漫话新世纪的肥料家族

3　漫话新世纪的肥料家族

常言道，有收无收在于水，收多收少在于肥，由此可见，肥料在农作物生产中占据着多么重要的地位。回顾世界化肥生产和施用虽然只有100多年的历史，可对农业生产的发展起了巨大的推动作用。

1800年德国还没有使用化肥时，每公顷农地生产谷物不到750千克。1978年当化肥用量猛增到每公顷255千克时，产量超过了4 500千克/公顷。从不同国家和地区化肥施用水平与农作物产量的关系来看，哪里施肥水平高，施用技术合理，谷物产量就高(表3)。从表中可以看出到上世纪末，凡每公顷谷物产量在4 000千克以上的国家和地区，氮磷钾有效养分每公顷都在200千克以上。表3世界主要农业国家和地区化肥用量与谷物产量(千克/公顷)

续表

在新中国成立前，粮食产量一直徘徊在亩产100～150千克，而新中国成立后，特别是20世纪70年代后，化肥产量急剧上升。粮食产量也提高到每亩近300千克。

联合国粮农组织多年统计资料表明，在农作物增产的各项因素中，肥料的增产作用占40%～65%。而其中主要是化肥。这充分说明农业生产的发展与化肥施用是不可分的。

我国化肥生产和施用与发达国家相比仍存在很大差距，它表现在:①氮、磷、钾比例严重失调。我国化肥生产以氮肥为主，氮、磷、钾比例极不平衡。氮多、磷少、钾缺的现象严重。2008年我国化肥总产量为5 867.6万吨(折纯量)，其中氮肥4 331.2万吨、磷肥1 258.9万吨、钾肥277.5万吨，其氮、磷、钾的比例为1∶0.29∶0.06，而发达国家生产、消费比例相应为1∶0.56∶0.59和1∶0.58∶0.54。美国在20世纪70年代，氮、磷、钾化肥的施用比例已达到了1∶0.61∶0.54。我国磷、钾肥的生产和消费远远不能满足农业生产的需要。②高浓度化肥少，品种单一，品质差。我国氮肥产量已跃居世界第一位，但一半以上是含氮量低、易挥发结块的碳酸氢铵。磷肥主要是低浓度、易结块的过磷酸钙，它占磷肥产量的71.8%，高浓度的磷铵只占2.9%，重过磷酸钙约占0.7%。钾肥因受钾矿资源的限制，只有青海盐湖钾肥，产量低。同时我国复合肥所占比例很小。③肥料利用率低，损失和浪费严重。据统计，碳酸氢铵在撒施条件下，其平均利用率只有27%，尿素的利用率也只有35%左右。过磷酸钙的当季利用率很少超过20%。④针对不同作物特点的专用复合肥料品种少。为了提高肥效、降低成本，除了要讲究科学施肥外，必须研制、开发新的化肥品种，以适应农业和社会发展的需要。

目前，世界化肥生产向着大颗粒、高浓度、复合、缓效、液体化方向发展，总的趋势是发展高效复合肥、减少副成分、降低成本、提高劳动生产率。

颗粒状肥料不易结块，散落性好，施用方便。因此国际上化肥多以颗粒状出厂，如:尿素、磷铵及复合肥料。目前美国、挪威、菲律宾等国都在推广大粒尿素深施技术。

近30多年来，由于复(混)肥料迅速增长，化肥的有效成分含量随之提高。如美国化肥的有效成分含量，1950年为25%，1960年为31%，1978年提高到43%。美国生产的聚磷酸铵(16－62－0)，其有效成分含量为78%;聚磷酸钾(0－57－37)，其有效成分含量为94%;偏磷酸钾(0－60－40)，有效成分高达100%。现在许多国家以磷酸铵系列肥料(主要包括磷酸一铵、磷酸二铵和多磷酸铵等)作基础肥料，混合不同数量的尿素和氯化钾，生产N·P·K比例各不相同的各种型号的高浓度复合肥料。这样可大大降低产品的包装、贮运费用。

液体肥料具有工艺简单、节省投资、便于管道化运输、喷施和滴施自动化作业等优点。还可以根据作物需肥特性配制含有大量和微量元素的多元肥料，也可以加入除草剂，杀虫剂等农药同时施用。液体肥料在欧美一些发达国家广泛施用。目前，美国的液体肥料已占氮肥总量的60%以上。美国有几千家工厂利用浓缩原液生产液体肥料。美国TVA公司还研制出12－44－0的高浓度液体肥料。前苏联在20世纪60年代开始研制液体复合肥，于20世纪70年代开始大规模工业化生产10－34－0液体复合肥，并进一步用氨、聚磷酸和氯化钾制成三元液体复合肥料。目前，日本、捷克、德国等国都在研究和施用液体肥料。

复(混)肥料是指同时含有氮、磷、钾三要素中的两种或两种以上营养元素的化学肥料。复混肥料按其制造方法，分为化合复合肥料和掺合复合肥料。前者是指在生产工艺流程中发生显著化学反应而制成的，如磷酸铵等。其性质稳定，养分比例固定，多为二元复合肥料。掺合复合肥料是几种单元肥料，或单元肥料与化合复肥简单混合或经二次加工而成的。它可根据作物的需肥特性及土壤的供肥情况，配制养分比例不同的复混肥料。由于复混肥有效成分高，施用方便，节省费用，国外已大量生产施用。美国、西欧和日本等发达国家，复混肥料的使用量已占化肥总量的70%以上。我国复合化肥生产起步于20世纪70年代末，据1991年统计，年生产量为400多万吨，仅占当年全国化肥生产量的4%左右。据2010年统计，我国肥料复合化率已提高到25%左右。

目前，国外除生产含氮、磷、钾三要素的二元、三元复合化肥外，还生产添加硼、锰、锌、钼、铜等微量元素的多元素复合肥料，和添加农药、除草剂、生长激素的多功能复合肥料。此外，还有根据作物需肥特性制成的专用复合肥。这有利于发展专业化生产，使施肥更加科学。

长效肥料养分释放缓慢，肥效长，一次施用能满足作物整个生育期对养分的要求。目前这种肥料有两大类，一类是合成有机长效氮肥。如脲甲醛，是由尿素和甲醛缩合而成。脲乙醛，是以2摩尔乙醛缩合，然后在酸性条件下与尿素缩合而成。脲异丁醛，它是尿素与异丁醛反应的缩合物。还有草酰胺等。它们的含氮量均在30%以上。美国生产的脲甲醛含氮32%以上。德国生产的尿素——硝酸磷钾肥料，含有效成分75%。另一类是包膜肥料。是在水溶性颗粒肥外面包上一层半透性或难溶性膜，使养分通过膜缓慢渗出，以达到长效的目的。常见的包膜肥料有硫衣尿素。美、日等国采用各种聚合物如脲醛、聚乙烯、聚苯乙烯、聚烯脂等为材料，制成多种长效肥，如脲醛包膜硫酸铵、硝酸磷肥、氮磷钾混合粒肥等。日本用树脂、树脂和蜡混合等作包膜材料制成氮磷钾复合包膜肥料。我国南京土壤研究所研制成了长效碳酸氢铵，即在碳铵粒肥表面包裹一层钙镁磷肥，控制养分释放。

化肥经历了单质→复合→专用复合的发展过程。当今，正向着控释化专用复合肥和3S(指遥感地理信息系统和全球卫星定位系统)精确施肥方向发展。

有机肥料既能供给作物生长所需的养分，又能培肥土壤，同时还能促进农业生态系统中的物质与能量循环，是促进农业长期、持续高产稳产的重要措施之一。施用有机肥料，是我国农业生产的一大特色。新中国成立前，有机肥料几乎是土壤养分的唯一给源。随着化肥工业发展，有机肥所占比重逐年下降，据农业部2006年对全国26个省市有机肥料资源调查，秸秆资源5.9亿吨，主要畜禽粪便资源10.2亿吨，农家肥资源15.5亿吨，绿肥资源1.0亿吨，折合纯养分3 600万吨，是投入化肥养分的80%，在资源危机，化肥价格走高情况下，开发和利用有机肥资源，对缓解化肥供需矛盾，满足农业生产需要具有重要作用。也是实现节约型农业的有效途径。目前在氮、磷、钾养分供应上，氮素以化肥为主，而磷、钾主要靠有机肥。

近年来，在西方一些国家化肥用量虽然很大，但是对有机肥料的施用仍然十分重视，如法国有机肥料占农田施肥量的50%。在一些畜牧业发达的北欧国家，厩肥施用量很大，并且进行机械化作业。由于大量施用化肥带来了严重的土壤侵蚀、养分流失及河流污染、生态环境恶化、农产品的品质下降，从而使部分农户对“有机农业”产生浓厚兴趣。据美国农业部报告的不完全统计，美国现有2万个有机农户经营10～600公顷不等的农场。他们避免大量使用合成化肥、农药、生长调节剂，而大量依靠轮作，作物残茬、厩肥、豆科作物、绿肥、有机垃圾来维持土壤肥力。国际有机农业联合会(IFOAM)制定的原则，提供了“有机农业”措施的依据。许多国家还开展了液体厩肥保存方法和应用技术的研究。城市垃圾制做堆肥实现了机械化、工厂化和商品化。

此外，随着农业机械化水平和规模经营的发展，秸杆还田的比例将会越来越大，它将成为促进农业体系内物质、能量循环和提高土壤有机质含量的重要途径。

21世纪将是一个科学技术高速发展的时代，肥料科学和施肥技术也一定会呈现日新月异的变化，并将在21世纪现代农业中发挥重要作用。