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水溶肥应用现状和发展前景

水溶肥应用现状和发展前景

发布日期:2017-11-14 作者:优美特 点击:

水溶肥

水溶肥即水溶性肥料(Water Soluble Fertilizer,简称WSF),是指能够完全溶解于水的多元素复合型、速效性肥料。水溶肥可按剂型、肥料组分、肥料作用功能进行分类。施用方式主要有3种:随水冲施、营养液栽培和叶面喷施,具有配方可控、吸收效率高等优点。我国的“十二五”规划、全国重点推广的水肥一体化“一号技术”以及农业部于2015年初重磅推出的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》都为水溶性肥料的发展提供了良好的机遇。

1  水溶肥生产销售现状

1。1  水溶肥生产现状

1.1.1水溶肥原料

水溶性肥料生产常用原料与常规复合肥料相比略有不同,磷源主要有工业级磷酸一铵、工业级磷酸二铵、磷酸二氢钾、磷酸脲、聚磷酸铵。氮源主要是铵、硝酸盐,分别提供铵态氮和硝态氮,不足部分用尿素补足。硝酸钾、磷酸二氢钾是主要的钾源。

1.1.2水溶性肥料的制取工艺

水溶性肥料的制取工艺有物理混配和化学合成两种。物理混配是将尿素、硫酸铵、磷酸一铵、氯化钾等原料肥,通过粉碎机、搅拌机等机械设备,按照相应配方直接混配而成。这类水溶性肥料工艺简单,生产成本低,较普遍应用于作物冲施。物理混配的水溶性肥料产品杂质多,粒度、色泽等参差不齐,溶解性较差,极易吸潮结块。化学合成工艺是将原料在一定温度、酸碱度等控制条件下,经过溶解、除杂、合成、浓缩等一系列特定的化学反应及工艺过程,最终结晶分离得到全水溶的肥料产品。化学反应合成的水溶肥具有外观好、颜色粒度均匀、溶解度高、吸收效率好的特点,更适合于喷灌、滴灌等“水肥一体化”灌溉设施。

1.1.3水溶肥生产研发现状

在国外,水溶肥的研究起步较早,1988年美国公布了TVA(Tennessee Valley Authority)申请的高浓度氮硫悬浮肥的生产专利。2009-2010年荷兰Vriesema Hein Herman等在多国申请了速溶水溶性肥料制剂及其方法和用途专利。我国水溶性肥料起步于20世纪80年代中后期,基本上与我国的复混肥料同步。2001年山东省农业科学院卢丽萍等申请了针对果树、蔬菜等高浓度多元素液体肥料专利。2002年中国科学院过程工程研究所张小勇申请了滴灌酸性液体肥料专利。2011年广东拉多美化肥有限公司王晓春等申请了一种全水溶性尿基复合肥与一种全水溶性硝基复合肥专利。

1。2  水溶肥销售现状

目前,水溶性肥料在国外已得到广泛的使用。在美国,60%的马铃薯、25%的玉米、33%的果树,均施用水溶肥,水肥一体化技术应用面积已达90%以上。国外先进的化学制剂业、化工机械业,以及现代化农业设施和农业管理技术,更是让水溶肥的研发、推广应用变得更加成熟,涌现出一批杰出的水溶肥生产企业。与国外相比,国内的水溶肥大约起步于20世纪80年代中后期,属于后起之星,水溶肥料是自2006年农业部发布4个相关标准后逐渐被科研人员、生产企业和农民认知,才开始了对水溶肥的技术研究、产品开发和应用。随着国家对水肥一体化技术的支持,我国水溶肥龙头企业大量涌现,全国性企业占52%,省级公司占33%,另外跨省的占15%。2009年国产水溶肥的年产量为30万t,2010年为60万t,2011年增长至159万t。2012年,我国水溶肥的产量与使用量已经超过200万t。虽然目前水溶肥只占国内化肥市场份额的1.6%~2.5%,但预计未来水溶肥市场份额将增至10%左右。

2  水溶肥在农业上的应用

2.1  水溶肥配方研究进展

不同的作物具有不同的需肥规律,在作物的不同生长时期,满足对肥料的不同需求,是保证施肥效果、提高肥料利用率的一个关键环节。比如番茄在结果期吸肥量占全生育期总吸收量的50%~80%,施肥过程中要将钙、镁、硼、硫、铁等中量元素和微量元素肥料配合施用,采用叶面喷施和滴灌结合的施用方式,不仅能提高产量,还能改善其品质,提高商品率。目前,宋远平、魏德永、王希振等人汇总了不同蔬菜的需肥规律,但是对于具体作物需肥规律的研究有待完善。

目前关于不同作物水溶肥配方的研究较多,戴晓刚等人筛选得出生菜的最适水溶肥配方(Ca(NO3)2·4H2O、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O浓度分别为:980、800、200、500mg/L)。王海霞等通过试验筛选出白菜的最佳水溶肥配方(15-30-15+TE)。周丽群经过试验得出专用水溶肥(18-5-27+Mg+B)可使果类蔬菜平均增产18.1%。贾建领也曾汇总果类蔬菜不同生育时期水溶性肥料配方的合理选择的注意事项。目前,关于水溶肥配方研究较多的是不同配比之间的效果比较,针对不同作物不同生育时期特定配方的研究较少。而且因为不同地区的土壤、水分、温度等因素差异,还是应该根据当地农情,在已有的试验结果基础上,进一步筛选符合当地的最适水溶肥配方。

2。2  水溶肥的田间试验研究进展

首先,目前国外针对水溶肥的研究并不多,大多数是各种水溶肥的配方专利,但是国外对水溶肥的开始研究时间要比我国早20多年,国内水溶肥研究文献多集中在2013年以后,国外早在1998年就有针对性研究。Christopher在菊花上进行试验,得出水溶肥有较好的生根作用,并且可以将N的吸收利用率提升到64%~68%。Brandon曾在2004年研究得出不同浓度的水溶肥会影响天竺葵生根和黄萎病的发生。Poonam Kuwar在西瓜上喷施大量元素水溶肥,证实可以提高西瓜雌花数量,使其成熟期提前,从而提高产量及收益。

其次,国内各类试验研究以验证水溶肥的应用效果为主,测定指标主要是作物生物学性状、产量、经济效益。关于水溶肥对土壤环境、含水量、养分等影响的研究较少,对作物抗逆性的影响研究几乎没有。马玲玲曾选用果润水溶肥证实其可以明显降低水蜜桃的裂果病、痘斑病等生理病害发生率,但是对此方面的各项深入研究不足。

国外针对水溶肥的研究较系统,细致深入,选用的指标如西瓜雌花数量等,以小见大,且从产量根源着手研究。而国内主要集中在功能验证,且测定指标是较为浅显的产量、经济效益等。相比较而言,我国水溶肥的研究水平与国外还是有一定差距。

2.3  水溶肥应用比例

目前,水溶肥虽然具有特定的优势,但是在生产实际中的推广应用并不乐观。据农业部全国农业技术推广中心节水处处长高祥照介绍,按照全国6×107hm2灌溉面积计算,水肥一体化目前应用比例仅3。2%。据报道,目前水溶肥只占国内化肥市场份额的1。6%~2。5%。但是,国外一些国家配套设施早已在全国得到普及,使得水溶肥推广应用更为方便快捷,比如以色列水肥一体化技术应用面积在90%以上,使得水溶肥的施用比例达到80%。

2。4  水溶肥主要应用作物和施用方式

因为水溶肥成本相对较高,且要配合滴灌、喷灌等设施施用才能发挥最大的优势,所以目前国内对水溶肥的应用主要集中在蔬菜等价值较高的经济作物上,比如番茄、黄瓜等。从国内水溶肥研究来看,80%文献中水溶肥是采用随水冲施和叶面喷施的施用方式,这可能与目前喷灌、滴灌等配套设施不完善有关,但是这样就弱化了水溶肥省肥、节约资源的优势。此外,国内用于验证水溶肥效果的作物大部分是大田作物,或是大棚内土壤种植作物,但是水溶肥主要应用方向应该在比较成熟的设施农业上,在这方面水溶肥的效果验证试验研究不足,使得水溶肥在设施农业推广过程中没有数据支撑。

3  水溶肥存在问题与发展建议

我国的水溶性肥料虽然发展迅速,但在生产技术、市场规范、配套设施以及应用研究等方面还存在一些问题。

第一,生产技术落后。相对欧美国家,我国的水溶性肥料生产技术较落后,简单的物理混配或掺混生产方式的小规模、小作坊生产企业占多数,企业对生产及应用技术的研究力度不够,缺乏创新性,这就造成产品质量无保障,降低企业的品牌信誉度,农民逐渐对水溶肥由好奇转为失望。而少数拥有高新技术的企业生产成本较高,造成市场中水溶肥价格高于效益值,用户只能望而却步。未来,水溶肥生产企业应集中力量推进技术创新、产品研发,要强化管理,整合资源,降低产品成本,提高产品质量,开发适销对路的产品,特别是针对不同作物的适当配方水溶肥的研发,切实开发出能够为农民创收的好产品,并进一步使价格趋于理性化。

第二,水溶肥市场不规范。目前产品种类较多,质量参差不齐,假冒伪劣产品较多。一方面是我国标准体系不完善,使得水溶肥行业准入门槛比较低,国内出现不少没有任何技术含量的简单物理混配水溶肥;另外,我国对于水溶肥市场的监管力度不够,使得水溶肥品牌鱼龙混杂。下一步,我国要尽快制定水溶性肥料行业标准,规范产品质量,加强市场管理,杜绝刻意炒作、偷换概念、假冒伪劣的情况发生,为水溶性肥料的发展营造一个良好的环境。

第三,配套设施不完善。水溶肥只有与相应施肥设施相配套时才能发挥最大作用,现在各地的滴灌、喷灌设施存在一些设计不合理、安装粗放、缺乏技术服务等问题,使得水溶肥的市场推广比较难。目前应该在干旱地区完善各项灌溉设施,大力发展、推广灌溉设施与灌溉技术,加强水肥一体化的自动性控制,相关专家与企业应加强灌溉技术宣传,对农民进行培训,帮助农民增产增收,切实推动农业的发展,真正实现水溶肥产品的价值。

第四,应用研究不系统。目前,水溶肥市场参差不齐的部分原因就是相关研究单位没有给出针对不同水溶肥品牌的试验效果官方数据,使得农民购买时没有参考。相关文献介绍水溶肥肥料利用率高,但是没有具体的试验数据支撑。目前蔬菜种植多采用无土栽培,但是水溶肥在设施农业的效果尚无数据公布。水溶肥减缓土壤恶化方面的数据也仅以土壤电导率、容重等一些浅显指标展示,缺乏深入研究的数据。有关科研部门在下一步工作中,要结合前人研究成果,从水溶肥的研究缺口出发,开展多方面、全方位示范试验等工作,为水溶肥进一步的推广应用提供理论支撑。

目前,我国农业资源供需矛盾突出,已成为制约农业发展的主要瓶颈。发展节水高效农业已成为现代农业可持续发展的重要措施,其中节水灌溉设施的大面积推广,将加快水肥一体化技术的应用。水溶肥作为发展水肥一体化的必需品,其重要性将会日益明显。我国水溶肥产业已初具雏形,其健康发展需要政府、企业和科研机构共同努力,形成行业共识,共同实现我国水溶肥产业及节水农业的蓬勃发展。


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