我国复合肥料产业发展现状与趋势
2020-12-12郑秀兴
郑秀兴,王 莹
(中国磷复肥工业协会,北京 100013)
0 前言
为贯彻落实党的十九大精神,推动我国复合肥料产业高质量发展,在产业发展进入成熟期面临新形势之际,中国磷复肥工业协会组织编制了《中国复合肥料产业发展报告》(全文共15万余字,以下简称《报告》)。《报告》概述了复合肥料产业内涵、产品分类和产业特点;系统梳理了国内外复合肥料产业发展现状(包括发达国家、发展中国家复合肥料的生产、消费及其产品结构等情况,国内各种生产工艺的核心工序流程、设备,分类定义,技术特点,优势劣势和适应范围等);详细分析了我国复合肥料发展面临的环境、挑战、机遇和发展趋势,提出了产业发展思路、重点工作、保障措施和建议等。根据《报告》,笔者简要介绍我国复合肥料产业的发展历程及现状,分析复合肥料产业存在的问题与不足,研究复合肥料产业的发展趋势。
1 产业发展现状
经过近30多年的发展,我国复合肥料产业已成为保障粮食安全、促进“三农”发展的重要支柱性产业,产能、产量和消费量均居世界首位。
1.1 发展阶段
我国复合肥料产业发展起步阶段(进入期),始于20世纪80年代初在江苏省无锡市等地采用团粒法工艺建成1万~3万t/a装置生产低浓度NPK复合肥产品,20世纪80年代中期在河南省开封市采用料浆法工艺建成3.5万t/a装置生产高浓度NPK复合肥产品。
快速发展阶段(成长期),始于20世纪90年代初在南京、大连、秦皇岛、贵溪等地引进技术将24万~48万t/a磷酸二铵(DAP)装置改产NPK复合肥料,单系列复合肥装置产能达到60万t/a;部分国产技术的“小磷铵”装置也改产NPK复合肥料。2000年前后,团粒法以及添加部分料浆的各种改进型团粒法工艺、低温转化喷浆造粒工艺、熔体法高塔造粒工艺开始大发展,单系列复合肥装置产能达到10万~30万t/a。
质量发展阶段(成熟期),始于2016年。我国复合肥料发展到顶峰后,年产量开始小幅度下降,产业发展逐步进入成熟期。与此同时,肥料助剂,专用肥料,水溶肥、缓控释肥等各种新型肥料产量快速增长。
1.2 产能、产量
2011—2019年我国复合肥料实物产量在5 500万~6 500万t之间波动(约占全国当年直接施肥量的60%),2015年达最高峰约6 500万t,2019年降至5 700万t左右。截至2019年年底,我国规模以上复合肥料企业864家,有生产许可证的企业3 000余家,产能总规模近2亿t/a。
2011—2019年我国复合肥料产量变化趋势见图1。
图1 2011—2019年我国复合肥料产量变化趋势
1.3 产业分布
我国复合肥料生产主要集中在山东、湖北、江苏、贵州、四川、安徽等磷资源丰富或邻近消费市场的省份;消费主要集中在河南、山东、湖北、江苏和广西等农业大省(自治区)以及东北地区。2019年中国磷复肥工业协会统计89家大中型复合肥料企业,其复合肥产量合计3 376.7万t,约占全国复合肥产量的60%,其中山东省复合肥产量占全国复合肥总产量的27.1%,湖北省和江苏省分别占25.0%和14.1%。
1.4 产品结构
20世纪80年代,我国复合肥料以产销硫酸铵-过磷酸钙、尿素-过磷酸钙、氯化铵-过磷酸钙等低浓度NPK复合肥料产品为主;20世纪90年代,以产销15-15-15等规格的高浓度NPK复合肥料产品为主;2000年前后,16-16-16、17-17-17、18-18-18等规格的NPK复合肥料产品,以及w(N)、w(P2O5)、w(K2O)可在4%~30%范围内调整的系列产品已发展到上千种之多;近10多年,有机-无机复合肥料、水溶性肥料、缓控释肥料等各种新型肥料快速发展。
2 产业存在的问题与不足
我国复合肥料产业的发展,为保障国家粮食安全、夯实“三农”基础做出了巨大贡献,但要完全满足农业高质量绿色发展的需求,还有很大差距,存在一些问题与不足。
2.1 产业结构调整有待深化
目前,我国复合肥料产业集约化发展程度仍然不高,产业结构还存在一些比较突出的问题,产品结构、组织结构和原料结构还有待于进一步调整优化。
一是在产品结构上,15-15-15等规格的通用型NPK复合肥料仍然是市场上的主流产品,针对性强的专用肥料不足,新型肥料占比较少等。
二是在组织结构上,规模以上复合肥料企业占比不足30%,小型企业占比仍然过大。
三是在原料结构上,趋向于使用高浓度氮肥和磷肥产品,以及硫酸钾和硝基肥等制造成本较高的原料,但这并不都是针对农作物使用所必需的。
2.2 技术装备水平有待提高
我国复合肥料的技术装备,总体上与国际先进水平仍有较大差距。
一是生产工艺有待优化,目前在资源以及原料供应等条件基本相同的地区或同一企业,不同工艺和规模的装置,在产品质量,能耗、物耗,尾气排放等技术经济指标上存在较大差距。
二是装备水平有待提高,生产线设备及通风管道保温差、密封等级低、自动化水平低等。由此导致系统容易出现漏料、漏气、吸湿、结露、潮解、结垢和结块等问题,以及料浆法、团粒法造粒操作主要凭经验手动调节等。
2.3 产品质量水平有待提升
复合肥料产品质量在达标率、物理性能和肥效等方面还存在一定的差距。
一是市场上还存在不合格产品,尤其是新型肥料产品的国家抽检合格率不高,主要是企业在质量意识、质量理念和管理水平方面存在差距。
二是产品物性存在较大差异,产品的溶解性、颗粒强度、抗粉化、防结块性能等物理性能差异,主要是由于生产工艺存在差异,也与包裹技术装备水平及防结块技术等密切相关。
三是肥效差距较大,主要是产品配方及其所含的养分形态(包括中微量营养元素等)、功能性物质和其他有益助剂等要素,以及产品在土壤中的养分释放速度与作物营养需求的吻合程度上存在差异。
2.4 科学施肥亟待加强
长期过量施用化肥、不平衡施肥,是我国在科学施肥方面存在的主要问题,已经对我国水体、大气、土壤等环境和农产品品质造成了一定的负面影响。
一是化肥施用量偏高,2019年我国化肥667 m2(亩)平均施用量为21.7 kg。发达国家比较注重养分管理和平衡施肥,2017年美国、德国、法国667 m2(亩)平均用肥量分别约为8.64、11.87、11.36 kg。我国蔬菜、果树、茶叶等经济作物过量施肥普遍,果树667 m2化肥平均施用量是日本的2倍多、美国的6倍、欧盟的7倍,蔬菜667 m2化肥平均施用量比日本高12.8 kg、比美国高29.7 kg、比欧盟高31.4 kg[1]。
二是施肥不均衡,目前,我国肥料施用表现为重化肥,轻有机肥和生物肥,重大量元素肥,轻中微量元素肥。有机肥资源利用率低,不足40%。
2.5 数据共享、产业协作和服务水平有待提高
我国复合肥料产业在数据共享、产业协作和服务水平等方面的主要不足如下。
一是共享基础数据不足。复合肥料生产企业和装置的数量、产能、产量,生产能耗、物耗及“三废”排放等缺乏较全面准确的统计数据;耕地资源、土壤检测信息及种植业等缺乏共享基础数据等。
二是产业协作存在短板。复合肥料产业与种植业及其农机、种子、农药等下游产业和服务体系的衔接、配套和协作较少,存在明显不足。
三是农化服务水平需要提升。复合肥料企业的农化服务大多还处在以产品促销为主的阶段,企业的农化服务资源和能力非常有限,社会化的服务体系尚未形成,农化服务缺乏农化研究等科研成果和科学施肥技术的支撑,农户习惯性施肥非常普遍,科学施肥技术很难落实到千家万户等。
3 我国复合肥料产业发展趋势
我国复合肥料产业发展进入成熟期后,产品创新、绿色发展是主旋律,在技术、产品、服务等方面都呈现出了新的特点和趋势。
3.1 技术发展
因地制宜,进一步优化和创新工艺,实现高质量、高产出、高效资源利用、高效节能减排的绿色环保目标,是我国复合肥料产业技术发展的主要动态和趋势。
3.1.1提高装置效率
在提高装置运行效率方面,一是具有多种工艺、多套生产装置的复合肥料企业,通过优化生产工艺,淘汰或封存部分落后装置,提高优质资产运行效率;二是通过改进、创新工艺,大幅度提高装置产出率。
3.1.2节能提质降耗
在提高产品质量、节能降耗方面,一是提高工艺、设备的技术水平和管理水平,实现养分精准控制,提高产品内在质量、外观质量及物理性能;二是改进和创新工艺,实现节能降耗,如减少造粒水分,应用“间接水冷”高效节能技术等;三是研发硫酸钾等生产原料替代技术,提升产品质量,降低生产成本。
3.1.3减排
在减少污染物排放、保护环境等方面,一是固体物料处理过程采用高效袋式除尘技术实现长周期稳定运行;二是尾气洗涤采用“湿电”等高效脱除回收技术,实现氨和粉尘等的超低排放;三是干燥系统采用“煤改气”等清洁能源技术;四是研究开发磷矿直接生产复合肥料等绿色工艺。
3.2 产品发展
研究开发以速效性、缓效性、提高营养功效、增加肥料功能为主要性能特征,且同时具有其中一种主要性能特征和其他一种或两种以上非主要性能特征的复合型产品,或各种专用肥料产品,是当前复合肥料产业产品发展的主要动态和趋势。
3.2.1具有速效特征类产品
该类复合肥料产品施用后,部分营养物质能快速传送给植物并被吸收。研究开发成本低、全水溶的磷素化工肥料产品,研究开发水溶性、液体等具有速效性主要性能特征的复合肥料(包括含有部分缓效性、提高营养功效和增加产品功能的复合型类的产品),满足设施农业的发展需求,实现作物营养需求与肥料养分的智能化精准供给。
3.2.2具有缓效特征类产品
该类复合肥料产品施用后部分营养物质能缓慢释放、减少损失,更好地被植物吸收。研究开发成本低,具有缓释、控释养分功能的绿色肥料助剂,研究开发含有部分缓释、控释、稳定性肥料养分等具有缓效性主要性能特征的复合肥料(包括含有部分速效性、提高营养功效和增加产品功能的复合型产品),提高肥料利用率,减少养分损失。
3.2.3提高营养功效类产品
该类复合肥料产品以能够提高植物营养功效为主要性能特征。因地制宜,添加或使用含有中微量元素和有机物质等植物营养的原(辅)料,充分利用工农业废弃物经无害化处理的有机养分资源,有针对性地研究开发含有特定营养功效的中微量元素和有机物质等提高产品营养功效为主要性能特征的复合肥料(包括含有部分速效性、缓效性和增加产品功能的复合型产品),提高产品营养功效。
3.2.4增加产品功能类产品
该类复合肥料以能够增加产品的“营养功效、物理性状功效”以外的其他有助于植物生长和农产品品质提升功能为主要性能特征。添加含有腐植酸、氨基酸、海藻酸等生物刺激剂、植物保护剂、植物生长调节剂等的原(辅)料,以及含有改良土壤等改善植物生长环境的功能性物质或微生物,开发以增加产品功能为主要性能特征的复合肥料(包括含有部分速效性、缓效性和提高营养功效的复合型产品),增加产品功能。
3.3 服务发展
充分利用现代农业服务技术和社会化服务资源,深入广泛开展农化服务、数字化服务等,提高肥料的利用率。通过产业协作实现科学施肥,探索服务经营模式,创新农化服务方式,通过服务引领产业发展,是目前复合肥料行业服务发展的主要动态和趋势。
3.3.1提高肥料的利用率
世界各国都高度关注肥料的利用率,大多数国家在提高肥料利用率方面开展了研究工作。通过测土、测定作物营养需求,并根据天气、干旱程度、土壤肥力,研究相应肥料品种和施肥方法(包括机械施肥)等,以提高肥料利用率。
3.3.2产业协作科学施肥
与种植业及农机、农技等相关产业和农业科研院校加强协作,包括:利用社会资源建立健全农化服务网络,积极参与完善我国科学施肥体系;在测土配方施肥的基础上朝着针对具体田块精准施肥的方向发展科学施肥模式;不断创新发展快速测土、控量施肥、水肥一体化,以及种肥同步、机械化施肥、精准变量施肥等现代施肥技术,共同致力于消除过量施肥和不平衡施肥的负面影响,实现科学施肥。
3.3.3探索服务经营模式
实现与现代农业发展需求相对接,探索由“生产经营型”向“服务经营型”转变,例如中国中化集团有限公司农业事业部正在打造现代农业技术服务平台等。发挥原料和产品运输及用肥市场的区域优势,通过技术改进和产品创新,实现优质低耗、安全环保的目标,以质优价廉的产品,方便快捷的服务,与当地的农资、农技等服务体系对接,满足多样性的市场需求。
3.3.4创新农化服务方式
创新农化服务方式,包括以目标市场的农产品产量和品质为目标,充分利用社会化农业服务资源,根据农作物的需肥规律,掌握土壤养分等环境条件,提供能精准供应养分的肥料产品和科学合理的施用方法;在数字化的基础上,应用网络化、智能化及物联网等现代科技,通过产业协作,提供方便快捷、配套、全程、体系化服务等。
3.3.5服务引领产业发展
不同植物及其不同生长阶段、不同区域及其不同土壤等环境,以及不同的施肥设施和施肥方式,决定了复合肥料产品的不同使用价值。能否根据不同植物生长的营养需求规律、不同区域土壤等环境的养分供应能力,提供准确到位的产品和服务,是复合肥料产业高质量发展的关键,是引领复合肥料产业发展的决定性因素。