国内外新型肥料研究进展和发展趋势.ppt

国内外新型肥料技术现状与发展趋势中海石油化学股份有限公司科技发展部中国植物营养与肥料学会新型肥料专业委员会副主任沈兵2011-3-15,089339-005,一、新型肥料的定义二、主要新型肥料研究应用现状三、新型肥料研究方向四、新型肥料的几点思考,汇报提纲,089339-005,为了与传统化肥相区别，把改性化肥、含微生物菌剂的有机肥、添加功能制剂的有机或无机复混肥称为新型肥料。因此可以这样定义：以能提供植物矿质养分的物质为基础，通过物理、化学或生物转化作用，使其土壤和作物的营养功能得到增强的物质叫新型肥料（新型肥料是指那些以提高养分利用效率或改善养分利用条件为主要功效，而作为商品肥料出售的物质）。新型肥料的含义超出了传统肥料的范畴，是肥料家族中不断出现的新成员、新类型、新品种，其内涵是动态发展的，它是肥料产业创新发展的原动力。,一、新型肥料的定义：,089339-005,新型肥料的发展进程,089339-005,1.是否能够提高传统化肥的性能、功能和效率2.肥料的理化性质是否改变，提高了产品的商品性3.生产工艺水平是否处于国际国内领先水平4.是否具有良好的社会、经济和环境效益5.是否应用最新科学技术成果6是否具有可持续性特征，对土壤不会造成伤害,新型肥料的界定,089339-005,缓/控释肥料、微生物肥料、有机肥料、叶面肥料、增效复合肥料和尿素等种类符合新型肥料高新技术的定义和界定条件。目前新型肥料还没有完善的分类体系，以新型肥料的新功能和新特性将新型肥料分为：缓控释肥料、生物肥料、商品有机肥料、叶面肥料、增效肥料；也可以按照肥料所含主要基础原料分为：改性化肥、生物有机肥、其它含养分制品等。,新型肥料的分类,二、新型肥料-包膜控释肥的研究历史,在20世纪3040年代，各种含氮有机化合物（化合成缓释氮素产品，如：CDU、IBDU、UF）在欧洲和美国得到了长足发展，之后的60、70年代，对颗粒肥料进行包裹形成包囊肥料（包膜肥料）的技术开始广泛兴起，一般认为1961年美国的TVA研制成功的硫衣尿素是包膜肥料研究的开端。Boller和Graver在1961年申请了主张使用环氧/聚酯系统树脂包膜复合肥料的专利，专利申请者是美国的ADM公司，SierraChemicalCompany采用这些专利，注册商标名称为“Osmocote”并很快变为“TheFoundationforPlantNutrition”的控释肥料，“Osmocote”的商标于1993年被美国TheScottsMiracle-GroCompany购买。Stansbury等人在1964年申请的专利中描述了使用沥青和微晶石蜡（23wt%）和CaCO3包裹（NH4）2SO4而成的缓释肥料。1974年日本窒素公司在美国申请的专利中详细介绍了生产聚烯烃包衣肥料的方法，并开发了商品名称为“Meister”的控释肥料，1987年Moor发明了“耐磨控释肥料”的方法，他们利用水溶性的含氨基的肥料作为核心，利用氨基的亲核作用和一些含亲电基团的化合物反应结合，形成聚合物包膜层。1988年以色列的Blank使用一些高粘性不饱和油和低粘性不饱和油，用转动盘设备进行反应交接成膜。,二、新型肥料-包膜控释肥的研究历史,随后日本的Fujita在1991年以聚乙烯基醋酸纤维素为主要材料的可降解膜；1992年美国的Thompson等人使用氯化聚偏二乙烯橡胶作为主要包膜材料，并开发为现在的“Osmocate”的控释肥料。Detrick于1993年、1994年和1999年在开发了使用聚合二甘醇3,4-三乙酸胺多元等聚合物或化合物包裹硫衣尿素的方法和设备，使用这些技术生产的控释肥料包括“Polyon”和“TriKote”等品牌。Goertz等人2000年的专利中描述了二环戊二烯同一些醇酸树脂（比如亚麻油、大豆油）聚合成膜生产树脂包膜肥料的方法。2001年日本Hirano等人通过在聚乙烯材料中添加填充剂的办法，发明了具有“S”型释放特性的热塑性聚烯烃包膜尿素的生产方法，该研究成果标志聚合物包膜肥料技术迈上了一个新的台阶.2000年Geiger等人利用多元醇于肥料氮素中的氨基结合，然后用异氰酸盐与多元醇反应成膜，之后包裹有机蜡，这样的方法使包膜肥料的生产成本大大降低，使得包膜肥料的大量应用成为可能，该专利由Agrium所有，该公司开发的“ESN”是使用这项技术生产的。,中国缓控释肥料的研究-探索阶段及其成果,缓控释肥料的探索阶段处于20世纪60年代至“十五”计划以前。,主要成果如下：,1）20世纪6070年代中科院南土所李庆逵院士主持的长效碳铵。2）1973年，辽宁盘锦农科所研制的沥青石蜡包膜碳铵等。3）1985年郑州大学工学院许秀成等人利用钙镁磷肥包裹尿素,以氮磷泥浆为粘结剂,制得具有适度缓效的包裹型复合肥料。,中国控释肥料研究-普及阶段及其成果,“九五”、“十五”是我国控释肥料研究普及阶段,中国科学院南京土壤研究所（周建民研究员）中国农业大学（曹一平等教授）沈阳生态研究所（武志杰研究员）华南农业大学（樊小林教授）中国农业科学院（赵秉强研究员）山东农业大学（张民教授）北京市农林科学院（徐秋明研究员）等多所大学和科研所的科技工作者承担了国家和地方的控释肥料研制课题,中国控释肥的研究突破-十一五期间,标志：“十一五”国家科技部立项“新型高效肥料创制”的科技支撑计划项目,“控释包膜技术研究”（共性关键技术研究）,“树脂包膜控释肥料关键技术集成及产业化”（技术集成及产业化）,山东农业大学金正大肥业,华南农业大学南京土壤所中国农业大学北京农科院施可丰、首创、隆源,缓/控释技术和已研发的缓/控释肥料种类类型产品尿素和脲醛的缩合产物：UF、IBDU、CDU硝化和脲酶抑制剂：DCD、HQ包膜和包囊肥料（控释肥料）：PCF、SCU,主要的开发商及其生产的产品和采用的技术,公司产品技术特征ScottsOsmocote淳酸树脂技术AgriumESN反应层包膜工艺AglukonSpezialdngePlantacote树脂包膜BASFBasecote聚烯烃包膜HaifaMulticote脂肪酸处理树脂包膜Chisso-AsahiNutricote聚烯烃包膜金正大、首创Kingenta,Susagri聚烯烃包膜汉枫、乐喜施Hanfeng,luxecote硫包衣、肥包肥,二、新型肥料之一缓/控释肥,无机包裹肥料,稳定性肥料,硫包衣尿素,聚合物包膜肥料,有机无机复混肥,研究历史：膜材随整个科技进步在演变：硫磺树脂肥包肥聚乙烯乳液聚氨酯,包膜控释肥料生产工艺研究进展评述,无溶剂表面反应包膜技术和工艺特点聚氨酯2-4%包膜数量,原位反应成膜示意图,二、新型肥料之一缓/控释肥,缓/控释肥料生产消费情况,美国AgIndustriesResearch添加能改善土壤气相条件诱根下行的诱根剂;扩大根系空间分布的促根剂;通过特殊的工艺，使其定量成型。,包裹型粒状缓释根际肥,根际肥配方N：P2O5：K2O=1.6：1.0：1.3氮素营养：52%-56%脲醛态氮，3-5%速效的铵态素，20-23%适度缓释尿素态氮和19-22%适度缓释硝态氮。磷素营养，既有水溶性五氧化二磷也有枸溶性五氧化二磷。钾素营养，既有大量（2/3）缓释态钾，还有水溶性钾，不同型态NPK将在不同时期根据植物的需求而释放。此外还有无机肥料络合态促根剂及改善一土壤气相条件的诱根剂。这种粒状根际肥料主要用于马来西亚桉树、橡胶等，在种植孔内施用（150-250mg/株）。,089339-005,三、新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容,新型缓控释肥与有机肥开发关键技术研究缓控释肥料共性关键技术研究主要研究内容（1）新型缓控释材料研究（2）缓控释肥料工艺及装备研究（3）缓控释技术与质量标准研究（4）缓控释肥料新产品开发,控释肥研究范围概况,新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容,有机肥料共性关键技术研究主要研究内容（1）有机肥、生物有机肥专用功能菌种选育研究（2）有机肥、生物有机肥和有机无机复混肥生产工艺与装备研究（3）有机肥、生物有机肥、有机无机复混肥产品质量和技术标准研究（4）新产品开发研究,089339-005,三、新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容,缓控释肥料产业化技术研究与示范主要研究内容（1）研发多种膜材料及不同肥料核芯的热固性树脂和热塑性树脂新产品生产工艺和配套包膜设备；（2）研究硫和硫加树脂包膜工艺技术；（3）开展作物与缓控释肥同步营养技术研究；（4）研制成本低廉、环境友好、资源丰富和工艺性能良好的植物油包膜材料、水基集合物包膜材料，研究膜材配方、工艺技术及配套生产设备；,089339-005,三、新型肥料研究方向十二五支撑计划研究内容,有机肥料产业化技术研究与示范主要研究内容（1）研究并集成固体有机废物前处理技术、不同有机废弃物“起爆”菌种技术、发酵调控技术、保氮除臭技术和翻抛-粉碎-曝气一体化共性技术，。（2）研究并集成腐熟有机物料预处理技术、有机-无机复混配方研究技术、新型黏结剂选配技术和有机-无机球状造粒技术等共性技术。（3）研究并集成功能菌种选育技术、菌种高密度发酵生产技术、适合功能菌种生长定植的有机营养载体。（4）开发减容压缩关键装备、建立生产工艺、形成连续化生产线；,新型水溶性肥料的发展,螯合技术的研究：促进吸收、增加稳定性新型助剂的开发：促进吸收、运输肥料成分的改变：提高有效养分含量活性物质的应用：发挥施肥的综合效果,传统无机盐类,易沉淀易氧化吸收效率低混配性差,新型水溶性肥料,1、促进中/微量元素施肥技术的推广,增加有效养分含量提高养分吸收效率减少施肥的副作用,螯合技术：螯合剂的开发,中微量元素（Fe、Ca、Mg、Zn、Mn、Mo、B等）,EDTADTPAHEEDTAHEDTANTA,化学合成类,无机养分,葡庚糖酸钠木质素棕黄酸腐殖酸氨基酸柠檬酸草酸酒石酸,有机酸类,动植物提取类,甲壳素糖醇海藻酸等,新型水溶性肥料,四、关于新型肥料的几点思考,1、新型肥料的界定问题（标准及效果）2、关于施肥量发展的趋势预测，新型肥料在其中的作用3、新型肥料研究中的问题4、新型肥料推广中的效果问题,控释肥料的施用效果,注：增产率5%为增产；-5%增产率5%为平产；增产率-5%为减产,控释肥料的施用效果,2010.3.10.,德国全国肥料养分施用量变化,美国全国肥料养分施用量,2010.3.10.,日本全国肥料养分施用量变化,用领域美国日本西欧农作物市场4.338.461.95非农业市场45.190.812.14景观草坪14.33-3.26高尔夫草坪10.75-4.27花卉、苗圃等20.10-4.61总计49.519.2614.09农用比重8.7%91.4%13.8%非农用比重91.3%8.7%86.2%,（单位：万吨，实物）,(Landels,2003),2005年部分国家和地区缓/控释