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-1-简要技术说明及主要技术性能指标1.任务来源：中科院、安徽省离子束生物工程学重点实验室开创了离子束生物工程新领域。在安徽省重大科技攻关“控失型专用复合肥的研制和产业化”（08010302117）、安徽省发改委“控失化肥产业化预研”、中国科学院重要方向性项目“化肥控失机制及其肥效和损失途径研究”和合肥物质科学研究院重大基金“巢湖富营养化水体污染控制、修复、监控关键技术”等研究中集成创新，提出从源头上消减巢湖流域农业面源污染的化肥控失概念，应用国家攻关项目“离子束应用技术研究”（2001BA302B）和863“离子束植被改良与新材料联用治沙技术”（2002AA327070）成果——壳聚糖、生物表面活性剂和保水剂等材料，通过物理化学改性，研究它们与化肥养分相互作用，创制了化肥控制流失新技术和新产品——化肥控失剂，由安徽帝元生物科技有限公司实现其产业化。2.应用领域和技术原理:应用领域：技术应用于化工领域中环境友好、高效新型化肥的创制，重点解决化肥养分流失和挥发问题，促进产业结构调整和产品升级换代。技术原理：对植物（包括蓝藻）而言，不管营养从哪里来、以什么形式供给，能被吸收的都是以无机盐离子的形态出现。这种无机盐分子的尺度与水分子属同一个量级，容易流失和挥发。项目创制了一种控制化肥养分损失的添加剂——化肥控失剂。其原理是：在水相中，一种经过物理化学改性的天然纳米材料——凹凸棒晶，通过氢键、范德华力和粘滞力与化肥分子相互作用，形成微纳尺度的互穿网络，‘放大’了化肥分子的空间尺度而被土壤截留，“定植”在植物根系周围，通过植物自吸收方式为植物提供足够的养分，保证整个生长期对养分需求，富余养分留存在土壤中，可供下季作物继续吸收利用。-2-化肥养分控失剂是一种无嗅、无味、无毒的固体粉末，表观密度0.4-0.6（g/mL）,细度≤150－200(目)；有一定的吸水性，遇水呈絮状,膨胀倍数≥3。所用材料为绿色环保、自然降解的有机或无机物，长期施用可以改善土壤理化性状，具有保水松土、固养蓄肥、节肥减排，在增产增效基础上降低农业面源污染和保护自然生态环境的特点。3.性能指标：化肥养分控失剂性能指标由下列性质和参数表征：（一）添加量与投入/产出比：化肥中控失剂添加量为5—8%，等养分成本仅增加3%-5%。控失肥减量15％－20％（折氮）不减产。大规模施用以减量10％计，用户产出/投入比增加5％－7％。（二）控失率：控失剂与化肥复配，30cm沙土柱淋溶数据：氯化铵、尿素控失率分别为40.2%和31.3%，磷酸二氢铵控失率33.7%，氯化钾控失率81.4%；氮磷钾三元复合肥中氮磷钾的控失率分别为57.3%、74.6%和73.8%。单质化肥和复混肥中添加控失剂均有一致的趋势，其中控失剂对钾肥的控失效果更加明显。（三）生产工艺和生产线：设计和创建了国内第一条年生产能力达到2万吨的控失剂生产线。生产线包括原材料物理化学改性、自动精确配料混料等工序。现场基本无粉尘外扬，安全环保。生产线的建成除基本满足现阶段市场需求外，更重要的是为控失剂大规模产业化提供了设计和生产工艺企业标准。控失剂产品企业标准（二代）已通过省级备案。（四）市场：控失剂市场应用是化肥企业。化肥企业生产控失型化肥工艺简单，不需建造专用生产线，基本上是在原造粒生产线上添加控失剂。控失型化肥圆盘与转鼓造粒，喷浆和高塔造粒规模化生产均获得成功。（五）肥效：三年五季对主要农作物的肥效试验示范表明：控失型化肥具有肥效期长、养分利用率高、增产幅度大、施用方便、节约工本等优-3-点，可以提高氮素利用率6％－13％。与普通化肥相比，等养分增加产量10％以上，是一种既可以用于大田作物，又可用于中高档经济、园艺作物的新型肥料。（六）环境效益：地表径流氮、磷损失比普通化肥减少47.8%、渗漏流失减少50%。化肥施入土壤NH3挥发减少17%－32%。可以大幅消减化肥造成的农业面源污染。4.与国内外同类技术比较：我国化肥利用率只有30～35％，大部分通过径流、渗漏和挥发等途径损失掉。流入湖泊导致水体富营养化，引起蓝藻频繁爆发的严重后果；渗入地下导致地下水硝酸盐超标，是稻作区居民肠胃疾病甚至肿瘤高发的元凶；化肥分解释放的氮氧化物是极端的温室气体分子，一个分子释放的能量相当于310个CO2分子释放的能量。国内外先进化肥的研究有80多年的历史，具有代表性的是缓/控释化肥。缓/控释化肥是指能减缓或控制养分释放速度的新型肥料，化肥利用率高。国内外缓/控释肥料产量、消费量都在稳步增长。因其成本价格太高，主要用于非农业领域，是名副其实的“贵族肥料”。缓/控释化肥没有触及释放了的、未被植物吸收的养分流失或挥发问题。而控失化肥主要是控制化肥养分在土壤中的迁移速率和向大气的挥发速率。二者针对的科学问题不同，解决问题的技术原理不同，解决问题的方法也不相同。5．成果的创造性、先进性：（1）概念：化肥和工业燃料的普及，使人类从空气中提取氮的速度比工业革命前提高了一倍，从而导致全球变暖、酸雨、水体富营养化等严重的环境问题。因此，美国工程院把控制氮循环作为21世纪工程学面临的-4-14大挑战之一。如何从源头上控制化肥养分的丢失是社会发展可持续性的重大问题。国务院批复的“巢湖流域水污染治理十五规划”中，把沿湖5公里限制化肥的使用作为减少化肥流失入湖的措施之一，这也是无奈之举。项目提出化肥‘控失’的概念，并把概念转化为技术和产品，创制了化肥控失剂。（2）技术原理：控失剂遇水自组装微纳分子网网络，通过氢键、范德华力和粘滞力与化肥分子相互作用，网捕化肥营养分子。这既不同于涂层（包膜）化肥的原理，也不同于脲酶抑制剂原理。（3）生产技术：生产工艺先进，成本较低。突破了控/缓释化肥产业化的成本高、很难成为大田作物广泛使用的新型化肥的局限。（4）环境：控失剂主要原料为天然材料，环境友好，避免有些缓/控释肥包膜材料不易生物降解、造成二次污染的缺陷。安徽省科学技术情报研究所查新结论：在所检索到的相关文献中，国内外有关于化肥养分控制的研究，有缓/控释肥机理的研究与应用。而这些研究均与本查新项目所涉及的化肥养分控失剂有一定区别，本查新项目的主要技术在所查文献中未见相同报道。6．作用意义（直接经济效益和社会意义）：化肥作为“粮食的粮食”，对我国粮食安全有重要影响，专家预测随着对粮食刚性需求的增加，化肥的生产将保持快速的增长势头。化肥利用率低下，损失严重，既造成能源、资源浪费和经济损失，又导致环境恶化，此问题已成为农业可持续发展的瓶颈问题。添加控失剂的控失化肥将在促进粮食生产和保护环境可持续发展中发挥双重作用。同时将有效解决我国现代农业生产中化肥利用率偏低、浪费严重、污染得不到有效控制等一系列问题，还可以减少化肥施用量、降低生产成本、省工省力、增产增收，并大大减轻其对河流水体的污染，对巢湖流域污染治理乃-5-至全国面源（化肥）污染的控制都将起到重要作用。控失剂的原料之一凹凸棒土，安徽省明光市是我国最大的凹凸棒土矿资源地，明光市有凹凸棒土开发生产的企业约50家，产品销往20多个国家和地区。凹凸棒土开发生产是我省“861行动计划”的重点建设项目之一，本项目的实施可以带动凹凸棒土资源的研发，提高资源综合利用效率，有利于将资源优势转化为经济优势。试验示范研究表明，控失型化肥可以提高氮素利用率6％－13％，增加产量10％以上，每公顷节约成本增加收益300元以上。我国“十一五”规划纲要提出，“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。资料表明，我国每生产1吨尿素约消耗1.5至2.0吨原煤或石油。氮肥利用率提高1%，相当于节省150万吨煤。安徽帝元生物科技公司即将扩产10万吨/年控失剂生产线，可以满足价格低廉、环境友好、肥料养分利用率高、营养流失少的新型肥料200万吨以上，推广使用面积250万公顷到330万公顷，增加社会效益10－14亿元，企业效益也大幅增加。每年减少流失到水体2.18万吨纯氮，减少挥发大气中氮素1.12万吨，合计每年减少氮素损失3.3万吨，经济效益、社会环境效益相当可观。同时可提升化肥产品在肥料市场竞争力，节约劳动成本，有利于农村劳动力向城市转移。该成果对提升安徽粮食生产能力、降低农业劳动力成本、保护生态环境具有重要意义。控失化肥的环境效益评价显示，地表径流氮、磷损失比普通化肥减少47.8%、渗漏流失减少50%。化肥施入土壤NH3挥发减少17%－32%。2008年4月22日中央电视台“焦点访谈”介绍在巢湖流域推广控失型复合肥消减农业面源污染情况。综上所述，该项目面向国家社会经济发展重大需求，以解决化肥在粮食增产与环境污染中的矛盾为突破口，在增效增产的同时，达到减量减排的效果，社会经济效益十分巨大。-6-7．推广应用的范围、条件以及存在的问题和改进意见：（1）推广应用的范围、条件：化肥养分控失剂主要应用于化肥行业，促进行业结构调整和产品更新换代。但是，技术最终的用户是农民。因此，必须制定控失化肥使用指南，培训农技推广员，带动千家万户科学、合理施肥，达到增效减排的目的。（2）推广应用过程中存在的问题和改进意见：①作为一种原理独创的环保型新型肥料，化肥企业、农户存在认知和认可问题。要面对国内数千家各类大小化肥企业，以及地域广阔的9亿农民，市场推广过程较长，需要在成果转化推广机制上有所创新。②作为解决江河湖泊农业面源（化肥）污染的核心技术，项目推广的重点是解决农业面源污染问题，但化肥企业和农户普遍认为控制面源污染问题是政府要解决的问题。在肥料价格巨幅波动的情况下，对推广和应用控失肥认知不足、积极性不高，需要政府政策引导和配套措施。③鉴于化肥控失技术的核心产品控失剂及其控失化肥产品是化肥行业的换代产品，亟待制定控失剂和下游的控失肥的行业标准，对保证产品质量标准、维护市场秩序十分必要。④化肥养分控失剂可以提高化肥的养分利用率，其本身对改善土壤结构等有作用，但是由于化肥控失剂本身不含养分，添加化肥特别是高养分化肥影响肥料氮源的选择，另外也增加部分成本，所以优化配方减少控失剂用量，也是需要解决的问题。⑤为早日实现控失肥在世界尤其在中国的推广应用，应请求政府对生产应用控失肥的企业和农民在政策上给予支持引导，在经济上给予扶植、优惠。⑥由于化肥控失技术的原创性，认识上有一个过程。研发单位应加强与行业和学术界的交流。特别是应加强控失机理的研究，争取各类计划项目，组织国内有关单位联合攻关，为化肥控失剂和控失化肥在全国流域推广、走出国门打下坚实的基础。-7-推广应用前景与措施1．推广应用前景：近年来，化肥控失剂和控失化肥产品在安徽省人民政府、中国科学院的支持下，在省内外进行示范推广取得了很好的示范效果。合肥市已扩大控失复合肥生产能力，在原有的20万吨生产线基础上，新建年产60万吨控失型复合肥生产线，届时巢湖流域1000万亩农田将全部施用控失型化肥。专业生产化肥控失剂的安徽帝元生物科技公司与国内200多家化肥生产企业建立了联系，并已与山东、江西、河南等大中型化肥企业建立合作关系。试验表明，控失化肥在兼顾农业增产、削减农业面源（化肥）污染两方面发挥着巨大作用。减量20％不减产，达到减量减排的效果；等量施肥普遍增产10％，而地表径流氮、磷损失比普通化肥减少47.8%、渗漏流失减少50%。化肥施入土壤NH3挥发减少17%－32%。2008年4月22日中央电视台“焦点访谈”介绍在巢湖流域推广控失型复合肥消减面源污染情况，建议有关湖库流域借鉴巢湖面源（化肥）污染控制的经验。可以预见，不久的将来，控失剂和控失肥不仅促使我国整个化肥行业产品升级换代，而且将走向世界。2．推广应用措施：（1）技术方面①持续优化系列配方，改混合型控失剂为化合型控失剂，开发二代化肥养分控失剂提高性价比，提升产品价值和市场竞争力。②协助化肥企业制定并备案控失肥行业标准、控失肥国家标准，进行新品种肥登记申报工作。③扩大控失肥示范区域和面积，增强应用推广作用，并评估环境效益。（2）营销方面①建立“肥企+示范点”的营销机制，一个区域精选一家大型企业，确定一个肥料品种，互惠互利，共同实施示范；突破一