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化肥过量使用，土壤、水体遭污染 肥料作为最多的农业生产成本投入和最重要的增产要素，直接关系到农业的综合效益，提高肥料利用率是农业节本增效的关键。目前，我国农业生产中化肥过量施用现象严重，平均利用率只有35%，不仅造成了能源的极大浪费，同时也带来了环境污染、土地板结等种种弊端。推广节肥技术、提高化肥利用率是建设节约型社会的一项重要目标。 传统速效性化肥自身有不可克服的缺陷。世界各国的农业实践表明，为了得到稳定的高产，作物在整个生育期间都应得到足够的养分。一次施用大量的易溶性矿质养分肥料，作物不易吸收，会造成养分的损失，降低肥料的利用率。损失的肥料一部分渗入地下和江河造成水源的污染，另一部分逸入大气，破坏臭氧层。 攻关课题主持人之一北京市农林科学院新型肥料研发中心首席专家徐秋明说，我国是世界化肥生产和施用量的第一大国，化肥的施用技术十分落后，化肥利用率与先进国家相比低10—20个百分点，提高化肥利用率除了施用技术之外，新型肥料的研发也是一个非常重要的途径。 为此，科技部“生态农业”重点攻关项目针对我国化肥中存在的利用率偏低的关键问题，开展了控释肥料的研发工作。 专家点评： 进入20世纪90年代以后，我国首先是氮肥用量，继而是化肥生产总量和施肥总量相继跃居世界首位。目前我国氮、磷、钾化肥利用率分别为30%—35%、 10%—20%和35%—50%，低于发达国家10—15个百分点。每年有约1500万吨氮素（约占氮肥用量的60%）损失进入大气和水体而污染环境，直接经济损失300多亿元。农产品安全问题抬头，土壤与水体环境的污染日趋严重。近年来，科技界认识到，必须为农业提供高科技肥料产品，才能更好解决以上难题。 控释肥料是当今国际肥料研究的热点，也是肥料产业的发展方向与竞争热点。目前美国、日本、德国等发达国家已研究出控释包膜肥料，产品已行销世界，正在抢占中国肥料市场，然而国内的控释肥，尤其是控释性能优良的控释肥的研究尚处在起步阶段。攻关项目中将控释肥料列为研究项目，是对我国肥料事业的重视和支持。 降成本解难题，降解、控释得平衡 一些先进国家控释肥料已经具有较精确的控释性能。但高质量的代价是居高不下的成本，控释肥料成本是普通肥料的2—3倍，售价是普通肥料的3—5 倍。一般控释肥料只能用于经济作物，很少用于大田作物。徐秋明认为，农业种植业目前还处于以经验为主的行业，对施肥等栽培措施有较大的自由度，特别是大田作物。所以针对大田作物的控释肥料经过适当改进，在不影响施用效果的情况下，可大幅度降低成本，达到控释肥料进入大田的目的。 在攻关过程中，课题组也经常遇到意想不到的困难和难题，例如在筛选溶剂方面，生产使用的溶剂要求毒性低、价格低、溶解性能强。目前经常使用的溶剂存在各种缺点，不适于工艺要求。他们进行了大量的工作，对20多种溶剂进行了筛选，最终得到了低毒、低价溶解性能好的溶剂。 选出一种溶剂，既能保证控释肥前期溶出受到抑制，又能实现后期溶出速度明显加快，制作出溶出期不同的多种S型包膜控释肥。 解决了溶剂问题，包膜又成了整个技术成败的关键。此技术难在既要保证包膜的可降解，又要使它的降解不至于影响到控释的效果，若降解速度过快，控释过程就难以满足。课题组研制出的光降解树脂包膜，残膜降解90%大约需21年。也就是说，在每年施用225kg/公顷包衣肥料的情况下，多年后土层残留树脂膜累积到的最大量不会超过392公斤/公顷，土壤中残膜浓度不会超过0.017%。值得一提的是，他们自主研发的光降解剂，在不增加肥料成本的情况下，很好的平衡了“降解”和“控释”，其配方可以制造出各种养分释放期的树脂包衣肥料。 当然，要想使如此理想的肥料真正投入到大田中，连续化包衣设备的研制又是必不可少的。他们最终确定的设备为多塔联合包衣，每个喷流塔有独立的循环及喷动系统，既可独立运行，也可联合生产。同时解决了流化床喷嘴的位置问题,可根据产量的高低,调整设备的大小，大幅度提高产品包衣质量和产量。专家点评： 目前，影响控释肥料发展的最主要问题是价格太高。由于售价高，美国、西欧90%的控释肥用于草坪、苗圃等非农业市场,日本是在国家资助下用于水稻的。 降低生产成本，将控释肥料用于大田作物，是控释肥料研制和生产的关键。课题组抓住关键问题，在设备、溶剂、材料等进行了一系列的攻关和创新，使成本大幅降低，目前可用于大田，是一项极有应用前途的成果。 肥料用于大田，循环经济新市场 经过5年的攻关研究，课题组解决了多项技术难题，实现了控释肥料的产业化生产。 控释包衣尿素用于大田作物平均可节省氮肥1/3左右，节省的肥料成本与控释肥料加价成本基本持平，如果再计算一次施肥节省的劳力和环境效应，则可控缓释肥料与普通肥料相比具有较大的优势。 在北方地区，施肥后损失最严重的养分是氮肥，磷、钾流失不是很严重，所以，一般只包氮素，而氮素全部缓释会产生作物生育前期缺氮的现象。因此，用一部分氮素速效、部分氮素包衣，与磷钾按比例掺混，制成复混肥料，施用效果会更好，同时也降低了售价。专家点评： 控释肥料用于大田，为控释肥料应用开辟了更广阔的前景，使用废旧材料进行包衣，也为资源的循环利用提供了一个新的市场。目前美国、日本用于草坪、花卉等经济作物上的控释肥料，已经形成系列、形成名牌产品。在这方面我们要看到不足，在质量、推广、打造品牌上下工夫，为我国和世界肥料事业作出切实贡献。
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