新型肥料研发是运用有效养分高效化产品创新的理论与技术，将传统氮肥、磷肥、钾肥、复合肥等产品转型升级，使其营养功能得到提高或使之具有新的特性和功能，或通过开发新资源、利用新理论、新方法和新技术等，开发肥料新产品类型，以实现稳定高效、绿色增产、环境友好等目标[12]。当前，新型增效肥料主要包括缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等产品类型。近年来，在全球尺度开展的多项Meta分析研究表明，相比于传统化肥施用，不同类型的新型肥料可以在增加作物产量的同时，提高肥料利用率，减少养分损失[13-16]。尽管如此，目前市售各类新型肥料产品的施用效果仍存在较大不确定性，这主要是由于很多新型肥料产品的农艺原理研究不足，其养分高效化程度依然有待提高，加之产品研发技术和养分配方未与不同类型农作物、土壤或气候的差异化需求实现精准匹配，制约了新型肥料产业的快速发展。新型肥料相对于传统肥料而言是相对的概念，是长期处于发展过程之中的肥料，因此亟需调研新形势下我国农业发展的需求和新型肥料产业的发展水平，为新型肥料的研发应用和产业发展提供方向。
近年来，我国化肥产业转型升级取得了积极进展，新型肥料产品研发水平有了明显提高，但仍存在技术创新不足、资源消耗和环境排放较高、产品结构与农业需求匹配度不高、产品发展方向不够明确等问题。本文立足农业绿色发展的国家重大需求和国际肥料科技前沿，通过对我国新型肥料产业现状、总体水平和最新进展进行总结和分析，重点阐述缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等主要新型肥料技术的创新与突破，阐明制约我国肥料产品高效应用的技术瓶颈和肥料产业高质量发展的关键问题，提出适应我国养分资源禀赋特征和农业生产现实需求的肥料产业高质量发展的技术途径与对策建议。
1.新型肥料发展的必要性
1.1传统肥料过量施用造成资源浪费和环境污染
图1我国农田每年氮、磷损失量及温室气体排放量估算
1.2新型肥料是实现化肥减量增效的有效途径
国内外学者对各类新型肥料产品的农学和环境效应开展了大量田间试验和Meta分析，初步明确了新型肥料在降低肥料投入，提高作物产量和肥料利用率，减少养分损失等方面的潜力(表1)。相比于等养分常规施肥处理，施用新型肥料能够普遍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%。
值得注意的是，新型肥料实现其最佳增产减排效应依赖合理的施用方法。例如，抑制剂型缓释肥料能够减少氮素的氨挥发和氧化亚氮排放损失，但Fan等[41]、Li等[13]和Xia等[31]研究认为，添加硝化抑制剂的肥料促进了9%～29%的氨挥发。因此，新型肥料施用不当也存在降低作物产量或促进土壤养分环境损失的风险。因此，需要研究不同作物、土壤、气候条件下新型肥料适宜的产品，有针对性地进行肥料增效技术的改良创新。
2.我国新型肥料产业发展现状
新型肥料肥效研究主要集中在作物产量、经济效益和品质指标3个方面。近年来，研究人员利用Meta分析方法对缓/控释肥料和有机肥料的农学和环境效应的大量研究结果开展了系统的整合分析，基本肯定了其作物增产、养分增效和环境减排的潜力，而对水溶肥、微生物肥料、增值肥料等的增效机理和环境效应尚缺乏系统研究。国内科研机构和肥料企业在低成本、环保型缓/控释肥膜材和增效肥料载体研发、微生物高效菌株筛选、水溶肥核心磷原料生产技术等方面开展了大量基础性和前瞻性的工作，为我国新型肥料产业的快速发展奠定了基础。目前，我国已初步建立了新型增效肥料的理论、技术和产品体系，缓/控释肥料、稳定性肥料、脲醛类肥料、增值肥料等绿色高效肥料产品已经初步实现产业化。
2.1缓/控释肥料
2.2增值肥料
增值肥料利用有机生物活性增效载体(腐殖酸、海藻酸、氨基酸等)与氮、磷、钾传统化肥科学配伍后，通过调控肥料养分在土壤中的释放、转化、移动、固定等过程，优化肥料的供肥性，从而提高肥料利用率[27]。传统腐殖酸或海藻酸肥料，以腐殖酸或海藻酸为主要原料，通过掺入无机肥料制成，但载体活性相对较低、用量大，难以与化肥大型生产装置结合，存在产能低、成本高和产业化推广难度大等问题[71-72]。赵秉强[73-74]通过腐殖酸结构性优化、海藻浓缩提取、氨基酸组合加工等技术，开发高活性、专用型增效载体，将增效载体添加量控制在5‰以内，尿素、磷铵、复合肥等大型生产装置的生产与增效载体添加一次完成，突破了增值肥料生产普遍存在的二次加工、产能低、成本高的技术短板[27]。研发的增值尿素、增值磷铵和增值复合肥等产品具有显著促进根系生长，抑制土壤脲酶活性，降低氨挥发损失，改善磷、钾养分供应等效应[75-77]，已发展成为全球产量最大的绿色肥料产品类型，年产量1500万t，应用面积约3000万hm2(4.5亿亩)，增产100亿kg，推动了我国绿色肥料发展由长期跟踪国外转向自主创新引领，为尿素、磷铵等大宗化肥产品绿色转型升级提供科技支撑[27]。
2.3水溶肥料
2.4商品有机肥
2.5微生物肥料
3.我国新型肥料高质量发展存在的问题
3.1新型肥料行业起步晚，缺乏原创核心技术
目前，我国各类新型肥料通过引进和集成创新实现了产业化，新型肥料产量已经走在了世界的前列，但由于起步较晚，产品仍缺乏领先的核心技术，创新能力依然较弱，涉及重大自主知识产权的技术较少，亟待新型肥料科学的持续创新与突破。
3.2肥料特性与农业需求的多样性匹配度不高
3.3新型肥料施肥技术与装备有待提升
高效施肥技术在测土配方施肥、精准施肥、轻简智能施肥等方向取得了长足进展[104-106]。这些推荐施肥技术主要以传统化学肥料为研究对象，针对不同作物提出了施肥量、施肥时期和施肥位置等关键施肥技术参数，是基于传统肥料产品的养分供应特征开展的系统研究。相比于传统化肥产品，新型肥料通过控制养分释放和转化过程或通过功能微生物促进土壤养分释放等方式提高了养分利用效率，因此其养分供应过程存在较大变异，传统的高效施肥技术并不能完全套用在新型肥料上。在施肥技术难以匹配不同肥料养分的差异化供应特征的情况下，很多新型肥料产品并没有发挥出增产效果，还直接增加了农民在化肥方面的支出，降低了农民的认同感和购买使用意愿。与新型肥料特性相匹配的施肥技术仍待发展完善，如果不能持续突破各类新型肥料的高效施肥技术瓶颈，施肥技术将成为新型肥料产业快速发展的障碍。
3.4肥料监管薄弱，市场发展混乱
4.新型肥料发展战略
4.1肥料研发应用以农业需求为导向
4.2肥料增效技术实现″养分–土壤–作物–环境″系统的综合调控
化肥特别是氮、磷肥投入经过几十年连续增长，我国农业已走过了仅凭施用单一元素化肥或常规复合肥增产增收的阶段，进入了多营养元素协同供应提质增效、绿色发展的新时代，这对肥料产品的创新提出了更高要求[118]。因此，新型肥料功能需要不断拓展，通过产品创新融入更多的增效途径，实现″养分–土壤–作物–环境″系统的综合调控。
4.2.1营养功能从提高单一养分的有效性向大、中、微量元素综合调控转变
我国缓/控释肥多是以氮元素为核心的肥料，钾肥或者复合肥中钾的缓/控释研究相对较少，未来缓/控释肥不仅调控氮素释放，也要注重其他大、中、微量元素增效的调控技术[119]。微生物肥料既要提升主流的固氮、溶磷、解钾菌剂的效果，也要研发钙、镁、铁、硅等难溶性养分的活化菌剂，如生物硅肥等，通过改善土壤养分的均衡供应实现肥料提升作物品质的潜力[99]。
4.2.2产品创新从单纯注重养分浓度调控向同时注重改善土壤环境和根系吸收拓展
4.2.3肥料产品功能从养分供应向调控″营养、调理、植保″多元化发展
肥料新产品赋予其改善农产品品质、增强作物抗逆能力、保护和改良土壤等功能，是新型肥料产品功能拓展的重要趋势。集约化、商品化为导向的作物生产对土壤的利用强度高于以往，肥料产品的提质增产作用，不仅需要提供充分的养分供应，还需要健康的土壤和活跃的植物次生代谢，才能在高产的同时，提升需要的产品品质。已有研究发现，一些有机物料的添加可赋予肥料产品额外的功能，提高作物对旱、冷、热、酸、碱、盐、病、虫、连作障碍等的抗逆能力。例如，腐殖酸、氨基酸、海藻酸等生物活性物质可影响植物生长的原生代谢和次生代谢过程，对养分的有效性有双向调控效应，通过与常规肥料配伍，既调控作物生长环境，又改善作物的养分吸收、同化和利用状况。把固氮和活化土壤养分的菌剂与生防促生菌剂复合，开发具有三效合一的″肥药兼效型″复合微生物肥料，缓解连作引起的土传病害。
4.2.4研发绿色环保肥料增效材料，降低环境风险
4.3新型肥料生产技术工艺体系向绿色低碳转型
4.4加强新型肥料统一监管体系建设
新型肥料生产、销售和使用环节都需要科学合理的监管体系。首先，要推进新型肥料立法工作，建立科学统一的新型肥料产业技术标准，明确肥料监管部门职责，加强肥料生产经营管理和违法处罚。其次，完善新型肥料使用登记与备案制度，完善登记肥料品种目录清单，建立负面清单制度，严格登记要求。再次，加强新型肥料监管机制建设，从产、供、销、用等方面建立全链条监管机制，推动监管执法向基层延伸，重点加强无害化生产监管，整治无证肥料生产经营主体流窜造假售假，提高不法企业与商贩的违法成本，建立不同部门之间信息共享和沟通机制，开展联合监管、联合执法、联合惩戒，做到肥料监管工作不越位不失位。最后，探索新型肥料生产企业产销报备制度和农产品生产主体肥料施用报备制度，建设肥料生产、销售、储存、出口、施用等全链条大数据信息共享与监管平台，尝试建立肥料产品的追溯监管体系，加大政府主管部门对新型肥料生产和使用的调控力度。通过全方位强化完善肥料监管体系，规范新型肥料技术发展方向和产品质量水准。
总之，推动新型肥料产业的高质量快速发展，需要以我国特色农业需求为导向，根据不同区域农业生产条件，系统分析作物、土壤、气候及施肥技术装备等对肥料产品养分配比、形态和特性的需求，通过大数据智能算法进行产品定向设计，聚焦全面营养、减量增效、土壤改良、环保友好的多元化功能性肥料研发，重视学科间深度交叉融合，将植物营养、栽培、育种、植保、生理、微生物、化工、材料等多学科综合增效技术策略融入到肥料产品中，增强其与农业生产的匹配性，不断提升产品应用效果、拓展产品功能。加强新型肥料生产过程中高效低耗、绿色环保、低碳低排的原料开发和技术应用，促进肥料产业转型升级。在实际农业生产过程中，综合各种肥料的优点，因地制宜制定合适的施肥方案，推动高效肥料新产品落地，实现作物高产、土壤培肥、环境保护和资源可持续利用协调发展。加强新型肥料生产、销售和使用全链条统一监管体系建设，为新型肥料产业高质量健康发展保驾护航。