我国微量元素肥料研究及应用的历程与展望

我国土壤中微量元素普遍缺乏,加之持续大量的氮、磷等化肥投入,加剧了土壤中微量元素的不足。微量元素缺乏已成为影响农作物生产的主要障碍之一,一些地方甚至成为人类微量元素缺乏的重要原因。施用微量元素肥料(以下简称微肥)是缓解植物微量元素缺乏的有效措施之一。我国较大规模、系统的微肥研究与应用始于20世纪70年代,微肥剂型经历了由传统无机盐类到螯合类、缓控释、纳米类等各种新型微肥的发展,微肥施用方式伴随微肥产品的创新而不断优化,微肥施用范围逐渐扩大到几乎所有作物类型。截至2024年4月中旬,大陆地区31个省级行政区除西藏外均有微量元素水溶肥料备案,山东和河南两省的备案数量最多,分别占全国的29.7%和26.2%。每年申请的微肥及制备方法相关专利数量在2011年后快速增加,到2016年达到年最高数量67项。然而,在农业农村部登记和备案的(含)微量元素肥料大多为复合型的水剂和粉剂,其他剂型产品很少。在实际生产中,基层科技人员和农民对微肥的认知依然不够,施用微肥后不能马上观察到显而易见的效果就怀疑微肥的功效,市场上微量元素肥料剂型单一,针对性不强,影响着微肥的研究应用与推广。从我国农业实际出发,今后需要加强以下几方面的工作:首先要协调微量元素与大量元素之间的均衡配比,建立适应“区域−土壤−作物”体系的微量元素养分综合管理体系;要持续研发环境友好且高效的微肥产品及配套技术,研究与轻减化施肥技术相适应的微肥剂型及其施用技术体系;此外,做好微肥质量监管,在基层中普及微肥的相关知识,提高对微肥重要性的认识,做到“产−学−研−管−用”一体化推进,促进我国微肥产业健康发展。

肥料水溶性主要看这三点

肥料作为粮食的“粮食”,对保障国家粮食安全的意义不言而喻。众所周知,肥料只有溶解后才能被作物吸收利用,所以肥料水溶性是评价产品效果的重要指标。我国肥料发展历经农家肥、单质肥料、复合肥料、新型肥料等阶段。随着设施栽培的兴起,各种水溶性肥料在我国被大量应用。

吉林省复混肥料“产—销—用”现状调研与产业发展建议

采用抽样调查方法,2021—2022年对吉林省复混肥企业、不同地区的乡/镇肥料经销商和玉米种植户开展问卷调查,分别收到有效问卷20、85和255份,分析了“产—销—用”环节的产品类型、养分含量及群体特征,为区域化肥产业发展、农田减肥增效提供参考。结果表明,40年来吉林省农业生产中复混肥投入量持续增加,目前肥料复合化率达70%,远超全国平均水平。总体上,吉林省复混肥企业的复合肥、掺混肥产品占比平均分别为46.1%和53.9%,具有缓/控释功能产品占比平均为51.6%。不同规模企业的产品类型差异明显,大中型企业以复合肥为主(占比分别为75.4%和58.9%),小型企业以掺混肥为主(占比85.5%),大、中、小型企业生产缓/控释肥的平均比例分别为21.7%、50.6%和74.8%。乡/镇肥料经销商销售的复混肥品牌大多在3~4个(占比55%),吉林省内肥料企业产品平均占比46.7%。复合肥、掺混肥平均销售比例分别为47.9%和52.1%,缓/控释肥平均销售比例为37.4%。玉米种植户采用一次性施肥方式的平均比例达76%,复合肥、掺混肥平均施用比例分别为43.6%和56.4%,缓/控释肥平均施用比例为42.7%。相比西部地区,中东部地区掺混肥、缓/控释肥的销售与使用比例明显更高。总养分含量45%~50%、含氮量≥25%的复混肥是吉林省生产、销售及施用的主要产品,小型企业的高氮肥产品占比更高,中东部地区总养分含量≥50%、含氮量≥25%的肥料售用比例也明显高于西部地区。肥料经销商和玉米种植户年龄主体分别为40~50和50~60岁,受教育程度分别以高中和初中学历为主,部分有较高学历的中青年经销商(38.8%)和农户(19.6%)认为控释肥材料可能存在环境污染风险。不同地区农户选购肥料首要的考虑因素均为肥料价格(占比24.9%),而后为肥料效果、肥料品牌和经销商宣传等。可见,目前掺混肥及高浓度、高含氮量肥料成为吉林省复混肥“产—销—用”主流产品,缓/控释产品比例大幅增加,建议未来从肥料立法、产品创新、优化营销和强化服务等方面进一步推进肥料行业转型、促进农业绿色发展。

中国生物肥料与有机肥料研究三十年:回顾与展望

生物肥料与有机肥料是环境友好的绿色肥料,在培肥耕地、改良土壤、提高农产品品质中发挥重要作用,是支撑农业绿色发展、保障国家粮食安全的重要投入品。自20世纪中叶,我国化肥工业的快速发展为促进粮食持续增产提供了充足的无机养分;到20世纪90年代,我国肥料投入中化肥占比达到最高,有机肥料等的施用相应降至最低。对化肥的依赖导致了耕地质量退化、农田环境污染、农产品质量下降等一系列问题,严重影响了我国耕地的可持续利用和农业可持续发展,因此我国加大了对生物肥料与有机肥料的研究。三十年来,我国生物肥料与有机肥料在基础研究、应用研究和产业化方面都取得了日新月异的进展。我国的生物肥料研究从最初的根瘤菌等固氮功能逐步扩展到溶磷解钾等活化养分功能,进一步发展到消减土壤障碍与增强作物抗逆等非养分功能;从单一菌种发展到多菌种及合成菌群,产品类型从单纯的菌剂发展到生物有机肥和复合微生物肥料,产业规模和技术水平显著提升。有机肥料研究从关注堆肥过程中的有机养分转化到提高堆肥效率的技术工艺和有害因子的消除与阻控等。近年来,在“双碳”战略背景下,清洁低碳堆肥以及通过施用有机肥快速提升土壤有机质、增加土壤固碳成为新的研究热点。本文对过去三十年我国生物肥料与有机肥料研究重点、代表性成绩、产业化路径等进行了全面回顾和总结,新形势下国家农业发展重大战略需求以及科技的突破仍将支撑生物肥料和有机肥的快速发展,由此提出了未来的一些研究重点。

农业农村部办公厅关于开展2024年全国肥料质量监督抽查的通知

农办农[2024]3号各省、自治区、直辖市农业农村(农牧)厅(局、委),新疆生产建设兵团农业农村局:为加强肥料监督管理,提高肥料产品质量,切实保障农业生产和农产品质量安全,我部决定开展2024年肥料质量监督抽查工作。现将有关事项通知如下。一、抽查品种、数量、范围及任务分工(一)抽查品种。抽查有机肥料、水溶肥料(包括大量元素、中量元素、微量元素水溶肥料)和微生物肥料。(二)抽查数量。抽查246个肥料样品。其中,有机肥料126个,水溶肥料55个,微生物肥料65个。

温度敏感型缓/控释肥料的温度响应特征、养分释放性能与温敏机理研究进展

温度是影响缓/控释肥料养分释放特性的重要因素,开发温度敏感型缓/控释肥料可以使肥料养分释放与作物养分需求更加匹配,从而提高肥料利用效率,促进农业可持续发展。本文综述了聚酰胺类、聚醚类、聚酯类、多糖类以及温敏聚氨酯等常见的温敏聚合物材料的来源、类型和机理,详细阐述了聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)、聚N-乙烯基己内酰胺(PNVCL)、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物(EO/PO)、甲基纤维素和温敏聚氨酯等常见温敏聚合物材料用作温敏缓/控释肥料包膜材料的国内外研究进展,并评估了其在温敏缓/控释肥料中应用的可行性与优缺点。根据温敏特性,将温敏缓/控释肥料分为低临界溶解温度(LCST)响应型和结晶转变温度(Tm)/玻璃化转变温度(Tg)响应型两大类,并详细总结了这两种类型的制备方法、特征、养分释放性能以及分子作用机制。最后,指出温敏型缓/控释肥料的研发尚处于初级阶段,未来应深入开展天然高分子温敏材料的基础研究和创新,筛选绿色可生物降解温敏聚氨酯材料,研发作物和区域专用型温敏缓/控释肥料。

开发高质量绿色肥料 助力乡村种植业振兴

常言道,庄稼一枝花全靠肥当家。肥料是粮食的“粮食”,提高粮食作物产能,保障“米袋子”充盈,促进经济作物生长,保障“菜篮子”丰富,无疑需要高效、环保的化肥产品,合理施用化肥,既增产又保质。有数据显示,化学肥料在各项农业增产措施中的作用占40%~50%,可见施用化学肥料的重要性。

农业农村部办公厅关于2023年全国肥料质量监督抽查情况的通报(农办农[2023]37号)

各省、自治区、直辖市农业农村(农牧)厅(局、委),新疆生产建设兵团农业农村局:2023年,农业农村部组织8家部级肥料质量监督检验测试中心,对22个省(自治区、直辖市)的有机肥料、复合肥料和微生物肥料质量进行了监督抽查,现将结果通报如下。

不同类型肥料对作物品质影响的研究进展

农业的稳定发展离不开肥料。无机化肥因其速效养分含量丰富、增产效果显著、施加方式简便等特点被广泛应用于缓解粮食短缺压力,但随着无机肥长期、过量投入,农作物糖分、蛋白质含量降低,土壤板结酸化、肥力下降,对作物的生长环境也带来不利影响。有机肥养分全面、原料易得,有利于减少作物中硝酸盐的积累,但其养分物质含量相对较低、肥效缓慢,单施有机肥并不能满足作物生长发育需求,且存在重金属、抗生素和病原菌污染问题。具有特定肥效的微生物肥料环保无公害,可以通过微生物作用均衡作物对养分的吸收,进而提高作物品质,但尚存在产品活菌数低、效果不稳定、成本较高等问题。污泥含有大量N、P、K等元素和氨基酸、腐殖质等对作物的生长发育起着积极作用的物质,但是传统的污泥农业应用方式(直接填土、堆肥、发酵)引起的重金属、病原菌污染问题是遏制其发展的瓶颈。污泥基营养激励素作为污泥农用的新方式,富集污泥中的有益养分,在提高作物品质、改善土壤质量方面潜力巨大。本文综述了无机肥料、有机肥料、微生物肥料和污泥基营养激励素等不同类型肥料对作物品质和土壤环境的影响及施用现状,为选择合理的施肥类型以提高作物品质提供参考,以期推进我国农业长效、稳定、安全的发展。

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定肥料中9种污染元素

采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,超级微波消解并优化不同类型肥料的消解条件,建立了超级微波-ICP-MS测定多种类型肥料中V、Cr、Co、Ni、As、Cd、Hg、Tl、Pb 9种污染元素含量的方法。本方法的线性相关系数均大于0.9999,方法检出限范围为0.000500~0.0293 mg/kg,各元素加标回收率为85.0%~110%,该方法灵敏度高、准确度较好,可实现不同类型肥料样品中多元素的准确测定。

回归商业本质 助力行业高质量发展——访中国农业技术推广协会、生物有机肥料专业委员会副主任委员年介响

生物有机肥走上发展快车道“微生物肥料现已成为新型肥料中产量最大、应用面积最广的品种。”年介响表示,近年来,我国一直大力发展生物有机肥产业,原因包括很多。一是土壤修复与高标准农田建设的关键是有机肥的使用率与使用量,我国的土壤调理处于发展起步阶段,生物有机肥产业的发展直接关乎高效衣业、绿色农业。二是化肥过量施用,国家大力推广有机肥替代化肥。三是农业废弃物污染触目惊心,粪便秸秆肥料资源浪费巨大。四是绿色有机农产品市场广阔。五是节能降碳是产业发展的必然趋势。

微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定有机肥料中9种有毒有害元素的含量

提出了微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定有机肥料中As、Cd、Co、Cr、Ni、Pb、Sb、Tl、V等9种有毒有害元素含量的方法。取0.10 g有机肥料样品于聚四氟乙烯微波消解罐中,以2.5 mL盐酸、7.5 mL硝酸和2.0 mL氢氟酸为混合酸进行微波消解。消解结束后,于140℃赶酸,然后加入1.0 mL 50%(体积分数)硝酸溶液,再用水定容至50 mL,摇匀,过滤,取滤液待测,在线加入混合内标溶液。结果表明:9种元素标准曲线的线性范围均为2~100μg·L^(-1),方法检出限(3s)为0.59~66.75μg·kg^(-1);按照标准加入法对典型有机肥料样品进行回收试验,9种元素测定值的相对标准偏差(n=7)为2.0%~3.5%,回收率为81.5%~112%。

微生物肥料新型功能作用机理与根际定殖增强策略

微生物肥料是支撑农业绿色发展的重要投入品,根际益生菌是微生物肥料菌种的主要来源。我国农业发展对促进作物根系发育、增强作物耐盐胁迫能力等新型功能的微生物肥料提出了需求,然而目前对根际益生菌促进作物根系发育和增强耐盐胁迫的分子机理研究仍然薄弱,成为制约优异菌种选育的瓶颈。另一方面,微生物肥料的根际定殖能力低也是导致其田间应用效果差的重要因素。本文综述了根际益生菌调控根系发育、增强植物耐盐的活性物质和作用机理,分析其根际定殖的过程和菌植互作机制,提出了增强根际定殖的策略,以期为微生物肥料研究提供参考。

萃取/反萃取-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)法测定肥料样品中铅、镉、汞、铊、锑、砷

为保障农产品的质量与安全,肥料中的有毒有害物质,尤其是重金属含量被严格限制。为提高肥料中有毒有害物质检测的效率,利用铅、镉、汞、铊、锑、砷在盐酸介质中形成稳定的碘络合物的特性,采用甲基异丁基酮(MIBK)萃取、硝酸溶液反萃取的方法实现肥料样品中基质与待测元素的分离,通过电感耦合等离子体发射光谱法测定肥料样品中的6种重金属元素。通过考察萃取条件及残余基体对分析结果的影响,结果证实,在6 mol/L的盐酸萃取体系中加入5 mL碘化铵(30%)溶液,采用10 mL的MIBK萃取2~3次即可使样品中的铅、镉、汞、铊、锑、砷等被完全萃取,通过萃取/反萃取的方法实现了样品的分离富集,方法的检出限(3σ)为铅0.042 mg/kg、镉0.005 mg/kg、汞0.059 mg/kg、铊0.026 mg/kg、锑0.024 mg/kg、砷0.052 mg/kg,加标回收率在90.1%~108%,可以满足不同肥料样品的质量控制要求。按照实验方法测定6种不同肥料样品中的重金属含量,并采用标准方法进行方法比对,结果表明两种方法的测定结果基本一致。

农业高质量发展背景下的新型肥料发展

新型肥料因具有肥效更高、使用方便、省时省工、绿色环保等特点,深受市场青睐。农业高质量发展背景下,化肥减量增效的推行促使肥料产品及其配套施肥技术不断创新,新型肥料行业呈现产业规模不断扩大、行业内部竞争激烈、生产集中度持续上升等特点。为详细了解新型肥料产品,促进行业健康发展,总结了缓/控释肥料、水溶性肥料、土壤调理剂、增效肥料、微生物肥料5大类新型肥料及其创制技术,以及测土配方施肥、水肥一体化、智能化精准推荐施肥、轻简化施肥技术4种高效施肥技术及其应用情况;并分析了新型肥料产业存在的问题,如产品种类多、市场混乱,准入门槛低、产品质量参差不齐,关键技术薄弱、创新力度不足等;同时提出了以农业需求为导向,提高产业技术水平;以绿色低碳为目标,提升技术工艺体系;以专业化服务为方向,建立高素质从业人员队伍;以完善肥料监管体系为抓手,促进行业良性发展;以保证产品质量安全为重点,提高市场竞争力等发展建议。

基于根区温度和肥料浓度耦合的草莓生长调控

为探索草莓根区加热的最适温度及施肥浓度,该研究设置3个根区温度水平(不加温(8℃)、16、22℃)和3个肥料浓度水平(0.5、1.5、2.5 g/L),共计9个处理。分析了根区温度和肥料浓度协同作用对草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的影响。结合层次分析法和CRITIC客观赋权法,运用优劣解距离法对各处理进行基于草莓产量、品质、肥料偏生产力、水分利用率的综合评价。结果表明:1)采用根区加温对设施草莓生长有促进作用。在采摘第3茬果实时,加温到16℃和22℃的处理下可以采摘的草莓植株数量相较于不加温处理明显增加。2)肥料浓度对草莓生长综合评分的影响大于根区温度。高肥料浓度(2.5 g/L)会降低草莓产量,中肥料浓度(1.5 g/L)不仅能增加单果质量,还能提高肥料偏生产力和水分利用率,具有更好的经济效益。3)基于TOPSIS综合评价建立了设施草莓生长综合评价体系,得出评分最高的处理为T5处理(16℃,1.5 g/L)。通过寻找最优区间,结果发现根区温度在13.10~18.47℃,肥料浓度在1.43~1.87g/L时,设施草莓生长效果较好。该研究结果可为设施草莓冬季及早春的温度和肥水管理提供理论依据。

土壤肥料学实验课操作视频开发探索与实践

土壤肥料学实验是农科类核心专业基础课。本着让学生准确规范地掌握实验操作技能的同时,丰富和完善实验教学资源从而提高实验课的教学效果,为该专业今后的教学、科研和农业技术服务提供高品质的资源保障。作者根据多年课堂实践,总结学生在实验课中常见的错误操作,深入了解学生和实验教师需求,录制开发土壤肥料学实验基本操作视频。视频录制既考虑实验流程的完整性和时效性,又强化实验中关键环节的独立性、规范性和广适性。视频资源的开发和网络推广有效弥补传统课堂模式的不足,以其演示的直观化和内容可再现等特点,既方便学生课前预习,提高学生实验操作技能,又便于学生课后随时复习,巩固实验相关知识,对提高实验教学效果有明显的推动作用。

控释掺混肥料一次性基施对热带地区水稻产量及氮肥利用效率的影响

【目的】探究控释掺混肥及减氮处理对热带地区水稻产量及氮肥利用效率的影响,以期促进控释掺混肥料在热带地区水稻栽培中的科学施用及推广应用。【方法】以控释掺混肥料为试验材料,在海南省屯昌县枫木镇和儋州市东成镇开展大田试验,设置常规施肥(分3次施肥)、控释掺混肥料一次性基施及其减氮10%和减氮20%处理,测定双季稻产量、氮素吸收及氮肥利用效率。【结果】等氮条件下,控释掺混肥料一次性基施能够促进水稻氮素吸收、干物质累积,提高水稻产量和氮肥利用效率;与常规分次施肥相比,水稻产量提高7.43%~22.84%,地上部干物质累积量提高8.22%~22.39%,氮素累积量提高12.19%~32.06%,氮肥利用率提高31.67%~75.65%,且均差异显著(除东成早稻产量外)。而在减氮10%~20%条件下,控释掺混肥一次性基施也能提高或不显著降低水稻产量、干物质累积量和氮素累积量,对氮肥利用率也具有一定提升效果。【结论】控释掺混肥一次性基施可提高水稻产量及肥料氮肥利用率,减氮10%~20%仍能获得较高产量,是热带地区水稻轻简化施肥和减氮增效的有效途径。

不同肥料类型与施肥方式对花生籽仁品质的影响

为进一步探究施肥技术措施(分层施肥技术、减氮增钙技术等)对花生籽仁品质的调控作用,通过设置大田试验,研究施肥技术对花生籽仁品质的影响。试验一:选取2个试验区(济阳、饮马泉),设置0和600 kg·hm^(-2)(Ca_(0)、Ca_(600))2个钙肥水平和0、75、150、225、300 kg·hm^(-2)5个氮肥水平;试验二:设肥料机械分层条施(L)、人工撒施(B)两种施肥方式,选择含有100 d释放期的花生专用缓释复混肥(SF)、普通复合肥(CF),另设不施氮肥对照(N_(0))共5个处理。结果表明:(1)与N_(0)相比,施氮花生籽仁中粗蛋白含量提高1.24~3.57个百分点、总氨基酸含量增加1.19~3.70个百分点、亚油酸含量提升0.93~2.41个百分点,同时部分脂肪酸组分和氨基酸组分含量等均随施氮量的增加有不同程度的提高;但籽仁含油量降低1.70~5.34个百分点。与不施钙处理(Ca_(0))相比,施钙(Ca_(600))处理的籽仁中粗蛋白、总氨基酸含量分别降低0.10~1.55个百分点、0.02~1.23个百分点,但含油量提高0.16~2.62个百分点。氮肥与钙肥配施可减小粗蛋白含量增幅与含油量降幅。“减施氮肥+增施钙肥”栽培技术有利于调控、改善花生籽仁品质。(2)相同施肥方式下,与复合肥(CF)相比,专用复混肥(SF)处理提高了籽仁粗蛋白含量和含油量。与人工撒施(B)相比,分层施用复合肥(CFL)或花生专用复混肥(SFL)花生籽仁粗蛋白、总氨基酸含量分别降低0.34~1.39个百分点、0.14~0.34个百分点,而籽仁含油量增加0.22~1.16个百分点。(3)产量与粗蛋白、总氨基酸、亚油酸含量之间呈极显著正相关(P<0.01),而产量与含油量、油酸含量呈显著负相关。粗蛋白与总氨基酸及组分、亚油酸含量间呈极显著正相关,与含油量存在极显著负相关关系。综上,生产中同时需要多产油和较多粗蛋白时,建议采用减氮增钙绿色高效栽培技术,也可施用花生专用复混肥,配套分层施肥高效栽培技术。

氨基酸的生理作用及含氨基酸水溶肥料在果树上的应用策略

氨基酸不仅是作物的养分来源,在植物生长发育过程中也发挥重要的信号作用,参与植株生长发育、果实品质形成、逆境抵御等各种生理活动。含氨基酸水溶肥料是以氨基酸(游离态)为主要成分,按照行业标准指标制备的新型肥料,具备溶解性好、见效快、利用率高等特点,近年来在园艺作物生产中得到广泛应用。在当前“药肥减量”政策和低碳农业背景下,新型肥料成为我国肥料行业转型发展的重要突破口,开发绿色、高效的新型肥料成为业内共识;进一步开展氨基酸生理功能研究与新型肥料创制,完善产品施用技术具有重要意义。本文综述氨基酸在影响植物生长和品质形成、增强植株非生物胁迫抵御能力、调控土壤微生物群落、激活植物系统免疫等方面的研究进展,阐述氨基酸制备工艺及含氨基酸水溶肥料产品的现状,并提出含氨基酸水溶肥料产品在果树上的应用策略。