我國緩控釋肥的應用研究和發展建議

周 奧

（湖北大學 資源環境學院，湖北 武漢 430062）

緩控釋肥十分適合現代農業的機械化生產，特別是可以滿足種肥同播的需要，應用前景十分廣闊，被認為是21 世紀肥料產業發展的方向。我國是世界上最大的化肥生產國和消費國，化肥被廣泛應用于各類農作物上，在農業生產中起著至關重要的作用。發達國家肥料利用率為50%～60%，有的甚至高達80%；我國氮肥和鉀肥的利用率僅有30%～40%，而磷肥的利用率更低，僅為10%～25%［1］。化肥利用率低一方面造成了資源浪費，另一方面則使土壤、水體污染嚴重。現在國家大力提倡環境保護，因此合理地利用肥料是十分必要的。利用緩控釋肥替代普通化肥可以很好地緩解因施肥導致的環境污染問題，從而促進農業生產的可持續發展。

1 緩控釋肥的概念

緩控釋肥20 世紀40 年代起源于美國，隨后歐洲、日本也開始了相關研究，始終以肥料的長效、高效為主線發展至今［2］。從廣義上講，緩控釋肥是指養分緩慢釋放，或按照預先設定的釋放速率來釋放養分（以滿足作物整個生長周期養分的需要）的肥料。狹義上，緩控釋肥可分為緩釋肥和控釋肥。

緩釋肥的養分釋放速率遠小于速溶性肥料，在土壤中其養分能延緩釋放，對作物具有緩效性和長效性，但不能控制養分的釋放［3］。緩釋肥大多數為氮肥，施用后在化學和生物的作用下被逐漸分解，緩慢釋放出氮素，以滿足作物對于氮素的需求。

控釋肥是緩釋肥料的高級形式，通過各種控釋機制來使其養分釋放與農作物不同生長階段的養分需求相一致，其中包膜控釋肥是最多的一類［3］。包膜控釋肥是以顆粒肥料（單質或復合肥）為核心，表面采用水溶性無機物或聚合物包膜，通過調整聚合物降解速率來調控養分的釋放速率。

歐洲標準委員會（CEN）以肥料養分在水中的溶出率為標準，提出了緩控釋肥的具體標準。即在溫度25 ℃時，肥料中的有效養分在24 h 內的釋放率不超過15%，28 d內的養分釋放率不能超過75%，在規定時間段內養分的釋放率不能低于75%。還特別提出將專用控釋肥的養分釋放曲線與相應作物的養分吸收曲線相吻合作為標準之一［4］。

2 緩控釋肥的作用和優點

2.1 提高肥料利用率，增加作物產量

資料顯示，我國每年生產和使用的氮肥量（以純氮計算，下同）大約是2 000萬t，其中肥料的當季利用率只有30%～50%，累計利用率也只有45%～60%，因為氮肥的利用率低而造成的直接經濟損失高達239.4億元［5］。

緩控釋肥可以調控養分的釋放速率，從而減少肥料因揮發和淋溶等造成的損失，提高肥料利用率，進而提高農作物產量。謝培才等［6］的研究表明，包膜緩釋肥能有效提高氮、磷、鉀的利用率，與普通復合肥相比，在玉米和小麥上使用氮素的利用率分別平均提高了5.04%、9.14%，磷素的利用率分別平均提高了11.22%、17.52%，鉀素的利用率分別平均提高了11.26%、8.35%。麻井彪等［7］通過研究專用緩釋肥對紫色土油菜生長的影響發現，與習慣用肥相比，施用緩釋肥不僅能顯著增加油菜的生物量，而且有利于提高油菜對氮、磷、鉀養分的吸收和利用，緩釋肥施用量為675 kg/hm2時效果最佳，既能保證高產又能平衡土壤肥力。

2.2 減少氮、磷流失，保護環境

使用緩控釋肥可以提高肥料利用率，減少化肥的使用量，大大降低氮、磷等元素在土壤中的貯存量，因此避免了更多氮、磷元素因農田排水或雨水進入河流湖泊，從而降低了施肥對水資源的污染風險。

陳蕾等［8］研究發現，施加炭基緩釋肥土壤總氮的滲漏流失量比常規復合肥削減了36.6%（主要削減的是硝態氮的流失），這表明緩釋肥對減緩土壤氮素的流失和控制農業面源污染有重要作用。丁志磊等［9］研究發現，在桃樹-大豆間作農田，全部施用緩釋肥相比于施用普通復合肥，總氮流失量削減了24.99%，總磷流失量削減了34.60%，氨氮流失量削減了29.74%，硝態氮流失量削減了30.42%，這表明施用緩釋肥對于地表徑流中的氮、磷流失具有明顯的控制效果。

另外，氮肥的大量施用會導致農業土壤中的N2O 含量增加，而N2O 是一種容易造成溫室效應的氣體，可以直接破壞臭氧層，導致大氣層空洞。土壤中的N2O 排放量占N2O 總排放量的65%，而農業土壤又是其中最主要的來源。緩控釋肥的使用，能延緩肥料養分釋放速率，增加作物吸收的養分量，因此能有效地降低N2O的排放，研究表明，其降低率可達到80%［10］。

2.3 減少施肥次數，提高經濟效益

農業上大多采用一次性施肥的方式，而市面上的肥料很多都是速效高氮型復合肥，容易造成幼苗期吸收快或生長后期脫肥的風險。而緩控釋肥可以實現種肥同播，一次性施肥后長期釋放養分，達到作物生長與養分釋放同步，滿足作物整個生長期的養分需要。這樣既減少了施肥次數和數量，又節約了勞動力成本，從而提高了勞動生產率。

魏平［11］研究緩釋肥在早春馬鈴薯生產上的應用效果，結果表明早春馬鈴薯施用緩釋肥比常規肥料增產12.21%，同時減少了追肥的人工費用，施用緩釋肥純收入比常規施肥增加了7 162.8元/hm2，比自配肥增加了4 077.6 元/hm2。黃華等［12］的研究表明，水稻完成生長需要施用常規肥料7次，而施用緩釋肥只需4次，減少了施肥次數，有利于節約人工成本。

緩控釋肥料還可以在一些高附加值的經濟作物（果樹等）、花卉等上使用，可以提高經濟效益。

2.4 保證作物生長安全，提高作物品質

研究表明，大量施用氮肥將會導致農作物的病蟲災害增多和品質下降，而緩控釋肥的施用可以有效防止農作物對氮素的過量吸收［13］，從而提高農作物的品質。而且緩控釋肥的養分可以根據農作物的生長規律釋放，使作物生長更強壯，增強了抗病蟲災害的能力。吳麗艷等［14］通過研究不同緩釋肥對大棚番茄生長、產量及品質的影響發現，番茄施用兩種緩控釋肥都比施用常規化肥品質好、病蟲害少。顏冬云等［15］的研究表明，控釋復合肥施用40 d后，養分釋放達到高峰，番茄品質比施用普通復合肥更好，對防治病蟲害有良好的效果。

3 我國緩控釋肥的發展歷程和現狀

3.1 發展歷程

我國緩控釋肥研究起步相對略晚，但隨著近年來土壤、水體和大氣污染的加劇，人們對食品安全問題的重視，以及社會資源消耗加劇等多方面的問題和壓力，促進了緩控釋肥的技術研發與產業化迅速發展。

20 世紀60 年代末，中國科學院南京土壤研究所最早開始長效氮肥的研究，首次研制出了包膜長效碳酸氫銨。同時，在上海、福建、湖南和黑龍江等也開始了試驗性研究［2］。1974 年，中國科學院南京土壤研究所研制出了既能控制肥料養分釋放，又能抑制氨揮發的鈣鎂磷肥包膜碳酸氫銨，肥力效果良好，增產作用顯著［16］。

20 世紀80 年代中期，包膜控釋肥研究受到進一步重視，國內很多家科研院所或工廠具備試驗和研制緩控釋肥的設備和條件。1985 年，北京市化工研究院與北京市園林科學研究所開發了一種酚醛樹脂包膜復合肥料，并以“花果樹”品牌長效化肥投放市場銷售。1987年，中國科學院石家莊農業現代化研究所成功開發了涂層尿素并通過鑒定［17］。

20 世紀90 年代，國內開始系統地研究包膜尿素肥料，中國農業科學院、中國農業大學、華南農業大學、沈陽農業大學等科研院所先后研制出了淀粉包膜尿素、聚乙烯醇包膜尿素、穩定尿素和復合型長效尿素等新品種，并開發出了相應的制造工藝［16］。

進入21 世紀后，我國緩控釋肥料進入快速發展階段，研究日益成熟，而且實現了大規模的產業化發展。樹脂包衣、脲醛類、硫包衣和生化抑制劑穩定性肥料等相繼研究成功［7］，緩控釋肥料產業進一步發展。

但目前我國緩控釋肥的利用量占比仍然不高，據調查資料顯示，2015 年我國緩控釋肥利用量約200萬t，占肥料總消耗量的比重僅為1%左右。不過令人欣慰的是年度消耗量平均每年增加20%［18］。

3.2 現狀

據資料顯示，2006—2015 年，我國緩控釋肥料產量的年均復合增長率約為25%，2015年緩控釋肥產量達到330 萬t，占世界總產量的50%以上，我國已經成為世界最大的緩控釋肥料生產和消費國。這10年間，我國推廣使用緩控釋肥料的面積約3 500 萬hm2（5.25 億畝），產銷量超過2 100 萬t，實現了節約開支并增收1 100億元［19］。可見，我國的緩控釋肥行業處在蓬勃發展階段，正煥發著巨大的活力。

農業部于2015 年2 月提出到2020 年化肥使用量零增長的行動方案，同時工業和信息化部提出了《關于推進肥料行業轉型發展的指導意見》，給緩控釋肥行業的發展帶來了政策上的驅動力。很多氮肥企業處于虧損狀態，還有土地流轉加速、經濟作物種植增加、人口成本等因素都會進一步推動緩控釋肥行業的發展。據估計，未來幾年緩控釋肥料的年均復合增長率在10%～15%，到2025年，我國緩控釋肥年均產能有望達到755 萬～1 126 萬t，產值在200億～300億元［20］。

4 我國緩控釋肥發展建議

多年來，由于施肥不當易造成環境污染問題，使低污染、高效率的緩控釋肥成為肥料發展的必然趨勢。但使用緩控釋肥仍然存在一定的問題，比如生產成本和價格相對較高，生產技術有待提高，推廣宣傳力度不夠，專用肥料偏少等。現在國家將化肥行業發展目標指向產品轉型，大力提高化肥利用率和產品質量，大力發展新型肥料，重點發展緩釋肥、控釋肥、專用肥和功能肥等。大力發展緩控釋肥符合我國提出的創新、協調、綠色、開放、共享五大發展理念。

4.1 增加政策和資金扶持力度

大力發展緩控釋肥是一項利國利民的行動，需要得到國家層面政策和資金的大力支持。好的政策引導，可以讓化肥企業看到商機，從而激發企業活力，增加對緩控釋肥的研發投入。充足的資金支持，也能保證科研院所和企業進行大量研發生產。

4.2 加強技術研發，降低生產成本

當今世界的競爭是科技的競爭，是核心技術的競爭，誰掌握了核心技術，誰就站在了科技發展的制高點。緩控釋肥作為21 世紀肥料產業發展的方向，應該加強其核心技術的研發，更新生產設備，改善生產工藝。

緩控釋肥的價格一般比普通肥料高1倍，而聚合物包膜肥料的價格更是普通肥料的3～8 倍。因為化肥屬于易消耗品，相對的高價也是限制緩控釋肥發展的主要原因。因此，要在包膜材料上重點突破，研發出更容易降解、成本更低的包膜材料，從而降低生產成本。

4.3 開發專用型緩控釋肥

我國國土面積遼闊，土地類型多種多樣。不同地區的土壤在成分、溫度、濕度、pH 值等方面都會不同，施用緩控釋肥會產生不同的效果。結合土壤性質和作物需求施用專門的緩控釋肥，能提高作物養分利用率，促進作物增產。因此，必須要根據土壤類型和作物種類開發不同類型的緩控釋肥，以達到專肥專用，精準施肥。

4.4 加強產品推廣，提高農民對產品的認知

宣傳緩控釋肥料的作用，使農民了解緩控釋肥的優點，對建設資源節約型和環境友好型社會具有重要意義，將更有利于實現農業的可持續發展。基層社區組織可以成立宣傳專班，積極宣傳緩控釋肥的作用和好處。有能力的企業還可以設立施用緩控釋肥的試驗田，加強對農民的培訓，引導他們合理施用肥料。

4.5 加強市場監管，促進產業健康發展

為了保證肥料行業的健康可持續發展，必須加強市場監管，對一切假冒偽劣行為說不。堅決打擊無資質的小作坊式生產，實現監管機制常態化。企業自身也要樹立責任意識，做到不制假、不售假，不做虛假夸大宣傳，保證緩控釋肥的生產質量。大企業要做好帶頭示范作用，共同促進緩控釋肥產業的健康發展。

5 總結

緩控釋肥是21 世紀肥料產業發展的重要方向，對維護我國農業安全特別是糧食安全、促進新時代的農業可持續發展具有重要意義。可以說，緩控釋肥是肥料產業的一次“革命”，利用好緩控釋肥將有利于改善我們的生存環境，將會出現更多的“綠水青山”和“金山銀山”。盡管現在緩控釋肥還有一些不足，但這正是我們所需要努力的地方，相信緩控釋肥產業的明天會更加美好！