我国缓控释肥的应用研究和发展建议

周 奥

（湖北大学 资源环境学院，湖北 武汉 430062）

缓控释肥十分适合现代农业的机械化生产，特别是可以满足种肥同播的需要，应用前景十分广阔，被认为是21 世纪肥料产业发展的方向。我国是世界上最大的化肥生产国和消费国，化肥被广泛应用于各类农作物上，在农业生产中起着至关重要的作用。发达国家肥料利用率为50%～60%，有的甚至高达80%；我国氮肥和钾肥的利用率仅有30%～40%，而磷肥的利用率更低，仅为10%～25%［1］。化肥利用率低一方面造成了资源浪费，另一方面则使土壤、水体污染严重。现在国家大力提倡环境保护，因此合理地利用肥料是十分必要的。利用缓控释肥替代普通化肥可以很好地缓解因施肥导致的环境污染问题，从而促进农业生产的可持续发展。

1 缓控释肥的概念

缓控释肥20 世纪40 年代起源于美国，随后欧洲、日本也开始了相关研究，始终以肥料的长效、高效为主线发展至今［2］。从广义上讲，缓控释肥是指养分缓慢释放，或按照预先设定的释放速率来释放养分（以满足作物整个生长周期养分的需要）的肥料。狭义上，缓控释肥可分为缓释肥和控释肥。

缓释肥的养分释放速率远小于速溶性肥料，在土壤中其养分能延缓释放，对作物具有缓效性和长效性，但不能控制养分的释放［3］。缓释肥大多数为氮肥，施用后在化学和生物的作用下被逐渐分解，缓慢释放出氮素，以满足作物对于氮素的需求。

控释肥是缓释肥料的高级形式，通过各种控释机制来使其养分释放与农作物不同生长阶段的养分需求相一致，其中包膜控释肥是最多的一类［3］。包膜控释肥是以颗粒肥料（单质或复合肥）为核心，表面采用水溶性无机物或聚合物包膜，通过调整聚合物降解速率来调控养分的释放速率。

欧洲标准委员会（CEN）以肥料养分在水中的溶出率为标准，提出了缓控释肥的具体标准。即在温度25 ℃时，肥料中的有效养分在24 h 内的释放率不超过15%，28 d内的养分释放率不能超过75%，在规定时间段内养分的释放率不能低于75%。还特别提出将专用控释肥的养分释放曲线与相应作物的养分吸收曲线相吻合作为标准之一［4］。

2 缓控释肥的作用和优点

2.1 提高肥料利用率，增加作物产量

资料显示，我国每年生产和使用的氮肥量（以纯氮计算，下同）大约是2 000万t，其中肥料的当季利用率只有30%～50%，累计利用率也只有45%～60%，因为氮肥的利用率低而造成的直接经济损失高达239.4亿元［5］。

缓控释肥可以调控养分的释放速率，从而减少肥料因挥发和淋溶等造成的损失，提高肥料利用率，进而提高农作物产量。谢培才等［6］的研究表明，包膜缓释肥能有效提高氮、磷、钾的利用率，与普通复合肥相比，在玉米和小麦上使用氮素的利用率分别平均提高了5.04%、9.14%，磷素的利用率分别平均提高了11.22%、17.52%，钾素的利用率分别平均提高了11.26%、8.35%。麻井彪等［7］通过研究专用缓释肥对紫色土油菜生长的影响发现，与习惯用肥相比，施用缓释肥不仅能显著增加油菜的生物量，而且有利于提高油菜对氮、磷、钾养分的吸收和利用，缓释肥施用量为675 kg/hm2时效果最佳，既能保证高产又能平衡土壤肥力。

2.2 减少氮、磷流失，保护环境

使用缓控释肥可以提高肥料利用率，减少化肥的使用量，大大降低氮、磷等元素在土壤中的贮存量，因此避免了更多氮、磷元素因农田排水或雨水进入河流湖泊，从而降低了施肥对水资源的污染风险。

陈蕾等［8］研究发现，施加炭基缓释肥土壤总氮的渗漏流失量比常规复合肥削减了36.6%（主要削减的是硝态氮的流失），这表明缓释肥对减缓土壤氮素的流失和控制农业面源污染有重要作用。丁志磊等［9］研究发现，在桃树-大豆间作农田，全部施用缓释肥相比于施用普通复合肥，总氮流失量削减了24.99%，总磷流失量削减了34.60%，氨氮流失量削减了29.74%，硝态氮流失量削减了30.42%，这表明施用缓释肥对于地表径流中的氮、磷流失具有明显的控制效果。

另外，氮肥的大量施用会导致农业土壤中的N2O 含量增加，而N2O 是一种容易造成温室效应的气体，可以直接破坏臭氧层，导致大气层空洞。土壤中的N2O 排放量占N2O 总排放量的65%，而农业土壤又是其中最主要的来源。缓控释肥的使用，能延缓肥料养分释放速率，增加作物吸收的养分量，因此能有效地降低N2O的排放，研究表明，其降低率可达到80%［10］。

2.3 减少施肥次数，提高经济效益

农业上大多采用一次性施肥的方式，而市面上的肥料很多都是速效高氮型复合肥，容易造成幼苗期吸收快或生长后期脱肥的风险。而缓控释肥可以实现种肥同播，一次性施肥后长期释放养分，达到作物生长与养分释放同步，满足作物整个生长期的养分需要。这样既减少了施肥次数和数量，又节约了劳动力成本，从而提高了劳动生产率。

魏平［11］研究缓释肥在早春马铃薯生产上的应用效果，结果表明早春马铃薯施用缓释肥比常规肥料增产12.21%，同时减少了追肥的人工费用，施用缓释肥纯收入比常规施肥增加了7 162.8元/hm2，比自配肥增加了4 077.6 元/hm2。黄华等［12］的研究表明，水稻完成生长需要施用常规肥料7次，而施用缓释肥只需4次，减少了施肥次数，有利于节约人工成本。

缓控释肥料还可以在一些高附加值的经济作物（果树等）、花卉等上使用，可以提高经济效益。

2.4 保证作物生长安全，提高作物品质

研究表明，大量施用氮肥将会导致农作物的病虫灾害增多和品质下降，而缓控释肥的施用可以有效防止农作物对氮素的过量吸收［13］，从而提高农作物的品质。而且缓控释肥的养分可以根据农作物的生长规律释放，使作物生长更强壮，增强了抗病虫灾害的能力。吴丽艳等［14］通过研究不同缓释肥对大棚番茄生长、产量及品质的影响发现，番茄施用两种缓控释肥都比施用常规化肥品质好、病虫害少。颜冬云等［15］的研究表明，控释复合肥施用40 d后，养分释放达到高峰，番茄品质比施用普通复合肥更好，对防治病虫害有良好的效果。

3 我国缓控释肥的发展历程和现状

3.1 发展历程

我国缓控释肥研究起步相对略晚，但随着近年来土壤、水体和大气污染的加剧，人们对食品安全问题的重视，以及社会资源消耗加剧等多方面的问题和压力，促进了缓控释肥的技术研发与产业化迅速发展。

20 世纪60 年代末，中国科学院南京土壤研究所最早开始长效氮肥的研究，首次研制出了包膜长效碳酸氢铵。同时，在上海、福建、湖南和黑龙江等也开始了试验性研究［2］。1974 年，中国科学院南京土壤研究所研制出了既能控制肥料养分释放，又能抑制氨挥发的钙镁磷肥包膜碳酸氢铵，肥力效果良好，增产作用显著［16］。

20 世纪80 年代中期，包膜控释肥研究受到进一步重视，国内很多家科研院所或工厂具备试验和研制缓控释肥的设备和条件。1985 年，北京市化工研究院与北京市园林科学研究所开发了一种酚醛树脂包膜复合肥料，并以“花果树”品牌长效化肥投放市场销售。1987年，中国科学院石家庄农业现代化研究所成功开发了涂层尿素并通过鉴定［17］。

20 世纪90 年代，国内开始系统地研究包膜尿素肥料，中国农业科学院、中国农业大学、华南农业大学、沈阳农业大学等科研院所先后研制出了淀粉包膜尿素、聚乙烯醇包膜尿素、稳定尿素和复合型长效尿素等新品种，并开发出了相应的制造工艺［16］。

进入21 世纪后，我国缓控释肥料进入快速发展阶段，研究日益成熟，而且实现了大规模的产业化发展。树脂包衣、脲醛类、硫包衣和生化抑制剂稳定性肥料等相继研究成功［7］，缓控释肥料产业进一步发展。

但目前我国缓控释肥的利用量占比仍然不高，据调查资料显示，2015 年我国缓控释肥利用量约200万t，占肥料总消耗量的比重仅为1%左右。不过令人欣慰的是年度消耗量平均每年增加20%［18］。

3.2 现状

据资料显示，2006—2015 年，我国缓控释肥料产量的年均复合增长率约为25%，2015年缓控释肥产量达到330 万t，占世界总产量的50%以上，我国已经成为世界最大的缓控释肥料生产和消费国。这10年间，我国推广使用缓控释肥料的面积约3 500 万hm2（5.25 亿亩），产销量超过2 100 万t，实现了节约开支并增收1 100亿元［19］。可见，我国的缓控释肥行业处在蓬勃发展阶段，正焕发着巨大的活力。

农业部于2015 年2 月提出到2020 年化肥使用量零增长的行动方案，同时工业和信息化部提出了《关于推进肥料行业转型发展的指导意见》，给缓控释肥行业的发展带来了政策上的驱动力。很多氮肥企业处于亏损状态，还有土地流转加速、经济作物种植增加、人口成本等因素都会进一步推动缓控释肥行业的发展。据估计，未来几年缓控释肥料的年均复合增长率在10%～15%，到2025年，我国缓控释肥年均产能有望达到755 万～1 126 万t，产值在200亿～300亿元［20］。

4 我国缓控释肥发展建议

多年来，由于施肥不当易造成环境污染问题，使低污染、高效率的缓控释肥成为肥料发展的必然趋势。但使用缓控释肥仍然存在一定的问题，比如生产成本和价格相对较高，生产技术有待提高，推广宣传力度不够，专用肥料偏少等。现在国家将化肥行业发展目标指向产品转型，大力提高化肥利用率和产品质量，大力发展新型肥料，重点发展缓释肥、控释肥、专用肥和功能肥等。大力发展缓控释肥符合我国提出的创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念。

4.1 增加政策和资金扶持力度

大力发展缓控释肥是一项利国利民的行动，需要得到国家层面政策和资金的大力支持。好的政策引导，可以让化肥企业看到商机，从而激发企业活力，增加对缓控释肥的研发投入。充足的资金支持，也能保证科研院所和企业进行大量研发生产。

4.2 加强技术研发，降低生产成本

当今世界的竞争是科技的竞争，是核心技术的竞争，谁掌握了核心技术，谁就站在了科技发展的制高点。缓控释肥作为21 世纪肥料产业发展的方向，应该加强其核心技术的研发，更新生产设备，改善生产工艺。

缓控释肥的价格一般比普通肥料高1倍，而聚合物包膜肥料的价格更是普通肥料的3～8 倍。因为化肥属于易消耗品，相对的高价也是限制缓控释肥发展的主要原因。因此，要在包膜材料上重点突破，研发出更容易降解、成本更低的包膜材料，从而降低生产成本。

4.3 开发专用型缓控释肥

我国国土面积辽阔，土地类型多种多样。不同地区的土壤在成分、温度、湿度、pH 值等方面都会不同，施用缓控释肥会产生不同的效果。结合土壤性质和作物需求施用专门的缓控释肥，能提高作物养分利用率，促进作物增产。因此，必须要根据土壤类型和作物种类开发不同类型的缓控释肥，以达到专肥专用，精准施肥。

4.4 加强产品推广，提高农民对产品的认知

宣传缓控释肥料的作用，使农民了解缓控释肥的优点，对建设资源节约型和环境友好型社会具有重要意义，将更有利于实现农业的可持续发展。基层社区组织可以成立宣传专班，积极宣传缓控释肥的作用和好处。有能力的企业还可以设立施用缓控释肥的试验田，加强对农民的培训，引导他们合理施用肥料。

4.5 加强市场监管，促进产业健康发展

为了保证肥料行业的健康可持续发展，必须加强市场监管，对一切假冒伪劣行为说不。坚决打击无资质的小作坊式生产，实现监管机制常态化。企业自身也要树立责任意识，做到不制假、不售假，不做虚假夸大宣传，保证缓控释肥的生产质量。大企业要做好带头示范作用，共同促进缓控释肥产业的健康发展。

5 总结

缓控释肥是21 世纪肥料产业发展的重要方向，对维护我国农业安全特别是粮食安全、促进新时代的农业可持续发展具有重要意义。可以说，缓控释肥是肥料产业的一次“革命”，利用好缓控释肥将有利于改善我们的生存环境，将会出现更多的“绿水青山”和“金山银山”。尽管现在缓控释肥还有一些不足，但这正是我们所需要努力的地方，相信缓控释肥产业的明天会更加美好！