我国水溶性肥料的发展现状及前景

2017-09-06付强强陈宏坤刘文龙徐广飞

山东化工 2017年12期

关键词：水溶水溶性水肥

张强，付强强，陈宏坤，刘文龙，徐广飞

(1.金正大生态工程集团股份有限公司，山东临沂 276700；2.金正大诺泰尔化学有限公司/贵州省磷化工清洁生产工程技术研究中心,贵州都匀 558000)

我国水溶性肥料的发展现状及前景

张强1，付强强1，陈宏坤1，刘文龙2，徐广飞2

(1.金正大生态工程集团股份有限公司，山东临沂 276700；2.金正大诺泰尔化学有限公司/贵州省磷化工清洁生产工程技术研究中心,贵州都匀 558000)

水溶性肥料作为一种新型高效肥料可与水肥一体化设施结合，实现节水节肥的效果。近年来发展非常迅速，市场前景广阔，符合国家对化肥减施增效的指导方针。本文简单的对水溶性肥料的分类、发展状况、生产工艺等几方面进行概述，并对水溶性肥料发展遇到的问题提出一些建议。

概念；分类；生产工艺；发展现状；问题及建议

我国是一个农业大国，水资源匮乏，且地域分布不均，区域性缺水等问题突出。化肥使用量逐年增加，而作物产量怎加量很少，化肥流失浪费严重，还会引起严重的环境污染。国家也制定出相应的政策，减少化肥用量，提高利用率。随着"水肥一体化"技术推广应用，水溶肥行业发展迅速，应用前景非常广阔，更符合科学施肥和生态农业的发展理念。

1 水溶性肥料的概念

水溶肥是一种速效肥，具有很好的水溶性、可以完全溶解于水中，不仅能作用于作物的根系，还可以作用于根系上部，被叶面直接吸收利用。广义上水溶性肥料是指能快速、完全溶于水的大量元素单质水溶性肥料(如尿素、碳铵、硫酸钾、氯化钾等)、水溶性复合肥料(磷酸氢钾、磷酸二氢钾、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸钾等)、农业部行业标准规定的水溶性肥料(大量元素水溶肥、中量元素水溶肥、微量元素水溶肥、腐植酸水溶肥、海藻酸、氨基酸水溶肥)和有机水溶性肥料等。

狭义上水溶性肥料是指能迅速、完全溶于水的多元素复合肥料或功能型有机复混肥料，特别指农业部行业标准规定，具有登记指标的水溶性肥料产品。该类水溶性肥料是专门针对灌溉施肥(滴灌、喷灌、微喷灌等)和叶面施肥而言的高端产品，满足针对性较强的区域和作物的养分需求，需要较强的农化服务技术指导[1]。

2 水溶性肥料的分类及特点

按照物理形态分类。可将水溶性肥料分为固体水溶性肥料和液体水溶性肥料两大类。

固体水溶性肥料主要包括粉状和颗粒状，其具有养分含量高、易存放、运输方便；液体水溶性肥料主要包括溶液型和悬浮型，其具有方便水溶混合，与农药、作物添加剂、调理剂等混配性好，但肥料养分含量受限，对包装储存要求高，产品运输不便。按照元素含量分类。水溶性肥料的种类主要有大量元素水溶性肥料(同时含中量元素型、微量元素型)、中量元素水溶性肥料、微量元素水溶性肥料、含腐植酸水溶性肥料(大量元素型、微量元素型)、含氨基酸水溶性肥料(中量元素型、微量元素型)[2]。

3 应用优势

3.1 节水节肥，安全高效

水溶肥水溶性好，可完全溶于水中，结合喷灌、滴灌等农业设施，以喷施、冲施的方式，以水带肥，水肥同施，实现水肥一体化。在施肥同时可以直接作用于作物的根系和叶片，直接被吸收利用，所以作物更容易更快速的吸收利用。肥料的有效利用率明显提高，与普通施肥相比，肥效可提高一倍以上，利用率最高可达80%～90%[3-4]。由于肥料溶于水中，所以使得施肥极为均匀，不会存在烧苗伤根的情况，施肥安全可靠。尤其是在水资源缺乏的情况下，水溶肥和水肥一体化设施结合，可明显提高肥料利用率、减少肥料流失、避免环境污染、节省农业用水、减少人工劳动成本以及提高作物品质等。

3.2 营养全面、养分配比均衡，施肥精准

水溶肥在生产和施用时配比灵活，可以调节配比作物生长所需要的氮、磷、钾、钙、镁、硫大中量元素，还可以添加硼、铁、锌、铜、钼等微量元素，使养分更加全面。在肥料施用过程中，可根据不同作物的需肥规律，合理调节肥料养分配比，还可根据作物不同生长周期的需肥量，合理控释施肥量，使整个施肥过程更科学合理，更具作物专一性和针对性，施肥更加准确。还避免肥料使用和作物吸收利用不平衡造成的肥料流失以及脱肥现象。节水节肥的同时还可确保作物稳定高产。

3.3 速效可控、方便管理

水溶性肥料也是一种速效肥，肥料元素大多是水溶性或者是螯合态，不存在养分固定或者释放慢的情况，能被植物快速吸收，肥效明显。可根据作物生长性状判断植物营养情况，并可合理调节配方，快速改观作物不良性状。当遇到作物元素缺乏症是，可添加所需的元素，快速改善作物性状，方便作物的维护和管理。

3.4 施用便捷、省时省工

水溶肥的施用方法非常简便，它可以随着喷灌、滴灌、微喷灌等方式在灌溉时进行施肥，以水促肥，水肥同施，节水节肥的同时还节省了劳动力。特别是在作物后期追肥时，水肥同施显得尤为方便，不会因作物生长引起施肥不便。在劳动力缺乏、成本日益高涨的今天，水溶肥带来的成效更能促进农业的快速发展。

4 生产工艺

水溶性肥料生产工艺主要分为物理混配型和化学合成型两种。

4.1 物理混配型

物理混配型生产工艺技术相对简单，通过不同物料破碎、筛分、然后按比例计量混合，在进行包装。该工艺生产的产品的纯度由原料的纯度决定，原料纯度受限会导致水溶性肥料中常含少量的杂质或不溶物。若灌溉水的硬度较大，钙镁杂质较多时，在一定的碱度条件下也会生成钙、镁沉淀[5]。

此外，由于物理混配型水溶性肥料采用的原料形状、粒度、色泽等参差不齐，因此要严格控制其产品外观性状。在水溶性肥料生产过程中还要注意混合的均匀性、潮解结块特性、硬度水的适用性，以及肥料各个组分之间是否发生反应等问题。为了保持肥料中微量元素的有效性，通常需要在生产复混时，先将中微量元素肥料与酸性肥料混合，其后再配入其他原料。肥料生产过程多为粉末原料，还需要加装除尘除湿等装置[6-7]。

4.2 化学合成型

化学合成型固体粉状水溶性肥料是将各种含氮、磷、钾等养分的原料溶解，在控制一定的温度、酸碱度等条件下[8]，经过滤除杂、反应、蒸发浓缩、冷却结晶等一系列的工艺过程后，最终通过重结晶分离得的水溶性肥料产品[9]。该生产工艺技术复杂，必须在生产系统的液相中进行化学反应，温度和酸碱度控制要求高。

化学合成型水溶性肥料难点在于合成的反应过程，存在两相或三相多级循环溶液，多种盐类在冷却结晶过程中会出现共结晶现象，易形成较为复杂的复盐，导致产品氮、磷、钾养分含量出现波动，进而使得产品实际配比与设定配方比例差异大[10]。与简单物理混配的产品相比，化学反应合成的水溶性肥料具有外观好、品相均匀、结晶纯度高等特点。由于在生产提纯时采用了多级过滤系统，可有效去除溶液中的不溶性杂质，真正确保100%全部溶解。所以此类水溶性肥料具有更好的纯净度、速溶性、吸收率和适宜的酸碱度。

表1 固体粉状水溶性肥料生产工艺的比较

5 国内水溶肥发展现状

我国水溶性肥料自20世纪60年代开始发展至今，主要经历初步形成阶段初、步发展阶段和快速发展阶段这3个阶段。

5.1 初步形成阶段

自20世纪60年代，水溶性肥料就开始出现，当时农业生产中普遍施用的氨水就是非常好的一种水溶性肥料，20世纪80～90年代，我国叶面肥料发展较迅速，产品由单一无机盐养分的简单混溶体系发展为添加养分、助剂等组分的复合体系。当时出现了一批叶面肥料生产企业，极大地促进了我国叶面肥研究与应用的发展。20世纪90年代后，经过十几年的发展，市场上的叶面肥料产品也增加至数以千种，产品结合多种养分及植物生长活性物质，功能向综合化发展。比如叶面肥与农药配施，可同时达到刺激作物生长、改善养分吸收和防治病虫害的作用。与此同时，一些国外产品也逐渐进入我国市场，作为叶面肥产品为主的水溶性肥料发展与应用取得了很大进展。

5.2 初步发展阶段

(2005～2010)是我国水溶性肥料产业启动和形成的阶段，随着我国水肥一体化技术快速发展及推广，水溶性肥料产品种类也逐渐丰富，我国水溶性肥料产业开始向多元化发展，表现在肥料品种名目的增加，新产品不断涌现。增加了大量元素水溶性肥料、中量元素水溶性肥料、微量元素水溶性肥料，还包括含氨基酸、腐植酸、海藻酸、甲壳素以及有机质等功能性水溶性肥料[11-13]。

5.3 快速发展阶段

自2010以后，随着国家对水肥一体化技术的推广，我国水溶性肥料产业进入快速发展阶段。中小企业不断的加入到行业之中，开始崭露头角，大企业也开始加强水溶肥的研究，在这期间主要还是从事基础在性营养配方的研发，产品生产方式主要以物理混配的方法为主，产品一般以冲施或滴灌的方式用于一些经济作物。随着各种水溶性肥料登记标准的不断完善，水溶性肥料生产工艺的提高，市场产品的规范化程度日益增强，水溶性肥料产品不断向复合化、多样化与差异化的方向发展。随着更多的大企业开始跻身于水溶性肥料行业研究和生产，产量供应增加，市场产品竞争激烈，使得水溶性肥料产品价格日趋走向平民化。随着水肥一体化技术推广应用，水溶肥市场需求量的不断扩大，企业开始走向技术研发自主创新的道路，我国水溶性肥料产业进入快速发展的鼎盛时期。

图1 2009-2015年符合农业部登记标准水溶性肥料产量(万吨)

图2 2015年水溶肥市场不同产品占比

近年来我国水溶肥行业发展迅速，产量增长迅猛，由2009年的30万吨增长至2015年的370万吨，产量增加了十几倍[5]。市场产品种类多样，基本分可为四大类：大量元素水溶肥料、微量元素水溶肥料、含氨基酸的水溶肥料、含腐殖酸的水溶肥料。

6 发展前景

我国水资源匮乏，且地域分布不均，作物种植的季节性突出，农业产区分布不均，所以区域性缺水等问题突出。水溶肥料作为高效环保型肥料可以喷灌、滴灌、微喷灌、滴灌等方式施肥，具有使用方便、节水节肥、安全高效、营养全面、方便管理、省时省工等特点。同时还可以减少生态环境污染、改善作物品质。随着中国土地流转政策，农业会进一步向集约化、规模化、大型农场发展转变，农业种植设施也向高效、节约、简单方便发展，如滴灌、喷灌等节水节约肥的水肥一体化设施会大面积推广应用，水溶肥的需求量将进一步扩大。

目前水溶肥料作为一种更加环保、高效、可持续发展的新一代肥料，备受社会和政府部门的关注，也是业内研究的热点，吸引越来越多的科研院所、企业、专家学者跻身研究。中华人民共和国农业部于2015年2月17日印发了，《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，提出依托新型经营主体和专业化农化服务组织，集中整体实施等措施，以加快转变施肥方式来遏制盲目施肥和过量施肥问题。方案中计划到2020年，机械施肥占主要农作物种植面积的40%以上，水肥一体化技术增加8000万亩，推广面积达1.5亿亩。由此可见，水溶性肥料作为一种满足水肥一体化所需的肥料，更符合我国现代农业持续、快速发展的需要。

7 水溶肥发展存在的问题及建议

近几年我国水溶肥行业市场竞争激烈、发展迅速、前景广阔。当前也存在着一系列的问题。

7.1 基础研究相对薄弱

虽然我国水溶肥行业发展很快，但是基础研究相对薄弱，缺乏对促进养分吸收利用、增加肥料体系稳定性等方面的研究。当前生产工艺相对还比较落后，生产方法多采用简单的配比混配，产品中不溶性杂质较多，质量不高，在与水肥一体化设施联合应用时受到限制。同时市场也缺乏对螯合剂、表面活性剂、新型化合物、功能性产品的开发研究。对此企业应当加大产品的研发投入，研发出质量更好，功能性更强的产品。同时政府要做好引导工作，增加对应水溶肥产品的专项资金引导或补贴扶持。

7.2 水溶肥市场混乱

目前市场上水溶肥产品种类繁多，质量参差不齐，产品缺乏规范性，产品质量标准体系不够完善，更有一些以假乱真的产品，造成水溶肥市场比较混乱。绝大多数农民科技素质偏低，往往选择价格便宜的产品，由于产品质量的多种问题，感受不到水溶肥产品的优势，最终致使农民购买欲望不强烈。对此企业应提高产品功能和质量，树立自身品牌，提高品牌知名度，以品牌效应打开市场，提高产品竞争力。政府有关部门应当加强产品市场管理管理，制定完善的质量标准体系，严厉打击假冒伪劣产品，创造良好的市场竞争环境。

7.3 价格较高

水溶肥市场价格太高，从每吨几千元到几万元不等，甚至有些功能型水溶肥价格高达十几万元每吨。从生产到销售，各环节利润太高，不利于市场推广，目前市场上水溶性肥料的价格是普通肥料的5～10倍，广大农民在经济上难以承受，推广应用难度大。所以企业在生产过程中强化管理、提高工艺水平，整合利用资源，提高产品质量的同时降低产品成本，在营销上创新经营模式、降低运作成本。

7.4 配套设施不完善

水肥一体化灌溉设备不完善，设备投资成本高。灌溉设施存在一些设计不合理，安装粗放，缺乏技术服务，应用操作不规范。在配套使用质量不高水溶肥时，经常会出现问题，影响设备连续化运行。企业在生产肥料的同时也要加强水肥一体化设备的开发，结合肥料特点及作物种植施肥特点，合理布置安装设施，同时加强技术服务工作，建立完善的技术服务体系和专业的技术服务方案，正确指导农户合理化种植及肥料施用。政府加强农户水肥一体化设施投入引导，对设备投资给予一定的补贴。

[1] 陈清,周爽. 我国水溶性肥料产业发展的机遇与挑战[J]. 磷肥与复肥,2014(06):20-24.

[2] 刘红芳.含腐植酸水溶肥料现状与登记管理[J]. 腐植酸,2013(06):48-50.

[3] 汪家铭. 水溶肥发展现状及市场前景[J]. 氮肥技术,2011(05):27-31.

[4] 贾冲. 水溶肥产业现状与前景[J]. 新农业,2015(22):43-44.

[5] 彭贤辉,郭巍,朱基琛,等. 水溶肥料的研究现状及展望[J]. 河南化工,2016(12):7-10.

[6] 傅送保,李代红,王洪波，等.水溶性肥料生产技术[J].安徽农业科学,2013(17):7504-7507

[7] 吴维民. 我国水溶肥生产现状与发展方向初探[J]. 盐业与化工,2016(07):1-3

[8] 周丽群,陈延军,陈清.大量元素水溶肥产品性状差异性分析[J]. 磷肥与复肥 , 2014 , 29 (2):20-23.

[9] 段威. 多种类水溶肥装置产品应用与生产工艺研究开发[J]. 硫磷设计与粉体工程,2015,06:14-18，51.

[10] 汪家铭. 新型肥料的开发进展及应用前景[J]. 化工管理,2010(12):34-39

[11] 刘德辉,田蕾,邵建华,赵慧渊,高芝祥. 氨基酸螯合微量元素肥料在小麦和后作水稻上的效果[J]. 土壤通报,2005,(06):103-106.

[12] 刘德辉,田蕾,邵建华,等. 氨基酸螯合微量元素肥料在小麦和后作水稻上的效果[J]. 土壤通报,2005(06):103-106.