我國水溶性肥料產業發展趨勢與挑戰

陳 清，張 強，常瑞雪，陳宏坤，陳 麗，梁 斌，李俊良

（1 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2 金正大生態工程股份有限公司，山東臨沂 267000；3 養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，山東臨沂 267000；4 中國化工信息中心，北京 100029；5 青島農業大學資源與環境學院，山東青島 266109）

我國水溶性肥料產業發展趨勢與挑戰

陳 清1,3，張 強2,3，常瑞雪1，陳宏坤2,3，陳 麗4，梁 斌5，李俊良5

（1 中國農業大學資源與環境學院，北京 100193；2 金正大生態工程股份有限公司，山東臨沂 267000；3 養分資源高效開發與綜合利用國家重點實驗室，山東臨沂 267000；4 中國化工信息中心，北京 100029；5 青島農業大學資源與環境學院，山東青島 266109）

水溶性肥料是隨水肥一體化技術普及而發展的一類新型肥料，由于管道和微孔滴水器對肥料濃度、溶解速率和水不溶物含量等方面的特殊要求，水溶性肥料有其特定的產品標準。最近幾年我國水溶性肥料行業發展迅速，但出現了技術研發滯后、產品種類繁雜、質量參差不齊等問題，給產業發展帶來一定的影響。本文通過文獻調研，并結合對行業發展的過程分析，綜述了水溶性肥料的概念和產品特點，回顧了水溶性肥料在產品標準、配方、工藝、功能和施用等方面的發展變化，從作物營養理論角度分析根區施用水溶性肥料產品的養分高效利用理論基礎，明確根區環境和水肥調控是實現作物健康及優質高產高效的關鍵，而保證合適的養分供應配比、施用量、施用時間、施肥位置和良好的土壤環境是綜合調控的主要內容。根系健康與土壤養分供應強度、容量及溶液中的離子平衡和土壤緩沖性等存在相互影響。本文根據上述理論分析指出了肥料產品和灌溉設備結合及農化服務保障的必要性，而基于當前市場發展現狀，提升水溶性肥料產業需要開展原料創新和功能挖掘，加快推動產品的農化服務，創新技術營銷和服務模式，進一步完善相關產品標準。文章預測功能型液體水溶性肥料 (氨基酸類、腐植酸類和有機類) 是未來最具有競爭性的水溶性肥料產品，而規模化經營會引導大量元素水溶性肥料產品低成本化，并逐步實現套餐施肥產品組合與技術服務的結合， 這些都可能刺激功能性水溶性肥料產品市場的發展。

水溶性肥料；養分利用；功能性水溶性肥料；水肥一體化；發展趨勢；挑戰

1 水溶性肥料的概念與特點

1.1 概念

水溶性肥料 (Water soluble fertilizer，WSF) 的概念有廣義和狹義之分，廣義的概念是指完全、迅速溶于水的大量元素單質水溶性肥料 (如尿素、氯化鉀等)，水溶性復合肥料 (磷酸一銨、磷酸二銨、硝酸鉀、磷酸二氫鉀等)，農業部行業標準規定的水溶性肥料 (大量元素水溶肥料NY1107-2010、中量元素水溶肥料NY2266-2012、微量元素水溶肥料NY1428-2010、氨基酸水溶肥料NY1429-2010、腐植酸水溶肥料NY1106-2010) 和一些水溶性液體 (復合) 微生物肥料等；狹義的概念僅指農業部行業標準規定的水溶性肥料產品和一些專門的水溶性液體 (復合) 微生物肥料等產品，其特征是配方針對性強，復合化程度高，具有生物或者非生物 (改土促根、抗逆促生、抑菌提質等) 特殊性功能的液體或固體水溶性肥料，屬于專門應用于灌溉施肥 (滴灌、噴灌、微噴灌等)和葉面施肥的高端產品，對原料選擇和生產工藝等方面要求較高[1]。

最近十多年來，受水肥一體化技術大力普及、傳統化肥產能過剩和市場對新型肥料需求旺盛等共同作用的影響，我國水溶性肥料產業發展快速。2015年農業部下發了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》的指導性文件，進一步奠定了水溶性肥料在未來化肥產業發展中的地位，水溶性肥料產業的發展為推進精準施肥、調整化肥施用結構、改進施肥方式等減肥增效措施提供了重要的支持。

1.2 特點

1.2.1 水不溶物含量低 水不溶物含量是水溶性肥料區別于普通的顆粒復混肥料和傳統單質肥料的一個關鍵性指標，農業部行業標準規定水溶性肥料產品的水不溶物含量 ＜ 5%或50 g/L，其檢測方法是用孔徑為50～70 μm的1號坩堝進行測定[2]。隨著水肥一體化的推廣應用，尤其是滴灌施肥的推廣，對水溶性肥料中的水不溶物要求更加嚴格，2013年工信部出臺了水溶性肥料新標準，將固、液水溶性肥料的水不溶物比例由農業行業標準的5%下調到0.5%。濫用水溶性不達標產品會堵塞滴頭而破壞滴灌、噴灌等微灌施肥設備[3]，導致無法實現灌溉施肥的功能。

1.2.2 速溶性和高濃度 固體水溶性肥料的溶解速率會影響施肥效率，為了提高施肥效率，防止滴灌灌水器發生堵塞，要求水溶性肥料溶解迅速。水溶性肥料的速溶性與產品原料和生產工藝有關。在速溶性方面，目前行業上普遍關注硫酸鉀，其溶解性特點決定了在施用過程中不能與其他肥料混合[4]，否則其溶解速率會迅速下降。水溶性肥料的高濃度特點主要是為了滿足節水灌溉過程中每次很短的灌溉施肥時間內要提供足夠的作物養分的需求。

1.2.3 復合化程度高，養分形態多樣 除傳統的單質水溶性肥料以外，大多數水溶性肥料為高濃度復混肥料產品，其復合化主要表現為大量元素與中、微量元素復合，養分元素與腐植酸、氨基酸、海藻提取物、甲殼素等生物刺激素類物質復合，養分元素與改良土壤、活化養分等功能載體復合。水溶性肥料中養分形態會對水溶性和施用效果產生影響。近年來，水溶性較好的聚磷酸鹽越來越多地用于水溶肥生產，其溶解性和吸收效果較好，對于鈣、鎂等中量元素也能避免形成沉淀[1]。由于不同作物對硝態氮、銨態氮的偏好不同，在進行作物專用肥配方設計時要充分考慮，因此市場上出現的尿素硝銨溶液也成為新的水溶性肥料產品或氮素原料。

1.2.4 功能多樣化，針對性強 通過水肥一體化的管道系統將水溶性肥料施用到作物根區，為作物根區的微生態調控、挖掘作物生物學潛力提供了條件。因此，采用向水溶性肥料中添加一些植物源、動物源、礦物源等功能性活性物質，可以實現提高作物抵抗逆境和吸收養分的能力，改良土壤微生態環境，使之適合作物生長且有利于養分的保持與供應。

1.2.5 產品生產與施用技術一體化特征明顯 與常規復合肥相比，水溶性肥料在產品配方設計、生產工藝、原料選擇、市場、營銷策略與農化服務等方面均有差異 (表1)。

2 水溶性肥料高效利用的理論基礎

水溶性肥料主要通過產品開發和施用技術兩個方面促進作物對其養分的高效利用。在產品開發方面主要包括配方合理、養分形態配伍和功能拓展，在施用技術方面主要通過根層調控、水肥耦合、供需匹配等方式實現養分的高效利用。

2.1 水肥耦合保障了根層養分的實時性

肥料中的養分必須溶于水才能被作物吸收利用。隨著作物的生長，根系從土壤溶液中直接吸收養分[5]，導致土壤溶液中養分濃度逐漸降低，要維持根層適宜的養分濃度以滿足作物對養分的吸收利用，就要不斷地補給根層養分，增加土壤活性養分供應強度。土壤中養分達到根表的途徑有截獲、擴散和質流三種方式。其中擴散是指由于養分離子的濃度梯度，導致養分由高濃度向低濃度擴散的過程，該過程運輸距離短，主要集中在根系周圍，如鉀素主要是以擴散為主的方式被吸收。質流是指由于水勢能差引起的養分向植物根系表面的遷移，決定于植物的蒸騰率和土壤溶液的養分濃度，氮、鈣、鎂、硫等的吸收主要靠養分的質流方式[6]。上述兩個過程必須有水的參與才能完成，可見水分對于養分的運移、吸收至關重要。

很多作物 (如設施蔬菜等) 根系比較淺，養分吸收能力較弱，因而需要土壤提供相對較高的養分濃度和強度，即可以通過頻繁的灌溉施肥措施來保證土壤的養分供應。以水溶性肥料為基礎的水肥一體化技術可以針對不同作物水分和養分需求規律，結合測土施肥技術，制定全生育期的灌溉和施肥制度，及時通過“少量多次”灌溉施肥，達到水肥協調和供需匹配的目的。

表 1 常規復合肥與水溶性肥料的特點對比Table 1 Comparison in the characters of compound fertilizers and water soluble fertilizers (WSF)

2.2 近根施肥提高養分的空間有效性

實現水溶性肥料中的養分高效管理，不僅要管理來自于肥料、土壤和環境中的各種養分，還要考慮根層養分的遷移、轉化、吸收和利用等物理、化學和生物化學循環過程及其影響因素。這些過程和因素直接影響根系對養分的溶解、運輸、吸收，并最終影響養分的有效性和作物吸收、利用[6–7]，同時，植物生長和養分吸收、利用又反饋影響養分、水分供應的有效性[8]。根層調控原理的“6R (Right source，Right rate，Right time，Right place，Right water，Right soil environment)”管理原則是對作物種植全過程中肥料、土壤、水和根系進行的綜合調控，可保證合適的養分配比、施肥量、施肥時間、施肥位置、灌溉和土壤環境。根層土壤養分的有效性不僅決定于土壤養分供應強度、容量，還決定于土壤溶液中的離子平衡和土壤緩沖性 (圖1)。根系與根層養分供應之間存在互饋機制[9]，適宜的根層養分濃度能夠促進根系的生長，而根系的健康生長又反過來促進養分空間和生物有效性的提高[9–10]。

水肥一體化很容易實現近根施肥，如根際養分啟動液技術 (Starter solution technology，SST)，即在作物關鍵生育時期向根際灌根或注射高濃度養分溶液，提高根際養分有效性。目前應用的滴灌施肥技術中，在作物苗期基本都會采用高濃度養分溶液或促根類配方產品，提高養分空間有效性和生物有效性[11]。

2.3 專門配方增加了養分供應配比的科學性

大部分水溶性肥料含有作物生長所需的全部營養元素，其配方一般是根據作物生長的營養需求特點并結合土壤供肥情況來設計，以滿足作物對養分的均衡需求。另外，在有條件的情況下可根據作物不同長勢，結合配肥站等農化服務建設，對肥料配方做出實時調整，有利于養分資源的高效利用。

一般地，水溶性肥料的配方選擇符合追肥推薦的原則[1]：

1) 提供能適應特定作物營養要求的養分形態、比例、含量和特殊的養分需求；

2) 充分考慮施用地區的有機肥水平、土壤養分水平和施肥時期的要求；

3) 選定的配方應與同時推薦的施肥技術 (施肥量、施肥時期和施肥條件等) 相適應；

4) 考慮該作物生長環境條件下可能存在的中微量元素缺乏問題。

2.4 養分的形態配伍增加了產品有效性

離子間的協同作用是指一種離子的存在可以促進另一種離子的吸收量增加，反之兩種離子之間存在作物吸收的競爭關系就為拮抗作用。以銨態氮為氮源供應比以硝態氮為氮源供應的植物根際土壤的pH低，因此供應不同形態氮素的水溶性肥料會影響磷素和微量元素 (如鐵、錳和鋅) 的有效性[6]。

采用螯合態微量元素肥料可以減少其在石灰性土壤中的固定[12]，而水溶性肥料中常用的螯合劑如有機酸會將被吸附在鐵鋁氧化物或者碳酸鹽上的磷酸鹽解吸下來為作物所利用，從而提高磷素的利用率。在一些高鉀配方的水溶性肥料產品中需要考慮與Ca2+、Mg2+等陽離子之間可能產生的拮抗作用，誘導鈣、鎂等養分的缺乏[13]。

圖1 根層養分調控的“6R”原則和土壤養分有效性的四個影響因素Fig. 1 The “6R” principles for nutrient management and four key factors of affecting nutrient availability in rhizosphere

2.5 功能拓展提高了根系的養分保持與吸收性能

功能型水溶性肥料是無機營養元素和生物活性物質或其他有益物質混配而成的，具有促進根系發育，優化根系結構；改善土壤物理、化學和生物性能；提高土壤水分與養分資源利用效率；提高作物抗鹽、抗旱、抗寒等抗逆性；改善作物品質，提高作物產量等作用 (圖2)，可因添加的功能性物質不同而呈現出不同功能。

圖2 功能性水溶性肥料促根作用示意圖Fig. 2 The promoting effects on root system withfunctional WSF application

根系會通過分泌物影響土壤的物理和生物過程，發育良好的根系影響土壤物理結構以及微生物組成和養分有效性。氨基酸、根際促生菌 (PGPRs)等功能性物質可以通過促進根系生長和生長激素分泌、改善土壤氮磷循環，提高氮磷養分利用效率[14]。

3 我國水溶性肥料產業發展現狀

3.1 發展過程

我國水溶性肥料的歷史可以追溯到20世紀60年代出現的葉面肥產品，當時生產上主要為水溶性單質肥料。到70年代末，隨著國外一些葉面肥料產品在市場上的出現，一些小型企業開始仿制葉面肥料。到上個世紀80～90年代，產品由單一無機鹽的簡單混溶體系發展為養分、助劑等組分的復合體系。90年代以后，生產商開始將葉面肥與農藥配施，產品具有刺激作物生長、改善養分吸收或防治病蟲害等功能，市場需求加大，一些國外產品逐漸大量進入我國市場，作為葉面肥產品為主的水溶性肥料在發展與應用上取得了很大進展。但這期間灌溉施肥技術沒有得到大力推廣，因此沒有出現以灌溉為主要目的的水溶性肥料產業。

進入2000年以后，農業部每年新登記的水溶性肥料產品開始增加，產品種類也逐漸豐富。在登記的產品中，近九成是含腐植酸水溶性肥料、微量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料和大量元素水溶性肥料。2007年以后，國內一些知名的肥料企業開始有了初步的技術研究和產品開發團隊，從事水溶性肥料生產和銷售的肥料公司也迅速增加。

2009年農業部頒布了水溶性肥料登記標準，之后我國水溶性肥料產業開始進入快速發展時期。1990年我國葉面肥登記僅有含氨基酸葉面肥料、含腐植酸葉面肥料和微量元素葉面肥料三大類，到2009年登記產品類型已更改為大量元素水溶性肥料、微量元素水溶性肥料、中量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料、含海藻酸水溶性肥料以及有機水溶性肥料等。隨著水溶性肥料登記標準的完善，水溶性肥料的生產、經營日益規范，產品逐漸向復合化、多樣化與差異化方向發展。越來越多的企業開始從事基礎性營養配方研發，產品以物理混配的固體水溶性肥料為主，企業更多開始關注產品質量 (吸潮與結塊等)、外觀等問題，原料的選擇也日趨規范化。傳統大企業開始躋身于水溶性肥料行業，投資水溶性肥料的原料生產，增加原料供給。大部分企業技術研發開始走自主創新的道路，隨著水肥一體化技術快速推進，我國水溶性肥料產業達到鼎盛時期。

3.2 產業發展現狀

我國水溶性肥料行業在最近5年迅速發展，截止到2017年，我國水溶性肥料企業登記數量超過3000家，特種肥料產品超過11000個，其中海外公司109家，產品集中度高，如Yara、ICL、SQM、HAIFA、COMPO等，國內的水溶性肥料產業早期處于大行業小龍頭的發展階段，生產企業眾多，經營分散。最近幾年隨著金正大集團等一批企業在水溶性肥料的原料供應發展和產品生產的競爭優勢逐漸顯現，國產品牌水溶肥在市場的占有率也逐年提高，推動了我國水溶性肥料產業的發展。

目前國內的水溶性肥料企業主要有小型專業水溶性肥料企業、大化肥企業和國際知名水溶性肥料企業，三者各有利弊。小型專業水溶性肥料企業的功能性產品特色明顯，農化服務的針對性強，有較高的毛利率，但規模小、銷售渠道窄；大化肥企業擁有相對更高的原料優勢和營銷優勢，覆蓋面寬，市場份額增長快；國際知名水溶性肥料企業產品質量好，但成本高，渠道依賴性強，增長勢頭有限。

中國化工信息中心統計資料顯示，2016年狹義的水溶性肥料產量為350萬噸，同比增長10%，產品登記數量超過7500個，占肥料產品登記總數的74.3%。進口水溶性肥料產品登記數為278個，占水溶性產品登記總數的3.7%，表明國外進口的水溶性肥料產品登記數量相對國內產品依舊較少。據中國化肥信息中心統計數據顯示，我國登記在冊的水溶性肥料中，微量元素水溶性肥料、含氨基酸水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料和大量元素水溶性肥料占總登記數的90%以上，而中量元素水溶性肥料登記數僅占總數的4.7%，有機水溶性肥料也僅占1.5%(圖3)。市場中的產品以粉劑和水劑為主，僅有1%為顆粒狀肥料。

圖3 水溶性肥料行業產品的生產和施用現狀Fig. 3 Current situation of product and its utilization in WSF industry

水溶性肥料生產過程主要分為物理混配型和化學合成型兩種。目前我國水溶性肥料生產中多以物理混配工藝為主。該工藝簡單，在保障原料的純度和原料之間相互兼容的情況下，水溶性肥料產品中雜質或水不溶物少，養分含量穩定。但在混配過程中，由于原料形狀、粒度、色澤等參差不齊，因此要嚴格控制其產品外觀性狀。在施用過程中，若灌溉水硬度較大，鈣、鎂含量較多時，可能會生成鈣、鎂沉淀。化學合成型水溶性肥料難點在于合成反應過程，兩相、三相甚至更多相的循環溶液在低溫冷卻結晶過程中會出現共結晶現象，易形成較為復雜的復鹽，導致產品氮、磷、鉀養分含量出現波動，進而使得通過化學反應析出的產品配比與配方差異很大。目前我國研發單位也正在積極組織力量進行化學合成型水溶肥的研制，但這類產品并未表現出更好的農學效應。

設施蔬菜和果樹水溶性肥料施用最多，占水溶性肥料總消費量的89%。沖施、噴灌和滴灌是水溶性肥料產品的主要施用方式，其中沖施對設備的依賴性低，主要選擇應用中低端的水溶性肥料，應用對象包括大田作物和蔬菜作物等。高端水溶性肥料則通過噴灌、滴灌和葉面噴施等方式應用到高附加值的經濟作物上。由此可見，經濟因素和灌溉條件是影響水溶性肥料市場應用的重要因素。

目前我國功能型水溶性肥料的開發與生產僅限于生產基礎較好的腐植酸、氨基酸和海藻酸類功能型水溶性肥料，對于其它改土、抗逆、促生和有機營養型的功能性物質開發較少。筆者在十三五項目的工作中已將篩選的一些功能性物質 (如抑菌類有機酸) 與水溶性肥料產品相結合。在功能型水溶性肥料產品的生產工藝方面，我國目前尚停留在礦質元素與殺蟲劑、殺菌劑，助劑 (如防凍劑、防結塊劑、乳化劑等)，或功能性物質簡單摻混或溶解混合，對助劑篩選與作用機理，合理混配及生產工藝技術的集成等方面的研究相對滯后。篩選和開發具有抗逆、促生、改土的功能性物質，并采用常規試驗或分子生態學方面研究揭示其作用機理，通過優化與創新功能性物質與水溶性肥料的混配工藝，保證產品穩定，可用于滴灌系統，并進行產業化生產和規模化應用，對于維持土壤健康、促進作物高產，實現減肥增效意義重大。

3.3 水溶性肥料產業存在問題

3.3.1 配方制定盲目 國內許多生產廠家過度關注肥料的包裝與宣傳，而在確定產品配方時，并沒有根據作物的基肥施用特征、作物種類以及作物各生長時期的養分需求差異有針對性配置配方，從而導致產品施用時并不能達到預期的效果。

3.3.2 生產技術落后，研發基礎薄弱 一些水溶性肥料生產技術相對落后，生產設備極其簡陋，在研發資金和技術人員的投入上嚴重不足，且技術研發與市場需求脫節。對改善生產工藝及技術、促進養分吸收、提高有效成分濃度、增加體系穩定性、提高不同原料的混配技術等的研究不夠，缺乏對螯合劑、表面活性劑、新型化合物原料、功能性物質的開發研究與應用。

3.3.3 灌溉設備不完善，水肥一體化技術應用困難灌溉行業與肥料行業存在溝通障礙，肥料企業和灌溉企業在產品和設備的結合方面存在問題，導致盲目采用高端水溶性肥料產品，此外灌溉設施存在一些設計不合理、安裝粗放、缺乏技術服務等問題，導致水溶肥應用效果下降。

3.3.4 缺乏水肥耦合效果和集成技術反饋的試驗及示范 國內水溶性肥料企業在新產品肥料的研發過程中，普遍缺乏水肥耦合和新產品技術集成的示范環節，而直接將產品推向市場，可能在施用環節上出現很多技術問題，沒有達到產品設計的真正目的。

3.3.5 水溶性肥料市場混亂 相比普通復合肥料，水溶性肥料的利潤空間較大，造成目前市面上水溶性肥料產品良莠不齊，產品不符合規范的企業很多，市場上缺乏主導品牌，高檔產品只能依賴進口。

3.3.6 價格居高不下，消費需求受限 水溶性肥料的價格遠高于普通復合肥料的價格，一方面是因為生產原料價格較貴，生產、包裝和物流成本偏高；另一方面是水溶性肥料銷售量較小，仍處于推廣階段，推廣服務費用較高，這就限制了水溶性肥料行業的發展和推廣，應用范圍嚴重受限。

3.3.7 大量元素水溶性肥料的配方比較透明，價位也受到挑戰 大量元素水溶性肥料的生產配方透明，企業之間競爭激烈，大量元素水溶性肥料的價格呈逐漸下降趨勢。在沒有更好的營銷策略和創新技術的條件下，企業之間只能通過大打價格戰來促進產品銷售、利潤受損、產品滯銷。

4 我國水溶性肥料產業發展趨勢

4.1 大量元素水溶性肥料呈原料化發展

我國大量元素固體水溶性肥料大多采用物理混配制備而成，目前其市場受到水溶性原料肥料價格高和規模化種植戶要求節約成本的雙重挑戰。種植大戶開始理性對待大量元素水溶性肥料，側重于采購性價比高的產品或者直接采購水溶性肥料原料，按照特定比例混配施用。因此未來市場中以供應氮素為主的尿素、尿素硝銨溶液 (UAN)、硝酸銨鈣和供應磷、鉀為主的磷酸二氫鉀、硝酸鉀以及硝基肥料產品或將成為市場熱點。

復合水溶性肥料趨于功能化發展。目前復合水溶性肥料除了本身提供大量、中微量元素之外，還在功能上進行擴展，譬如在改良鹽堿土方面，可以考慮在肥料中添加pH較低的肥料，如磷酸脲，液體水溶性肥料中可以考慮酸性介質配方；如果土壤含有害菌類、蟲類，在不影響肥料效果的前提下，可以考慮添加一些具有殺菌或殺蟲效果的生物農藥類活性物質。

4.2 液體水溶性肥料的發展

液體肥料又稱流體肥料，是含有一種或一種以上農作物所需要營養元素的液體產品。這些營養元素作為溶質溶解于水中成為溶液，或借助于懸浮劑的作用懸浮于水中成為懸浮液。液體肥料可分為液體氮肥和液體復混肥兩種。目前國內已經發展的液體水溶性肥料，主要包括大量元素型、微量元素型、含氨基酸型、含腐植酸型、含海藻酸型、含糖醇型等。液體肥料中一般含有2種或3種氮、磷、鉀等營養元素，還可以添加微量元素或除草劑、殺蟲劑、植物激素、生物活性物質等物質。

相比固體水溶性肥料來講，液體水溶性肥料主要有以下優點：生產過程中不需要蒸發、干燥和造粒等加工工序，生產成本低，投資少；生產和運輸過程中無粉塵、無煙霧，減少了對環境造成的污染，噪聲污染程度也會相應降低。但其也有一些局限性，如儲存及運輸成本較高，施肥時還需要配置專門的施用工具；液體肥料產品生產及儲存過程中容易出現結晶、沉淀、分層、流動性差、脹氣等問題，需要解決的技術難題多。

液體肥料是未來水溶性肥料發展的趨勢之一，美國市場出售的全部化肥中，有40%以上是液體肥料，隨著葉面施肥、滴灌施肥等施肥技術的發展，液體肥料的應用比重會越來越大。但當前我國液體水溶性肥料產品的發展較慢，受液體肥料儲運和施肥設備等的限制，液體肥料產品通常以小包裝的形式出現在市場。隨著規模化農業生產的比例提高，大包裝液體肥料所占的比例將逐漸提高。

4.3 功能型水溶性肥料的發展

針對化肥過量供給和長年連作導致的土壤鹽漬化、土壤酸化、土傳病害嚴重、養分供給失衡、植物抗性降低等問題，功能型水溶性肥料的發展是今后市場發展的熱點。一些功能性物質如生物刺激素類物質目前在市場上已經得到很好的認識和發展。

普遍應用于水溶性肥料的生物刺激素物質主要有腐植酸類、海藻提取物、氨基酸類似物、酚類化合物、甲殼素等抗逆促生型生物刺激素和保水、減少蒸騰、提高固氮、抗鹽等復雜有機高分子助劑等。歐洲是生物刺激素等功能性產品最大的市場，2015年歐洲以生物刺激素等為主的功能性物質的使用面積達300萬公頃。從2015年和2017年在意大利和美國舉行的國際生物刺激劑大會上交流的大會報告來看，國外的研究已經不僅局限于田間的效果、評價，更多的是關于功能性物質的原料開發、提取、純化以及生物作用機制等方面的研究，特別是深入到影響作物激素調控，抗逆基因的調控和表達等方面的研究越來越多。

4.4 藥肥功能結合的一體化發展

藥肥是將農藥和化肥合二為一的一種新產品，它是一種功能性肥料，既可以為農作物提供營養，又可以抑制農作物病蟲害或調節作物生長發育，農藥和化肥的“合二為一”是農資行業未來發展的必然趨勢。受登記標準和市場因素等限制，我國藥肥一體化起步較晚，處于發展初期。對藥肥行業來說，應該把肥料和農藥有機結合起來，除了加強技術創新，加強市場研究，找到合適的銷路之外，政府應出臺相關登記標準和政策，相關部門也要做好推廣應用工作，為藥肥市場積極創造有利條件。

4.5 套餐施肥模式的發展

基于水溶性肥料的產品配方是專門設計的，因此其配方特點也反映了作物基肥的施用影響、不同作物水分和養分需求規律等差異化。在肥料的施用過程必須圍繞根區水肥供應，實現滿足作物生長的水肥同步供應，結合灌溉施肥設備和技術特點，研究和集成不同區域和作物生產條件下的高效水肥協同供應模式；水溶性肥料企業要開發相關配套的產品，結合個性化的農化服務，開展套餐化施肥模式和對應的農化服務模式研究，推動“基肥＋追肥＋葉面施肥”的多元化應用，以滿足現代農業對水溶性肥料的極大需求。

作物解決方案近幾年在農資市場引起廣泛關注，它是以作物為對象，從整地、選種、播種開始到作物生長管理、收獲、儲存，乃至產品鏈等，全程統籌采用綜合土肥水藥管理技術，預防和減少對農作物產生的危害。其中具體包括植保解決方案、作物營養解決方案、土地改良解決方案、農業機械解決方案、綜合應用解決方案等。植物營養解決方案的推行是農化行業的趨勢和未來，目前作物營養解決方案理念已經越來越被企業所接受，但是如何真正地將作物營養解決方案從理念變成實踐，需要克服的困難和面臨的挑戰重重，農化企業在發展的過程中任重而道遠。這種把著眼點聚焦于作物和種植者而不是經銷商和零售商的商業思維模式是大勢所趨，我國未來農業產業的大時代也許就由此開啟。

5 展望

我國水溶性肥料產業經歷了過去十年的快速發展階段，除了葉面施肥產品豐富以外，最為引人注目的是水肥一體化技術的推廣與應用。開展產學研合作，加快水溶性肥料的生產技術革新、試驗示范和農化服務，努力降低成本，提升產品品質，提高產品性價比。完善相關產品標準，加強行業誠信體系建設，并創新技術營銷和服務模式，推進水溶性肥料的科學應用和市場開拓，保證水溶性肥料產業健康發展。

[1]陳清, 陳宏坤. 水溶性肥料生產與施用[M]. 北京: 中國農業出版社,2016.Chen Q, Chen H K. Production and application of water soluble fertilizer [M]. Beijing: China Agriculture Press, 2016.

[2]NY/T 1115-2006. 水溶肥料水不溶物含量的測定[S].NY/T 1115-2006. Water-soluble fertilizers–Determination of water insoluble matter content[S].

[3]涂攀峰, 鄧蘭生, 龔林, 等. 水溶肥中水不溶物含量對滴灌施肥系統過濾器堵塞的影響[J]. 磷肥與復肥, 2012, 27(1): 72–73.Tu P F, Deng L S, Gong L, et al. Effects of water-insoluble substance content in water-soluble fertilizers on the filter clogging in fertigation system[J]. Phosphate and Compound Fertilizer, 2012, 27(1): 72–73.

[4]閆湘, 金繼運, 何萍, 等. 提高肥料利用率技術研究進展[J]. 中國農業科學, 2008, 41(2): 450–459.Yan X, Jin J Y, He P, et al. Recent advances in technology of increasing fertilizer use efficiency[J]. Scientia Agricultura Sinica,2008, 41(2): 450–459.

[5]McCully M. The rhizosphere: the key functional unit in plant /soil/microbial interactions in the field. Implications for the understanding of allelopathic effects [C]. Wagga Wagga, NSW, Australia:Proceedings of the 4th World Congress on Allelopathy, 2005. 21–26.

[6]Marschner H. Mineral nutrition of higher plants[M]. London:Academic Press, 2011.

[7]Hinsinger, P. Rhizosphere: Nutrient movement and availability[J].Encyclopedia of Plant and Crop Science, 2004, (1): 1094–1097.

[8]Fageria N K, Stone L F. Physical, chemical, and biological changes in the rhizosphere and nutrient availability[J]. Journal of Plant Nutrition, 2006, 29(7): 1327–1356.

[9]Shen J, Yuan L, Zhang J, et al. Phosphorus dynamics: from soil to plant[J]. Plant Physiology, 2011, 156(3): 997–1005.

[10]Chan K, Van Zwieten L, Meszaros I, et al. Using poultry litter biochars as soil amendments[J]. Soil Research, 2008, 46(5): 437–444.

[11]宰松梅. 水肥一體化灌溉模式下土壤水分養分運移規律研究[D].楊凌: 西北農林科技大學博士學位論文, 2010.Zai S M. Soil water and nutrient transport under the integration of irrigation and fertilization[D]. Yangling: PhD Dissertation of Northwest Agricultural and Forest University, 2010.

[12]武雪萍, 劉國順, 朱凱, 等. 施用有機酸對煙草生理特性及煙葉化學成分的影響[J]. 中國煙草學報, 2003, 9(2): 23–27.Wu X P, Liu G S, Zhu K, et al. Effect of applying organic acids on tobacco physiology and the leaf chemical components[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2003, 9(2): 23–27.

[13]閆波, 周婷, 王輝民, 等. 日光溫室栽培番茄鎂缺乏與土壤陽離子平衡的關系[J]. 中國農業科學, 2016, 49(18): 3588–3596.Yan B, Zhou T, Wang H M, et al. The relationships between magnesium deficiency of tomato and cation balances in solar greenhouse Soil[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(18):3588–3596.

[14]Gholami A, Shahsavani S, Nezarat S. The effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on germination, seedling growth and yield of maize[J]. Proceedings of World Academy of Science Engineering and Technology, 2011, 49: 19–24.

Developing trends and challenges of water soluble fertilizer industry in China

CHEN Qing1,3, ZHANG Qiang2,3, CHANG Rui-xue1, CHEN Hong-kun2,3, CHEN Li4, LIANG Bin5, LI Jun-liang5
( 1 College of Resource and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China; 2 Kingenta Ecological Engineering Group Co. Ltd., Linyi, Shandong 276700, China; 3 State Key Laboratory of Efficient Development and Comprehensive Utilization of Nutrient Resources, Linyi, Shandong 276700, China; 4 China National Chemical Information Centre, Beijing 100029, China; 5 College of Resource and Environmental Sciences,Qingdao Agricultural University, Qingdao, Shandong 266109, China )

Water soluble fertilizer (WSF) is a new-type of fertilizer with the extension of fertigation technology.Because of the special requirements by pipe or drip irrigation, some specific criteria are drawn up for WSF,mainly in the concentrations and dissolving rates of nutrients, and the water-insoluble solid contents. This paper summarized the concept and properties of WSF through literatures reviewing and the development of industry history, reviewed the development and changes of product standards, formula, processing, functions and applications, and analyzed the theoretical basis of nutrients efficiently synthetical utilization from the rootzone supply of water soluble fertilizer. Rootzone environment and supply of water and fertilizer are the keys to regulate soil health and high productivity. It is important to integrate the nutrient supply considering formulas, rates,timings, applied position and soil environment. While the healthy root system and adopted rootzone nutrientsupply, capacity, ion balance and buffering capacity are interacted each other. This paper pointed out the importance of combination of fertilizer product, irrigation equipment, and agro-chemical service based the theoretical analyses. On the basis of the market demand, the improvement of WSF factory should be achieved by the innovation of raw materials and their related functions, together with new technology and agro-chemical service. Modifying the product registering standards and smart application technique for healthy market development of WSF are necessary. The paper also predicted that functional fluid WSF, with amino acids, fulvic acids or other organic types, would be the most competitive WSF product. Large-scale farming will lead to the development of low-price WSF product with macroelements, and the packaged fertilizers and related agronomic services will stimulate the demand of enhanced functional WSF.

water soluble fertilizer (WSF); nutrients utilization; functional WSF; fertigation technology;developing trend; challenge

2017–08–21 接受日期：2017–09–20

“十三五”國家重點研發計劃（2016YFD0200405）資助。

陳清（1968—），男，山東威海人，博士，教授，主要從事設施菜田養分管理、水溶性肥料研發與水肥一體化、設施土壤修復和面源污染防控等方面的研究。E-mail：qchen@cau.edu.cn