我国缓控释肥料的现状和发展方向

我国缓/控释肥料的现状和发展方向

来源： 《中国土壤与肥料》.-2008（4）.-1-4 作者：张夫道等 阅读次数： 133

1 现状

1.1 百花齐放是我国缓/控释肥料研究的最大特色

1972年中国科学院南京土壤研究所李庆逵院士在我国首先开展缓释肥料的研制，基本上与日本同期研究。1985年原郑州工学院许秀成、李菂苹使用磷酸铵钾盐包裹尿素成功。至目前为止，我国已发展为世界上缓/控释肥料种类最多的国家。 1.1.1 包膜型缓释肥料 1.1.1.1 包膜材料

(1)热塑性材料：包括废弃地膜材料和树脂材料。 (2)废弃物改性材料。

(3)化成材料：在包裹肥料颗粒过程中，材料之间、材料与肥料养分之间发生化学反应而成为防水膜。(4)无机材料：硫磺，磷酸铵钾盐，高岭土，蒙脱土，硅藻土等。 (5)水溶性混聚物材料 1.1.1.2 包膜设备

(1)底喷式流化床，又称为流化床喷动塔。 (2)转筒连续装置。 1.1.2 内质型缓释肥料

使用水溶内质性缓释剂与尿浆或NPK料浆充分融合技术，达到肥料氮缓慢释放的肥料，适用于高塔复混肥和尿素装置直接生产缓释肥料，也适用于半料浆法缓释复混肥料生产。 1.1.3 胶结型(或称胶粘型)缓释肥料

使用具有胶结性能(胶粘性能)的缓释剂将肥料粉末粘结成具有缓释性能的圆颗粒肥料，适用于转鼓造粒的复混肥和缓释钾肥。 1.1.4 缓释型BB肥

(1)将缓释尿素与颗粒状磷、钾肥或复混肥料掺混而成的肥料。

(2)按不同作物生育期需肥量将不同时间段释放的缓释肥料掺混而成的肥料。 1.2 自主创新形成了我国缓/控释肥料的独特体系

我国缓释肥料的研制从起步阶段走的就是自主创新的道路，而且，一直围绕大田作物专用缓释肥料开展科研工作。纵观我国缓释肥料行业，除了树脂包膜和硫包膜技术是引进日本、美国和加拿大技术并经过改进外，肥包肥技术、废弃物改性技术、化成材料包膜技术、水溶性混聚物技术、保水型缓释尿素技术、内质型缓释肥料技术，胶结型缓释肥料技术、缓释BB肥技术、缓释钾肥技术等均是我国科学家首创的，到目前为止，已获国内外授权的发明专利有20余项。 1.3 产、学、研有机结合加速了缓/控释肥料产业化

我国缓/控释肥料的特点就是科研院所和高等院校与企业密切合作，实验室研究与工厂的中试和规模化生产相结合，大大缩短了产业化的周期。目前，我国已投产的厂家年生产能力为240多万t。 1.4 各类缓释材料和工艺设备的优缺点 1.4.1 树脂类材料和工艺设备的优缺点 1.4.1.1 优点

采用树脂类材料包膜肥料养分释放时间长，其中肥料氮素的释放时间可长达500d。欧美和日本等发达国家在草坪、花卉和林木上施用，特别是欧洲和美国严禁在耕地上施用。 1.4.1.2 缺点

(1)树脂在土壤中很难降解，通常降解期为30～50年，树脂包膜尿素中树脂含量为13%～20%，也就是说，每100kg包膜尿素中含有13～20kg树脂，长期施用，必然破坏土壤的物理结构，比塑料地膜破坏力更大。日本有两种可降解树脂材料，一种是树脂与淀粉的混合物，淀粉被微生物分解后，树脂壳呈筛状物或崩解成碎片状残留在土壤中，仍会破坏土壤结构；另一种是光降解树脂，倘若制作成地膜，见光后可缓慢降解，若用作膜材，地下无光，则不能降解。

(2)影响肥料氮含量，例如树脂包裹尿素，含氮(N)量33%～40%，也就是说，农民购买100kg缓释尿素，只有80～87kg尿素，其它为污染物树脂。

(3)树脂包膜型缓释肥料采用底喷式流化床，受鼓风机的鼓风量限制，其产量一般为1t/h，世界上最大的也只有3～5 t/h，若欲提高产量，需制作很多流化床，耗能、耗工、费时。 1.4.2 硫磺类材料和工艺设备的优缺点 1.4.2.1 优点

(1)适合于缺硫土壤上施用，对环境无污染。 (2)包膜效果较好，缓释时间长。 1.4.2.2 缺点

(1)硫磺性能较脆，肥料包膜时，易出现微小的裂纹，影响缓释效果。为了弥补缺陷，包硫后还需补包

一层树脂。

(2)降低肥料氮含量，硫包膜尿素含硫(S)量为18%～20%，也就是说，农民购买100kg硫包膜尿素，只买到80～82kg尿素，18～20kg硫磺。我国耕地土壤基本上不缺硫，只有油料作物施用硫肥有效。在南方酸性土壤上长期施用硫磺，土壤将进一步酸化；在北方石灰性土壤上长期施用硫磺，将改变土壤生物区系(包括微生物和土壤动物)和土壤微生态环境，不利于作物生长和土壤健康。

(3)加工设备采用流化床，其缺点与树脂包膜材料相同。 1.4.3 水溶性聚合物材料和工艺设备优缺点 1.4.3.1 优点

(1)环境友好型，在土壤中易降解，其降解产物进入土壤有机-无机复合胶体内，提高土壤有机-无机复合体含量，而土壤有机-无机复合体是土壤肥力的核心。

(2)无论内质型还是包膜型缓释肥料，均可规模化连续生产。 1.4.3.2 缺点

(1)由于是水溶性材料，在包裹尿素时，尿素表面溶解，因此工艺条件较苛刻，要求“三迅速”，即迅速包膜，迅速烘干、迅速冷却。

(2)由于是水溶性材料，胶团直径为纳米-亚微米级，包膜时间短，膜厚度仅为微米级，肥料养分释放比树脂和硫磺包膜尿素快，时间较短，最长可达到200d，适宜于大田作物上施用。

(3)包膜设备尚需进一步完善。 1.4.4 磷酸铵钾盐材料及工艺设备的优缺点 1.4.4.1 优点

肥膜和肥核(又称肥心)均可为作物提供养分，无副产物，是最环保的缓释肥料。 1.4.4.2 缺点

(1)与树脂和硫磺包膜缓释肥相比，养分释放相对较快，适宜于在大田作物上施用。 (2)采用圆盘包膜，生产量相对较低。 2 存在问题和商榷

2.1 对缓/控释肥料的界定不规范

(1)缓释肥料和控释肥料的界定不清 无论在学术界还是在肥料行业内，对缓/控释肥料的界定不统一，有的称为缓释肥料，有的称为控释肥料，有的称为智能肥料；有的将树脂包膜型肥料称为控释肥料，将其它材料包裹的肥料称为缓释肥料。

“缓释”和“控释”是两个不同的概念。我国《肥料标识、内容和要求》的国家标准GB18382-2001

规定了“缓效肥料(slow-release fertilizer)的定义：养分所呈的化合物或物理状，能在一段时间内缓慢释放供植物持续吸收利用的肥料。”世界标准化组织(ISO)对缓释肥料(Slow-release-fertilizer)的定义：一种肥料所含有养分是以化合物或以物理状态存在，以使其养分对植物的有效性延长。建议对缓释肥料和控释肥料做出以下界定：“缓释肥料：采用物理、化学和生物方法使肥料氮在一段时间内于土壤中缓慢释放，对作物的有效性比原来的氮肥延长，该类肥料称为缓释肥料”；“控释肥料：肥料养分释放速率与作物各生育期需肥规律基本吻合，该类肥料称为控释肥料。”缓/控释肥料即为缓释肥料和控释肥料，二者是并列关系。

(2)将缓释氮肥与缓释氮磷钾复混肥相混淆 从20世纪60年代初美国学者研制硫包裹尿素至今，国内外科学家研制缓释肥料的目的是为了提高氮素化肥的利用率，其中氮肥的主要品种是尿素。从化学成份上，尿素颗粒内、外基本上是均一的，复混肥的成份相对来说是非均一的，而且各个厂家的氮、磷、钾配方和辅料，工艺设备均不一样。因此，不能将缓释尿素氮(或缓释氮肥)与缓释复混肥料氮混为一谈，这是其一；其二，不能将缓释氮与缓释磷或缓释钾混为一谈。众所周知，肥料氮进入土壤后很快转化为硝态氮(NO3--N)，易于流失；水溶性磷进入土壤后，迅速被土壤矿物吸附固定，对于磷，不是“缓释”，也不是“控释”，而是促进释放减少固定。至于钾，因作物而论，只有烟草和大棚茄果类蔬菜较特殊，它们大约在移栽后50～60d进入吸收钾的高峰期，北方土壤正值天旱，钾易被土壤矿物吸附固定，在南方和在大棚中降雨或浇水濒繁，钾易被淋失，因此，肥料钾需要缓释和控释。其它作物则不需要。

(3)养分溶出率与肥效不能等同 目前，有些单位套用欧盟应用于草坪、花卉的缓释尿素推荐标准：即25℃水温满足3个条件：24h初级溶出率≤15%，28d≤75%，规定时间≥75%。该标准对大田作物很难使用。实验室测定的养分释放率仅是相对数值，不等于田间肥效。例如，尿素氮(N)在25℃水中1～5min全部溶解，在土壤中15d基本转化，其肥效可达30d左右。肖强的博士论文研究结果，在黑土、褐潮土和红壤中，4种缓释肥120d的氮素(N)累积释放率为79%～88%；25℃下在装有粒径0.25～1mm、0.16～0.25mm、0.08～0.16mm、<0.08mm河砂的砂柱中，氮素(N)6～7h、5～6h和4～5h累积溶出率分别为68.93%、73.99%、77.24%和80.4%。每小时淋洗1次，每次缓释肥在水中的浸泡时间为5min。缓释肥氮素(N)在水中与3种旱地土壤中释放速率相比较，在水中1min氮素(N)释放率相当于在土壤中3.4～5d。从作物需氮规律上看，所有大田作物(包括茄果类蔬菜)，前期需氮(N)量大约占总需氮量的1/3，中、后期占2/3。这就是说，对于大田作物而言，氮素(N)初级释放率以30%～40%为宜。大田肥效试验结果，缓释尿素在水中0.5～2h全部溶解，可基本上满足旱地和水田作物的需要。

(4)应正确对待缓/控释肥料的效果 根据各种作物单季和田间定位肥效试验结果，缓释肥料氮的利用率可提高10～30个百分点，足以显示缓释肥料的优越性。但是，也应该看到，随着原材料的涨价，树脂

和硫磺包膜型缓释肥料的效果与附加价格呈现不平衡，需要技术升级，降低生产成本。 2.2 分析测定方法不统一 2.2.1 淋洗方法不统一

淋洗管各种各样：直接使用滴定管淋洗，使用自制的淋洗管淋洗，使用自制的砂柱管淋洗等。 不同的淋洗管其淋洗结果是不一样的，而且均是从上至下倒水，对肥料必然产生冲击力。最科学的方法是有一根侧管直通淋洗管底部，从侧管中加水，可消除上述弊病。 2.2.2 氮素测定方法不一致

大多数学者采用经典的肥料全氮测定方法，近年来个别学者在肥料行业内积极倡导使用电导率法测定水淋出氮素(N)含量，这是误导。电导法测定铵态氮(NH4+-N)效果很好，但对于酰胺态氮[CO(NH2)2-N]和硝态氮(NO3--N)灵敏度很差。包膜尿素氮的形态为酰胺态氮，即使是复混肥，特别是高浓度养分的复混肥，大多数厂家采用尿素为氮源，有的厂家为了提高蔬菜和烟草对氮的吸收速度，还添加了很大比例的硝态氮肥，使用电导率法很难测定。 2.3 缺少大家认可的缓/控释肥料标准

由国家化肥质量监督检验中心(上海)和山东金正大生态工程股份有限公司起草、由国家发改委2007年4月13日发布的“缓控释肥料”行业推荐标准(HG/T-3931-2007)，标志我国对缓/控释肥料的管理进入正轨。但是，该标准仅仅是树脂包膜型缓释复混肥企业标准，无论是指标、名词界定、测定方法等均不为学术界和肥料行业的厂家所接受，拟进行修改。

我国的缓释肥料品种之多居世界之最，有针对草坪、花卉的树脂和硫磺包膜型缓释肥料，有针对大田各类作物的环境友好型缓释肥料。特别是农用缓释肥料，每种作物生长发育期不同，对养分释放时间要求也不一样，需要不同时间段释放养分的缓释肥料。由于各生产厂家缓释材料不同，缓释肥类型不同，应制定相应标准。例如，树脂包膜型缓/控释肥料，硫包膜型缓/控释肥料，肥包肥型缓/控释肥料，胶结型缓/控释肥料，内质型缓/控释肥料，化成型缓/控释肥料，尿酶抑制剂型长效肥料，BB肥型缓/控释肥料等，一个标准无法涵盖我国所有的缓释肥料品种。 3 发展方向

我国缓/控释肥料总的发展方向是环境友好、生产成本低、作物专用型。工艺上，包膜、内质、胶结型并重；材料上，有机材料与无机材料复合而成的有机-无机复合材料；作物上，以大田作物为主，以草坪、花卉、林木为辅，百花齐放，共同发展。 3.1 树脂类缓释材料的发展方向

提高树脂类缓释材料降解性能的途径有两个：一是以改性淀性为主要原料，加入树脂共混而成的材料，