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国内外新型肥料技术现状与发展趋势中海石油化学股份有限公司科技发展部中国植物营养与肥料学会新型肥料专业委员会副主任沈兵2011-3-15089339-005一、新型肥料的定义二、主要新型肥料研究应用现状三、新型肥料研究方向四、新型肥料的几点思考汇报提纲089339-005为了与传统化肥相区别，把改性化肥、含微生物菌剂的有机肥、添加功能制剂的有机或无机复混肥称为新型肥料。因此可以这样定义：以能提供植物矿质养分的物质为基础，通过物理、化学或生物转化作用，使其土壤和作物的营养功能得到增强的物质叫新型肥料（新型肥料是指那些以提高养分利用效率或改善养分利用条件为主要功效，而作为商品肥料出售的物质）。新型肥料的含义超出了传统肥料的范畴，是肥料家族中不断出现的新成员、新类型、新品种，其内涵是动态发展的，它是肥料产业创新发展的原动力。一、新型肥料的定义：089339-005新型肥料的发展进程089339-0051.是否能够提高传统化肥的性能、功能和效率2.肥料的理化性质是否改变，提高了产品的商品性3.生产工艺水平是否处于国际国内领先水平4.是否具有良好的社会、经济和环境效益5.是否应用最新科学技术成果6．是否具有可持续性特征，对土壤不会造成伤害新型肥料的界定089339-005缓/控释肥料、微生物肥料、有机肥料、叶面肥料、增效复合肥料和尿素等种类符合新型肥料高新技术的定义和界定条件。目前新型肥料还没有完善的分类体系，以新型肥料的新功能和新特性将新型肥料分为：缓控释肥料、生物肥料、商品有机肥料、叶面肥料、增效肥料；也可以按照肥料所含主要基础原料分为：改性化肥、生物有机肥、其它含养分制品等。新型肥料的分类二、新型肥料--包膜控释肥的研究历史在20世纪30~40年代，各种含氮有机化合物（化合成缓释氮素产品，如：CDU、IBDU、UF）在欧洲和美国得到了长足发展，之后的60、70年代，对颗粒肥料进行包裹形成包囊肥料（包膜肥料）的技术开始广泛兴起，一般认为1961年美国的TVA研制成功的硫衣尿素是包膜肥料研究的开端。Boller和Graver在1961年申请了主张使用环氧/聚酯系统树脂包膜复合肥料的专利，专利申请者是美国的ADM公司，SierraChemicalCompany采用这些专利，注册商标名称为“Osmocote™”并很快变为“TheFoundationforPlantNutrition™”的控释肥料，“Osmocote™”的商标于1993年被美国TheScottsMiracle-GroCompany购买。Stansbury等人在1964年申请的专利中描述了使用沥青和微晶石蜡（23wt%）和CaCO3包裹（NH4）2SO4而成的缓释肥料。1974年日本窒素公司在美国申请的专利中详细介绍了生产聚烯烃包衣肥料的方法，并开发了商品名称为“Meister™”的控释肥料，1987年Moor发明了“耐磨控释肥料”的方法，他们利用水溶性的含氨基的肥料作为核心，利用氨基的亲核作用和一些含亲电基团的化合物反应结合，形成聚合物包膜层。1988年以色列的Blank使用一些高粘性不饱和油和低粘性不饱和油，用转动盘设备进行反应交接成膜。二、新型肥料--包膜控释肥的研究历史随后日本的Fujita在1991年以聚乙烯基醋酸纤维素为主要材料的可降解膜；1992年美国的Thompson等人使用氯化聚偏二乙烯橡胶作为主要包膜材料，并开发为现在的“Osmocate™”的控释肥料。Detrick于1993年、1994年和1999年在开发了使用聚合二甘醇3,4-三乙酸胺多元等聚合物或化合物包裹硫衣尿素的方法和设备，使用这些技术生产的控释肥料包括“Polyon™”和“TriKote™”等品牌。Goertz等人2000年的专利中描述了二环戊二烯同一些醇酸树脂（比如亚麻油、大豆油）聚合成膜生产树脂包膜肥料的方法。2001年日本Hirano等人通过在聚乙烯材料中添加填充剂的办法，发明了具有“S”型释放特性的热塑性聚烯烃包膜尿素的生产方法，该研究成果标志聚合物包膜肥料技术迈上了一个新的台阶.2000年Geiger等人利用多元醇于肥料氮素中的氨基结合，然后用异氰酸盐与多元醇反应成膜，之后包裹有机蜡，这样的方法使包膜肥料的生产成本大大降低，使得包膜肥料的大量应用成为可能，该专利由Agrium所有，该公司开发的“ESN™”是使用这项技术生产的。中国缓控释肥料的研究--探索阶段及其成果缓控释肥料的探索阶段处于20世纪60年代至“十五”计划以前。主要成果如下：1）20世纪60～70年代中科院南土所李庆逵院士主持的长效碳铵。2）1973年，辽宁盘锦农科所研制的沥青石蜡包膜碳铵等。3）1985年郑州大学工学院许秀成等人利用钙镁磷肥包裹尿素,以氮磷泥浆为粘结剂,制得具有适度缓效的包裹型复合肥料。中国控释肥料研究--普及阶段及其成果“九五”、“十五”是我国控释肥料研究普及阶段中国科学院南京土壤研究所（周建民研究员）中国农业大学（曹一平等教授）沈阳生态研究所（武志杰研究员）华南农业大学（樊小林教授）中国农业科学院（赵秉强研究员）山东农业大学（张民教授）北京市农林科学院（徐秋明研究员）——等多所大学和科研所的科技工作者——承担了国家和地方的控释肥料研制课题中国控释肥的研究突破-十一五期间标志：“十一五”国家科技部立项“新型高效肥料创制”的科技支撑计划项目“控释包膜技术研究”（共性关键技术研究）“树脂包膜控释肥料关键技术集成及产业化”（技术集成及产业化）山东农业大学金正大肥业华南农业大学南京土壤所中国农业大学北京农科院施可丰、首创、隆源缓/控释技术和已研发的缓/控释肥料种类类型产品尿素和脲醛的缩合产物：UF、IBDU、CDU硝化和脲酶抑制剂：DCD、HQ包膜和包囊肥料（控释肥料）：PCF、SCU主要的开发商及其生产的产品和采用的技术公司产品技术特征ScottsOsmocote®淳酸树脂技术AgriumESN®反应层包膜工艺AglukonSpezialdüngePlantacote®树脂包膜BASFBasecote®聚烯烃包膜HaifaMulticote®脂肪酸处理树脂包膜Chisso-AsahiNutricote®聚烯烃包膜金正大、首创Kingenta,Susagri聚烯烃包膜汉枫、乐喜施Hanfeng,luxecote硫包衣、肥包肥二、新型肥料之一缓/控释肥无机包裹肥料稳定性肥料硫包衣尿素聚合物包膜肥料有机无机复混肥研究历史：膜材随整个科技进步在演变：硫磺树脂肥包肥聚乙烯乳液聚氨酯包膜控释肥料生产工艺研究进展评述无溶剂表面反应包膜技术和工艺特点聚氨酯2-4%包膜数量控释肥料CRF植物油固化剂助剂表面反应原位反应成膜示意图二、新型肥料之一缓/控释肥Region198319952000200420062010Unitedstates*202,000356,000414,300569,000590,000600,000WesternEurop**7,6008,700108,200120,900125,000130,000Japan***44,000119,00092,60097,000110,000120,000China200,000350,000700,000Canada150,000150,000Total253,600483,700615,100986,0001275,0001700,000缓/控释肥料生产消费情况美国AgIndustriesResearch&Consulting公司2011年1月提供缓/控释肥在国内的应用2009年我国缓释肥料产量（万吨）脲醛类肥料,10肥料包裹肥料,5树脂包衣肥料,5硫包衣肥料,30酶抑制稳定性肥料,202009年我国缓释肥料产量（70万吨）缓释肥料从20世纪70年代开始，到今天经历了探索起步（20世纪80年代）、初步发展（20世纪90年代）和快速发展（2000年以来）三个阶段。2009年我国缓释肥料产能（万吨）酶抑制稳定性肥料,60肥料包裹肥料,35树脂包衣肥料,55硫包衣肥料,80脲醛类肥料,20脲甲醛化学稳定性或微溶性氮肥养分释放机理脲甲醛（UF）尿素铵态氮（NH4+）亚硝态氮（NO2-）硝态氮（NO3-）微生物分解脲酶分解亚硝化细菌硝化细菌由于脲甲醛不溶于水，所以在土壤中不易淋失，而被贮备在土壤中，当条土壤微生物活性增强和有利于植物生长时，脲甲醛即可进入微生物分解和氮素释放过程。主要企业—住商稳定性肥料养分释放机理控制水解NH4+脲酶抑制剂硝化抑制剂尿素尿基复肥NO3-减少淋失控制硝化减少挥发NH3N2O/NO/N稳定性肥料指添加脲酶抑制剂、硝化抑制剂或同时添加者两种抑制剂的尿素或复混肥料。脲酶抑制剂——延缓尿素的水解硝化抑制剂——抑制铵态氮（尿素水解产物）转化成硝态氮在雨水比较少，淋失损失少和无大水漫灌的条件下能更好的发挥效果。硫包衣尿素（SCU/PSCU）技术和工艺TVA法改良TVA法CIL法凝结包裹工艺喷动床工艺PCSCU法•技术关键：将硫磺熔融后，在高压下喷涂在预热处理的尿素表面，然后再在其表面喷涂蜡质或聚合物，密封硫磺包裹产生的孔隙或裂隙。•典型企业—汉枫肥业肥料包裹技术和工艺肥料包裹技术，主要是利用有机的或无机的粘结剂等将具有巨大表面积、内表面积无机矿物（如钙镁磷肥、膨润土、蛭石、腐植酸、凹凸棒等）或碳粉（如竹炭粉）包裹在肥料表面，形成一层包裹层以阻碍肥料的溶解，并吸附溶出的养分。核芯（尿素、硝铵、磷铵、氯化铵）包裹层（钙镁磷肥、磷矿部分酸化、二阶金属磷酸铵钾盐）FCMP夹层（钾肥、微肥、调节剂、农药）研究机构-郑州工业大学、华南农业大学、乐喜施二、新型肥料之一有机-无机复合肥50--60年代，技术特点是总结农民传统经验，完善有机肥积、制、保、用技术。研究重点，一是高温堆肥的发酵条件，二是厩肥的积制方法，三是沤制和草塘泥制有机肥。70—80年代，研究重点一是沼气发酵，二是对有机肥与无机肥相结合施用的肥料效应进行了大量应用基础研究。80年代末以来，我国农业生产形势和方式发生料很大的变化。研究的重点，一是秸秆直接还田技术；二是工厂化处理畜禽粪便和农业加工企业生产的废弃物生产商品化有机无机复合肥技术。特别是十一五科技支撑计划的实施，对有机肥的理论和应用起到了积极的推进作用。有机-无机复合肥的地位我国现代农业种植与养殖脱节二、新型肥料之一有机-无机复合肥等氮条件下有机无机复混氮肥对玉米氮素利用率（%）的影响氮肥水平尿素（U）有机物料（A）有机无机复混（AU）低氮（105kg/ha）-15.81-13.5519.56中氮（210kg/ha）18.849.5132.97高氮（315kg/ha）20.218.1825.14发展有机无机复合（混）肥料优化化肥养分高效利用赵秉强等，2010二、新型肥料之一有机-无机复合肥有机-无机复合（混）肥的生产中国有机肥进行系统研究始于20世纪30年代，在50、60年代，技术特点是总结农民传统经验，完善有机肥积、制、保、用技术。研究重点，一是高温堆肥的发酵条件，二是厩肥的积制方法，三是沤制和草塘泥制有机肥。70、80年代，研究重点一是沼气发酵，二是对有机肥与无机肥相结合施用的肥料效应进行了大量应用基础研究，90年代之后，研究的重点在有机肥腐熟和有机-无机生产工艺技术研究。有机-无机复合（混）肥的生产对于有机无机肥的生产，难度要比单纯的有机肥或无机肥难度大，两者的物性结合是难点，有机物的添加如果超过30%，产品的强度下降，水分容易超标，造成存储过程中无机肥料溶出，产品易结块和粉化。有机-无机复合（混）肥生产的关键工序是造粒，决定了有机-无机复合（混）肥产品质量的关键技术。我们按照成立方法进行生产工艺的分类，主要有挤压法、团粒法、喷浆造粒法等。功能菌实验室小试发酵罐功能菌工厂化发酵生产起爆剂堆肥模式条垛式二、新型肥料--生物有机肥最近20多年里生物肥料研究领域不断拓宽，溶磷、解钾等微生物肥料新产品不断问世。研究范围主要包括抗病作用、根际营养竞争、有导致无抗性和分泌降解病原微生物的酶等。加拿大研制出“根瘤菌+