第一章 缓/控释肥料
第一节 缓/控释肥料概述
缓/控释肥料这个词,在许多年前还是个新鲜的事物,而如今已经像“测土配方施肥”一样家喻户晓。缓/控释肥料是一种具有理想情怀的肥料,为什么这么说呢?因为作物生长和人一样,小的时候需要的养分少,青年期需要的多,后期需要的少但不能缺,而我们施肥习惯要么一次给足,要么后期没有。而缓释肥料却能将肥料中的养分在作物生长的不同时期,缓慢释放出来,让作物整个生长期持续得到养分供应,前期有量,中期给足,后期不缺,实现了提高产量和减少污染两大目标,这也是近几年缓/控释肥料在全国大面积施用的重要原因。
中国植物营养与肥料学会新型肥料专业委员会副主任沈兵认为,新型肥料的界定是为了与传统化肥相区别,把改性化肥、含微生物菌剂的有机肥、添加功能制剂的有机或无机复混肥称为新型肥料。因此将其定义为:以能提供植物矿质养分的物质为基础,通过物理、化学或生物转化作用,使其土壤和作物的营养功能得到增强的肥料称为新型肥料。其主要功效是提高养分利用效率和改善养分利用条件。这一含义已经超出了传统肥料的范畴,是肥料家族中不断出现的新成员、新类型、新品种,其内涵是动态发展的,是肥料产业创新发展的原动力。
因此,界定新型肥料需要满足下述条件:①是否能够提高传统化肥性能、功能和效率;②肥料的理化性质是否改变,并提高了产品的商品性;③生产工艺水平是否处于国际国内领先水平;④是否具有良好的社会、经济和环境效益;⑤是否应用最新科学技术成果;⑥是否具有可持续性特征,对土壤不会造成污染。只有满足上述条件的肥料或功能性物质,才能称得上新型肥料的“新”字。
2016年中国化肥工业绿色产业化年会总裁论坛指出,开发新型肥料,突出肥料卖点,是肥料企业走出困境的唯一出路。
近两年,肥料行业呈现急速变化,创新乏力,需求疲软,产能过剩,市场竞争激烈,行业整体利润率下降,亏损企业增多,一些化肥生产企业被淘汰出局,企业并购、重组案例增多,大型、综合性、跨行业、跨地区的企业集团不断涌现,这标志着肥料行业正逐渐步入发展成熟期,面临结构调整,单打独斗的运行模式将成为过去时。
农业部农技推广中心提出,要树立“增产施肥、经济施肥、环保施肥”理念,大力开展耕地质量保护与提升,增加有机肥资源利用,减少不合理化肥投入,加强宣传培训和肥料使用管理,走高产高效、优质环保、可持续发展之路,促进粮食增产、农民增收和生态环境安全。
实现化肥行业绿色产业化,可以走精、调、改、替这四条技术路径:一是推进精准施肥。根据不同区域土壤条件、作物产量潜力和养分综合管理要求,合理制订各区域、作物单位面积施肥限量标准。二是调整化肥使用结构。优化氮、磷、钾配比,促进大量元素与中微量元素配合。适应现代农业发展需要,引导肥料产品优化升级,大力推广高效新型肥料。三是改进施肥方式。大力推广测土配方施肥,提高农民科学施肥意识和技能。研发推广适用施肥设备,改表施、撒施为机械深施、水肥一体化、叶面喷施等方式。四是有机肥替代化肥。通过合理利用有机养分资源,用有机肥替代部分化肥,实现有机无机相结合。提升耕地基础地力,用耕地内在养分替代外来化肥养分投入。
新型肥料是未来发展的方向。新型肥料由于本身的优势,能够直接或间接地为作物提供必需的营养成分,改善肥料品质和性质或能提高肥料的利用率,深受行业的追捧,也已经获得了国家认可,未来发展可期可盼。
自2004年以来,历年中央一号文件均以“三农”为主题,有力地促进了农村经济和农业生产的发展。尽管过去十年我国粮食产量实现十连增,但农产品供需矛盾,耕地、水资源污染、食品安全等问题也接踵而至,农业发展的可持续性面临挑战。为实现农业现代化,确保主要农产品生产稳定发展,打造高效生态的现代农业体系迫在眉睫。“发展生态友好型农业,构建新型农业经营体系”已成为农业发展的重点。在农业土壤污染上,化肥是主要的污染源。与此同时,随着我国对食品安全的日益关注,消费者对健康食品的追求以及对现代化高效低能耗农业的要求,使得新型化肥快速发展成为一种必然。
分析人士指出,中国以占世界9%的耕地消耗了世界1/3的化肥,单位面积用量是世界平均水平的3.7倍,而每千克养分所增产的粮食却不及世界的1/2,且肥料的消费仍呈上升趋势。每年有超过50亿吨的有机废弃物不能很好利用,环境与生态压力很大。所以,依靠技术加强新型肥料的研发与推广,是保障粮食安全、提高肥料利用率、减低环境风险的重要途径。为适应中国农业由传统加速向现代转化,一批大中型企业将在新型肥料研制中承担重任。
目前我国新型化肥正处于发展阶段,仍有很大上升空间。相关数据显示,目前全国从事各类新型肥料生产的企业已超过2000家,占全国肥料生产企业总数1/4。新型肥料产业资产规模约为500亿元,新型肥料产业的总产值每年约为164亿元,产品正在向着高效、增值、多功能、生态环保的方向发展。随着新型化肥的逐渐升温,越来越多的企业将进入该行业,分享巨大的市场。
水溶肥发展良好,已成新型肥料发展主导趋势。在第十七届中国国际农用化学品及植保展览会(CAC)暨第七届中国国际新型肥料展览会上,展出的产品主要是水溶肥料、增效肥料、缓/控释肥料、土壤调理产品。其中水溶肥产品占半壁江山,已成为我国新型肥料发展的主导趋势。
在目前形式下,企业通过转型升级,竞争力获得提升,产品在国际市场上的竞争力有所增强。中国化肥产业处于转型升级关键时期,面对如此局面,很多企业瞄准全球市场。2015年全国出口继续保持较高增长态势。主要原因有两点,一是去年全年出口采用统一关税;二是国内化肥产量在不断增加,企业加大了出口力度。
目前,中国的肥料出口已不是以最基础的原料产品为主,中国的肥料品牌也逐渐被外国客商所认可。颗粒水溶肥在国际市场却是空白,而它深受东南亚客商的喜爱。我们要打破中国制造在外国人心中廉价的概念,由中国制造到中国创造。
国家非常重视“一带一路”进出口贸易的发展,沿线国家对于我国的种子、化肥、农机等行业有强烈的需求。2015年对“一带一路”沿线国家出口化肥,销售额6732亿美元,同比增长28.2%,市场潜力巨大。
新型肥料应该是以提供营养、提高作物产量、改善农产品品质、保护耕地土壤生态环境、实现节本增效为最终目的,重点研究能增强抗逆性、提高肥料利用率、有利于农作物健康生长、增强土壤自净能力的产品。但目前我国的新型肥料市场只能用“品种繁多,优劣参半”来形容。
目前,我国的肥料市场除常规单质氮磷钾、复混(复合)肥料、掺混肥料、有机肥料、有机无机复混肥料、水溶肥料、微生物肥料外,各种新型肥料纷纷登场,如微生物肥料、缓/控释肥料、增值肥料等。除了品种繁多,原料也更广泛,如复混类肥料中除含氮、磷、钾外,还添加各种微量元素、氨基酸、腐植酸、增效剂;有机肥料类可以是各种人畜粪尿、农作物秸秆、各种饼粕、酒糟、中药渣等。然而,新型肥料的品种和原料的纷杂也造成了肥料市场价格持续走低,质量合格率低,肥效不尽如人意,肥害纠纷屡发。
肥料行业存在的问题,主要表现在以下九个方面。
1.产能过剩,同质化严重
以全国尿素为例,2015年产能9000万吨(不包括进出口和工业用),全国耕地面积18亿亩,按平均复种指数200%计算,每亩可供尿素25kg。市场上还有碳铵、硫铵等其他氮肥,还要加上磷钾肥、有机肥、有机无机复混肥料和各种水溶肥料,每年还要进口钾肥。种种因素造成尿素价格持续走低,土壤酸化、板结等现象严重。对任何一个肥料产品,相关法律和标准强制规定必须标注真实的养分名称和含量,不得标注标准规定以外的成分,更不得标注根本不存在的养分来误导消费。
2.闭门造车,创新错位
只考虑效益,不考虑农业生产需求。如城市垃圾制作的肥料有重金属污染;药肥如不解决化学反应问题,会导致作物中毒;全营养和同步营养只是理论成立(在组织培养、盆栽试验、设施栽培实验室中实现);富硒肥料中的硒可抑制癌症,但吸收多了就会中毒;纳米是长度单位而不是营养等。
3.配方随意,针对性差
作物需肥是有规律的,不同作物、不同的目标产量、不同土壤、不同气候、不同管理水平,要求产品配方均不同,因此,要进行测土配方施肥,平衡作物营养,根据需要选择大量、中微量元素和不同原料的有机质(酸碱度),制作相应肥料。不能根据原料价格的高低来制订配方。
4.偷减养分现象严重,品牌意识不强
在产能严重过剩、同质化现象普遍的现状下,不少企业把品牌效益放在脑后,过分追逐利润,偷减养分。农业部连续2年全国抽检,均有相当比例的大型肥料企业赫然在榜。
5.标识混乱,难辨真假
有的多标不存在的养分(如固氮因子、纳米)、有的虚标各种荣誉(某某奖、发明专利、美国技术、领导或科学家题词等)、有的夸大效果。
6.炒作概念,误导消费
有的炒作产品概念,号称“高科技新产品”(多种名称的尿素、聚能、多肽、三胺、第四元素、全营养、海水提取物、冰川提取物、防治病虫害等),有的炒作营销理念(电商、土壤速测仪现场出配方、赠送物品甚至汽车等),有的吹捧高科技,有的夸大生物肥料效果,有的偷梁换柱(用氯化铵冒充高效氮肥)。
7.流动讲师团,索赔难度大
有的打着讲师团的名义,进村入户,现场讲座,田间鉴定,高价卖假肥,售完消电话,打一枪换一个地方,造成损失找不到人赔偿。
8.制假售假屡发,肥害纠纷案件增多
受利益驱动,有的企业或自身或按经销商要求、或与经销商勾结。2010年以来,安徽已发生多起因肥害造成的纠纷事件。
9.法律法规不完善,企业违法成本低
一个13亿人的农业大国,至今没有一部专门的肥料大法。
为此,未来新型肥料将向以下8个方向发展:
①配方相对科学的高浓度复混(复合)肥料是市场的主流。
②掺混肥料因天生容易分层的缺点、种肥一体化需要、种植大户对肥料认识的提高,将被市场逐步淘汰。
③具有抑制作物病害、防治设施栽培条件下的土壤次生盐渍化、防治连作重茬障碍的微生物肥料及生物有机肥将会成为市场追捧的热点。
④土壤调理剂特别是酸性土壤调理剂未来几年会给企业带来可观的利润,但要求必须有实实在在的效果。土壤修复剂还处在研究阶段,这是一项复杂而长期的工作。
⑤可根据作物生育期需要迅速降解的缓释氮肥会有一定的市场空间,前提是不对土壤造成负面效应。
⑥利用具有农药功能的植物原料制成的药肥,既可有效防治一定范围内的病虫害,又可起到提供营养的作用,可实现节本增效。
⑦适应规模化种植、水资源缺乏、劳动力成本不断提高的现实,具有既可提供营养,又具有抗逆性的,兼有修复、解毒功能的水溶肥料已开始为农民接受,但不是单纯大量元素、微量元素和中量元素肥料产品。如加入硼、硅和黄腐酸、海藻类物质。
⑧有机无机复混肥料(在土壤中可迅速转化的无害化有机原料),包括用处理过的腐植酸为原料的该类产品,因既符合种地养地相结合的原理,可大幅度提高肥料利用率,又因富含可转化的有机物料,是天然的环保型缓释肥料。
提高肥料利用率有两大途径:一是改进施肥技术,根据气候、土壤、作物特性不同而采用不同的施肥方法、施肥时间、施肥量等;二是研制新型肥料,新型肥料研制的着眼点是实现对肥料养分释放的调控。而控释肥则是解决这一问题的高新技术产品。控释肥是以有机或无机肥为载体,以同时实现横向-纵向平衡施肥的目标,应用物理、化学、生物化学等调控手段使肥料养分在作物生育期内逐渐释放出来,并与作物吸收基本同步的新型肥料。与施肥技术相比,这种物化了的技术可操作性强,便于推广,原来一些由人工操作的技术已经物化到控释肥新产品中去,使技术实施大为简化,因此控释肥可称之为“傻瓜肥”。
自从1948年美国人合成世界上第一个缓释缩合肥料脲甲醛后,缓/控释肥料的研发经历了一个多元化的发展过程。20世纪60年代前后,缓释肥的研发主要集中在脲甲醛的生产及其应用。到了70年代,则侧重肥料包膜技术,所用膜材主要为脲甲醛和聚烯烃类化合物或胶黏剂。80年代,缓/控释氮肥研发突飞猛进,倾向于以硫黄、聚乙烯、磷酸镁铁等作为肥料包膜材料进行研究。目前,缓/控释肥料的研究转向于包膜新材料、新型化学合成缓释肥料合成工艺方法及新型缓/控释肥料长期应用对环境的影响等方面。
通过长期的研究,人们认识到养分释放过快或过慢的肥料都满足不了作物的养分需求,因而需要调控其释放速率。控释肥应是一类养分释放与作物养分需求一致或基本一致的肥料,这类肥料能最大限度提高肥料利用率,防止多余养分对环境的污染。这一基于养分供求的动态平衡是一种纵向平衡,有别于只关注不同养分元素间的横向平衡,是平衡施肥的一个重要方面,据此提出“缓释”与“促释”是控释肥研究的两个重要方向。矿物肥源促释技术促使难溶性磷、镁、钾的活化,在理论和技术上为控释肥增添了新内容。
由于缓释/控释肥料体现了横向-纵向平衡施肥的原理, 因而提高了肥料的利用率, 可以说具有显著的经济效益、环境效益。Kaneta等研究表明, 免耕移植水稻一次性基施控释肥料与传统水稻栽培成本相比, 可降低成本65%。Shoji的实验表明, 在大麦、土豆、玉米上施用控释肥能显著提高氮肥的利用率及作物的产量;在玉米实验中, 控释肥的 N2O 损失仅仅是尿素损失的 1/3, 整个生育期 N2O 的损失均远远低于传统肥料。河南农业科学院承担的对郑州Luxecote 的实验表明, 小麦施Luxecote 氮利用率约 57.2%。
尽管缓释/控释肥料具有很好的潜在经济及社会效益,且已经商品化,但在农业上的大规模应用仍受到限制,仅占世界化肥总消耗量的0.5%以下。
由于控释材料生产工艺的复杂,致使控释肥料价格居高不下。为了降低缓释/控释肥料的价格, 研制和筛选新型、高效、廉价的控释材料已成为目前研究的关键。现在控释材料的研究已逐渐从无机物转向有机物, 特别是一些高分子聚合物由于具有控释效果好、易降解、无污染而成为研究的重点。另外,不同控释材料包膜的肥料释放机理是不同的, 不同形态的养分在不同的土壤、不同的作物上的转移吸收差异也很大。正是由于这一差异的复杂性, 有必要对不同土壤上施用于不同作物的控释肥料配方加以研究, 同时进一步系统研究控释肥料养分释放速率和机理模式。缓释/控释肥料发展到今天, 它的各方面的优势已突显出来, 有着广阔的发展和应用前景, 势必成为将来肥料的主导。
一、缓/控释肥料概念
缓/控释肥料,顾名思义是肥料施用后肥料或养分的释放可以人为控制,或者与速效肥料相比肥料养分释放速度缓慢。因肥料养分的释放缓慢,施用后对作物的作用时间也比较长。缓/控释肥料在国际和国内并没有严格和权威的定义和统一的评价标准,因为一直以来国内外对缓释和控释的概念存在较大的争议。
目前,国际肥料发展中心(IFDC)编写的《肥料手册》中给出的缓释和控释的定义,被大多数人认可和接受。所谓缓释肥料(slow-release fertilizers,SRF)是指肥料所含的养分是以化合的或以某种物理的状态存在的,以使肥料养分对作物的有效性延长。控释肥料(controlled-release fertilizers,CRF)是指肥料中的一种或多种养分在土壤溶液中具有微溶性,以使它们在作物的整个生长期均有效,理想的这种肥料应当是肥料的养分释放速率与作物对养分的需求相一致。这从实际情况来看,要达到这种理想的状态或性能是非常难的事情,因为众所周知作物种类不同,其对养分的需求千差万别,即使同种作物因种植的环境不同,对养分的需求也存在较大差异,所以获取作物对养分的需求规律本身就是一项比较艰巨的任务,而通过技术手段制造一种养分释放速率与这种规律相一致的肥料就变得更加不可思议了。鉴于对“控释”的遥不可及,对“缓释”的俗不可耐,很多人习惯上不再费劲脑汁去区分二者的区别与联系,而更加注重该类肥料在生产实践中的应用效果,故统称为“缓/控释肥料”。
所谓“缓/控释肥料”应该通过某种技术手段将肥料养分速效性与缓效性相结合,其养分的释放模式(释放时间和释放率)是以实现或更接近作物的养分需求规律为目标的,具有较高养分利用率的肥料。
二、缓/控释肥料类型
国际肥料工业协会(IFA)按照制作过程不同将缓/控释肥料分为两大类:一类是尿素和醛类的缩合物,并称这类肥料为缓效肥料或缓释肥料(slow-release fertilizers,SRF);另一类是包膜肥料(coated or encapsulated fertilizers),通常称为控释肥料(controlled-release fertilizers,CRF)。
按照缓释和控释肥料溶解性不同通常被分为三种类型:一是物理阻隔型的缓/控释肥料,如包膜颗粒肥料和基质复合肥料,其中包膜颗粒肥料又可进一步划分为有机聚合物包膜肥料(热塑性和树脂类)和无机包膜肥料(如硫黄、矿物质包膜);二是化学合成型缓释肥料,如微溶有机氮化合物等,可进一步划分为生物可降解的微溶有机氮化合物,如脲甲醛、亚丁基二脲/亚异基二脲(IBDU)和其他脲醛缩合物以及草酰胺等;三是微溶性的无机化合物,如金属磷铵盐、磷酸镁铵、部分酸化磷酸盐等。
根据肥料养分的释放控制模式不同可将缓/控释肥料划分为四类,即扩散型、侵蚀或化学反应型、膨胀型和渗透型。
根据缓/控释肥料制造方法可进行如下分类:缓释肥料包括化学合成有机-无机微溶化合物(如脲甲醛、亚丁基二脲、草酰胺、磷酸镁铵等)、涂层缓释肥料(如涂层尿素)、包裹型缓释肥料[如硫包衣尿素、“乐喜施”(Luxecote)]、有机无机复合型缓释肥料等;还有一种是尿素等氮素化肥中加入脲酶抑制剂或硝化抑制剂而生产的肥料,在施入土壤后只是延缓了尿素水解转化成铵或抑制硝化细菌将铵离子氧化而转变成亚硝酸根和硝酸根离子的过程。根据国际肥料工业协会分类,这种肥料通常称为稳定性肥料(stabilized fertilizers)。根据添加的抑制剂的类型不同可以细分为脲酶抑制型、硝化抑制型和复合型。其中复合型既含有脲酶抑制剂,又含有硝化抑制剂,可能还含有氨稳定剂或吸附剂等助剂。
根据养分释放模式和释放原理,很多人又习惯将缓/控释肥料分为物理阻隔型(即包膜肥)、化学合成型、生物抑制剂型(或生物稳定型)和载体吸附型等类型。
物理阻隔型缓/控释肥就是通过简单的物理包膜过程处理,使肥料具有缓控性。一般通过一些手段如加热、喷涂、干燥等在肥料颗粒表面喷涂一层或几层惰性物质,形成致密的低渗透性膜,因而能控制水进入肥料核心以及养分溶液从膜内向外部扩散的速率,进而延缓肥料中养分的释放速率。常见的包涂材料主要分为有机和无机两种,无机化合物作为包膜材料的有硫黄、金属氧化物和金属盐、无机化学肥料等。而有机物作为包膜材料的有石蜡、烯烃聚合物或共聚物、不饱和油、天然橡胶及高分子树脂(如聚氨酯等)等。仅就目前缓/控释氮肥的研究来看,包膜型缓/控释肥料的制造过程一般不涉及化肥的化学反应,通过包膜材料成分和厚度的调整,来控制肥料养分释放速率,该类肥料受外界环境因素影响较小,能灵活地调节其释放特性,制造工艺方法简单易行,在技术和经济上具有较大优势。目前,肥膜的致孔技术是该类肥料最具科技含量的前沿技术,其中致孔工艺的选择,致孔材料的复配和应用均能显著影响肥膜孔穴,进而影响核心养分的释放。
化学合成型缓/控释肥主要以氮肥为主,其养分释放机理比较复杂,综合概括包括两类:一是化学添加物不与目标肥料结合;二是化学添加物与肥料结合形成新物质。在化学添加物不与目标肥料结合的情况中又包括两种形式。一种形式是在目标肥料中添加阻溶性物质。以缓释尿素为例,在尿素中添加含铜、锌、锰化合物及植物所需的其他微量元素的无机盐、有机物等,这些物质可使尿素的溶解速度减慢,从而减缓养分的释放速度。另一种形式是在目标肥料中添加养分释放抑制物质,如在尿素中混加脲酶活性抑制剂、硝化抑制剂。加入脲酶抑制剂能降低脲酶的活性,从而使尿素的分解速率变慢,即减慢氨化过程。加入硝化抑制剂能选择性地抑制亚硝酸菌、硝酸菌、脱氮菌的活性,从而减少氮肥的硝化和脱氮作用,主要硝化抑制剂有卤代苯酚、硝基苯铵、硫脲、甲硫铵酸、吡啶、嘧啶、硫脲、双氰胺(DCD)等,此类肥料又被称为生物稳定型肥料。另一类是化学添加物与目标肥料结合形成新物质,如甲醛与尿素在特定条件下缩合生成脲甲醛;乙酸醛与尿素在酸性环境下生成环状结构物质;异丁醛和尿素反应生成的亚异丁基双脲(IBDU)等,这类缓/控释氮肥的养分释放机理是该化合物在外界环境条件的影响下(如生物作用、土壤pH 值、水分含量、温度等)分解,特定化合物与尿素之间的化学键断开,重新生成尿素和特定化合物,然后尿素再释放出植物生长所需的氮素。其释放速率取决于组合物键的性质、立体化学结构、疏水性、降解难易度、肥料形状、表面积与体积之间的比率及微生物的作用等,因此也有人简单的称其为脲醛类肥料。
载体吸附型缓/控释肥料是以一种或多种黏土矿物粉,如浮石、沸石、凹凸棒粉、坡缕石粉、高吸附型树脂等作为肥料的吸附载体,先通过载体与养分的吸附融合,然后造粒制成的一类肥料。该类肥料的生产成本一般较低,可广泛应用于大田作物,且多对土壤有一定的改良作用,也有人将其归为土壤改良剂的范畴。
针对缓/控释肥料的分类是与市场上出现的产品来区分的,由于新型的产品不断地涌现市场,且国家行业标准中亦未明确规定对其类型的划分,只是对占市场份额较多的几类肥料进行了单独的肥料产品标准的制定工作,其规范化和标准化还需进一步完善。
三、施用缓/控释肥料的好处
传统肥料养分释放速率快,难以被作物完全吸收。肥料中的大部分养分容易被淋溶、挥发、固定,利用率低,并给环境带来污染。与传统肥料相比,缓/控释肥具有以下特性和优点:①缓/控释肥可以根据作物的养分吸收基本规律同步释放养分,肥料利用率显著提高;②减少了施肥的数量和次数,节约劳动力和成本;③有效控制养分,缓慢释放,不会因局部肥料浓度过高对作物根系造成伤害,使用安全;④缓/控释肥一次施用无需追肥,可避免因为气候等不可抗拒因素造成无法追肥的状况,提高了保障力;⑤缓/控释肥养分释放符合作物的吸收规律,作物生长更加健壮,抗逆性提高,农产品品质得到明显改善;⑥缓/控释肥可提高肥料利用率50%以上,有效避免氮的挥发、磷和钾的流失和固定,减少了对环境的污染。
缓/控释肥料能最大限度地提高肥料利用率,减少多余养分流失和环境污染,并具有省肥、省工、增产、增收、改善生态环境、防止化肥过量造成农作物烧苗等优点。
缓/控释肥料由于与传统化肥相比有着很大的优势,它不仅仅是一种农资产品,更是一种环境产品,因此,被认为是“21世纪的肥料”,成为目前肥料界最具有研发潜力的一个新型肥料品种。
四、施用缓/控释肥料的原则
缓/控释肥料施用原则是肥料的养分释放规律要与作物的养分需求规律同步。要根据作物生育期的长短,来选择不同释放期的缓/控释肥料。如水稻,选用60~70天释放期;棉花选用4~5个月的释放期;果树等多年生作物则要选用控释期相对较长的,并且要坚持一年多次施肥。在缓/控释肥料施用过程中,还要注意“三结合”。
(1)与测土配方施肥技术相结合 测土配方施肥是一项先进的科学技术,广泛用于各种农作物的生产,具有增产增效和节约成本的作用。在目前缓/控释肥成本较高的情况下,通过与测土配方施肥技术相结合,可以有效利用土壤养分资源,减少缓/控释肥料的用量,提高其利用效率,降低农业生产成本,同时降低施肥的污染环境风险。
(2)与普通化肥掺混施用相结合 普通化肥目前仍然是农作物生产用肥的主体,虽然有效期短,但释放迅速,能及时给作物提供养分。缓/控释肥料与普通化肥掺混相结合施用,可以起到以速补缓、缓速相济的作用。
(3)与农作物专用BB肥相结合 农作物专用BB肥(散装掺混肥料)是测土配方施肥的最佳物化成果,具有养分含量高(总养分含量多在50%以上),配方合理并易于调整,物理性状好等诸多优点。在此基础上,对农作物专用BB肥进行包膜处理,将BB肥加工成缓/控释农作物专用BB肥。增强了BB肥的应用功能,拓展了缓/控释肥料的应用领域,是新型肥料研制与应用的创新之举。
五、施用缓/控释肥料的注意事项
缓/控释肥料的养分调控措施均受到环境因素的影响。在选择和施用缓/控释肥料产品时需要充分考虑环境因素。有机包膜控释肥料主要受温度影响,温度越高养分释放越快,高温地区宜选用肥效期长、受温度影响相对较小的控释肥料类产品。添加抑制剂类稳定型肥料中的抑制剂易随水淋失,故而在降水较少的地区,效果更为明显。脲醛类或硫衣肥料类缓/控释肥料受土壤温度、水分、pH值、微生物等多种因素影响,选用此类产品时更要综合考虑环境因素的影响。
除了考虑养分的比例、肥料用量(即成本)外,缓/控释肥料的施用次数也是一个很重要的影响养分效率的因素。目前缓/控释肥料的一次性施肥成为了商家的卖点。对生长期较短的作物一次性施肥,可以兼顾省工、养分高效和降低成本;而对生长周期6个月以上的作物则难以兼顾上述三点,若要达到省工和养分高效的要求则必定会增加肥料成本;对生长周期较长的作物,采用2~4个月追肥1次,可大幅度降低肥料投入成本。
一次性施肥或少次施肥虽然省工,但要对根系扩展范畴较大的作物而言。养分的时空有效性会明显地影响养分的整体效率。在施用缓/控释肥料时,应将缓/控释肥料施于作物根系在施肥空档期的主要生长区域。
六、缓释型氮肥安全施用方法
缓释型氮肥的施用方法与一般氮肥相似,值得注意的是,一般做基肥,如用于生育期长的作物或多年生果(林)园和草地植物追肥,施用时间应使肥料释放期与作物需肥期相一致;施肥深度应既能使作物吸收到氮素,又能减少流失;合理配施速效氮肥,协调供氮。
1.长效尿素施用方法
据报道,涂层尿素在土壤表面撒施随即浇水,14天氨挥发累积量比普通尿素低4.4%~18.3%;先浇水后撒施,14天氨挥发累积量比普通尿素低8.9%~50%;施于表土以下5cm,涂层尿素的氨挥发累积量比普通尿素低14.3%~58.3%。生产试验表明,长效尿素的肥效期比普通尿素长1倍以上,达到110~130天,氮素利用率达45%。与等量普通尿素相比可使作物增产6%~20%,并可节省追肥用工,扣除长效尿素价格增加的费用,每亩可增加纯收入40~100元。另外,长效尿素在同等产量条件下可节省尿素用量20%,可减少运输成本,减少农田和地下水的氮素污染。
由于长效尿素肥效期长,利用率高,在施用技术上应与普通尿素有所不同。对一般作物如小麦、水稻、玉米、棉花、大豆、油菜而言,可在播种(移栽)前一次施入;在北方,除春播前施用外,还可在秋翻时施入;如作追肥,一定要提前进行,以免作物贪青晚熟。长效尿素施用深度为10~15cm,施于种子斜下方或两穴种子之间,与土壤充分混合,既可防止烧种、烧苗,又可防止肥料损失。
对水稻而言,长效尿素用作基肥要深施,施肥深度一般为10~15cm。
小麦垄作时,先将肥料撒在原垄沟中,然后起垄,肥料即被埋入垄内;或者整地起垄后,施肥与播种同时进行。不管怎样施肥,要保证种子与肥料间的隔离层在10cm以上。畦作小麦通常采用全层施肥的方法,即先将肥料均匀地撒在地表,然后翻地,将肥料翻入土中,然后耙地、作畦、播种,此时肥料主要在下层,少部分肥料分布在上层土壤里,翻地深度不低于20cm,以免肥料过于集中,影响小麦出苗。
玉米施用长效尿素时,要注意防止烧种、烧苗。种子与肥料之间的间隔应不低于10cm。对于10月下旬即进入低温期的北方地区,可考虑在秋季将长效尿素深施入土,然后起垄或作畦,翌年开春即抢墒播种。
大豆施用长效尿素时,要注意既能满足大豆对氮素的需要,又不妨碍根瘤的正常固氮。长效尿素采用侧深施肥方式,深开沟侧位施肥,合垄后,在另一侧等距离点播或条播种子,每亩播10kg左右为宜。北方地区,也可采用类似于玉米的秋季施肥方式。
棉花垄作时,采用条施。先开15cm深的沟,将长效尿素均匀撒入沟内,必要时与其他肥料一起施在沟内,然后合垄,常规播种。新疆地区的大垄双行棉花,在垄中间开20cm深的沟,将长效尿素和其他肥料一起混匀撒入沟内,覆土压实,然后两侧播种。在干旱、半干旱的北方棉区,秋季施肥也是值得推广的一种方式。
2.缓释性包膜尿素施用方法
一般的所谓缓释复合(混)肥料是将包膜尿素与磷、钾肥掺混使用,实际上是含有缓释尿素的掺混肥料。其中的缓释性包膜尿素是缓释肥料的关键:
旱地作物上。缓释性掺混肥料一般用作基肥,并且不需要进行追肥;施肥深度在10~15cm。施肥量可以根据土壤肥力状况以及目标产量决定。可以根据作物需肥量及肥料养分量计算适宜的施肥量。一般来说,普通肥力水平上,每亩(1亩=667m2)施30~50kg,可保证作物获得较高的产量。玉米可采用全层施肥法,也可以采用侧位施肥法和种间施肥法。肥料与种子间隔5~7cm。小麦可以在播种前,结合整地一次性基施。棉花也可结合整地一次性基施,可以有效地解决棉花多次施肥的难题。
水稻主要采用全层施肥法。即在整地时将肥料一次基施于土壤中,使肥料与土壤在整地过程中混拌均匀,再进行放水泡田,一般也不需要追肥。
七、缓释肥料的鉴别及购买
1.质量鉴别方法
分别将缓释肥和普通复合肥放在两个盛满水的玻璃杯里,轻轻搅拌几分钟,复合肥会较快溶解,颗粒变小或完全溶解,水呈浑浊状,而控释肥则不会溶解,且水质清澈,无杂质,颗粒周围有气泡冒出。
因为采用树脂包衣或硫包衣技术的缓释肥的核心是氮磷钾复合肥料,所以,将剥去外壳的缓释肥放在水中,会较快溶解,若剥去外壳不溶解的,是劣质肥料或假肥料。
缓释肥料采用“以肥包肥”工艺,肥料的生产原理类似做“元宵”,有馅有皮,氮肥为内核,层层包裹,从里至外依次为氮肥、钾肥、磷肥,微量元素肥等多种植物营养物质为外层包膜,以肥包肥,层层包裹,才成为多种肥料为一体的团粒包裹结构。剥开颗粒后,能明显辨别出包裹层。
根据颜色辨别。有些厂家仿冒缓释肥的颜色,把普通肥做成与缓释肥相同的颜色,如果放在水里缓释肥脱色,说明是假冒伪劣产品,真正的缓释肥外膜是不脱色的。
2.购买缓释肥注意事项
购买时应注意它的产地名称、企业资质、生产许可证号、联系方式以及包装袋上的养分总含量,是否标明配合式养分释放期,缓释养分种类,第七天、第二十八天标明释放期的养分释放率等。
看外观,缓释肥外观颗粒均匀,不板结,不吸潮。纵剖观察缓释肥外面有一层树脂包膜或硫包膜,也就是在传统肥料的外层包一层特殊的膜,使其在作物生长的不同时期,释放出作物所需的有效的养分,从而使肥料养分的有效利用率得到大幅度的提高。
可用火烧法、水溶法来鉴别,用树脂包膜的肥料燃烧时有塑料泡沫味;溶于水后震荡,不溶的是缓释肥,但剥去外层膜可迅速溶化。
3.缓释肥施用的原则
肥料的养分释放规律要与作物的养分需求规律同步。释放期太长,玉米生长前期氮素供应不足,发苗差,影响后期生长和产量形成;释放期太短,氮素在生育前期释放量大,容易出现烧苗现象和加剧氮肥损失,而中后期氮素供应不足,最终影响产量。缓/控释肥或含缓/控释肥的复合肥一般作为基肥施用。缓/控释肥或含缓/控释肥的复合肥的价格比普通肥料价格偏高,所以在使用这些肥料时要考虑到施肥的经济效益。