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2024.10.30
文献信息：丁文成,何萍,周卫.我国新型肥料产业发展战略研究[J].植物营养与肥料学报,2023,29(2):201-219.doi:10.11674/zwyf.2022669
摘要: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。
肥料是作物生产的物质基础，全球每年化肥农用消费量在2亿t(N+P2O5+K2O养分量)左右[1]，对粮食增产的贡献率达40%以上[2]，在保障全球粮食安全方面发挥着不可替代的作用。尤其是近年来食品短缺人口比例大幅度提高，据联合国粮农组织估算，全球食品短缺人口总数为7.2～8.1亿[3]，全球粮食安全正面临严峻挑战，更亟需依赖肥料的高效施用以支撑作物高产。我国是世界最大的化肥生产国和消费国，氮肥、磷肥和钾肥的生产量分别占全球总量的26%、30%和14%，消费量分别占23%、21%和26%[1]，其中氮肥和磷肥产业不仅满足国内需求，而且为全球肥料供应提供了重要支撑。1980年至2020年，我国粮食单产和总产分别从2734kg/hm2和3.2亿t增长到5734kg/hm2和6.7亿t，而农用化肥用量从1269万t增长到5251万t[4]，化肥的投入在粮食增产中发挥着巨大的作用。全国化肥试验网开展的5000多个肥效试验证明，我国化肥的增产率在50%左右[5]。然而，传统肥料养分利用率低，过量施肥导致土壤退化、大气和水体污染以及生物多样性降低等问题[6-11]，对生态环境安全产生了巨大威胁。因此，传统化肥产品和施肥技术难以实现粮食安全与生态环境安全的协同，发展新型肥料产业是农业绿色可持续发展的必然选择。
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。