新型肥料及其应用技术
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第五节 缓释肥料产品趋势分析

一、缓释肥料产品市场的发展趋势

近五年来,控释肥、控失肥、缓效肥等称谓的产品琳琅满目且发展势头强劲,俨然成为了市场发展重点,并且在不断发展中进行完善,根据中国化肥产业网的分析,亚太重点市场缓释肥产品的发展趋势简述如下。

1.中国

近年来,中国肥料制造业以20%的增速快速发展。目前中国已成为全球最大的肥料出口国,缓释肥料的生产及销售企业有近百家。2009年以来,相继出台的国家和行业标准(目前包括硫包衣尿素、缓释肥料、脲醛缓释肥料、控释肥料、无机包裹型复混肥料)使缓释肥行业发展的路径更为清晰而规范。全国农技推广统计数据表明,截至2013年缓/控释肥示范推广已扩大到全国24个省的29种作物,覆盖了各种粮食及主要农作物。2015年也是缓释肥料在中国取得未来5~10年发展的重要契机。同年3月,农业部通过了《化肥使用量零增长行动方案》,明确提出2020年实现化肥零增长目标,而科技部亦拟定2025年化学肥料减施20%的科研目标。嗅觉灵敏的以色列化工集团,也是全球最早投入缓释肥的发明和生产者,今年也投入了5亿美元,连手中国青岛七海进出口有限公司在山东启动合资生产项目。而早在2013年,日本丸红株式会社(Marubeni Corporation)和中国鲁西集团签订合作备忘录,向中国引进其包衣控释肥生产技术。国内企业方面,金正大作为缓/控释肥料行业标准与国家标准起草单位,在研发生产上的能力首屈一指;山东茂施肥料,也自行研发出高氮包衣的技术,是国内专业的可降解树脂包衣控释肥生产企业;在加拿大上市,最早以硫包衣作为核心技术的汉枫集团,加上许多其他操作灵活的厂家如西安阿诺肯,也在所谓的“全控释”“半控释”“混掺型(BB肥)”的变化类别中,于国内外扮演举足轻重的角色。

2.日本

探讨日本的缓释肥料,不得不从其研发的脉络来看,20世纪60年代效法美国技术(硫包衣),到了70年代已自行掌握了硫包衣技术,由三井东亚化学(Mitsui Toatsu Chemicals)在1975年注册了包硫尿素和包硫复合肥料。此时,20世纪80年代由窒素(氮)公司(Chisso Corporation)发展出来的树脂聚烯烃包衣的“好康多”(Nutricote),目前与美国知名品牌“奥绿肥”(Osmocote)和以色列的“魔力丰”(Multicote)齐名。2009年,由JNC公司和日本旭化成(Chisso Asahi)以及三菱化学(Mitsubishi Chemical Agri)分别以42.25%、22.75%和35%的出资份额成立的Jcam Agri株式会社,生产包衣树脂型缓释肥,占有日本本土市场份额达25%,营销东北亚国家。去年8月,住友商社(Sumitomo)收购了马来西亚Union Harvest SdnBhd肥料公司,目标主要放在马来西亚和印度尼西亚的油棕用肥料,由于后者也具有化学品背景,住友是否引入缓释肥的技术发展,值得关注。日本除了研究,另一方面也是缓释肥的重度依赖者,主因农民年龄层老化。目前有70%的缓释肥料用于水稻,另外15%用于各式的蔬菜(反观欧美,90%以上的用于非大田作物)。日本在21世纪初时,脲醛缓释肥占缓/控释肥料总量的30%,包括CDU、异丁基二脲(IBDU),但近十年来慢慢被聚合物包衣肥料所取代,目前聚合物包衣肥料占日本国内缓/控释肥料消费量的69%。主要用于水稻、蔬菜和柑橘。

3.中国台湾地区

我国台湾地区的缓释肥料需求背景和日本雷同,均面临农民和地力老化的问题。政策层面,在肥料管理法当中有裹覆尿素、甲醛缩合尿素、丁烯醛缩合尿素、异丁醛缩合尿素、硫酸胍基尿素品目。目前在台湾的应用仍以家庭园艺为主,市场常见的产品以台和园艺代理日本的“好康多”(Nutricote)居多,其余多为贸易商自大陆进口并自行贴牌。2015年12月,来自杰康株式会社(Jcam Agri)旗下台湾子公司台湾杰康农业科技公司在台中建厂并动土开工,预计2016年7月竣工投产包膜肥料,预估9成外销,此举势必造成台湾相关企业生态的重整。就目前而言,缓释肥因台湾肥料公司的补助政策而处于下风,但主要原因归咎于农民固守传统肥料的使用观念;另一方面,台湾的进口商等对外贸易企业也致力于寻找在成本和成效上有竞争优势的产品。2016年初,即有台湾贸易商自马来西亚Green Feed Agro(绿丰农业)进口以沸石吸附型水田专用缓释肥料,致力推广于水稻上。

4.马来西亚

马来西亚市场预估方面,由于油棕为主要农业项目,目前耕地面积约为550万公顷,每公顷平均植栽面积为140株来计算,每株每年平均用量2kg,如只取30%的市场占有率,一年即有47万吨的需求量,尚不包括油棕育苗用的使用量。将此数字进一步放大来看,马印两国的棕榈栽培面积占全球90%,印度尼西亚的油棕面积达800万公顷,如依马来西亚的用量和市场占有率来看,单在油棕树马来西亚和印度尼西亚的使用量即达到每年120万吨的需求。市场上,最早有贸易商于2000年代理以色列海法化学(Haifa)的“魔力丰”(Multicote),后因成本太高,逐渐退出大马市场。目前棕榈苗选用的产品,大多来源于中国企业。生产厂家方面,据业界消息,SK Fertilizer近期也投入生产缓释包裹型肥料。Plant Safe公司出品的袋状缓释肥料(以袋子通透性控制肥料的释出),另有Green Feed Agro公司生产的土壤改良兼缓释型肥料。前者着眼于印度尼西亚市场,后者除印度尼西亚市场外,近几年还积极拓宽东南亚、中国和纽澳市场,未来销售前景看俏。

5.其他亚太市场

印度虽为亚太人口和粮食消费大国,但缓释肥产品在大田作物上的应用依然较为滞后,目前农业生产仍以传统化肥产品作为主要支撑。但在研发上,20世纪90年代即以虫胶(虫漆,shellac),一种寄生性紫胶介壳虫的分泌物中得到的树脂来作为包膜材料,试验型应用在水稻和小麦都有不错的效果,但由于原物料成本高,最终未能商业化。圣雄甘地大学也曾以丙烯酰胺作包膜,一些企业也研发了硝化抑制剂硫醇包膜尿素,磷酸钙与环氧树脂包膜尿素,锌硼酸盐玻璃包覆的缓释硼、锌肥等。但由于在量产和市场上缺乏支持,均未发展起来。泰国也使用本地材料,以橡胶基质类型的天然橡胶乳液包囊为原料生产控释肥,基于该技术生产的包衣尿素释放期达50d,但碍于各种客观性因素,亦未能量产。沙特阿拉伯虽然具备发展缓释肥料的天然环境以及丰富的石油蜡、聚乙烯原料资源,但同样碍于各种因素,均停留于研发层面的初始阶段而未能量产。韩国方面,目前仍依赖向日本和中国企业的进口,但近年来Nousbo Co. Ltd.研发了一款硅肥发泡性肥料,用于水稻上。该产品主打的要求为省肥省工,某种程度上也具有缓释肥应有的效益,但仍需田间数据加以支持。

缓释肥料在亚太地区乃至全球,都已迎来新的发展起点。行业的发展基于“三个契机”:第一,异常的气候带来极端的降水量,缓释肥在攻克土壤水分过多或过少等诸如此类问题,比起传统肥料有更大的突破点,如包覆兼保水性聚合分子包材;第二,农民年龄层分化导致用肥方式转变,老龄化农民难以负荷传统化肥施用的工作量,年轻化农民则接受新颖科学施肥的概念;第三,粮食需求增加,但耕地地力退化,3.0版的机能性(或功能性)缓释肥(1.0版为包硫、2.0版为化学包衣),如含沸石吸附型兼具土壤改良功能的产品趁势而生。与此同时,还不能忽视“四个隐忧”,第一,生产成本高,将遭受既有传统化肥的排挤效应,情况犹如目前的替代性能源虽好,但石化和煤炭产业成本更为低廉;第二,化学包衣材料对土壤环境产生负面影响;第三,目前“半控释”或“部分控释”肥料品种混淆,价格上和“全控释”发生擦边球状况多,也直接影响农民对此款肥料的观感;第四,施用方式亟待改进,因包衣肥料轻质,应用在大田时如未覆土易被冲走,故农民应多着力于条施、穴施覆土。另外应用在水田,也有漂浮的问题存在。

基于上述分析不难发现,缓释肥料在不断的完善发展过程中反而衍生出了更多的方向,从1.0版的化学衍生、缩合技术到2.0版化学包裹、包衣技术,再到3.0版选用诸如沸石、活性炭等对土壤更加友善的吸附性、离子性的材料,缓释肥料技术的发展已迈入了新时代。未来,肥料技术必将迎来更加广阔的发展空间,药肥、省水肥、土改肥、活菌肥、荷尔蒙肥等形式多样的技术,将帮助种植者更加精准而科学地用肥,从而在真正意义上做到减少农事。

二、缓释肥料产品技术的发展趋势

缓控释肥料什么技术最关键?答案无疑是包膜。包膜做得好,肥效持续时间更长,更利于作物吸收。当前,缓控释包膜肥料一般有六大类型:树脂包衣型、硫包衣型、肥包肥型、脲酶抑制剂型、脲甲醛型、海藻素包膜型。哪种包膜技术更占优势?

1.树脂包衣型

树脂包衣型控释肥料就是在肥料外围均匀地包覆一层树脂膜,包膜将膜内养分与膜外水分分离,对养分起到物理保护作用。

优点:华南农业大学资环学院樊小林教授介绍,养分从这种产品中的释放主要依赖于温度变化,土壤水分含量、pH值、干湿交替以及土壤生物活性对释放几乎没有影响。当温度升高时,植物生长加快,养分需求量加大,肥料释放率也随之加快;当温度降低时则相反。

缺点:此技术所需要的生产设备及包膜材料均是从国外进口,生产成本高,市场售价比同养分普通肥料贵800~1000元/吨。另外,脂溶性树脂的包膜是聚合物,本身难以降解,长期使用必然造成土壤污染。

代表企业:金正大、施可丰。据统计,2009年全国树脂包衣缓释肥产量为5万吨,占全国缓释肥产量的7.14%。

前景:昂贵的价格将制约其走向大田,新的包膜材料及工艺开发尚有难度,未来几年市场占有率难以大幅上升。

2.硫包衣型

据了解,硫包膜技术有较长的生产历史,最早产品是硫包衣尿素,其技术关键是将硫黄熔融后,在高压下喷涂在预热处理的肥料表面,然后,在其表面喷涂蜡质或聚合物,密封硫黄包裹产生的空隙或裂隙,从而延缓养分的释放。

优点:由于硫黄价格较便宜,而且加工工艺也相对简单,因此生产成本较树脂包衣要低。市场售价也大大低于树脂包衣控释肥,比同养分的普通肥料高200~300元/吨;同时,硫也是作物生长必需的元素,因此施用硫包衣型产品可一举两得。

缺点:有专家担忧,硫黄本身可以作为杀菌剂使用,较大量的单质硫施用于土壤中,会对土壤中已有菌群产生影响,可能会产生二氧化硫,加速土壤酸化。

代表企业:农大肥业、汉枫、金正大。2009年全国硫包衣缓释肥产量为30万吨,占全国缓释肥产量的42.84%,是缓释肥中产量最大的类型。

前景:价格较便宜,还能给作物提供硫元素,易被农民接受。

3.肥包肥型

据了解,该技术主要是利用有机或无机的黏结剂等将具有巨大表面积、内表面积无机矿物(如钙镁磷肥、膨润土)或者炭粉(如竹炭粉)包裹在肥料表面,并吸附溶出的养分,延缓养分释放。

优点:郑州大学许秀成教授介绍,由于采用的磷酸铵盐包裹尿素,养分释放后的壳是养分磷和氮,因此会被作物完全吸收,不存在二次污染;而且价格适中,以目前原材料的价格算,市场售价比普通肥每吨贵400~500元。

缺点:此产品的包裹物质多为无机材料并经有机或黏结剂而成。由于影响因素太多,难以达到满意的控释效果。

代表企业:乐喜施。2009年,全国包裹型缓释肥总产量约为5万吨,占全国缓释肥产量的7.14%。

前景:价格虽然也不算太贵,但控释效果难掌握,真正能生产出此类优质产品的企业不多。

4.脲酶抑制剂型

中科院沈阳应用生态研究所肥料工程中心主任石元亮研究员介绍,此类产品制造技术是在尿素或复合肥生产过程中,在不同部位及时段定量添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂,施入土壤后能通过脲酶抑制剂抑制尿素的水解,或通过硝化抑制剂抑制铵态氮的硝化,使肥效延长。

优点:由于是直接加入抑制剂,无须进行二次加工,而且抑制剂加入量也不多,因此是众多缓释肥中生产成本最低的,市场售价只比普通肥料贵100~200元/吨,最容易被农民接受。

缺点:有业内人士反映,由于生产过程中,抑制剂用量难以把握,使得长效效果不如包衣型肥料稳定。

代表企业:施可丰。2009年,全国产量为20万吨,占全国缓释肥产量的28.56%。

前景:价格最便宜,农民容易接受,不需要更新生产工艺,企业就能生产。抑制剂型长效肥料经过这几年的推广,特别是在南方销量不错,所以市场前景也不错。

5.脲甲醛型

简单来说,脲甲醛复合肥是尿素与甲醇在高温下发生反应生成脲甲醛聚合物,再与磷酸一铵,以及钾肥混合后造粒,形成的复合肥料。由于脲甲醛聚合物微溶于水,需要在微生物作用下逐步降解。

优点:既有高塔肥的速效,又有缓释肥的长效功能。

缺点:石元亮介绍,脲甲醛虽然生产工艺不复杂,但反应条件难以掌控,使得脲甲醛聚合物链有长有短,在很多情况下,脲醛低分子量部分提供的氮素比例在作物生长前期超过了作物所需要的量,然而高分子量部分提供氮素又太慢。因此,有些地区就出现了施用脲甲醛肥导致作物减产的现象。同时价格也较贵,比普通肥料高500~800元/吨。

代表企业:住商、福利龙。2009年,全国脲甲醛肥产量为10万吨,占全国缓释肥产量的14.28%。

前景:虽然价格较贵,但生产工艺并不复杂,市场前景较好。