系列新型药肥的研发与应用ppt课件.ppt

系列新型药肥的研发与应用 1 报告内容 缓 控释药肥研发背景与现状分析固体颗粒包膜缓 控释药肥的开发及应用液体缓 控释药肥的开发及应用 2 我国化肥 农药使用现状 中国是人口大国 人地矛盾突出 粮食产量通过大量农药和肥料投入来保证 中国化肥 农药使用量均为世界第一 FAO 2012 EPA 2008 中国国家统计局 2008 化肥和农药是重要的农业物资 据联合国粮农组织 FAO 统计 全世界使用化肥带来了30 55 的农作物增产量 使用农药防治病虫害挽回的农产品损失约占粮食总产量的30 3 中国的农业环境情况复杂 存在耕地分布分散 地形情况复杂 工业化程度相对落后 农业人口基数大等问题 农业种植方式 大水 大肥 猛药 由于农村用工成本迅速增加 发展施用方便 能减轻劳动强度 省工节本的施肥 施药技术及开发相应的药 肥产品是现代农业发展的必由之路 这样才能真正使种地成为一种体面的劳动 我国化肥 农药使用现状 4 药肥复合剂的研究是目前新兴的研究领域 它是现代农业两大标志性技术 平衡施肥法和植物保护较为完美的集合体 将化肥与农药结合起来 使农药一化肥产品 简称药肥 发挥肥田和植保的双重效果 在实际生产中 农户在喷施农药时 经常把液体农药和叶面肥等混合使用 桶混 也常把肥料与颗粒农药混合后撒施 事实上已经实现了药肥混合使用 达到省工省时的目的 事实上药肥复合使用存在着巨大的市场刚性需求 药肥研究现状分析 5 药肥研究现状分析 国际药肥研发始于20世纪60年代 日本学者本谷耕一的研发团队发现五氯苯酚与肥料混配具有提高肥效的效果 之后药肥作为具有省工增效作用的新型肥料 在各国得到发展 在国外有很多登记产品 中国药肥研发始于20世纪80年代 现在已有几种药肥实现商品化 由于存在市场准入等问题 在市场上占有率并不高 6 药肥发展存在的问题及破解的策略 农药与肥料配伍性差 效果很难同时保证药肥稳定性差 安全性差农药和肥料持效期短 施用量大 利用率低认识有歧义 登记困难 基于此 我们分别开发出固体 液体缓 控释农药和固体 液体缓 控释肥料 缓 控释药 肥分别独立包装 使用时现配现用 7 报告内容 缓 控释药肥研发背景与现状分析包膜缓 控释颗粒药肥的开发及应用液体缓 控释药肥的开发及应用 8 1 包膜控释肥料研发现状缓 控释肥料可以提高肥料利用率 部分解决因过量施肥而造成的生态环境问题 资源与能源的双重浪费问题 减少劳动强度 是一种新型高效肥料 具有良好的发展前景 国际研发水平缓 控释肥料研究始于上世纪60年代 历经50余年的发展 国际上已经形成系列品牌 近年来 缓 控释肥料在我国得到了快速发展 目前 我国已成为世界缓 控释肥料第一大国 9 国家标准 缓释肥料主要指高分子包膜肥料 无机包裹型肥料 硫包衣肥料 UF IBDU 高分子包膜缓 控释肥料 7 10d 稳定性肥料 脲醛型肥料 研究表明 高分子包膜控释肥料 养分释放期长 能达国家标准 10 2006年5月 我被引进到中国农大后 即对国内外高分子包膜控释技术进行了评估 我们决定不研发难以降解且又使用有毒有机溶剂的聚烯烃类包膜工艺 全力开发可降解高分子酯类膜材料 选用国际先进的可连续化 自动化生产的包膜工艺 我的研发团队经过几年的艰苦攻关 研制出系列新型易降解高分子膜材料 自主设计开发出一整套连续化 自动化生产新型控释肥料的中试包膜设备 建立了一条完整的生产线 于2009年8月15日国内首次实现了500公斤 小时水平生产新型高分子包膜控释肥料 各项指标均达到国家 国际缓 控释肥了标准 中国农大开发出新型高分子包膜控释肥料 11 针对不同区域 不同作物 小麦 玉米 水稻 棉花 蔬菜 马铃薯 果树 油菜 烟草 茶叶 花卉 草坪等 进行控释肥料评价 肥效整体表现良好 等氮条件下增产在9 15 之间 开发的产品在全国各省市的试验汇总 12 中国农大产品与国内 国际控释肥料对比 注 以释放期均为50天的控释肥料为例 13 小结 本课题组在膜材设计和包膜技术方面研究深入 包膜工艺成熟 控释肥养分释放时间设计精确 控释期可根据需要控制在2 6个月不等 为包膜控释农药的研发打下了坚实的基础 14 2 包膜缓 控释农药研究背景 如图 害虫危害贯穿水稻整个生长期 现在市场上使用的传统农药制剂 如乳油 粉剂等 大部分都不能精确满足作物生理需要 存在持效期短 使药量大等问题 按规定用量使用防效期一般为1 2周左右 想要延长防效只能多次施药或提高施用量 15 高挥发低利用效率使用量大大量环境残留 影响环境危害人 畜健康 因此发展缓 控释农药具有重要的意义 发展缓 控释农药的必要性 16 缓 控释农药的优点 大大减轻高毒性化学物质对哺乳类动物的毒害 大大延长相同剂量农药的持效期 减少农药的降解以及其因蒸发和液体流动造成的药物流失 减少溶剂用量 减少药剂的消耗量 降低其对植物的毒性 减轻对环境的污染 提高农药的选择性 省工省时 减少施药次数 做到种 肥 药同播 17 包膜缓 控释颗粒农药的研发 颗粒剂农药因其施用方便 省工节本 可实现种 肥 药同播等优点而引起了人们越来越多的注意 在农药市场上也占据了相当的份额 目前 颗粒剂农药主要用在杀地下害虫 根结线虫 除草等方面 存在着施药量大 农药持效期短等问题 因此 开发缓 控释颗粒农药有较大需求 市场上缓 控释颗粒剂农药还比较少 仅有的几家产品存在着生产膜材难以降解 释放期短 农药释放规律与作物需求不匹配等问题 因此 开发价格低廉 缓 控释性能良好 农药释放与作物需求同步的颗粒剂农药很有必要 18 一 成功开发出包膜缓 控释除草剂 现在市场上使用的颗粒除草剂 大部分存在持效期短 施药量大 污染环境等问题 而缓释除草剂能有效解决上述问题 19 T3处理产量最高 对比空白处理T0增产25 75 T2处理对比空白处理T0增产17 00 T1处理用量仅为T0的50 也有13 65 的增产效果 除草控释增产效果显著 水稻专用包膜控释除草剂的评价 20 蛴螬 蝼蛄 小地老虎 金针虫 针对颗粒剂土施的施用方式 我们制备了系列专门防治地下害虫和根结线虫的缓释杀虫颗粒剂 施用方便 持效期长 缓 控释农药颗粒剂制备和作用方式示意图 二 开发出缓 控释颗粒杀虫剂 21 研制出缓 控释吡虫啉 22 三 开发出包膜缓 控释颗粒杀菌剂 我国人地矛盾尖锐 耕地面积逐年减少 作物的连作栽培模式逐渐增多 如连作带来的土质恶化 病虫害加重等弊端也越发严重 如西瓜 大豆 姜 蒜 马铃薯 烟草 番茄等 针对上述问题 我们设计了具有控释杀菌剂 有效抑制了土传病害 提高农产品质量 23 效药效评价 田间药效试验 大蒜用控释农药效果实验 24 四 开发出包膜缓 控释植物生长调节剂 活性材料 25 缓释控旺剂能有效控制棉花的营养生长 促进其生殖生长 有效增加棉铃吐絮率 减少烂铃僵瓣的比例 缓 控释控旺剂对棉花生长的影响 26 研发团队经过几年努力 先后成功的开发出系列包膜缓 控释肥料 包膜缓 控释颗粒农药 并针对不同作物的需求 将缓 控释肥料和缓 控释农药通过一定比例混合使用 如采用基施 营养钵施 田间实验效果明显 达到了施用方便 减轻劳动强度 省工节本和互作增效的目的 实现种 肥 药同播 小结 27 报告内容 缓 控释药肥研发背景与现状分析固体颗粒包膜缓 控释药肥的开发及应用液体缓 控释药肥的开发及应用 28 1 水溶性肥料 水溶性肥料 指溶于水 采用传统施肥方法或稀释后通过叶面施肥 无土栽培 浸种蘸根 滴喷灌等用途的液体或固体肥料 一般水溶性肥料可以含有作物生长所需要的全部营养元素 如N P K Ca Mg S Si以及Zn Cu Mn Fe B Mo等 与传统的肥料品种相比 水溶性肥料具有明显的优势 用量少 使用方便 使用成本低 作物吸收快 营养成分利用率极高 是速效肥料 可以根据作物不同长势对肥料配方作出调整 施用方法十分简便 可以随着灌溉水包括喷灌 滴灌等方式进行灌溉时施肥 节约了水 肥料和劳动力 因此发展水溶性肥料具有重要的意义 29 水溶性肥料的分类 大量元素水溶性肥料 N P K中量元素水溶性肥料 Ca Mg Si S微量元素水溶性肥料 Zn Cu Mn Fe B Mo 30 中微量元素水溶性肥料的研发背景 中微量元素水溶性肥料是一种新型肥料 它是指含有Ca Mg S Si Zn Mn Cu Fe B Mo等中微量元素的水溶性肥料 作物生长缺少任何一种中微量元素 都可能会减产 减质 因此中微量元素水溶性肥料的作用也越显重要 对大量营养元素是一种有益的补充 中微量元素是作物正常生长发育所必须的营养元素 供应不足会使植物生理功能失调 引起生理性病害 但供应过多也会产生中毒现象 31 钙 是植物必需的营养元素 它与果胶结合成果胶酸钙 增强细胞壁 调节细胞膜的渗透过程 保护细胞膜的稳定和细胞内酶活动的调控 在细胞内调节阴阳离子平衡 镁 是叶绿素和色素的组成成分 镁是多种酶的活化剂 能促进作物体内的新陈代谢 镁可以促进作物对硅的吸收 从而促进细胞壁的硅质化 硫 与叶绿素形成有关 作物体内许多酶含有硫 合成维生素B1 它能够促进根系生长 形成十字花科植物的糖苷油 如洋葱 大葱 蒜等的辣味 多是一些含硫物质 增加作物的抗寒和抗早性能 硅 对植物形态结构 生长发育及抗逆能力等都有影响 是稻 麦 甘蔗等禾本科植物所必需元素 对番茄 黄瓜 菜豆 草莓等也有重要作用 缺硅会使植物生殖生长 受精能力减弱 降低果实数和果重 中量元素的作用 32 锌 是多种酶的组成成分 也是许多酶的活化剂 与蛋白质代谢有有密切关系 可增强植物的抗逆性 铜 是作物体内许多种氧化酶的成分 与作物体内的氧化还原反应和呼吸作用等有关 能促进叶绿素的形成 影响光合作用 锰 能促进氨基酸 蛋白质的合成 调节着作物体内的氧化还原反应 参予作物的光合作用和氮素的转化 提高叶绿素的含量 铁 是作物体内多种氧化酶 铁氧化还原蛋白和固氮酶的组成成分 影响作物体的呼吸作用和光合作用 缺铁时根瘤的固氮能力减弱 硼 能促进碳水化合物的运转 提高结实率和座果率 果树 硼对授精过程有特殊的作用 缺硼作物突出的表现是 花而不实 钼 促进生物固氮 增强光合作用 促进碳水化合物转移 缺钼 花而不实 如大豆 植株矮小 叶片褪落 根瘤发育不良 吸入植物体内的中微量元素被人体吸收后 对人体 动物 健康至关重要 所以使用含有微量元素的尿素 肥料 是优质品牌作物 富硒大米 的重要保障 微量元素的作用 33 常用的中微量元素肥料 3Zn2 2PO43 Zn3 PO4 2Ksp 9 1 10 313Fe2 2PO43 Fe3 PO4 2Ksp 1 10 30 34 为什么要发展螯合态中微量元素肥料 中微量元素对作物生长至关重要 但是大部分无机态中微量元素都被环境中的离子所固定 因此其使用效率很低 研究表明 螯合态中微量元素的吸收利用效率是无机态中微量元素的10倍以上 且又十分安全 不会出现中微量元素的中毒现象 中微量元素被螯合之后 不会出现元素混配后引起拮抗 沉淀 作用 因此肥料效率很高 35 一般来说 液体中微量元素肥包装 运输费用较高 因此 发展高浓缩的液体中微量元素肥料可以相应的降低包装 运输费用占总成本的比重 此外 高浓缩微肥螯合常数高 不易产生拮抗 因此其利用率高 为什么要发展高浓缩螯合态中微量元素肥 36 我们成功开发出一种新型环保型 螯合能力极强的螯合剂 使得液体中螯合态Zn Cu Mn Fe B Mo等6种微量元素的含量平均达15 其中有些作物专用微肥含量最高可达17 远高于国家标准10 螯合中量元素Ca Mg Si能力也很强 微量元素肥料主要由下列单质肥料组成 ZnSO4 7H2O CuSO4 5H2OMnSO4 H2O FeSO4 7H2OH3BO3 NH4 2MoO4如果几种固体单质微量元素肥料直接相混 微量元素含量约25 说明我们研制的螯合态液体微肥中含水量很低 因此被称为高浓缩螯合态微量元素水溶性肥料 与尿素 大量元素水溶性肥料等混溶 无沉淀 稳定 37 研制出系列含中微量元素的肥料 根据不同作物需要 研制出系列均衡型的微肥 高B Ca 高Ca 高Si 高Fe 高Zn等多种螯合态中微量元素肥料 38 添加在复合肥中 定制含有螯合态中微量元素的作物专用复合肥等 39 滴灌 喷灌 微喷灌 叶面喷施等 40 高浓缩中微量元素肥料应用 41 中微量元素肥料农业效果 番茄 中微量元素肥对照 中微量元素肥对照 42 TakayukiTakei etal 2008 2 新型液体缓 控释农药的研发 微胶囊农药是用高分子材料把分散的农药包覆使形成微小粒子 通过密闭的或半透性的壁膜将农药与周围环境隔离开来 从而达到保护和稳定芯材 屏蔽气味或颜色 控制释放农药等目的 43 微胶囊农药具有持效期长 毒性低 安全方便等特点 正成为农药新剂型的一个发展方向 在农药市场上也占据了一定的份额 针对地上害虫 喷施微胶囊农药时 可以减少光 热 微生物等环境因素所造成的农药的分解和流失 提高了药剂的稳定性 用在种衣剂上时 因其起始农药游离浓度较低 可以减少农药对种子的病害 长时间提供药效 灌根使用时 隐蔽了农药原有的异味 降低了它的接触毒性 吸入毒性和药害 减轻了它对入畜的刺激性和对鱼类的毒性等 可以部分取代市场上常用的水乳剂 乳油 粉剂等农药剂型 微胶囊农药的发展现状 44 微胶囊农药存在的问题及对策 生产价格高 开发成本高 研发周期长 影响了其推广应用 目前市场份额仍较低 制作工艺相对复杂 工艺还欠成熟 放大困难 产品性能不稳定 常有液体粘度增大 固体析出 液体分层现象 缓 控释性能不能完全满足实际需要 且释放速度受外部环境因素影响很大 仅部分可溶于有机溶剂的农药才能做成微胶囊剂型 限制了其大规模应用 基于此 我的研发团队采用了新的聚合方法 开发出系列缓 控释液体农药 几乎所有的农药都可做成液体缓 控释剂型 45 团队已成功研发出系列新型缓 控释农药 我们成功开发出系列新型液体缓 控释型除草剂 杀虫剂 杀菌剂 拌种剂 种衣剂 植物生长调节剂等 具有生产释放期长 产品性能稳定 壁材可降解等优点 几乎所有的农药都可做成液体缓 控释剂型 46 研制出系列液体缓 控释农药 研制的缓 控释噻虫嗪 功夫 精甲霜灵等 47 科技日报 报导团队成果 48 正在进行水溶性肥料 液体缓 控释农药混合使用的示范推广实验 我们目前正在针对不同作物 研发作物专用药肥 进行大量水溶性肥料 螯合态中微量元素水溶性肥料与液体缓 控释农药的混配使用的示范推广工作 通过滴灌 微喷灌等方式实现不同作物水 肥 药一体化 49 水 肥 药一体化研究 50 水 肥 药一体化研究 51 案例一 我们在山东金乡大蒜抗连作障碍方面取得重大突破 采用综合措施 52 大蒜连作障碍 大蒜的 不治之症 我们连续多年开展大蒜抗连作障碍实验 2011年增产效果明显 2103年我们做了3000亩田间实验 从土壤处理 种子处理 根际调控 缓 控释药肥等多因素入手 提出一整套大蒜抗连作障碍综合治理方案 53 采用系列大蒜抗连作障碍方案的田间效果 高河乡 郭洼村 2014 4 26 生长差距大 抗连作障碍处理对照 54 采用大蒜抗连作障碍方案测产现场 高河乡 郎庄村 2014 5 18 抗连作处理长势好 无早衰 55 使用大蒜抗连作障碍方案 增产高达40 兴隆镇 草庙村 2014 5 17 同样面积增产明显 使用抗连作制剂 亩产2080公斤鲜蒜 对照 亩产1470公斤鲜蒜 抗连作处理大蒜等级多在6 6 5级 显著高于对照的5 5 5级 56 案例二 水稻苗床出现大问题 死