水溶肥應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景

岳煥芳，程 明，王俊英，安順偉，牛曼麗

（北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029）

水溶肥即水溶性肥料（Water Soluble Fertilizer，簡稱WSF），是指能夠完全溶解于水的多元素復(fù)合型、速效性肥料。水溶肥可按劑型、肥料組分、肥料作用功能進行分類[1]。施用方式主要有3種：隨水沖施、營養(yǎng)液栽培和葉面噴施，具有配方可控、吸收效率高等優(yōu)點。我國的“十二五”規(guī)劃、全國重點推廣的水肥一體化“一號技術(shù)”以及農(nóng)業(yè)部于2015年初重磅推出的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》都為水溶性肥料的發(fā)展提供了良好的機遇。

1 水溶肥生產(chǎn)銷售現(xiàn)狀

1.1 水溶肥生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1.1 水溶肥原料

水溶性肥料生產(chǎn)常用原料與常規(guī)復(fù)合肥料相比略有不同，磷源主要有工業(yè)級磷酸一銨、工業(yè)級磷酸二銨、磷酸二氫鉀、磷酸脲、聚磷酸銨。氮源主要是銨、硝酸鹽，分別提供銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，不足部分用尿素補足。硝酸鉀、磷酸二氫鉀是主要的鉀源。

1.1.2 水溶性肥料的制取工藝

水溶性肥料的制取工藝有物理混配和化學合成兩種。物理混配是將尿素、硫酸銨、磷酸一銨、氯化鉀等原料肥，通過粉碎機、攪拌機等機械設(shè)備，按照相應(yīng)配方直接混配而成。這類水溶性肥料工藝簡單，生產(chǎn)成本低，較普遍應(yīng)用于作物沖施。物理混配的水溶性肥料產(chǎn)品雜質(zhì)多，粒度、色澤等參差不齊，溶解性較差，極易吸潮結(jié)塊。

化學合成工藝是將原料在一定溫度、酸堿度等控制條件下，經(jīng)過溶解、除雜、合成、濃縮等一系列特定的化學反應(yīng)及工藝過程，最終結(jié)晶分離得到全水溶的肥料產(chǎn)品。化學反應(yīng)合成的水溶肥具有外觀好、顏色粒度均勻、溶解度高、吸收效率好的特點，更適合于噴灌、滴灌等“水肥一體化”灌溉設(shè)施。

1.1.3 水溶肥生產(chǎn)研發(fā)現(xiàn)狀

在國外，水溶肥的研究起步較早，1988年美國公布了TVA（Tennessee Valley Authority）申請的高濃度氮硫懸浮肥的生產(chǎn)專利[2]。2009-2010年荷蘭Vriesema Hein Herman等在多國申請了速溶水溶性肥料制劑及其方法和用途專利[3]。我國水溶性肥料起步于20世紀80年代中后期，基本上與我國的復(fù)混肥料同步。2001年山東省農(nóng)業(yè)科學院盧麗萍等申請了針對果樹、蔬菜等高濃度多元素液體肥料專利[4]。2002年中國科學院過程工程研究所張小勇申請了滴灌酸性液體肥料專利[5]。2011年廣東拉多美化肥有限公司王曉春等申請了一種全水溶性尿基復(fù)合肥與一種全水溶性硝基復(fù)合肥專利[6]。

1.2 水溶肥銷售現(xiàn)狀

目前，水溶性肥料在國外已得到廣泛的使用。在美國，60%的馬鈴薯、25%的玉米、33%的果樹，均施用水溶肥，水肥一體化技術(shù)應(yīng)用面積已達90%以上[7]。國外先進的化學制劑業(yè)、化工機械業(yè)，以及現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設(shè)施和農(nóng)業(yè)管理技術(shù)，更是讓水溶肥的研發(fā)、推廣應(yīng)用變得更加成熟，涌現(xiàn)出一批杰出的水溶肥生產(chǎn)企業(yè)。

與國外相比，國內(nèi)的水溶肥大約起步于20世紀80年代中后期，屬于后起之星[8]，水溶肥料是自2006年農(nóng)業(yè)部發(fā)布4個相關(guān)標準后逐漸被科研人員、生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)民認知，才開始了對水溶肥的技術(shù)研究、產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用[9]。隨著國家對水肥一體化技術(shù)的支持，我國水溶肥龍頭企業(yè)大量涌現(xiàn)，全國性企業(yè)占52%，省級公司占33%，另外跨省的占15%。2009年國產(chǎn)水溶肥的年產(chǎn)量為30萬t，2010年為60萬t，2011年增長至159萬t。2012年，我國水溶肥的產(chǎn)量與使用量已經(jīng)超過200萬t。雖然目前水溶肥只占國內(nèi)化肥市場份額的1.6%～2.5%，但預(yù)計未來水溶肥市場份額將增至10%左右[10]。

2 水溶肥在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

2.1 水溶肥配方研究進展

不同的作物具有不同的需肥規(guī)律[11]，在作物的不同生長時期，滿足對肥料的不同需求，是保證施肥效果、提高肥料利用率的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[12]。比如番茄[13]在結(jié)果期吸肥量占全生育期總吸收量的50%～80%，施肥過程中要將鈣、鎂、硼、硫、鐵等中量元素和微量元素肥料配合施用，采用葉面噴施和滴灌結(jié)合的施用方式，不僅能提高產(chǎn)量，還能改善其品質(zhì)，提高商品率。目前，宋遠平[14]、魏德永[15]、王希振[16]等人匯總了不同蔬菜的需肥規(guī)律，但是對于具體作物需肥規(guī)律的研究有待完善。

目前關(guān)于不同作物水溶肥配方的研究較多，戴曉剛[17]等人篩選得出生菜的最適水溶肥配方（Ca（NO3）2·4H2O、KNO3、KH2PO4、MgSO4·7H2O濃度分別為：980、800、200、500 mg/L）。王海霞[18]等通過試驗篩選出白菜的最佳水溶肥配方（15-30-15+TE）。周麗群[7]經(jīng)過試驗得出專用水溶肥（18-5-27+Mg+B）可使果類蔬菜平均增產(chǎn)18.1%。賈建領(lǐng)[19]也曾匯總果類蔬菜不同生育時期水溶性肥料配方的合理選擇的注意事項。目前，關(guān)于水溶肥配方研究較多的是不同配比之間的效果比較，針對不同作物不同生育時期特定配方的研究較少。而且因為不同地區(qū)的土壤、水分、溫度等因素差異，還是應(yīng)該根據(jù)當?shù)剞r(nóng)情，在已有的試驗結(jié)果基礎(chǔ)上，進一步篩選符合當?shù)氐淖钸m水溶肥配方。

2.2 水溶肥的田間試驗研究進展

首先，目前國外針對水溶肥的研究并不多，大多數(shù)是各種水溶肥的配方專利，但是國外對水溶肥的開始研究時間要比我國早20多年，國內(nèi)水溶肥研究文獻多集中在2013年以后，國外早在1998年就有針對性研究。Christopher[20]在菊花上進行試驗，得出水溶肥有較好的生根作用，并且可以將N的吸收利用率提升到64%～68%。Brandon[21]曾在2004年研究得出不同濃度的水溶肥會影響天竺葵生根和黃萎病的發(fā)生。Poonam Kuwar[22]在西瓜上噴施大量元素水溶肥，證實可以提高西瓜雌花數(shù)量，使其成熟期提前，從而提高產(chǎn)量及收益。

其次，國內(nèi)各類試驗研究以驗證水溶肥的應(yīng)用效果為主，測定指標主要是作物生物學性狀、產(chǎn)量、經(jīng)濟效益。關(guān)于水溶肥對土壤環(huán)境、含水量、養(yǎng)分等影響的研究較少，對作物抗逆性的影響研究幾乎沒有。馬玲玲[23]曾選用果潤水溶肥證實其可以明顯降低水蜜桃的裂果病、痘斑病等生理病害發(fā)生率，但是對此方面的各項深入研究不足。

國外針對水溶肥的研究較系統(tǒng)，細致深入，選用的指標如西瓜雌花數(shù)量等，以小見大，且從產(chǎn)量根源著手研究。而國內(nèi)主要集中在功能驗證，且測定指標是較為淺顯的產(chǎn)量、經(jīng)濟效益等。相比較而言，我國水溶肥的研究水平與國外還是有一定差距。

2.3 水溶肥應(yīng)用比例

目前，水溶肥雖然具有特定的優(yōu)勢，但是在生產(chǎn)實際中的推廣應(yīng)用并不樂觀。據(jù)農(nóng)業(yè)部全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心節(jié)水處處長高祥照介紹，按照全國6×107hm2灌溉面積計算，水肥一體化目前應(yīng)用比例僅3.2%。據(jù)報道，目前水溶肥只占國內(nèi)化肥市場份額的1.6%～2.5%[1]。但是，國外一些國家配套設(shè)施早已在全國得到普及，使得水溶肥推廣應(yīng)用更為方便快捷，比如以色列水肥一體化技術(shù)應(yīng)用面積在90%以上，使得水溶肥的施用比例達到80%[7]。

2.4 水溶肥主要應(yīng)用作物和施用方式

因為水溶肥成本相對較高，且要配合滴灌、噴灌等設(shè)施施用才能發(fā)揮最大的優(yōu)勢，所以目前國內(nèi)對水溶肥的應(yīng)用主要集中在蔬菜等價值較高的經(jīng)濟作物上，比如番茄[24]、黃瓜[25]等。從國內(nèi)水溶肥研究來看，80%文獻中水溶肥是采用隨水沖施和葉面噴施的施用方式，這可能與目前噴灌、滴灌等配套設(shè)施不完善有關(guān)，但是這樣就弱化了水溶肥省肥、節(jié)約資源的優(yōu)勢。此外，國內(nèi)用于驗證水溶肥效果的作物大部分是大田作物，或是大棚內(nèi)土壤種植作物，但是水溶肥主要應(yīng)用方向應(yīng)該在比較成熟的設(shè)施農(nóng)業(yè)上，在這方面水溶肥的效果驗證試驗研究不足，使得水溶肥在設(shè)施農(nóng)業(yè)推廣過程中沒有數(shù)據(jù)支撐。

3 水溶肥存在問題與發(fā)展建議

我國的水溶性肥料雖然發(fā)展迅速，但在生產(chǎn)技術(shù)、市場規(guī)范、配套設(shè)施以及應(yīng)用研究等方面還存在一些問題。

第一，生產(chǎn)技術(shù)落后。相對歐美國家，我國的水溶性肥料生產(chǎn)技術(shù)較落后，簡單的物理混配或摻混生產(chǎn)方式的小規(guī)模、小作坊生產(chǎn)企業(yè)占多數(shù)，企業(yè)對生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)的研究力度不夠，缺乏創(chuàng)新性，這就造成產(chǎn)品質(zhì)量無保障，降低企業(yè)的品牌信譽度，農(nóng)民逐漸對水溶肥由好奇轉(zhuǎn)為失望。而少數(shù)擁有高新技術(shù)的企業(yè)生產(chǎn)成本較高，造成市場中水溶肥價格高于效益值，用戶只能望而卻步。未來，水溶肥生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)集中力量推進技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品研發(fā)，要強化管理，整合資源，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，開發(fā)適銷對路的產(chǎn)品，特別是針對不同作物的適當配方水溶肥的研發(fā)，切實開發(fā)出能夠為農(nóng)民創(chuàng)收的好產(chǎn)品，并進一步使價格趨于理性化。

第二，水溶肥市場不規(guī)范。目前產(chǎn)品種類較多，質(zhì)量參差不齊，假冒偽劣產(chǎn)品較多。一方面是我國標準體系不完善，使得水溶肥行業(yè)準入門檻比較低，國內(nèi)出現(xiàn)不少沒有任何技術(shù)含量的簡單物理混配水溶肥；另外，我國對于水溶肥市場的監(jiān)管力度不夠，使得水溶肥品牌魚龍混雜。下一步，我國要盡快制定水溶性肥料行業(yè)標準，規(guī)范產(chǎn)品質(zhì)量，加強市場管理，杜絕刻意炒作、偷換概念、假冒偽劣的情況發(fā)生，為水溶性肥料的發(fā)展營造一個良好的環(huán)境。

第三，配套設(shè)施不完善。水溶肥只有與相應(yīng)施肥設(shè)施相配套時才能發(fā)揮最大作用，現(xiàn)在各地的滴灌、噴灌設(shè)施存在一些設(shè)計不合理、安裝粗放、缺乏技術(shù)服務(wù)等問題，使得水溶肥的市場推廣比較難。目前應(yīng)該在干旱地區(qū)完善各項灌溉設(shè)施，大力發(fā)展、推廣灌溉設(shè)施與灌溉技術(shù)，加強水肥一體化的自動性控制，相關(guān)專家與企業(yè)應(yīng)加強灌溉技術(shù)宣傳，對農(nóng)民進行培訓(xùn)，幫助農(nóng)民增產(chǎn)增收，切實推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展，真正實現(xiàn)水溶肥產(chǎn)品的價值。

第四，應(yīng)用研究不系統(tǒng)。目前，水溶肥市場參差不齊的部分原因就是相關(guān)研究單位沒有給出針對不同水溶肥品牌的試驗效果官方數(shù)據(jù)，使得農(nóng)民購買時沒有參考。相關(guān)文獻介紹水溶肥肥料利用率高，但是沒有具體的試驗數(shù)據(jù)支撐。目前蔬菜種植多采用無土栽培，但是水溶肥在設(shè)施農(nóng)業(yè)的效果尚無數(shù)據(jù)公布。水溶肥減緩?fù)寥缾夯矫娴臄?shù)據(jù)也僅以土壤電導(dǎo)率、容重等一些淺顯指標展示，缺乏深入研究的數(shù)據(jù)。有關(guān)科研部門在下一步工作中，要結(jié)合前人研究成果，從水溶肥的研究缺口出發(fā)，開展多方面、全方位示范試驗等工作，為水溶肥進一步的推廣應(yīng)用提供理論支撐。

目前，我國農(nóng)業(yè)資源供需矛盾突出，已成為制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。發(fā)展節(jié)水高效農(nóng)業(yè)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，其中節(jié)水灌溉設(shè)施的大面積推廣，將加快水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用。水溶肥作為發(fā)展水肥一體化的必需品，其重要性將會日益明顯。我國水溶肥產(chǎn)業(yè)已初具雛形，其健康發(fā)展需要政府、企業(yè)和科研機構(gòu)共同努力，形成行業(yè)共識，共同實現(xiàn)我國水溶肥產(chǎn)業(yè)及節(jié)水農(nóng)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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