張雪峰,周 龍,2,王云江,周凌翔,韋偉文,楊德榮,4,曾志偉
(1.云南云天化股份有限公司 云南昆明 650228; 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 云南昆明 650201; 3.云南三環(huán)中化化肥有限公司 云南昆明 650113; 4.云南省化工研究院 云南昆明 650228)
2010年以后,我國(guó)糧食年人均占有量為407.5 kg(之后的年份均高于400.0 kg),國(guó)家糧食安全方面的壓力減輕后,農(nóng)業(yè)生態(tài)安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、長(zhǎng)治久安的必由之路。2015年,農(nóng)業(yè)部印發(fā)《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》后,肥料行業(yè)走向了轉(zhuǎn)型升級(jí)之路,主要體現(xiàn)在3個(gè)方面:①節(jié)本增效,提高肥料利用率,減少肥料使用實(shí)物量,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入成本;②提質(zhì)增效,在減少肥料使用實(shí)物量的同時(shí),提升作物品質(zhì),讓作物從產(chǎn)量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變,創(chuàng)建綠色品牌,保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全;③減排增效,提升肥料利用率和減少肥料使用實(shí)物量將使氮排放量及土壤中磷流失量大幅降低,同時(shí)可降低相應(yīng)的能耗。
朱兆良院士曾提出“添加肥料助劑,是創(chuàng)制新型肥料行之有效的辦法”[1],通過(guò)添加形式多樣、種類各異的肥料助劑,生產(chǎn)企業(yè)在僅需少量的技術(shù)改造和工藝調(diào)整的情況下,即能實(shí)現(xiàn)肥料的提質(zhì)增效,從而豐富現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu),最大限度滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)肥料的要求。近年來(lái),緩控釋肥料、穩(wěn)定性肥料、多肽尿素、腐殖酸肥料、氨基酸肥料、海藻肥料等新型肥料的開發(fā)與應(yīng)用,都能看到助劑的影子。
農(nóng)業(yè)部印發(fā)的《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》中提到,三大糧食作物的氮肥、磷肥和鉀肥利用率分別為33%、24%和42%。由于我國(guó)肥料養(yǎng)分利用率相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家偏低15%~30%,不僅造成肥料資源的浪費(fèi),而且造成較為嚴(yán)重的環(huán)境污染及土壤自身肥力損害。國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》提供的數(shù)據(jù)顯示,種植業(yè)總氮流失量1 597.8 kt(其中地表徑流流失量320.1 kt,地下淋溶流失量207.4 kt,基礎(chǔ)流失量1 070.3 kt),總磷流失量108.7 kt。我國(guó)太湖藍(lán)藻水華、滇池水污染以及近來(lái)部分地區(qū)的霧霾等現(xiàn)象與農(nóng)業(yè)施肥均有一定的關(guān)聯(lián)[2-4]。
傳統(tǒng)肥料為作物提供了必需的基礎(chǔ)養(yǎng)分,但由于其功能性的缺乏和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域科學(xué)施肥知識(shí)的相對(duì)匱乏,易造成過(guò)量施肥,且危害日益凸顯,“減肥”刻不容緩。《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》實(shí)施以來(lái),“減肥”效果已經(jīng)顯現(xiàn),其中有效的肥料助劑起到了很大的作用,緩控釋肥料、穩(wěn)定性肥料等成為推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步的促進(jìn)劑。緩控釋肥料中添加的助劑一般為包膜材料,如硫黃、磷酸鹽、硅酸鹽、木質(zhì)素、纖維素、聚乙烯、聚丙烯等;穩(wěn)定性肥料中添加的助劑一般為脲酶抑制劑、硝化抑制劑等,通過(guò)調(diào)節(jié)土壤酶或微生物的活性,減緩尿素的水解和對(duì)銨態(tài)氮的硝化-反硝化作用,達(dá)到肥料氮素緩慢轉(zhuǎn)化和減少損失的目的[5]。
同時(shí),隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)與規(guī)?;N植的興起,對(duì)增效類肥料的需求十分旺盛,肥料生產(chǎn)企業(yè)紛紛推出自家的“拳頭”產(chǎn)品,如云南云天化股份有限公司推出“鎂立硼”(產(chǎn)品中添加有鎂、鋅等中微量元素)、金正大生態(tài)工程集團(tuán)股份有限公司推出“親土一號(hào)”(產(chǎn)品中添加有腐殖酸、菌劑等)、美盛公司推出“美可鋅”(產(chǎn)品中添加中微量元素)等,助劑在這些提質(zhì)增效肥料的開發(fā)與應(yīng)用中起著不可替代的作用。
《農(nóng)資與市場(chǎng)》肥料助劑專欄指出[6],在肥料的生產(chǎn)過(guò)程中,無(wú)論是老產(chǎn)品的改進(jìn)升級(jí),還是新產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新,在其中添加增效類助劑,已是業(yè)內(nèi)公開的秘密。得益于此,助劑企業(yè)得到了迅速發(fā)展,這一趨勢(shì)將催生肥料助劑千億級(jí)市場(chǎng)。
目前,肥料助劑可分為三大類[7]:①改善肥料理化性狀的物質(zhì),如肥料生產(chǎn)過(guò)程中添加的防結(jié)塊劑、防潮劑等;②改善肥料養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的物質(zhì),如脲酶抑制劑、硝化抑制劑等;③改善植物生長(zhǎng)狀況的物質(zhì),目前主要是生物刺激素。
歐盟[Regulation (EC) No. 2003/2003]相關(guān)法律及法規(guī)指出[8],肥料是以提供植物營(yíng)養(yǎng)為主要功能的物料。肥料作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要投入品,被譽(yù)為“糧食的糧食”,在保證糧食安全、促進(jìn)人類社會(huì)發(fā)展等方面做出了巨大的貢獻(xiàn)。助劑之于肥料,首先不能破壞其有效成分[9],同時(shí)有助于引導(dǎo)肥料行業(yè)與種植領(lǐng)域向養(yǎng)分高效化、施用簡(jiǎn)便化、成本經(jīng)濟(jì)化、環(huán)境影響生態(tài)化等方向發(fā)展[7]。
此類助劑是肥料領(lǐng)域長(zhǎng)期應(yīng)用的傳統(tǒng)助劑,旨在改善產(chǎn)品理化性狀,在保證生產(chǎn)工藝平穩(wěn)、降低物料與能量消耗、利于產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)确矫婢哂兄匾淖饔?,如著色?利于產(chǎn)品外觀顏色整齊一致)、防結(jié)塊劑(利于產(chǎn)品運(yùn)輸與使用)、造粒助劑(利于產(chǎn)品成粒)、懸浮助劑(利于液體肥料懸浮)等。因市場(chǎng)對(duì)綠色產(chǎn)品、安全產(chǎn)品的需要,這些助劑的生產(chǎn)研發(fā)同樣在進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí),在保持原有功能的同時(shí)向營(yíng)養(yǎng)化、功能化方面發(fā)展。
脲酶抑制劑、硝化抑制劑為此類助劑的典型代表,旨在減少氮肥的淋洗、揮發(fā)、硝化損失,延長(zhǎng)肥效期,提高氮素利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率(降低勞動(dòng)強(qiáng)度)。脲酶抑制劑主要有苯基磷酰二胺(PPD)、氫醌(HQ)、硫代磷酰三胺(TPTA)、N-正丁基硫代磷酰三胺(NBPT)等,其中HQ與NBPT應(yīng)用較廣。硝化抑制劑主要有雙氰胺(DCD)、磺胺噻唑(ST)、2-巰基苯并噻唑(MBT)、3,4-二甲基吡唑磷酸鹽(DMPP)等,其中DCD與DMPP應(yīng)用較廣泛。DCD于20世紀(jì)80年代在美國(guó)農(nóng)業(yè)上開始推廣應(yīng)用[10],我國(guó)中科院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所于20世紀(jì)90年代研究開發(fā)出基于DCD的長(zhǎng)效尿素等肥料產(chǎn)品[11]。德國(guó)BASF公司推出DMPP,相比DCD,其具有高效、低毒、穩(wěn)定的特點(diǎn)[11],云南云天化股份有限公司與德國(guó)BASF公司技術(shù)合作的新產(chǎn)品“美滋樂(lè)”穩(wěn)定性復(fù)合肥料(15-15-15-TE)就采用了BASF公司提供的硝化抑制劑DMPP技術(shù)。
有學(xué)者對(duì)全球不同地區(qū)施用硝化抑制劑的試驗(yàn)進(jìn)行了Meta分析[12],發(fā)現(xiàn)硝化抑制劑的施用可顯著降低溫室氣體的排放量、減少硝酸鹽淋溶損失(減少氮損失)和增加經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前,我國(guó)很多肥料生產(chǎn)企業(yè)推出穩(wěn)定性肥料,如“美滋樂(lè)”(云南云天化股份有限公司)、“第四元素”(史丹利化肥股份有限公司)、穩(wěn)定性復(fù)合肥料(施可豐化工股份有限公司)等,已經(jīng)得到大面積推廣應(yīng)用,在玉米、花生、水稻、小麥、香蕉、柑橘、蘋果等作物上均取得了較好的效果。
該類助劑是當(dāng)前市場(chǎng)上非?;馃岬纳锎碳に?,其是內(nèi)含某些成分和(或)微生物的物質(zhì),既不是農(nóng)藥,也不是傳統(tǒng)肥料,是繼肥料、農(nóng)藥之后,派生出的一類或促進(jìn)或調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)的新業(yè)態(tài),其靶標(biāo)是農(nóng)作物本身。當(dāng)生物刺激素施用于植物葉面或者根際時(shí),對(duì)植物有生物刺激作用,既有利于土壤改良和修復(fù)、提高肥料利用率,又可提高生物脅迫抗性,對(duì)土壤健康和作物健康具有十分重要的意義。生物刺激素可分為八大類,即腐殖酸類物質(zhì)、復(fù)合有機(jī)物質(zhì)、有益化學(xué)物質(zhì)、非有機(jī)礦物、海藻提取物、甲殼素、抗蒸騰劑、游離氨基酸。
近年來(lái),根腐病、灰霉病、枯萎病、細(xì)菌性潰瘍病、青枯病、立枯病等“疑難雜癥”及極端天氣的不良影響,已成為壓在種植戶心中的一塊大石頭,單獨(dú)依靠農(nóng)藥或肥料難以祛除,通過(guò)生物刺激素、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、微生物、農(nóng)藥與肥料協(xié)同,在培肥地力、改善作物根際微生態(tài)環(huán)境、增強(qiáng)作物抗逆性、提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)等方面具有非常好的效果[13-15],這已被眾多的科研工作者以及種植戶所認(rèn)可。
2.3.1 腐殖酸類
業(yè)界就“腐植酸”和“腐殖酸”2個(gè)名詞存在一定的爭(zhēng)議,2017年9月29日,形成統(tǒng)一用“植”的決議,但近日國(guó)家印發(fā)的《腐殖酸類肥料 分類》(GB/T 35111—2017)[16]、《農(nóng)業(yè)用腐殖酸和黃腐酸原料制品 分類》(GB/T 35112—2017)[17]等標(biāo)準(zhǔn)中采用“腐殖酸”。因此,文中除原有產(chǎn)品商品名描述及原相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)描述外,統(tǒng)一使用“腐殖酸”。
在GB/T 35112—2017中,腐殖酸是指“腐殖物質(zhì)中一組分子量較大的,只能溶于稀堿溶液,不能溶于酸和水,具有芳香族和脂肪族及多種官能團(tuán)結(jié)構(gòu)特征的,呈黑色或棕黑色的無(wú)定型有機(jī)弱酸混合物”。標(biāo)準(zhǔn)中將腐殖酸分為礦物源腐殖酸和生物質(zhì)腐殖酸,礦物源腐殖酸為風(fēng)化煤、褐煤、泥炭等礦物中含有的腐殖酸;生物質(zhì)腐殖酸為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生物質(zhì)副產(chǎn)物經(jīng)化學(xué)或微生物發(fā)酵工藝轉(zhuǎn)化的腐殖物質(zhì)中,只能溶于稀堿溶液,不能溶于酸和水的組分。
礦物源腐殖酸和生物質(zhì)腐殖酸因其本身來(lái)源、結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝的差異,在改良土壤方面的作用也不盡相同[19]。動(dòng)植物殘?bào)w(主要為沼澤地植物、動(dòng)物殘?bào)w)經(jīng)千百年礦化而成風(fēng)化煤、褐煤、泥炭等,經(jīng)必要的工業(yè)處理制得礦物源腐殖酸,其組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與土壤腐殖質(zhì)十分接近,同時(shí)還含有一定量的鉀、鈣、硫、鎂、硅等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素,在培肥地力、改良土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)等方面的功效顯著。礦物源腐殖酸具有更強(qiáng)的化學(xué)和微生物惰性,適于作為助劑添加至肥料產(chǎn)品中,《農(nóng)業(yè)用腐殖酸鉀》(GB/T 33804—2017)[19]、《含腐植酸水溶肥料》(NY 1106—2010)[20]、《腐植酸復(fù)合肥料》(HG/T 5046—2016)[21]等標(biāo)準(zhǔn)要求肥料中腐殖酸來(lái)源為礦物源腐殖酸。
工農(nóng)業(yè)廢棄物(如畜禽糞便、秸稈、制糖或釀酒廢液等)經(jīng)必要的工業(yè)處理制得生物質(zhì)腐殖酸,由于生產(chǎn)工藝與原料來(lái)源的特殊性,有一些物質(zhì)(如木質(zhì)素、纖維素、氨基酸、蛋白酶、核酸等)難以有效分離,但從作物營(yíng)養(yǎng)的角度而言,這些亦是培肥地力、促進(jìn)作物生長(zhǎng)的活性物質(zhì),無(wú)需分離。生物質(zhì)腐殖酸與木質(zhì)素、纖維素等多種活性成分的協(xié)同,生理活性和化學(xué)活性更強(qiáng),對(duì)作物、土壤的效果更為持久,滲透力強(qiáng),更容易被作物吸收利用,對(duì)作物抗逆能力提高和品質(zhì)改善具有更好的效果[22-23]。
云南云天化股份有限公司推出的“腐植酸磷酸二銨(15-42-0+HA)”、河南心連心化肥有限公司推出的“心連心黑力旺腐植酸復(fù)合肥”、湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司推出的“腐植酸復(fù)合肥”等均為腐殖酸類助劑與肥料的有機(jī)結(jié)合。
2.3.2 氨基酸類
氨基酸是含有氨基和羧基的一類有機(jī)化合物,是構(gòu)成動(dòng)植物蛋白質(zhì)的基本單元。對(duì)于農(nóng)作物,氨基酸不僅可以作為植物蛋白的基本單元,可被農(nóng)作物直接吸收利用,而且還可提供作物生長(zhǎng)所需的有機(jī)質(zhì)和有機(jī)氮(葉面噴施與灌根時(shí),有機(jī)氮易被作物吸收,促進(jìn)作物生長(zhǎng)),甚至還能響應(yīng)鹽脅迫基因的誘導(dǎo)表達(dá)(增強(qiáng)作物在鹽堿脅迫下抗逆能力,提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量)[24]。對(duì)于土壤微生物,氨基酸是土壤微生物十分青睞的食物,氨基酸施入土壤后,可通過(guò)促進(jìn)土壤有益微生物的生長(zhǎng)而抑制一些植物病原菌,改善土壤微生態(tài)環(huán)境,減少土傳病蟲害的發(fā)生。
在歐洲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,氨基酸常被稱為植物強(qiáng)壯劑、保護(hù)植物衛(wèi)生的其他物質(zhì),已獲得廣大種植戶的青睞與認(rèn)可。在我國(guó),早期的農(nóng)資市場(chǎng)可供選擇的氨基酸類肥料不多,多數(shù)為氨基酸中微肥,此類肥料利用氨基酸螯合(或絡(luò)合)中微量元素(如鎂、鋅、鐵等),葉面噴施,對(duì)于解決作物缺素癥狀、改善作物品質(zhì)(尤其是果樹)、提高作物抗逆性(減少農(nóng)藥使用量)的效果非常理想。而今大量元素水溶肥、沖施肥、復(fù)合肥等肥料中都能看到氨基酸的影子,如云南三環(huán)中化化肥有限公司生產(chǎn)的新型肥料“地耕欣”和“農(nóng)耕寶”中就添加有氨基酸組分[25]。
2.3.3 海藻提取物類
海藻,即海生的藻類,屬低等隱花植物,主要分為褐藻、藍(lán)藻、綠藻、紅藻,其中褐藻是生產(chǎn)海藻肥的主要原料,包括泡葉藻、海帶、裙帶菜、馬尾藻等,經(jīng)必要的工業(yè)處理提取海藻中的有效成分,然后制成海藻生物有機(jī)肥料,為植物生長(zhǎng)提供養(yǎng)分[26]。
天然海藻中含有許多植物生長(zhǎng)與培肥地力、改良土壤所需的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素和活性物質(zhì),其中礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素含有氮、磷、鉀、鈣、鎂、鋅、鐵、硼、鉬等,活性物質(zhì)有海藻多糖、氨基酸、吲哚乙酸、甜菜堿、維生素等。在當(dāng)前農(nóng)資市場(chǎng)上,海藻酸是海藻提取物中非常火熱的農(nóng)資產(chǎn)品,添加海藻酸生產(chǎn)的肥料產(chǎn)品有海藻酸尿素、海藻酸中微肥、海藻酸水溶肥等。海藻酸廣泛存在于褐藻細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)中,是由單糖醛酸線性聚合而成的多糖,是植物的主要供能物質(zhì),可起到強(qiáng)化細(xì)胞壁的作用[27]。
海藻酸除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和活性物質(zhì)含量豐富外,還可以減小水的表面張力、增大葉面肥(農(nóng)藥藥液)與植物葉面的接觸面積,從而提高肥料利用率。常規(guī)葉面噴施時(shí),由于許多植物的葉面表層有一疏水蠟質(zhì)層(具有一定的表面張力),使葉面不易被肥料液和藥液潤(rùn)濕,從而降低了水溶肥料的利用率,造成了肥料及藥劑資源的浪費(fèi)。在水溶肥中添加一定量的海藻酸,可有效降低表面張力,使得水溶性營(yíng)養(yǎng)成分和活性物質(zhì)通過(guò)植物莖葉細(xì)胞膜更好地進(jìn)入植物細(xì)胞,促進(jìn)作物生長(zhǎng)。
此外,海藻酸鹽在土壤中可與鈣離子迅速發(fā)生離子交換并生成凝膠,其具有熱不可逆性,有利于疏松和凈化土壤、刺激作物根系生成發(fā)育和增強(qiáng)土壤微生物活性。
海藻資源量規(guī)模大、種類多,對(duì)其在作物上的應(yīng)用還需更深入的研究。
2.3.4 甲殼素及其衍生物類
甲殼素在自然界中來(lái)源廣泛,資源儲(chǔ)備十分豐富。據(jù)統(tǒng)計(jì),每年生物體產(chǎn)生的甲殼素大約在百億噸,甲殼動(dòng)物(如螃蟹、蝦、昆蟲)的外殼、海藻及真菌酵母的細(xì)胞壁中均含有豐富的甲殼素資源,甲殼素是自然界中僅次于纖維素的第2大多糖類物質(zhì),而且是可再生資源。甲殼素分子量較大,化學(xué)性質(zhì)不活潑,在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的多為其衍生物。甲殼素經(jīng)必要的工藝處理,如脫乙?;梢缘玫綒ぞ厶?,殼聚糖可解聚為分子更小、活性更高的殼寡糖物質(zhì)。
20世紀(jì)60年代,美國(guó)在土壤中施入甲殼素,發(fā)現(xiàn)可以減少植物病原菌引起的病害[28]。之后,許多學(xué)者就殼聚糖及其衍生物在抑制病菌方面開展了大量的研究,發(fā)現(xiàn)殼聚糖及其衍生物一方面可以破壞菌絲(如灰霉病菌、鐮刀菌等),尤其是液泡,直接拮抗病菌;另一方面可促進(jìn)有益微生物的繁殖與活動(dòng),微生物產(chǎn)生更多的幾丁質(zhì)酶、抗生素等,幾丁質(zhì)酶能分解真菌及昆蟲(包括線蟲等)體內(nèi)的幾丁質(zhì)組織,從而殺滅病菌。
此外,殼聚糖及其衍生物在增強(qiáng)種子萌發(fā)[29-30]、果蔬保鮮[31-32]等方面也有特別的功效。目前,農(nóng)資市場(chǎng)添加有殼聚糖及其衍生物的肥料產(chǎn)品有“蝦肽根苗壯”(深圳市深博泰生物科技有限公司)、“地耕欣”(云南三環(huán)中化化肥有限公司)等。
清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)仍是化工行業(yè)發(fā)展的主題,肥料行業(yè)通過(guò)添加助劑開發(fā)新型肥料的進(jìn)程中,在很大程度上將推動(dòng)新一輪的產(chǎn)業(yè)耦合,單一肥料生產(chǎn)企業(yè)將向產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品藕合和循環(huán)經(jīng)濟(jì)一體化模式轉(zhuǎn)變。
“一體化”是指將多個(gè)具有價(jià)值的產(chǎn)業(yè)鏈整合在一起,未來(lái)的趨勢(shì)是多產(chǎn)業(yè)聯(lián)合的集群化生產(chǎn),小型獨(dú)立的生產(chǎn)線將在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì),而產(chǎn)業(yè)橫向多品種的藕合共生和縱向產(chǎn)業(yè)鏈的拓展延伸是增加產(chǎn)品附加值的有效途徑。在新形勢(shì)下,已有部分化肥生產(chǎn)企業(yè)與有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)共同開發(fā)有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥,與酵母生產(chǎn)企業(yè)合作開發(fā)新型肥料等。此外,還有部分其他行業(yè)的企業(yè)進(jìn)軍肥料市場(chǎng),如:一些酵母或制糖企業(yè)建有自己的有機(jī)肥生產(chǎn)裝置,利用副產(chǎn)物加工制成有機(jī)肥;一些保健品領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)建有自己的水溶肥生產(chǎn)裝置,利用保健品生產(chǎn)中不具備提取價(jià)值的氨基酸、殼聚糖等制取水溶肥。
未來(lái)還將有更多不同領(lǐng)域的企業(yè)合作開發(fā)適合當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的高效、經(jīng)濟(jì)的新型肥料產(chǎn)品,在產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展進(jìn)程中逐步建立起跨行業(yè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模型,保健品、化妝品、醫(yī)藥等行業(yè)中無(wú)提取價(jià)值的氨基酸、殼聚糖、海藻多糖、黃腐酸、甜菜堿、木質(zhì)素、纖維素等都將作為助劑,變廢為寶,在肥料行業(yè)得到資源化的利用,服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn);酵母、味精、制糖、釀酒等行業(yè)的一些副產(chǎn)物(含有豐富的有機(jī)碳、氨基酸、木質(zhì)素、纖維素、核酸等)也將在肥料行業(yè)得到資源化利用,服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
當(dāng)前,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作物營(yíng)養(yǎng)、植保、土壤修復(fù)等都非常復(fù)雜,各類問(wèn)題(或因素)交織在一起,需要“組合拳”。大規(guī)模設(shè)施農(nóng)業(yè)和規(guī)?;N植的興起,基地業(yè)主們都希望肥料具備這樣的“組合拳”性質(zhì),即:在作物營(yíng)養(yǎng)上,不僅能給作物提供基本的氮、磷、鉀營(yíng)養(yǎng),還應(yīng)提供鈣、鎂、硫、鋅、硼、鐵等中微量元素營(yíng)養(yǎng);在植保上,能增強(qiáng)作物抗病害能力;在土壤修復(fù)與改良上,不僅能改善作物根際微生態(tài)環(huán)境,培養(yǎng)起有益菌群,抑制病菌生長(zhǎng),而且能改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu),協(xié)調(diào)土壤水肥氣熱。此款肥料的研究與開發(fā),使助劑開發(fā)者感受到了較大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
在當(dāng)前的農(nóng)資市場(chǎng)中,已經(jīng)由一部分助劑企業(yè)在開展此項(xiàng)研究了。王欣[33]利用海藻酸鈉、聚乙烯醇、膨潤(rùn)土等原料,經(jīng)必要的加工工藝所制得的緩釋肥料包膜液可生物降解,綠色環(huán)保,不僅實(shí)現(xiàn)肥料成分釋放的可控性,而且補(bǔ)充了土壤有機(jī)質(zhì),可疏松板結(jié)的土壤。此類助劑,既能幫助肥料實(shí)現(xiàn)緩釋功效,又能發(fā)揮海藻酸活性功效,二者兼得。
湖北富邦科技股份有限公司早年是一家肥料防結(jié)塊劑、包裹劑、造粒助劑等傳統(tǒng)助劑的原料提供商,近年來(lái),該公司在新型肥料發(fā)展的大趨勢(shì)下,以“化肥助劑整體解決方案提供者”的理念,加大研發(fā)投入,科學(xué)地將生物刺激素、中微量元素添加至防結(jié)塊劑中。肥料生產(chǎn)企業(yè)使用此類助劑后,無(wú)需技術(shù)改造與工藝調(diào)整,沿用現(xiàn)有的防結(jié)塊劑添加裝置,既可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的防結(jié)塊,又可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能化升級(jí)(增加中微量元素和一些生物刺激素)。
深圳市深博泰生物科技有限公司按訂單要求開發(fā)的復(fù)合生物刺激素組合YCB[25],內(nèi)含氨基酸、殼聚糖及其衍生物等多種活性成分,與肥料、農(nóng)藥協(xié)同,可有效培肥地力、減輕病蟲害、提高作物品質(zhì)與產(chǎn)量[34-36]。云南三環(huán)中化化肥有限公司利用復(fù)合生物刺激素組合YCB,成功開發(fā)出“地耕欣”和“農(nóng)耕寶”2款新型肥料產(chǎn)品。
未來(lái),多種肥料助劑將更多地被復(fù)配,以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)“組合拳”的需求。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和肥料行業(yè)發(fā)展的需要,肥料助劑企業(yè)將進(jìn)一步圍繞新型肥料開發(fā),為肥料生產(chǎn)企業(yè)提供一站式集成供給與服務(wù),在肥料供給側(cè)改革中扮演特殊的角色。
(1)著色劑是肥料行業(yè)的傳統(tǒng)助劑,多數(shù)肥料企業(yè)由于規(guī)模化生產(chǎn)要求外觀顏色整齊統(tǒng)一等原因,長(zhǎng)期使用著色劑。但部分合成著色劑帶有一定毒性,其中一些偶氮類著色劑經(jīng)裂解可能產(chǎn)生致癌的芳香胺化合物[37],部分著色劑含有砷、鉛、汞等[38],將會(huì)在一定程度上對(duì)人體健康造成不利影響。
(2)部分助劑添加量過(guò)多,可能引起肥害。如復(fù)硝酚鈉、吲哚乙酸、赤霉素等,在一定劑量范圍內(nèi)施用可刺激作物生長(zhǎng),但超過(guò)該劑量后,反而起到抑制作用。又如中微量元素,施用一旦過(guò)量,容易引起肥害。
(3)對(duì)一些助劑,特別是生物刺激素物性的研究有待深入,其對(duì)作物的利弊分析還不夠透徹,目前只注重有利方面的分析與探討,對(duì)其危害還缺乏科學(xué)的評(píng)價(jià)體系。
(4)助劑標(biāo)準(zhǔn)制訂滯后,導(dǎo)致肥料助劑使用混亂,一些企業(yè)利用這些漏洞,夸大宣傳助劑的作用,嚴(yán)重影響有效安全助劑的推廣。當(dāng)前,還沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定肥料中可以添加哪些助劑、添加的助劑限量指標(biāo)等,檢測(cè)技術(shù)的滯后也不利于肥料助劑市場(chǎng)的監(jiān)督管理。
(5)由于農(nóng)戶對(duì)助劑不了解,一些添加有助劑的肥料價(jià)格虛高,偏離市場(chǎng)規(guī)律,不利于新型肥料的推廣。
(1)加大肥料助劑的研究,可建立科研機(jī)構(gòu)、大型肥料生產(chǎn)企業(yè)及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)種植戶聯(lián)合研發(fā)平臺(tái),推進(jìn)安全有效的肥料助劑的研發(fā)。
(2)加大肥料助劑宣傳與科普的力度,讓農(nóng)戶對(duì)肥料助劑有一定的了解。
(3)借助行業(yè)協(xié)會(huì)力量,推動(dòng)助劑標(biāo)準(zhǔn)的制訂,整治行業(yè)亂象,引導(dǎo)行業(yè)健康發(fā)展。
(4)建立助劑檢測(cè)技術(shù)體系,起草有毒有害物質(zhì)或易產(chǎn)生肥害的物質(zhì)限量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法,以利于行業(yè)監(jiān)督;建立農(nóng)業(yè)生態(tài)安全評(píng)價(jià)體系,就助劑施用過(guò)程中對(duì)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量等方面的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。
(5)加強(qiáng)肥料助劑在市場(chǎng)上的監(jiān)督管理,維護(hù)合法生產(chǎn)企業(yè)和種植戶的利益。
安全有效的肥料助劑對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)本增效、提質(zhì)增效、減排增效起著重要作用,希望業(yè)內(nèi)形成合力,在肥料助劑研發(fā)、技術(shù)交流、生產(chǎn)使用、市場(chǎng)監(jiān)管等方面共同合作,有序開展各項(xiàng)工作,促進(jìn)肥料助劑及肥料產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展,支撐中國(guó)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展計(jì)劃,助力中國(guó)肥料走向國(guó)際,打造中國(guó)肥料品牌。