緩控釋肥發(fā)展歷程及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用與展望

張鑫，侯正仿，張氵高，辛京力

（1.天津市土壤肥料工作站，天津 300061；2.天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)中心，天津 300201）

緩控釋肥發(fā)展歷程及在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用與展望

張鑫1，侯正仿1，張氵高1，辛京力2

（1.天津市土壤肥料工作站，天津 300061；2.天津市優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)中心，天津 300201）

通過總結(jié)國內(nèi)報(bào)道的有關(guān)緩控釋肥的研究、應(yīng)用文獻(xiàn)資料;介紹緩控釋肥料概念,概述了緩控釋肥對小麥-玉米輪作區(qū)和水稻的影響,展望了緩控釋肥在我國的應(yīng)用前景;建議今后應(yīng)加大緩控釋肥料的研發(fā)和推廣力度。

緩控釋肥；發(fā)展歷程；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；展望

我國是農(nóng)業(yè)大國，也是世界化肥消費(fèi)的第一大國。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的地位極具重要，據(jù)調(diào)查，糧食增產(chǎn)55%要?dú)w功于化肥的應(yīng)用[1]。測土配方施肥技術(shù)的推廣解決化肥合理使用問題，但肥料利用率偏低的狀況依然存在，一方面造成資源的極大浪費(fèi)，另一方面營養(yǎng)元素富集或隨水流失到水體中，使水體自凈等能力萎縮，引發(fā)水體富營養(yǎng)化等一系列環(huán)境污染問題，增加了環(huán)境壓力。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)從業(yè)人員大量外流，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，降低農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力投入也是亟需解決的問題。緩控釋肥料的研發(fā)和生產(chǎn)在提高肥料利用率和降低農(nóng)業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度上有突出作用。因此，發(fā)展生產(chǎn)緩釋控肥是趨勢所在。

1 緩控釋肥概述

緩控釋肥料從字面上解釋包含緩慢釋放和控制釋放兩層意思，緩慢釋放能緩慢而持久地釋放出植物生長所必需的營養(yǎng)元素，控制釋放就是根據(jù)作物的需肥特點(diǎn)，合理安排肥料的釋放速度，使肥料釋放和作物的需肥時(shí)期同步，這兩種肥料養(yǎng)分釋放方式均具有配方合理、長效等特點(diǎn)，在增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，可減少勞動(dòng)投入，減少養(yǎng)分損失，提高肥料利用率，從而達(dá)到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的目的。但狹義上對緩釋肥和控釋肥的概念有所區(qū)分。2009年9月1日實(shí)施的《緩釋肥料》國家標(biāo)準(zhǔn)和2012年7月1日實(shí)施的《控釋肥料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對緩釋和控釋肥料給予了更加明確的解釋。

有報(bào)道指明：緩釋肥料(slow release fertilizers，簡稱SRF)是指肥料在土壤中，有效成分的釋放速率比速溶肥料小得多。在土壤中營養(yǎng)的緩慢釋放對作物具有緩效性或長效性，延緩肥料的釋放速度，但是不能達(dá)到完全控釋的目的。控釋肥料(controlled release fertilizers，簡稱CRF)是以顆粒肥料(單質(zhì)或復(fù)合肥)為核心，表面涂覆一層低水溶性的無機(jī)物質(zhì)或有機(jī)聚合物，或者應(yīng)用化學(xué)方法將肥料均勻地融入分解在聚合物中，形成多孔網(wǎng)絡(luò)體系，并根據(jù)聚合物的降解情況促進(jìn)或延緩養(yǎng)分的釋放，使養(yǎng)分的供應(yīng)能力與作物生長發(fā)育的需肥要求相一致的一種新型肥料[2]。對于緩釋控釋肥料，到目前為止還沒有統(tǒng)一的稱謂。但被廣泛認(rèn)同的一種解釋是：真正意義上的控釋肥，即肥料的養(yǎng)分釋放速率與作物養(yǎng)分吸收是同步的，應(yīng)該是包膜肥，其他的緩效肥料可稱為緩釋肥而不能稱為控釋肥。人們往往都認(rèn)為緩釋與控釋之間根本沒有實(shí)質(zhì)性的區(qū)別[3]。

2 緩控釋肥的發(fā)展歷程

2.1 出現(xiàn)的背景

據(jù)統(tǒng)計(jì)，50%左右農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總投入用在化肥上，在經(jīng)濟(jì)、社會方面發(fā)展程度較低的國家，糧食增產(chǎn)中化肥起著不可替代的作用。目前，我國化肥的利用率遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國家水平。肥料利用率低一方面浪費(fèi)了巨大的資源，另一方面還造成了環(huán)境污染。緩控釋肥料的研究初衷，旨在解決氮素養(yǎng)分利用率低下而造成的流失問題，發(fā)展到現(xiàn)在，已演變成在提高肥料利用率的前提下，解決肥料養(yǎng)分釋放與植物養(yǎng)分吸收同步進(jìn)而釋放大量的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力的問題。

2.2 國外發(fā)展歷程

1960年以前，發(fā)達(dá)國家主要對尿素—甲醛結(jié)合物緩釋肥料進(jìn)行了初步研究。20世紀(jì)60年代，緩釋肥的研發(fā)取得了巨大進(jìn)展，研究了尿素—甲醛縮合物的生產(chǎn)及其應(yīng)用；石蠟、松香等作為包裹膜等。20世紀(jì)70年代，研究方向主要為尿素—甲醛縮合物，聚烯類等作為包裹肥料膜，肥料中攙雜其他難溶物、添加劑、抑制劑生產(chǎn)緩釋肥料，異丁叉二脲和正丁叉二脲縮合物緩釋肥料等。20世紀(jì)80年代，緩控釋氮肥研究得到了迅速發(fā)展，硫磺、聚乙烯、磷酸鎂銨[(NH4)Mg-PO4·H2O]等作為包裹肥料膜材料方面的研究，而且還涉及到了理論模型的研究。20世紀(jì)90年代緩釋肥慢慢趨于成熟，隨著研究不斷完善和優(yōu)化，對新的領(lǐng)域也進(jìn)行了探索研究，包括對有機(jī)高分子聚合物包裹膜分解過程、吸附緩釋肥料的研究等。

目前，緩控釋肥料的研究主要集中在包膜新材料的研發(fā)、新型化學(xué)合成緩釋肥料合成工藝方法及新型緩控釋肥料長期應(yīng)用對環(huán)境的影響等。

2.3 國內(nèi)發(fā)展歷程

早在二十世紀(jì)60年代末，中國科學(xué)院南京土壤研究所開始研究氮肥，首次研制出包膜長效碳酸氫銨。同時(shí)，上海、湖南、福建、黑龍江等省市農(nóng)科院和高校也展開了實(shí)驗(yàn)性研究[4]。

近幾年，我國在將肥料進(jìn)行微溶化或包膜處理來實(shí)現(xiàn)肥料養(yǎng)分緩控釋技術(shù)路線的指導(dǎo)下，緩控釋肥產(chǎn)業(yè)得到了發(fā)展。兩種技術(shù)路線代表產(chǎn)物分別為脲醛化合物(UF)、硫包膜尿素(SCU)、聚合物包膜尿素(PCU)等[5]。

目前，我國多所高校正在對不同類型緩控釋肥料進(jìn)行開發(fā)和理論應(yīng)用研究，并取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，研究產(chǎn)品和生產(chǎn)設(shè)備已經(jīng)投入市場。如：年產(chǎn)量30萬t的控釋肥料設(shè)備由山東農(nóng)業(yè)大學(xué)和金正大集團(tuán)合作開發(fā)，并已投入生產(chǎn)使用；鄭州大學(xué)磷肥和復(fù)合肥研究所建廠生產(chǎn)緩控釋肥，其鈣鎂磷作為緩控釋肥料包裹材料研究申請了美國專利，并在美國生產(chǎn)；華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院在探究用低成本控釋材料和非專用設(shè)備生產(chǎn)包膜肥方面取得了較大進(jìn)展；北京農(nóng)科院植物營養(yǎng)與資源研究所研發(fā)的樹脂包衣緩控釋肥料生產(chǎn)設(shè)備也取得了成功，并根據(jù)農(nóng)作物需要推出了新的緩控釋肥料，此項(xiàng)科研成果使我國緩控釋肥料的研究向前邁進(jìn)了一大步，與國外研制的產(chǎn)品相當(dāng)。進(jìn)一步推廣緩控釋肥的應(yīng)用范圍，降低生產(chǎn)成本是我國下一步的研究目標(biāo)。

3 緩控釋肥在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用與展望

3.1 緩控釋肥對小麥—玉米輪作區(qū)的影響。

盧艷麗等[6]試驗(yàn)以常規(guī)施肥作為對照，分析了華北平原北部小麥—玉米輪作區(qū)緩控釋肥不同配比和用量對土壤硝態(tài)氮含量和產(chǎn)量性狀變化的影響。結(jié)果顯示，小麥區(qū)進(jìn)行常規(guī)用量分次施肥處理，發(fā)現(xiàn)在小麥生育后期土壤中NO3-N仍較多，并且小麥穗數(shù)、千粒重以及產(chǎn)量水平較高；緩控釋肥處理的土壤中NO3-N含量處于較低的水平，但是在產(chǎn)量上并無較大差異。隨著輪作種植，在下茬玉米的生長季緩控釋肥就展現(xiàn)了相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢，玉米禿尖長度減小，肥料利用率也提高；減少20%緩控釋肥與常規(guī)施肥數(shù)量相比，產(chǎn)量增加了18.3%。緩控釋肥在農(nóng)作物上作用屬于緩慢釋放型，能夠被作物及時(shí)并充分吸收，使得在土壤中的流失降到最低，大大提高了肥料利用率。試驗(yàn)顯示，進(jìn)一步優(yōu)化肥料的配制，使緩控釋肥料效果發(fā)揮充分，盡最大可能實(shí)現(xiàn)輪作區(qū)的雙季高產(chǎn)，環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益提高。

3.2 緩控釋肥對水稻的影響

鄒煜[7]以陽光200水稻高產(chǎn)品種為試驗(yàn)材料，分別施緩控釋肥，配方肥和普通化肥，研究三種肥料對水稻產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成和經(jīng)濟(jì)效益的影響。結(jié)果表明，與施用配方肥、普通化肥相比，施用緩控釋肥的水稻分蘗成穗率比配方肥增加1.5%，比普通化肥增加4.6%，產(chǎn)量也有一定的增加。但因緩控釋肥的成本較高，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。

為進(jìn)一步驗(yàn)證水稻施用緩控釋肥料的增產(chǎn)作用及經(jīng)濟(jì)效益，2012和2013年在我市寶坻區(qū)水稻上開展了緩控釋肥試驗(yàn)示范，品種為津川-1號，分別施用緩控釋肥、配方肥和農(nóng)民習(xí)慣用肥。試驗(yàn)結(jié)果表明，施用緩控釋肥的水稻成穗率比配方施肥及農(nóng)民習(xí)慣用肥分別提高1.8%和3.2%，空癟率相對較低；施用緩控釋肥的增產(chǎn)效果顯著，特別與農(nóng)民習(xí)慣用肥對比差異明顯，經(jīng)濟(jì)效益提高。總之，緩控釋肥的施用不僅增加了作物產(chǎn)量，在施肥方式上還可減少一次追肥，節(jié)省施肥用，與我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)輕簡化栽培相吻合。

3.3 緩控釋肥展望

我國肥料產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入技術(shù)升級的關(guān)鍵時(shí)期，單位土地面積產(chǎn)出的增加與傳統(tǒng)施肥之間的矛盾，需要新型肥料來解決，而緩控釋肥料技術(shù)的研發(fā)為解決化肥利用率低的問題打開了新的思路和途徑，成為了世界肥料研究的熱點(diǎn)，緩控釋肥料也被譽(yù)為21世紀(jì)肥料產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。同時(shí)我國面臨著巨大的環(huán)保壓力，傳統(tǒng)肥料生產(chǎn)和施用對資源的大量消耗，對國家的能源戰(zhàn)略與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展也帶來巨大挑戰(zhàn)，而緩控釋肥料產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展可有效緩解這一問題。隨著資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)的全面推進(jìn)，節(jié)能減排力度不斷加大，緩控釋肥料在我國將有巨大的市場潛力和發(fā)展前景。

［1］范本榮，沈玉文，江麗華等．聚合物包膜緩—控釋肥料的研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，9：76～80.

［2］韓曉日.新型緩/控釋肥料研究現(xiàn)狀與展望[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，37(1)：3-8．

［3］武志杰，陳立軍.緩釋/控釋肥料原理與應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2003．

［4］張德奇，季書勤，王漢芳等.緩/控釋肥的研究應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].耕作與栽培，2010，3：46-48．

［5］楊越超，張民.聚合物硫包尿素的養(yǎng)分釋放特征[J].化肥工業(yè)，2006，33(1)：26-30．

［6］盧艷麗，白由路，王磊，等.華北小麥—玉米輪作區(qū)緩控釋肥應(yīng)用效果分析[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2011，17(1)：209-215．

［7］鄒煜．緩控釋肥對水稻的應(yīng)用效應(yīng)研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，9：74～76．

熊蜂授粉技術(shù)

利用熊蜂為溫室果蔬授粉，可提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，降低畸形果菜的比率，避免化學(xué)藥劑授粉帶來的藥害，是提高設(shè)施果疏品質(zhì)的有效措施。

1、操作要點(diǎn)。①棚內(nèi)溫濕度。要求棚內(nèi)溫度保持在8～30℃，濕度應(yīng)保持在70～80%之間。熊蜂對高溫敏感，上午可在蜂箱頂部放置一塊浸透水的抹布，每隔2～3h淋一次水。②熊蜂數(shù)量。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)蔬菜大棚，一般需要一箱熊蜂即可滿足授粉需要。③蜂箱設(shè)置。蜂箱設(shè)兩個(gè)開口，一個(gè)可進(jìn)可出的A口，另一個(gè)只進(jìn)不出的開B口。正常作業(yè)時(shí)，可封住B口，保留A口。噴藥前擋住A口，保留B口，收回熊蜂。④放蜂時(shí)間。蔬菜開花前1～2 d（開花數(shù)量大約5%時(shí)）放入即可。春、秋季放蜂時(shí)間一般為8：00～16：00。⑤蜂巢位置。蜂箱置于在大棚內(nèi)中部，高度離地面0.5m左右。⑥罩防蟲網(wǎng)。用尼龍沙網(wǎng)封住溫室通風(fēng)口，防止熊蜂逃逸，也可防止棚外害蟲進(jìn)入棚室。

2、應(yīng)用效果。①提高產(chǎn)量。熊蜂授粉能掌握授粉的最佳時(shí)機(jī)，花粉活力強(qiáng)，坐果率高，果實(shí)發(fā)育好，產(chǎn)量高。大棚西紅柿使用熊蜂授粉，可增產(chǎn)15%以上。②改善品質(zhì)。熊蜂授粉的西紅柿果形周正，光澤鮮亮，汁液豐富，口感自然純正，一級果率達(dá)到90%，畸形果率降低60～70%。同時(shí)減少2,4-D，防落素，坐果靈等化學(xué)激素使用，避免農(nóng)藥殘留。③省時(shí)省力。減少了人工蘸花用工，熊蜂在放蜂周期內(nèi)，每667m2大棚一個(gè)生產(chǎn)周期可減少30個(gè)以上用工。④減少病害傳播。使用熊蜂授粉可顯著降低人工操作造成真菌和病毒病害交叉感染的概率。設(shè)置的防蟲網(wǎng)可有效防止害蟲進(jìn)入。

（301600 靜海縣種植業(yè)發(fā)展服務(wù)中心 陸建高）

S642.2

B

1002-0659（2014）04-0037-03

2014-4-15，

2014-6-15

主要作者簡介：張鑫（1985-），女，助理農(nóng)藝師，主要從事土肥水技術(shù)試驗(yàn)示范與推廣工作。