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。

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。