新型高效肥料研究展望

2012-02-14，，，

土壤与作物 2012年1期

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(中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁沈阳 110016)

通过施肥，补充土壤养分，满足作物生长的需要，是提高作物产量最迅速、最有效的重要措施之一。肥料是现代农业生产中投入最大的一类农业生产资料，约占农业生产总投入的二分之一。据联合国粮农组织(FAO)估计，肥料在农产品增产中的作用占40%～60%，可见解决好肥料的生产及施用问题事关重大。肥料的概念最早形成于1840年德国化学家李比希提出的“植物矿质营养学说”和“养分归还学说”。根据李比希的农业化学思想，国际肥料工业协会(IFIA)将肥料定义为：①能供给土壤养分满足作物高产需要；②补偿因植物收获、淋失和气态挥发所造成的土壤养分损失；③能维持和改善土壤肥力状况的农用生产资料。这一定义从肥料的使用价值上说明了肥料应具备的功能属性[1]。

有机肥是最古老的肥料。在中国，早在两三千年以前就有了施用有机肥的文字记载，而化学肥料的施用较晚。1809年，智利发现硝石(硝酸钠)，氮肥最早被用于农业；1842年，英国首先利用硫酸和粪化石生产过磷酸钙，建成了世界上第一个过磷酸钙工厂；1861年，德国开始利用光卤石生产氯化钾；1913年，德国用Haber-Bosch工艺合成氨，随后开始生产硝酸和硝铵；1922年，尿素在德国开始商业化生产。从而分别揭开了植物营养三要素——氮肥、磷肥、钾肥工业发展的序幕。

近六十年来，随着科学技术突飞猛进的发展，肥料科学领域的新知识、新理论、新技术不断涌现，肥料向复合高效、缓释控释(长效)和环境友好等多方向发展。因而，我们把利用新方法、新工艺生产的具有上述特征的肥料称为新型肥料，以区别于传统化肥工业生产的化学单质肥料和复合肥料以及未经深加工的有机肥料。它是针对传统肥料的利用率低、易污染环境、施用不便等缺点，对其进行的物理、化学或生物化学改性后生产出的一类新产品。为适应农业生产的新要求，新型肥料作为一种有助于改善环境质量和农产品质量、提高农作物产量的农用生产资料发展迅速[1]。

1 “十一五”时期我国新型高效肥料取得的主要进展

“十一五”期间，在国家科技支撑计划的支持下，我国新型高效肥料研究与技术发展迅速，已经研发出一批具有较大产业化前景的科研成果，初步形成了以企业为主体、产学研结合的创新体系，为该产业的发展奠定了良好基础，并涌现出一批高速成长、发展潜力巨大的企业，产业发展已初具规模。目前，我国从事新型高效肥料研究的科研机构有30余家，从事产业化开发和推广应用的单位有70余家，大部分是采用产学研合作的研发和推广模式。 “十一五”期间，我国新型高效肥料领域共获得多项国家及省部级科技奖励。

主要技术进展：①缓控释肥料方面：建立了无溶剂原位表面反应包衣控释技术工艺、水基树脂控释技术和工艺，使控释肥料无溶剂、零排放；自行研制了自动化控制侧喷旋流流化床，并实现工业化制造，首创了转鼓流化床树脂包膜工艺技术，创建了热固性树脂、热塑性树脂、硫和硫加树脂、复合材料多层包膜工艺的控释肥料大规模生产线，年产能达60万t，使我国成为世界上规模较大、品种比较丰富的缓控释肥料生产基地。②稳定肥料方面：首次探明脲酶和硝化抑制剂在氮素转化调控中的协同增效作用及协同作用的土壤酶学机理，丰富了土壤酶学和肥料学的理论。并开发出协同增效作用技术用于肥料改性，解决了单一抑制剂作用时间短、氮肥转化释放过快的问题，使氮的有效期达到120 d，是普通肥料有效期的2.0～2.5倍，实现了长效复混肥和缓释尿素一次性基施免追肥。该技术已在国内48家肥料企业推广应用，累计生产长效缓释肥料317.6万t。③复混肥料方面：构建了复合(混)肥料氮肥总量控制分期调控、磷钾肥恒量监控和微量元素因缺补缺的区域配肥理论与技术；初步建立了有机无机复合(混)肥料优化化学肥料养分高效利用的理论与技术体系；研制出保水型、防病型和缓释型等系列功能性复合(混)肥料新产品，推动了复合(混)肥料功能升级。④有机肥料方面：获得了适合各类畜禽粪便快速堆肥的“起爆剂”和设备，研发和建立了高效条垛式堆肥工艺和相应的设备，研制出与拮抗微生物特征碳源相匹配的以堆肥为主体的有机载体和抗土传病害的生物有机肥。

尽管我国新型肥料研究与开发取得了长足的进展，也凝聚了一批技术力量，建立了一批试验示范基地，但与发达国家相比，我国新型高效肥料的发展存在总体研发水平较低、重复研发、研究力量分散、产品质量参差不齐、新产品新技术开发速度慢等问题，在缓控释肥工程技术研发、成果集成和转化速度等方面，远不能满足产业发展的需求。

2 未来肥料发展的问题与主要趋势

2.1 复合(复混)高效是满足作物高产、高效、优质的基础，是未来肥料发展的总趋势

为了保证作物高产、优质，不仅要施用足够数量的肥料，而且其所含养分要有一个适宜的比例，并且要通过商品化复合(混合)后提供给用户。

近年来，国内外化肥生产的总趋势是发展高效复混肥料，减少副成分，以满足作物高产、高效、优质的需要，节约包装运输、贮存和施用的花费，提高肥效。复混肥料是逐步发展的，二十世纪初美国把普通过磷酸钙、智利硝石等混合起来施用，后来又把粉状的过磷酸钙、硫酸铵、氯化钾等混合起来施肥。随着基础化肥工业的发展，二十世纪五六十年代，磷铵、重过磷酸钙、尿素等高浓度化肥的大量生产，和被用于肥料的二次加工，使复混肥的浓度由20%提高至40%左右。随着技术的进步，出现了一批成熟的加工工艺，装备也趋向于大型化[2-9]。二十世纪六七十年代，复混肥料的发展速度极快。目前，美国、西欧、北欧各国和日本等国家的化肥消费结构中有35%～45%的氮、80%～85%的磷和85%～90%的钾由复混肥提供。换言之，大部分氮磷钾是加工成复混肥料后进入市场的。美国和英国79%的化肥以复混肥料销售；日本、法国、德国和其它西欧诸国也都在60%～80%之间。发展中国家如拉美的委内瑞拉、哥伦比亚等国，亚洲的韩国和泰国，非洲的尼日利亚、喀麦隆等国家，其复混肥料的使用也分别达到化肥消耗总量的70%～75%。美国有中小型复混肥料工厂近万个，其中有6 000多个生产散装混配肥料(B.B肥)。近年来，有些国家还生产出养分含量更高的复合肥，如美国生产的聚磷酸铵(16-62-0)、聚磷酸钾(0-57-37)、偏磷酸钾，德国研制的三磷化氮、磷氧酰铵和磷氮酰铵，都是超高浓度的复合肥。不仅生产包括大量元素的混合肥料，还生产含有钙、镁、硫等中量元素的多元复合肥料，并正在研制含有有机物质、生长激素、除草剂、农药及微量元素的多功能复合肥料。复混肥料的发展程度，已成为衡量一个国家化肥工业发展程度的标准之一[10-18]。

我国复合肥生产和应用起步较晚。在二十世纪五十年代，上海化工研究院开始试制含有氮磷或磷钾的二元复合肥料。二十世纪六十年代，生产了磷酸铵复合肥，并在某些经济作物区推广施用。迄今，全国持有生产许可证的复混肥料生产企业达1 746家，总生产能力达2 000万t·a-1[8-9,19]。

这一总趋势表明，未来肥料的发展必须从平衡供给作物养分这一宏观角度出发，施用氮、磷、钾的比例达到1∶0.4～0.45∶0.25，并根据各地的实际情况，合理配伍中、微量元素肥料；其次，针对我国国情，应借鉴美国的做法，大力发展混配肥料(B.B肥)，对氮、磷、钾等基础肥料的颗粒大小进行规范和制定相应的国家标准，加快开发大颗粒尿素及其相匹配的同粒径同密度颗粒磷、钾基础肥料，加强县级范围内土壤测试和肥料配方研究，研制适合我国国情的掺混设备和工艺，酌情发展硝酸磷肥、磷酸铵等复合肥料；第三，肥料学研究将朝“环境友好与可控释放”方向发展，这将为解决农业生态环境与食物安全、食品安全问题从理论上和实践上奠定基础[20]。

2.2 缓释、控释和环境友好是未来肥料科学研究的重点

尽管化肥在促进我国粮食增产上起到了举足轻重的作用，但和发达国家相比，仍存在着相当大的差距。据全国化肥网及中国科学院南京土壤所长期研究表明，我国氮肥当季利用率仅为30%～35%，远低于世界发达国家的水平[1]。农田氮素损失率为30%～50%，每年通过淋溶、挥发等途径损失化肥氮约900万t，价值约350亿元，并造成严重的环境污染。肥料产品的低质性及使用的不合理，已使我国水体受到不同程度的污染。我国130多个大型湖泊中已有60多个遭到包括富营养化在内的严重污染，其中云南滇池的污染最为严重；京、津、唐地区69个乡镇地下水、饮用水中硝酸盐含量有半数以上超标。其原因主要为：我国化肥生产品种单一，以低浓度单质速溶化肥为主，氮肥中的低浓度速溶碳酸氢铵仍占48%左右，高浓度尿素占43%左右，效果较好的复混肥只占化肥总产量的10%左右。而且这些肥料的养分释放速度不能人为控制，释放速度太快，作物来不及吸收，损失严重。长期大量的科学研究表明，肥料利用率低下、特别是氮肥中氮素不能为作物充分利用的一个重要原因，现有化学肥料溶解过快，由此加快了土壤微生物对肥料的分解，也加快了养分的转化、挥发、淋失及物理化学固定等。因此，减缓和控制肥料的溶解和释放速度，已成为提高作物对肥料利用效率的有效途径之一[20]。

近几十年来，世界各国在化肥(主要是氮肥)的生产和施用中几乎同时出现一种相似的现象：即施肥量迅猛增加，但粮食产量却未相应快速增长。如美国，40 a来氮肥的施用量增加了13倍，而同期玉米作物吸收的氮素只增加了3倍；英国在小麦作物中也有类似的现象。这些现象引发了人们对施肥的经济效益、资源有效利用及环境问题的反思[21-26]。

反思之一，就是试图研制一种能够缓慢释放或按作物需肥规律供给养分的缓释肥料(我国一般称为长效肥料)或控释肥料。一般来说，农作物对养分的吸收速度，在一个生长期中，大体呈S形，即开始较慢，随后大大加快，以后又逐渐变慢。如果某种肥料能够按作物的这种需肥规律供给养分，释放出的养分很快被作物吸收，肥料的养分损失就会大大降低，利用率就会大大提高[1,27-29]。这就是缓释、控释肥料的最终目标。自从1924年脲醛肥料取得专利以来，缓释肥料已有长足进步，近年已发展到可控释放肥料(Controlled availability fertilizers，CAFs),而且有一部分已在农业生产中实际应用，现在市场上以商业产品销售的缓释/控释肥料已达数十种[30]。

缓释和控释肥料的定义与划分，一直是一个具有争议的问题。究其原因，有人们对缓释和控释概念理解上的不同，以及所采用的评判标准不同的因素，也有新型缓释和控释肥料接连地出现，不断地冲击着原有的概念。

国际肥料工业协会对缓释和控释肥料的定义为：①所含养分形式在施肥后能缓慢被作物吸收与利用的肥料；②所含养分比速效肥(例如硝铵、尿素、磷铵、氯化钾)有更长肥效的肥料；并认为缓释与控释之间没有严格的区别。美国植物食品管理署(AAPFCO)在它的官方用语和定义中，同时使用二者。不过该机构遵循惯例，将能被微生物分解的含氮化合物(如脲醛化合物等)称为缓释肥料，将包被(Coated)或包囊(Encapsulated)的产品称为控释肥料[1]。进一步，美国植物食品管理署(AAPFCO)和国际肥料工业协会(IFA)将尿素与醛类化合物的缩合产物称为缓释肥料，包被或包囊肥料称为控释肥料，而添有抑制剂的肥料称为稳定化肥料。在我国，则将这些肥料统称为缓控释肥料或长效肥。我们认为，需要明确的是：①释出的物质何所指，是肥料颗粒的分子，还是它所含有的主要营养元素。②什么是真正意义上的缓释和控释。不论是缩合物或是包裹物，其溶解或溶出的应该是肥料分子，而其中的主要营养元素需经解离或生物化学转化后才能释至土壤。所谓的缓释，该是肥料分子的缓释。添有抑制剂的则不同，它延缓的是肥料分子中主要营养元素的生物化学转化进程。以氮肥为例，我们更多关注的是氮肥氮，而不是它的伴随离子在土壤中的行为。由此，真正意义上的缓释，应该指的是肥料成分中主要营养元素的缓释。当然，这里并不排斥肥料分子的缓释的作用和意义。关于控释，则应该指的是根据作物生长发育的需要，适时地使肥料分子中的主要营养元素以可给态的形式释放出来供作物吸收和利用。例如，对于氮素，作物通常在营养生长盛期和生殖生长盛期有两个吸收高峰。所谓控释，就是要使施入土壤中的氮肥氮能在这两个时期较大数量地释出。因此，在调节肥料氮在土中的释出速率时，既有延缓，也有加速。从这个意义上讲，现在称之为控释肥料的包被肥料或包囊肥料，并不是真正意义上的控释肥料；而真正意义的控释肥料的研制，正是我们需要努力的方向[20]。

欧洲标准委员会(CEN)对评判缓释肥料(TC 260/WG 4/TFsrf)作了如下说明：若其肥料所含养分的释放在25℃时能满足下列三个条件，则该肥料可称为缓释肥料：①24 h释放量不大于15%；②28 d释放量不超过75%；③在规定的时间内，至少有75%被释放。这一标准是以肥料养分在水中的溶出率来评价的[1]。

许秀成根据多年对缓、控释肥料的研究提出，应以缓、控释肥料在土壤中的实际效果来评价其缓释性能，因为化学肥料的肥效期不仅取决于肥料本身的溶解性或养分释放期，还与它在土壤中的行为密切相关[9]。

值得注意的是，樊小林和廖宗文将促释的概念引入控释肥料，并将控释肥料定义为：以有机-无机肥为基体，依据横向-纵向平衡施肥理论，用物理、化学、物理化学及生物化学的手段调节和控制养分促释和缓释，通过工业制造生产包容平衡施肥原理和技术等农艺措施的科学施肥技术载体。它能依据作物营养的阶段性和连续性等营养特性，调控氮、磷、钾及必要微量元素等养分的供应强度与容量，使促释和缓释协调，达到供肥缓、急相济的效果。这一定义中所讲的控释已经突破了控释技术的定义[31]。

未来缓释控释肥料的研究重点，应集中在以下几个方面：筛选新型高效抑制剂和促释剂；研究环境友好控释材料和缓释控释肥料的生产工艺；获悉控释材料的控释机理和肥料养分的释放动力学，特别是在“异粒控速”理论研究上要有所突破。同时，要了解不同土壤及不同作物的供肥及需肥规律，以确定控释肥料的释放速率和配方；开发稻田抑氨分子膜，重点开展抑氨分子膜的自然物质提取和生物化学合成技术研究，深入探讨成膜物质分子结构、分子去向以及分子排列与抑制氨挥发效果的关系[20]。

2.3 开发生物肥料、保护生态与环境，是今后肥料科学面临的重要任务

生物肥料是指利用植物残体、动物废弃物以及微生物菌剂等生物体生产的肥料。我国在农田生物物质的循环利用方面有悠久的历史，积累了丰富的经验。将作物残体、动物的废弃物、以及微生物菌剂直接或发酵后返还到土壤中，是农田养分循环再利用的最好方式。我国一些古老的农业地区，从事耕种已逾数千年，土壤肥力不仅持久不衰，而且越种越肥，这主是依赖于生物肥料的施用[33-34]。

有机废弃物经处理后即可作为生物肥料应用于农业生产。生物肥料在培肥地力、改善作物品质与风味、提高农产品附加值等方面具有重要作用。据统计，我国有机废弃物养分总储量超过7 700万t，其中氮2 700万t～3 500万t，磷(P2O5)850万t～1 000万t，钾(K2O)3 100万t～4 200万t。随着现代农业和商品经济的发展，中国悠久的利用生物有机肥料的习惯受到了冲击。全国总的趋势是化肥使用量增加迅猛，有机肥使用量日趋减少。有些地区农家肥使用量减少，绿肥作物种植面积下降，大、中城镇粪肥利用很少，特别是一些大中型畜禽场还没有充分利用这些宝贵的资源，反而污染了周围的环境。造成这种状况的原因，一是普遍对有机肥工作不重视；二是积造有机肥料的劳动强度大，运输困难，手段落后，加上商品经济的发展，农民的价值观念发生了变化，过分注意眼前的经济收入而轻视长远的经济效益[33，36-37]。有机肥提供养分量的比例已由1949年的99.1%，下降到2000年的30%，2003年下降到25%，近年更是只有20%左右。与欧美等发达国家相比，我国有机养分与无机养分的比例为1∶4，而欧盟目前有机无机养分投入比例为1∶1。我国农业生产过多依赖化学养分，浪费了宝贵的有机养分和能源资源，污染了环境。

针对这些问题，从发展我国的无公害农业、实现农产品清洁生产的需要出发，要尽快出台国家耕地培育法，在肥料资源的统筹管理上要走出一条以综合养分管理(Integrated Plant Nutrition Management)为主，充分发挥养分再循环利用的养分高效利用之路。大力发展秸杆还田或过腹还田；积极推广畜禽粪便等动植物废弃物快速堆腐技术；把肥饲兼用型绿肥纳入种植计划；选择那些养分浓度较高，来源和剂型稳定，商品性好而无异味的有机物料作为有机肥料原料，生产商品化的有机肥料或有机无机复混肥料；在解决好高效菌株筛选、菌株活性保护的前提下，研发生物有机肥料和微生物肥料(或称接菌剂)，在特定作物上加以应用[34,36,39-43]。

2.4 “物理肥料”也将在未来的农业生产中发挥一定的作用

近年来，科学家们试图研制一些能够通过物理作用产生具有肥料效应的新型肥料。研究表明，大自然中的声、光(激光)、电、磁、气、核、热、雷等物理现象能对农作物起到如同高效化肥一样的功效和作用，可作为农作物的有效肥源。这种肥料不需要通过化学方法合成，而只通过物理方法加以利用即可，被称作“物理肥料”。它不是补充土壤中的物质，而是通过植物体内的生化反应,使农作物对营养物质吸收利用更充分，促进植物生长发育。“物理肥料”不仅能大幅度提高农作物产量、缩短农作物的成熟期，改善果实品质，提高作物的抗病能力，而且清洁、卫生，对土壤及环境无污染，且资源取之不竭。

2.4.1光肥。不同的光谱对农作物生长有不同的作用。植物吸收阳光具有选择性。波长390 nm～760 nm的光对植物光合作用有效。在这一波段波长不同的光对作物的作用不同：蓝紫光和红光可增强叶绿素的光合能力，促进植物生长；红光能提高作物的含糖量，蓝光可增加作物的蛋白质含量。目前，已利用现代农业高科技的一种重要物资-转光剂作为光肥，将一定转光剂添加到聚乙烯农膜中得到转光膜，可以将紫外光和绿光转换成植物生长所需要的红或橙色光[44]，改善作物光照条件，减少使用农药和化肥，实现农作物增产。根据农作物对不同波长光的需求制成各种单色冷光管的“光肥”照射作物，加速植物体内的生物化学反应，提高农作物的产量和品质。现在已研制出各种颜色的农膜，改变太阳光谱成分，提高植物的光合效率。未来研制开发及广泛使用大阳光资源，将是最经济又实惠的物理肥料。

激光肥料是光肥的一种，激光本身是辐射射线，在适合的激光媒体和特定环境条件下，激光就会产生独特物理性质的光束。利用激光处理种子、植株及灌溉用水，适宜的光子射入细胞，能加速作物细胞的生化动力学过程，提高种子发芽率，增强植株的光合作用，减轻作物病害，早熟高产。

2.4.2磁肥。地球上强大的磁力能引起农作物体内一系列复杂的生物化学变化，使植物体细胞内物质的氧化、还原、分解和合成加快，促进物质代谢，提高作物产量。磁肥本身不能被作物吸收，是通过与植物的生物磁场相互作用产生磁生物效应，增强种子内部酶的活性，提高作物吸收各种养分和光合作用能力。未来应重点研制系列化磁肥和复合化磁肥。复合化磁肥主要由磁性物质和微量元素复配而成，应用磁和微量元素的综合生物效应，既促进作物对所加元素和土壤中各种养分的吸收，又可提高作物的抗病能力和抗逆性。研制集物理、化学和生物肥料于一体的、兼有各类复、混肥料的优点、融入独特的磁化技术而成的全新型综合物理、化学及生物肥料的新型磁化肥，是未来磁肥的研究方向[45]。

2.4.3电肥。一切生物都生长在地球表面空间的巨大电场之中，植物是带电体，由于能量代谢，植物细胞内、外存在着电位差，每个细胞都是一个“微型电池”，对其施加电力能使其不断“充电”，以电力作为肥料能加快植物细胞分裂速度，促进植物生长。外加一个电场增大植物体与大气间的电压，可加强光合作用，促进细胞的新陈代谢，植物种子发芽迅速，提高果实的产量和品质，作物体内的电位同大气中的电位差越大，作物的光合作用越强。随着高科技的发展，在设施农业和劳动密集型农业地区，研制应用增加电场的技术与设备是未来电肥应用的必然趋势。

2.4.4声肥。作物吸收声波后可增加细胞活力，加速细胞分裂，促进细胞新陈代谢，调节植物体生长发育。不同频率的声调对农作物有着不同的刺激作用，轻柔优美的音乐可调节农作物的新陈代谢，定时给作物一些轻柔、优美的音乐，作物会长得既快又好。超声波频率比乐曲高，能量大，超声波能使植物种皮软化、细胞膜透性增大，可促进植物细胞内部物质的氧化、还原、分解和合成，增加农作物产量；具有促进种子发芽、加速作物生长和提高农作物产量的作用。现已研制出“声肥仪”，能发出低频声波，产生振动，使作物表面气孔张开，叶片喷肥后增强作物吸收能力[46]。未来声肥将向着根据不同作物生理特点和同种作物的不同生育时期研制不同波长的声波专用肥发展，使声肥的运用发挥最大的效能。

2.4.5气肥。能对植物生长产生促进作用的气体统称为气肥，如二氧化碳、甲烷等。二氧化碳是植物光合作用必不可少的原料，可增加作物碳素营养，在缺乏二氧化碳的情况下，作物补充二氧化碳可显著增加产量；天然气中的甲烷能加快土壤中微生物繁殖，微生物可改善土壤结构，促进植物吸收营养物质。气肥是一种发展前途很大的诱人肥料，随着人们对农产品产量和品质要求的提高，气肥的施用将越来越受到重视，研发清洁廉价气肥将是未来气肥发展的趋势。

值得注意的是物理肥料不是补充土壤中的物质，而是通过加速植物体内的生化反应，使植物对有效物质的吸收更充分，吸收量更大，从而促进作物生长发育，实现作物的高产、优质、高效。物理肥料具有比其它农业技术能耗低，可有效控制农药和化肥的使用量，提高产量，有效减少农产品中有害残留物，有益于人体的健康等优点，今后一个时期将受到植物生理学家和肥料学家的密切关注和高度重视。随着生态农业的发展，农业生产上物理肥料将作为一种辅助肥料，为农作物创造良好的生长环境。但其作用机理和适宜作物、条件等还需要进一步深入探讨。

2.5 加强中量元素、微量元素及有益元素的营养机理和肥效研究，已提到议事日程

中、微量元素缺乏一直是我国农业生产中限制作物高产和优质的重要因子之一。钙、镁、硫等作为高等植物营养的必需元素，自1860年前后就已确认。我国在二十世纪对中量元素营养与施肥做了一些研究工作。二十世纪八十年代以来，我国微量元素肥料的研究与应用得到了较全面的发展，普遍开展了土壤微量元素含量调查和肥效试验，在部分土壤上进行了微量元素吸附固定、解析释放特点、及作物对微量元素缺乏适应机理的研究。近30 a来，我国农业生产发展迅速。一方面，随着大量元素肥料的大量施用和作物产量的进一步提高，以及经济作物的快速发展，作物微量元素营养失调现象日益凸显，已经成为限制因子；另一方面，微量元素与人体健康的关系日益受到关注。如何通过施肥等措施提高某些与健康密切相关的元素含量和生物有效性，已成为中微量营养元素肥料研究的热点之一。但现有的研究缺乏系统性，缺少协调，研究与生产脱节、低水平重复。因此有必要组织重大研究计划，对土壤中微量元素的形态和转化、重要农业土壤中的中、微量元素的吸附解吸状况以及大比例尺土壤中微量元素含量图的编制等进行深入研究，研制系列中微量元素肥料，逐步解决我国中、微量元素肥料品种少和成分不适宜的问题，避免施用不当和滥施。

3 我国未来肥料科学的主要任务和应重视的问题

综上所述，未来我国肥料科学的发展，一是要面向国家农业发展的战略需求，统筹国家肥料资源。这包括：增加化肥的供应量，调整化肥供应中养分比例和品种结构，大力提高化肥的利用率，研究有机肥料应用存在的法制、利益机制和科学问题，形成符合我国国情的、具有中国特色的稳定的有机-无机施肥体系。二是要面向世界肥料科学前沿，切实搞好植物营养和肥料科学的基础研究。

3.1 养分资源宏观管理信息系统的研究

加强全国化肥网和土壤肥力、肥料效应监测基地的建设，运用现代信息技术和土壤植物营养的最新技术，对我国养分资源的利用现状、存在问题与潜力进行全面调查与评价。

立足于全部耕地及无机、有机养分资源，依据养分平衡原理，利用3S技术，着手建立为宏观决策服务的养分资源管理信息系统，为我国不同区域的有机肥料、无机肥料生产、分配调节和科学施用等提供科学指导。

3.2 单质肥料二次加工-农化服务体系研究

在现有单质肥料生产的基础上，大力发展大颗粒基础单质肥料的生产，研究适合我国基层采用的土壤-植物营养测试技术、不同土壤和作物的肥料配方，以及配套的加工技术等，建立集加工生产、销售和推荐施用于一体，科学施肥与产品结合的服务体系。

3.3 近代植物营养与肥料的应用基础研究

植物自身养分再利用与提高植物对土壤养分利用潜力方面：当代植物营养研究表明，调控植物细胞质外体是提高植物自身养分再利用和提高植物对土壤中肥料利用率的一个新途径，但这方面的研究刚刚开始，有待进一步深入研究；不同植物营养-遗传基因型的作物品种，其肥料利用率的变幅在24%～82%之间。养分利用高效型品种比低效型品种的肥料利用率可相差3倍，C4植物比C3植物有较高的氮素利用效率。目前，植物营养生物技术的研究已在大麦(C3植物)和玉米(C4植物)上对提高氮素利用率的叶片诱导活性酶NR基因克隆的序列分析已经完成，为C4植物高效氮素利用的遗传基因转移给C3植物奠定了基础。

肥料利用率研究方面：深入研究营养元素作为肥料施入土壤后的转化规律和损失途径，及不同营养元素之间的协同或拮抗作用及其机理。肥料中养分的叠加利用率比当季利用率一般提高150%～200%。因此，应把传统的当季肥料利用率研究，扩大到轮作条件下肥料叠加利用率的研究上来，以提高施肥的经济效益。

环境友好高效肥料研究方面：筛选环境友好和高效价廉的抑制剂，研究生物化学途径与物理包膜相结合的控释机理，发展“异粒控速”、“缓释促释”理论，研制相应的控释肥料，探讨植物对有机物的吸收转化和利用机制，研制新型有机肥料。

生命元素和有益元素的作用机理及其在食物链中的循环与调节：研究植物生命元素和有益元素的生理功能和增加产量、改善品质的机理，探索通过施肥改善动物和人类健康的途径。

根际界面营养生态过程与微域养分管理：研究根际微域养分的活化、吸收、运输等过程，建立根际微域养分管理理论。

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