我国微生物肥料产业需求与技术创新

在国家绿色农业发展和乡村振兴计划等战略中,微生物肥料均被列为绿色新型投入品和优先支持发展的生物制品,必将在新时代迎来更好的发展机遇。本文在分析我国微生物肥料行业现状与标准体系特点基础上,阐述了微生物肥料具备的多功能、主动响应、信号调控、绿色环保等方面特征,提出了下一步发展的技术创新与新产品名录。     

我国新型肥料产业发展战略研究

肥料产业服务于农业生产,尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等传统化肥产品的大量投入对保障粮食安全发挥了至关重要的作用。随着我国农业发展方式从资源消耗型向绿色可持续型转变,发展新型高效肥料产业,提升肥料产品对粮食安全与生态环境安全的协同保障作用,是现阶段国家农业绿色发展的一个关键举措。新型肥料类型主要有缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等,相比于常规施肥,施用新型肥料普遍能够提高作物产量和养分利用效率,增产率范围为4.6%～17.5%,氮肥利用率提高16.8%～52.3%,农田土壤氨挥发损失量可降低7.2%～50.7%,N₂O排放降低8.1%～40.8%,氮淋溶损失降低16.5%～43.8%,氮径流损失降低22.1%～45.4%。经过几十年的跟踪和创新,我国新型肥料形成了产业化,新型肥料总产量已位居世界前列。但由于新型肥料产业起步晚,几乎所有类型的新型肥料生产均存在原创核心技术缺乏,产品特性与农业需求匹配性不高,施肥技术和装备发展滞后,以及监管体系薄弱等问题。为推动新阶段新型肥料产业结构绿色高效转型升级,未来我国的新型肥料产业发展战略核心包括以下4个方面:1) 以农业需求为导向,提升肥料产品与生产需求的匹配度;2) 肥料增效技术由注重养分供给向土壤环境、作物吸收和有效供给综合调控发展,肥料增效材料向高效、环保和价廉方向发展,肥料产品向营养、土壤改良和抗逆等多功能发展;3) 注重最大限度地利用资源,降低能耗,通过大型肥料生产设备的优化和改造,力争实现新型肥料由二次加工到一次生产的突破,实现新型肥料生产的绿色低碳转型;4) 建立健全肥料生产、销售和使用全链条监管体系,保障新型肥料产业的高质量健康发展。     

我国肥料产业面临的挑战与发展机遇

本文从我国农业对肥料的需求入手,分析了我国肥料产业面临着种植业施肥目标、肥料供需环境、肥料施用方式的变化以及肥料负面作用受到人们重视的客观现实。厘清我国植物营养与施肥在不同时期的任务和目标,肥料产业存在的问题,对指导我国肥料产业健康发展具有重要的参考意义。建国以来直到上世纪末,粮食和农业初级产品短缺一直困扰着国民经济的发展,提高肥料投入来增加供给是肥料施用和养分高效的主要目的。随着我国经济的发展,肥料施用从单纯的提高产量到产量与环境并重,而且环境要求越来越严,农业生产迫切需要养分效率高、环境友好型的肥料。肥料生产由卖方市场向买方市场的根本性转变加剧了肥料企业间的不正当竞争。我国肥料产业发展中出现了过分炒作概念、无限延伸肥料功能、肥料概念把握不科学、行业浮躁、踏实精神不足等问题,肥料标准过细等也影响着我国肥料产业的创新与发展。我国经济的连续快速发展,农业资金投入的大幅增加和农村劳动力的转移,规模化种植的推广,对我国肥料从产品、剂型到施用技术都提出了新的要求,为产业的发展提供了新的机遇。生产养分浓度、养分比例和养分形态适应不同作物和土壤环境容量的肥料产品,适应简化施肥技术的缓控释肥,适应肥水一体化的全水溶肥料都要求肥料助剂的创新。     

增刊首语

我国肥料的使用量和生产量均居于世界首位，肥料对保障我国农业生产力水平和粮食安全起着举足轻重的作用。肥料登记制度是许多国家采用的肥料管理制度。我国从1989年始对肥料产品实行登记以来，已逐步建立和完善了肥料登记管理法规体系和肥料评价技术体系，为我国肥料立法奠定了良好的基础。     

四川省土壤肥料科技事业未来发展的几点思考

由彭家元、侯光炯教授等开创的四川省土壤肥料科技事业在四川农业和农村经济的发展过程中起了重要作用，也为中国土壤肥料科技事业的发展做出了应有贡献，走近２１世纪，特别是在当今世界农业科技革命的背景下，四川省土土壤肥料科技事业需要更大的发展。本文在分析当前四川省土壤肥料科技事业存在问题的基础上，提出了加快土壤肥料科技体制改革、重视土壤肥料软科学研究、建设高水平人才队伍、重视农业可持续过程中土肥问题研究、进     

国内外施肥机械的发展概况及需求分析

肥料是农业生产的基础物资,施肥机械是合理施用肥料的基本手段。本文分析了国外固体肥料施用机械的原理与发展情况,包括离心圆盘式撒肥机、桨叶式撒肥机、锤片式撒肥机、液体肥料施肥机械、变量施肥机械、灌溉施肥机械的发展应用情况,指出了大型化、智能化是目前国际施肥机械的发展方向。本文还分析了我国施肥机械的发展情况,我国除撒肥机外,很少有专用的施肥机械,播种施肥机在我国发展很快,主要有两大类,一类是圆盘式小麦播种施肥机,另一类是玉米播种施肥机。近年来灌溉施肥机械在我国发展很快,但使用较少。由于我国农业高度分散和高强度开发,施肥机械的研制难度大、成果转化率低。根据我国农业的发展趋势,提高肥料利用率、减少肥料损失的施肥机械是发展的重点,主要需求有肥料深施机械、追肥机械、变量施肥机械、近根施肥机械和液体肥料施肥机械等。     

有机(类)肥料与农业可持续发展和生态环境保护

随着我国农业和农村经济的快速发展,传统意义上的有机肥已经变成了固体有机废弃物而随地弃置,不仅浪费了大量的养分资源,更污染了我国的生态环境。本文总结了近年来我国有机(类)肥料研究与开发的主要进展,着重介绍有机(类)肥料产品的最新而成熟的生产技术以及施用技术,不仅为开展有机(类)肥料研究提供一些方向和思路,也为我国有机(类)肥料产业发展提供技术支撑,为发展我国可持续农业提供有效途径。     

微肥研发存在问题及发展趋势

随着全球经济的飞速发展，人类的生活水平有了很大提高，但生产对地球环境的破坏也引起全人类的极大关注，保护地球、保护人类赖以生存的家园的呼声日渐高涨。在农业方面，化肥的长期使用造成的生态破坏和作物品质下降威胁着农业的健康发展，于是提出了农业可持续发展的概念，人类消费需求也正在向绿色食品转变，在这样的大背景下，研制可以降低化肥用量，提高作物品质的微生物肥料已显得十分迫切。我国微生物肥料的研究已跻身世界先进行列，已经面市的几个产品为农业生产的发展做出了积极的贡献，极大地推动了微生物肥料的研究和开发，但必…     

新形势下微生物肥料产业运行状况及发展方向

随着质量兴农、绿色兴农、品牌强农战略逐渐成为中国农业发展的主旋律，作为绿色新型投入品和优先支持发展的生物制品—微生物肥料，相关产业迎来了迅猛发展的黄金时期。本文综述了我国微生物肥料产业的规模、运行状况以及产业发展特征，并分别从产业层面、政府层面、市场层面、企业层面和用户 (使用者) 层面指出了产业发展中存在的痛点和难点，提出了未来5～10年产业优先研发的新技术和新产品，为推动我国微生物肥料的科技创新和产业健康有序发展提供参考。     

基于多维评价模型的都市农业多功能发展模式探究

城市与都市农业通过功能互补与促进机制形成统一系统,多功能是都市农业融入城市经济、社会、生态与空间系统之中表现出的显著内涵。但我国城市的自然环境、资源禀赋、发展基础、综合实力等方面表现出明显的东、中、西部区域差异,都市农业功能发展的侧重点不同,因此形成了多样化的都市农业多功能发展模式。评价都市农业多功能发展现状及合理性,探究适宜我国不同区域城市的都市农业多功能发展模式,有助于协调城市功能与都市农业功能发展、因地制宜地制定都市农业多功能发展战略。如何协调城市功能与都市农业功能是实现区域可持续发展急需探索的问题。本文应用四维评价模型对我国22个城市的都市农业生产、经济、社会与生态功能进行定量评价,并根据四大功能间的不同组合类型,用系统聚类法把我国都市农业分为10类多功能发展模式。研究表明:受我国自然环境及社会经济发展水平的东、中、西部地区空间差异影响,都市农业单项功能发展水平及多功能综合水平在各城市呈现明显的差异,总体上表现出东、中、西的区域分异现状;从我国西部城市至中东部城市,都市农业发展模式逐渐从多功能弱协同模式转向基本协同、协同及强协同发展模式,从生态优先发展模式转变为社会生态主导发展模式以及以生态为基础的生产(或经济或社会)功能主导的发展模式。都市农业发展模式属于生态优先发展模式的城市生态功能发展水平都达到了0.40以上,属于社会优先发展模式的城市社会功能发展水平都在0.55以上,属于经济优先发展模式的城市经济功能发展水平接近0.80,属于生产优先发展模式的城市生产功能发展水平达到了0.75。     

Responses of soil microarthropods to inorganic and organic fertilizers in a poplar plantation in a coastal area of eastern China

Soil microarthropod community is an essential functional unit of soil food webs. Fertilizers can induce an alteration of quantity and quality of food for soil fauna and trigger profound changes in soil faunal communities. We initiated this study to examine the influence of organic and inorganic fertilizers on soil microarthropods in poplar plantations (Populus deltoides) in a coastal region of northern Jiangsu, eastern China. We established a control and four fertilizer application treatments: low and high levels of organic fertilizers, low and high levels of inorganic fertilizers. Organic fertilizer amendments increased both soil organic carbon (C) and total nitrogen (N), whereas inorganic fertilizer had a positive significant effect on soil total N. The application of both inorganic and organic fertilizers resulted in significantly reduced soil pH. We found that both inorganic and organic fertilizers increased the abundance of all soil microarthropods, bacterivorous Acari, and hemiedaphic and epedaphic Collembola, but had no influence on the total taxonomic richness, Shannon diversity index and DG diversity index of the microarthropod community. The abundance of soil microarthropods was positively correlated with soil C and N, and negatively with pH. Our results indicate that changes in the quality and quantity of soil organic matter and other immediate chemical properties after fertilizer application can increase the abundance of soil microarthropods, but have a limited influence on their diversity in the coastal alkaline soils of eastern China.     

我国控释肥料研究的现状和展望

本文结合作者长期从事控释肥料研究的心得和经验,在参阅国内外大量研究资料的基础上,比较系统地综述了我国控释肥料的研究进展。论文指出了我国控释肥料研究的学术价值和经济意义,阐述了我国控释肥料研发的切入点和目标、研制与社会需求、研制与我国经济发展。论述了控释肥料和缓释肥料的内涵和区别、区分控释肥料和缓释肥料的意义和作用。参阅1979年以来的研究资料,回顾了我国控释肥料研究的历史和现状,将我国控释肥料研制划分为3个阶段:1）缓控释肥料的探索阶段;2）控释肥料研究普及阶段;3）控释肥料关键技术深化和技术集成与产业化,概括了各个阶段的研究成果。在此基础上,通过对我国控释肥料研制与国际同类研究差距对比、我国控释肥料研究与发展总体趋势和特点分析、控释肥料研究的前沿领域之讨论,对我国控释肥料研究进行了展望,并提出了今后的研究方向。     

我国的磷矿资源和磷肥生产消费I.磷矿资源和磷肥生产

本文综述了我国P矿资源,P肥生产和消费情况。重点叙述我国P矿资源的特点和贮量以及90年代以来我国的P肥的产量和品种结构。     

我国商品有机肥和有机废弃物中重金属、养分和盐分状况

【目的】 分析我国主要菜区商品有机肥和有机废弃物的重金属、养分和盐分状况,为蔬菜高效安全施肥和菜田土壤质量改善提供一定的理论依据。【方法】 针对全国主要菜区包括北方6省（市）和南方12省（市）典型商品有机肥和有机废弃物展开调查,取样时间是2014年1月上旬,共采取商品有机肥样品126个和有机废弃物样品255个,对3类商品有机肥和5类有机废弃物中重金属、养分和盐分状况进行了研究。【结果】 1）按照我国现有的NY525-2012有机肥料中重金属限量标准,商品鸡粪中Cd、Pb和Cr超标率分别为10.3%、17.2%和17.2%,商品猪粪中Cd和As超标率分别为20.0%和6.7%,其它商品有机肥中Cr、Cd、As和Hg超标率分别为13.4%、2.4%、2.4%和2.4%;鸡粪中Cd、As和Hg超标率分别为2.4%、7.1%和2.4%,猪粪中Cd、Pb、As和Hg超标率分别为1.5%、3.1%、15.4%和1.5%,牛粪中Cd和Hg超标率分别为1.7%和1.7%,羊粪中Cd超标率为12.5%,其它有机废弃物中Cr和As超标率分别为4.5%和13.6%。现在的畜禽粪便与传统有机肥已经大不相同,尤其是鸡粪和猪粪中Cu、Zn含量远高于上个世纪90年代初,分别增加1.5~16.2倍和1.3~4.7倍。2）商品有机肥中全氮含量、全钾含量和氮磷钾总含量较有机废弃物平均分别高出51.2%、32.0%和15.0%,有机废弃物中全磷含量、有机质含量、C/N比值和C/P比值较商品有机肥平均分别高出23.7%、41.5%、22.7%和15.2%。商品有机肥中,商品猪粪的全磷含量、有机质含量和C/N比值均相对较高,其它商品有机肥的全氮含量、全钾含量、氮磷钾总含量和C/P比值均相对较高;有机废弃物中,鸡粪和猪粪的全氮含量、全磷含量和氮磷钾总含量均相对较高,鸡粪、羊粪和其它有机废弃物的全钾含量相对较高,猪粪、牛粪和羊粪的有机质含量相对较高,牛粪的C/N比值相对较高,牛粪和羊粪的C/P比值相对较高。3）商品有机肥的EC值（平均23.5 mS/cm,n=126）较有机废弃物（平均7.7 mS/cm,n=255）高出2.1倍。商品有机肥中其它商品有机肥的EC值很高,其次是商品猪粪,商品鸡粪的EC值相对较低;有机废弃物中鸡粪和其它有机废弃物的EC值相对较高,其次是羊粪,猪粪和牛粪的EC值相对较低。【结论】 商品鸡粪以Cd、Pb和Cr超标为主,商品猪粪以Cd和As超标为主,其它商品有机肥以Cr超标为主;猪粪、鸡粪和其它有机废弃物以As超标为主,羊粪以Cd超标为主。商品有机肥中全氮含量、全钾含量和氮磷钾总含量均高于有机废弃物,有机废弃物中全磷含量、有机质含量、C/N比值和C/P比值均高于商品有机肥。商品有机肥的EC值远高于有机废弃物。     

我国的磷矿资源和磷肥生产消费Ⅱ.磷肥消费和需求

本文论述了我国P肥的消费及在整个化肥消费中的份额,以及P肥的增产效果和利用率,同时还叙述了今后几年我国对P肥的需要量和P肥贸易情况。     

中国东北黑土上长期施用化肥对土壤微生物生物量和功能多样性的影响

An experiment with seven N, P, K-fertilizer treatments, i.e., control （no fertilizer）, NP, NK, PK, NPK, NP2K, and NPK2 where P2 and K2 indicate double amounts of P and K fertilizers respectively, was conducted to examine the effect of long-term continuous application of chemical fertilizers on microbial biomass and functional diversity of a black soil （Udoll in the USDA Soil Taxonomy） in Northeast China. The soil microbial biomass C ranged between 94 and 145 mg kg^-1, with the NK treatment showing a lower biomass; the functional diversity of soil microbial community ranged from 4.13 to 4.25, with an increasing tendency from control to double-fertilizer treatments, and to triple-fertilizer treatments. The soil microbial biomass, and the microbial functional diversity and evenness did not show any significant differences among the different fertilizer treatments including control, suggesting that the long-term application of chemical fertilization would not result in significant changes in the microbial characteristics of the black soil.     

我国与欧美化肥重金属限量标准的比较和启示

本文介绍了欧盟各国以及美国部分州的化肥重金属限量标准的制定过程和阈值,分析了我国相关标准制定中存在的不足。我国化肥重金属限量标准是针对肥料种类来制定的,肥料种类之间重金属限量值及限制的重金属种类均存在很大差异。限量标准有国家标准,也有行业标准。不少单质化肥及复合肥标准中没有重金属限量指标,但对由单质化肥配制的水溶性复混肥料则制定了非常严格的限量标准。我国重金属限量标准的制定缺乏理论依据和试验数据支撑,标准公布后也缺少制定依据的说明和解释。美国是根据磷肥及微量元素肥料种类和用量两方面来设定重金属限量标准,该标准由美国环保局(USEPA)等机构根据化肥中有害元素对人类健康风险评估模型制定的,并参考了长期的田间定位试验数据和食物中重金属的风险评估调查数据。美国植物食品控制管理协会(AAPFCO)根据上述风险评估结果提出了化肥中重金属的限量标准,美国各州则在参考该标准的基础上根据各州法律法规实施。欧盟目前没有统一的化肥重金属限量标准,各国各自规定了相关标准。建议我国参考发达国家的标准制定方式建立重金属的危害风险评价体系;根据大量、中量与微量元素肥料类别及施用量,区分不同重金属的限量,且所有化肥所含的重金属进入农田的限量标准应保持一致。建议制定标准应进行环境、食品安全等调查与长期定位试验,以科学数据为依据,制定适合我国国情的化肥重金属限量标准。     

2014-2016年我国种植业化肥施用状况及问题

【目的】种植业化肥施用量的变化不仅影响着我国化肥的供销平衡,还与环境安全密切相关。掌握种植业化肥施用状况是贯彻新发展理念,推进农业供给侧结构性改革的重要前提保障。【方法】本研究利用农业农村部339个国家级基层肥料信息网点调查数据,计算2014—2016年我国种植业化肥施用总量,并对主要农作物和不同区域化肥施用量和化肥施用品种分别进行统计分析。【结果】2014—2016年我国种植业化肥施用量分别为5989.7万t、6052.6万t和6041.4万t,其中三大粮食作物小麦、玉米、水稻年均化肥施用总量分别为728.3万t、1214.2万t和887.1万t,合计占到化肥施用总量的46.9%,华北、华中南和华东三个区域年均化肥施用总量分别为1603.1万t、1156.8万t和978.7万t,合计占到化肥施用总量的62.0%,复合(混)肥和尿素是农民最常购买的两种肥料,年均购买比例分别为76.8%和65.1%。【结论】我国种植业化肥施用量在2016年首次实现了零增长,化肥减量工作取得重要进展,但区域养分供应不平衡现象突出,主要表现为华北、华中南养分盈余较大,西南、西北养分供应不足。不同作物体系也存在施肥不平衡的问题,小麦、水稻基本合理,玉米和花生投入过量,甘蔗和棉花投入不足。建议国家加大力度推进测土配方施肥、机械施肥、有机肥替代化肥等高效施肥模式,促进化肥减量增效,助力乡村振兴战略实施。     

我国烟用肥料中重金属含量调查分析

采集了我国12个主要植烟省份2010—2011年期间使用的95个烟用肥料样品(其中有机肥样品28个、无机复混肥样品39个、磷肥样品13个、钾肥样品15个),测定了其重金属As、Cd、Cr、Hg和Pb的含量。结果表明:我国烟用肥料中重金属含量均低于相应的国家限量标准,无超标现象,其中Pb、Cr含量相对较高,Cd、As、Hg含量相对较低;磷肥中5类重金属含量都较高,无机复混肥中As、Cd、Pb含量较高,有机肥中Hg、Cr含量较高,钾肥中Cr和Cd含量较高;黄淮烟区的肥料重金属含量较高,尤其是Cd和Cr。     

稳定性肥料在中国不同区域的施用效果及施用量

  【目的】  对单个区域或者单种作物开展的抑制剂或者稳定性肥料效果研究受土壤类型和气候区域限制,无法为稳定性肥料在不同地理区域的生产和施用提供科学的数据支持。为此,我们在全国范围进行了稳定性肥料施用效果试验,为稳定性肥料的科学施用提供依据。  【方法】  稳定性肥料产业技术战略联盟于2009—2018年在全国7大地理区域进行了大田试验,比较了等养分条件下,施用稳定性肥料和常规施肥的增产效果,统计分析了2014—2018年的研究结果。  【结果】  在华南、西南、华中、华东、华北、西北、东北地区,等常规施肥养分稳定性肥料 (SF) 相对常规施肥 (CK) 的作物平均增产率分别为5.00%、13.40%、6.96%、8.68%、16.30%、8.72%和5.80%,氮肥农学利用率 (NAE) 增幅分别为36.11%、29.84%、27.25%、51.02%、54.73%和21.00% (无华北NAE数据);80%常规施肥养分稳定性肥料 (80%SF) 处理相比CK的增产率分别为1.62%、10.38%、1.78%、6.34%、8.35%、1.44%和0.09%,NAE增幅分别为78.24%、81.41%、49.22%、20.10%、38.96%和62.10%;80%SF处理相对SF处理的作物产量平均减少3.92%、1.22%、1.25%、3.49%、0.07%、1.08%和0.05%,NAE增幅分别为30.95%、40.11%、17.27%、–20.48%、–10.19%和33.97%,与SF处理的作物产量相比,减施20%常规施肥养分稳定性肥料在各个区域均带来小幅减产,80%SF处理相对SF处理的减产幅度在华中、华北、西北和东北地区差异显著 (P < 0.05),在华南、西南和华东地区差异不显著,80%SF处理相对SF处理的NAE差异多不显著;从全国范围来看,等常规施肥养分稳定性肥料处理平均能提高作物产量8.54%和提高NAE 21.77%,80%常规施肥养分稳定性肥料处理能使产量和NAE分别提高3.13%和26.39%。主成分分析结果发现,稳定性肥料增产率主要受到两种有效公因子的影响,即养分因子和pH因子;稳定性肥料增产率与土壤养分主要呈负相关关系,土壤养分越低,稳定性肥料的增产效果越强,稳定性肥料在贫瘠土壤上产生的经济效益越大 (西北极端干旱地区土壤除外);稳定性肥料增产率与土壤pH呈正相关关系,土壤pH越高,稳定性肥料肥效和增产效果越强。  【结论】  施用稳定性肥料在全国主要种植区域均取得了明显的增产节肥效应,完全可以替代常规施肥模式。综合对比等常规施肥养分稳定性肥料施肥模式和80%常规施肥养分稳定性肥料施肥模式对增产和提高NAE的效果,华东、华中、华北、西北、东北以等常规施肥养分施用稳定性肥料的效果较好,华南、西南稳定性肥料的施用量则以80%的常规施肥养分量为宜。影响稳定性肥料肥效和增产效果最重要的土壤因素是土壤养分,其次是土壤pH。