绿色智能肥料:矿产资源养分全量利用的创新思路与产业化途径

肥料是工农业绿色发展的纽带,是支撑绿色转型发展的重要物质。新时期我国工业和农业绿色发展均面临着生产环境代价大、资源利用效率低等重大挑战,尤其是肥料生产过程中产生了大量的养分资源无法实现高效利用。为更好解决工农业发展所面临的关键问题,本文提出了矿产资源养分全量利用思路与产业化途径,着重介绍了矿产资源养分全量利用的基本概念与内涵、利用策略和产业化途径,以期为工农交叉融合创新的绿色智能肥料产业发展提供解决方案,促进科技创新解决产业关键问题,为创新绿色智能肥料与推动化肥产业绿色转型升级提供战略支撑。

绿色智能肥料:从原理创新到产业化实现

肥料作为粮食安全的物质基础,在支撑我国粮食产量、农产品品质、人类营养健康等方面发挥了至关重要的作用。迈入新时代,在全国社会经济特别是工农业绿色转型的大好形势下,肥料创新面临着协同实现粮食安全、资源高效、环境友好、营养健康、绿色低碳的巨大挑战。为破解这一重大难题,本文提出了绿色智能肥料概念与产业化途径,通过系统阐述土壤-植物-微生物-肥料-环境之间的协同原理,构建了匹配土壤、匹配作物、匹配气候环境条件的绿色智能肥料创制新学术思路,提出了绿色智能肥料的理论框架、关键科学问题、研发路径以及未来突破的重点,为多学科交叉创新、工农融合全产业链绿色发展的解决方案设计与实现提供借鉴,旨在推动我国化肥产业绿色转型升级,支撑农业绿色发展。

智能新型肥料研究进展

介绍了目前智能肥料的研究情况、应用现状与面临的问题,展望了未来智能肥料的发展前景,并指出选择价格相对低廉的制造材料、优化智能肥料的制备工艺是未来需要解决的核心问题。

水稻应用智能聪水溶肥料试验效果

试验研究智能聪水溶肥料在水稻上的应用效果。结果表明,使用智能聪水溶肥料可适当提前作物生育期1~2d,施用智能聪水溶肥料比对照公顷增产499.5kg,增产率达到5.9%,增产效果明显。

正在全球兴起的未来肥料产业

联合国粮食及农业组织(FAO)提出,未来肥料是基于健康土壤的植物营养,必须重新审视土壤健康的重要性,利用天然植物营养,合理施用无机肥,切实回归本源,促进农业高质量发展。主要从氮肥生产工艺向利用氢能或“绿色氨”技术的无碳或低碳型肥料转化;磷肥产业将增大从废弃物中回收养分的份额,实现含磷废水和固体废弃物的资源化利用;缓释肥料向环境响应性的智能肥料延伸等3个方面,介绍了正在全球兴起的未来肥料产业发展方向,以促进我国肥料产业转型升级和未来农业的绿色可持续发展,并达到在全球范围内建立起绿色农业发展体系,保证人类健康。

我国化肥工业发展新方向和新战略

面对大数据时代来临,从构建知识库、数据库等知识工程体系出发,采用数据挖掘和创新理论及方法探索新的发展规律和发展思路;指出节能减排、综合循环利用、开发新型智能肥料为新方向;拓展化肥工业产业链、产品链、市场应用链为新的增长点;提出技术创新和战略研究为核心,做强企业、循环经济、战略联盟为新战略;最后提出了建议和意见。

水稻绿色智能肥的增产效应与增产机理研究

绿色智能肥料(GIF)是为响应工业绿色制造与农业绿色可持续生产提出的肥料新理念,以GIF的理念为指导生产了水稻GIF,并评价了该肥料在水稻上的农学应用效果。在氮磷养分等量投入的前提下,在大田设置常规氮磷钾肥料(T1)、复合肥1(T2)、复合肥2(T3)、GIF1(T4)和GIF2(T5)5种肥料施用处理,研究不同肥料品种对水稻产量、产量构成因素、干物质积累、根系生长发育、叶片光合特性、籽粒品质、土壤pH、氮磷养分积累量及肥料经济效益的影响。与常规肥料(T1、T2、T3)相比,T4主要通过增加水稻有效穗数实现了增产作用,较T1、T2和T3分别增产26.2%、28.4%和38.1%。T5主要通过增加有效穗数、稻穗二次支梗穗粒数和粒重实现增产,较T1、T2和T3分别增产38.3%,39.0%和51.4%。相比常规肥料(T1、T2、T3),T4和T5处理显著提高水稻地上部干物质积累量、功能叶SPAD值、土壤pH、氮磷养分含量及积累量,同时促进了水稻根系生长发育且获得较高的产投比。与T1相比,两款常规复合肥(T2、T3)并未对水稻产量及其他农艺性状表现出增效作用。水稻GIF肥对水稻生长、产量和品质提高有显著增效作用,相比常规肥料具有更高的经济效益。

高分子基环境响应性肥料的研究进展

随着农业现代化进程的不断推进和高分子材料的不断发展,环境响应性肥料作为一种新型的功能化肥料正受到越来越多研究者的关注.环境响应性肥料是指能够根据温度和土壤环境中特定的刺激响应信号来改变吸水、保水和养分释放等行为,从而达到智能调控土壤中水分和养分的新型多功能肥料.本文首先简要介绍了肥料的发展阶段,然后根据外界刺激信号的不同和肥料实际的应用效果,将环境响应性肥料分为温度响应性肥料、pH响应性肥料和盐敏感性肥料,并对其制备方法、刺激响应行为和应用领域进行了综述.可以预期,天然高分子基环境响应性肥料、多重响应性智能肥料和生物响应性肥料的制备及其应用研究将会成为今后肥料科学的发展趋势.