57.

[43] 葛 誠.我國微生物肥料的發展現狀和正確使用[J].中國農業信息,2005(3):6-7.

[44] 梁 誠.農膜用轉光劑研究與應用進展[J].化工文摘,2004(6):37-40.

[45] 李 強,許同林.專用型粉煤灰磁肥的研發與應用[J].粉煤灰,2003(3):28-30.

[46] 馬鐵山,郝改蓮.物理肥料在生產中的應用[J].生物學雜志,2004,21(6):62-63.