液態(tài)肥的優(yōu)點(diǎn)與發(fā)展

李存斌，陳寶昌，張范良，王立軍，謝宇峰

(黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院，哈爾濱 150081)

0 引言

化肥是工業(yè)革命的產(chǎn)物，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料之一。得益于化肥的施用，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量得到極大地提升?；蕦?duì)農(nóng)作物的養(yǎng)分補(bǔ)充起到關(guān)鍵作用，化肥的使用為我國(guó)糧食連續(xù)豐收立下“汗馬功勞”。但當(dāng)前過(guò)量施肥對(duì)土壤造成的損害卻與日俱增。我國(guó)是世界上化肥施用量最多的國(guó)家，中國(guó)利用世界8%的可耕地面積生產(chǎn)了世界21%的糧食，但化肥使用量也達(dá)到世界總量35%，相當(dāng)于美國(guó)、印度的總和[1]。傳統(tǒng)的固態(tài)化學(xué)肥料會(huì)危害人體健康，大量施用化肥，易使蔬菜中硝酸鹽含量超標(biāo)，而NaNO2與NH3類(lèi)物質(zhì)結(jié)合形成N-亞硝酸基化合物為強(qiáng)致癌物質(zhì)。過(guò)量施肥，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，肥料利用率下降，促成土壤中某些元素的大量積累，造成土壤酸化。我國(guó)耕地由于大量施用化肥30年間耕地的pH值下降了0.5[2-3]，而沒(méi)有人為干擾的自然界中pH值下降1需要上萬(wàn)年。如果不控制化肥的使用量，我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展將受?chē)?yán)重威脅。

我國(guó)化肥施用存在的主要問(wèn)題包括以下幾點(diǎn)：第一，施用量偏高，我國(guó)農(nóng)作物平均化肥用量299.17 kg·hm-2，遠(yuǎn)高于153.81 kg·hm-2的世界平均水平，美國(guó)和巴西平均化肥用量分別為241.38 kg·hm-2，190.60 kg·hm-2[4-5]；第二，施肥不均衡現(xiàn)象突出，東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)、長(zhǎng)江下游地區(qū)和城市郊區(qū)施肥量偏高，蔬菜、果樹(shù)等附加值較高的經(jīng)濟(jì)園藝作物過(guò)量施肥比較普遍；第三，有機(jī)肥資源利用率低，目前，我國(guó)有機(jī)肥資源總養(yǎng)分約7 000萬(wàn)t，實(shí)際利用不足40%；第四，不均衡的施肥結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)人工施肥方式仍然占主導(dǎo)地位，化肥撒施、表施現(xiàn)象比較普遍，機(jī)械施肥僅占主要農(nóng)作物種植面積的30%左右[6-7]。化肥(N+P+K)在農(nóng)作物中的使用結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 化肥(N+P+K)在農(nóng)作物中的使用結(jié)構(gòu)

1 液態(tài)肥的優(yōu)點(diǎn)

肥料技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的綠色通道，而液體肥料是含有一種或幾種農(nóng)作物需要的營(yíng)養(yǎng)元素(如氮、磷、鉀三大元素)的液體產(chǎn)品[8-9]。具有肥效高、見(jiàn)效快、省人工、能耗低、污染少、配方靈活多樣、施用安全、便于添加多種中量元素、微量元素和增效劑成分等優(yōu)點(diǎn)。

1.1 生產(chǎn)安全無(wú)污染、低成本

企業(yè)生產(chǎn)液態(tài)肥和固態(tài)肥相比較可省略噴漿、造粒、烘干等工藝設(shè)備裝置，可有效降低生產(chǎn)成本，并且在生產(chǎn)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵、煙霧等有害氣體，不會(huì)對(duì)空氣造成污染或損害生產(chǎn)人員及周邊居民的身體健康。

1.2 肥效高、吸收好

農(nóng)作物施用固體化肥一般只能吸收35%左右，其中不包含水溶肥；而施用液態(tài)肥吸收利用率可達(dá)80%以上[10]，能明顯提高肥料利用率。液體復(fù)合肥的肥效相當(dāng)于3倍的固體肥，不但降低了化肥的使用量，而且降低了使用成本，減少了人工施用成本，同時(shí)減少了對(duì)人、作物和環(huán)境的污染。固體化肥在被作物吸收過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)溶解成液體的階段，而液態(tài)肥則能直接被農(nóng)作物吸收，省略了溶解過(guò)程，提高了農(nóng)作物的吸收速度，液態(tài)肥施入土壤后，有效營(yíng)養(yǎng)成分可直達(dá)作物根系，無(wú)需經(jīng)過(guò)緩慢的化學(xué)溶解變化過(guò)程，并且極大降低了營(yíng)養(yǎng)成分被土壤鎖定的數(shù)量。另外，液態(tài)肥料配方精確可控，各種營(yíng)養(yǎng)成分合理均勻，施用簡(jiǎn)單方便，特別適用于機(jī)械化施用和規(guī)模化生產(chǎn)。

1.3 混合均勻、肥效長(zhǎng)

與固體肥料相比，液體肥料更加均勻，充分混合的每一滴溶液，都含有相同的有效養(yǎng)分，且不像水溶肥和葉面肥，還需要二次稀釋?zhuān)灰后w肥更易于加入農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、除草劑、中量元素、微量元素等成分，實(shí)現(xiàn)藥、肥、水一體化。例如在生產(chǎn)液態(tài)復(fù)合肥時(shí)添加黃腐酸，經(jīng)過(guò)技術(shù)條件黃腐酸與肥料中的氮、磷、鉀及中量元素、微量元素等化學(xué)養(yǎng)分發(fā)生螯合作用，形成螯合態(tài)的大、中、微量元素，起到了增效和延長(zhǎng)肥效作用。

1.4 施肥配方調(diào)整容易，易于精準(zhǔn)施肥

針對(duì)不同的農(nóng)作物和土壤類(lèi)型，應(yīng)生產(chǎn)不同配方的專(zhuān)門(mén)肥料。而要生產(chǎn)不同配方的液體肥其工藝難度比生產(chǎn)固體肥簡(jiǎn)單很多。其配方更加方便調(diào)整，互溶性好，且質(zhì)量檢測(cè)也非常簡(jiǎn)單。

1.5 安全性高，無(wú)公害

傳統(tǒng)顆粒復(fù)合肥，尤其是劣質(zhì)的復(fù)合肥，不僅傷害土壤，使土壤板結(jié)，也很容易傷害作物，容易出現(xiàn)肥害。施肥過(guò)量、過(guò)于集中、過(guò)于靠近根部，甚至是天氣情況等都會(huì)導(dǎo)致肥害。但是液態(tài)復(fù)合肥卻不會(huì)出現(xiàn)燒根燒苗、根系腐爛、脫水萎蔫等現(xiàn)象。液態(tài)肥相較于固態(tài)肥安全性顯著提高。

2 液態(tài)肥的分類(lèi)

第一類(lèi)，以天然豆粕、動(dòng)物、海藻等為原材料，制成功效最大化的產(chǎn)品。技術(shù)上進(jìn)一步突破，攻克利用率、效用問(wèn)題。該種液態(tài)肥在全世界市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力都很強(qiáng)。

第二類(lèi)，含氨基酸、海藻肥類(lèi)的液態(tài)肥，利用被提取之后的剩余物為原料，廢物再利用，變廢為寶。

第三類(lèi)，含腐植酸、氨基酸及用工業(yè)廢料加一些調(diào)節(jié)劑配制而成的液態(tài)肥。

3 液態(tài)肥的發(fā)展

國(guó)外對(duì)液態(tài)肥的研究開(kāi)始于20世紀(jì)30年代，液態(tài)肥料及其相關(guān)施肥機(jī)械首先在美國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。當(dāng)前在美國(guó)，擁有3 000家以上的液態(tài)肥料生產(chǎn)工廠，年消耗液態(tài)肥料超過(guò)1 600萬(wàn)t，占總肥料使用量的55%，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、西班牙、羅馬尼亞等歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家也大量使用液態(tài)肥料，以色列農(nóng)田施肥接近100%的使用液態(tài)肥料[11]。國(guó)際范圍液態(tài)肥的大量使用也極大地沖擊著中國(guó)農(nóng)業(yè)。

資料顯示，2018年全世界液態(tài)肥市場(chǎng)估值為87.599億美元，預(yù)計(jì)到2024年將實(shí)現(xiàn)20%的增長(zhǎng)。2018年亞太地區(qū)液態(tài)肥市場(chǎng)憑借38.4%的占有率，成為全球最大的液態(tài)肥市場(chǎng)[12-13]。

隨著“化肥使用量0增長(zhǎng)”政策出臺(tái)，近年來(lái)，我國(guó)液態(tài)肥生產(chǎn)量一直保持10%以上的增產(chǎn)速度。我國(guó)不同形態(tài)肥料登記數(shù)量占比統(tǒng)計(jì)如圖2所示。根據(jù)2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部種植業(yè)統(tǒng)計(jì)司發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2021年4月8日，我國(guó)登記的肥料總數(shù)達(dá)到了24 007個(gè)，其中，11 169個(gè)為粉劑形態(tài)肥料，7 946個(gè)為水劑形態(tài)肥料，3 105個(gè)為顆粒形態(tài)肥料，1 785個(gè)為液態(tài)形態(tài)肥料，1個(gè)為柱形顆粒、1個(gè)為片狀顆粒。2006—2021年水劑、液體形態(tài)肥料新增登記數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖如圖3所示。

圖2 我國(guó)不同形態(tài)肥料登記數(shù)量占比統(tǒng)計(jì)(%)

圖3 2006—2021年水劑、液體形態(tài)肥料新增登記數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖

2018年是近些年登記液態(tài)肥料數(shù)量最多的一年。新增加的液體肥料的登記數(shù)量是784個(gè)，新增加的水劑形態(tài)肥料登記數(shù)量是3 320個(gè)。將2006—2021年間每年的液體、水劑形態(tài)肥料新增登記數(shù)量做統(tǒng)計(jì)，可以得出如下的結(jié)論：自2016年以后，液體、水劑形態(tài)肥料進(jìn)入了一個(gè)高速發(fā)展的階段。

液態(tài)肥發(fā)展的制約因素主要體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)布局分散、企業(yè)規(guī)模偏小，產(chǎn)品還未得到市場(chǎng)的高度認(rèn)可；產(chǎn)品升級(jí)研發(fā)不足，大多企業(yè)生產(chǎn)與研發(fā)還沒(méi)有有效地結(jié)合起來(lái)，市場(chǎng)缺少知名品牌；液態(tài)肥料的包裝成本和運(yùn)輸成本偏高,灌溉設(shè)施和液體施肥機(jī)械還沒(méi)有大量使用；大田作物經(jīng)濟(jì)價(jià)值較經(jīng)濟(jì)作物低，也影響了液態(tài)肥的大面積應(yīng)用；液態(tài)肥料能否得到發(fā)展，主要由勞動(dòng)力施肥成本高低，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大小，液態(tài)肥料制造階段產(chǎn)生的污染輕重等決定，最為主要的是農(nóng)民對(duì)液態(tài)肥料的認(rèn)知度。

液態(tài)肥的發(fā)展主要影響因素為增長(zhǎng)方向和增長(zhǎng)動(dòng)力，一方面來(lái)自國(guó)內(nèi)消費(fèi)升級(jí)，綠色、安全、有機(jī)成為消費(fèi)者的主要訴求，提高了對(duì)高品質(zhì)糧食、果蔬的消費(fèi)需求，直接拉動(dòng)種植戶(hù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，因此種植品種和農(nóng)資(液態(tài)肥)發(fā)展的比較迅速；另一方面來(lái)自國(guó)家政策的引導(dǎo)，政府一直在倡導(dǎo)“雙減”(減藥、減肥)，而液態(tài)肥技術(shù)的發(fā)展正好契合這一目標(biāo)。

雖然我國(guó)液態(tài)肥工業(yè)起步較晚，但發(fā)展液肥工業(yè)將是我國(guó)化肥工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著勞動(dòng)力成本的不斷上升和社會(huì)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展和進(jìn)步，舊的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式將會(huì)被淘汰，適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的機(jī)械化耕作生產(chǎn)模式需要液體肥料來(lái)匹配。國(guó)外這些年的發(fā)展歷程也證明液態(tài)肥是機(jī)械化施肥最理想的品種。最后，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，液體肥料的優(yōu)勢(shì)將越來(lái)越突出，只要需求達(dá)到一定的增長(zhǎng)率，該行業(yè)就會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)式的快速增長(zhǎng)。因此，我國(guó)液體肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景必將非常光明。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)節(jié)水灌溉面積大幅度增加，水肥一體化成效顯著，液態(tài)肥料發(fā)展迅速，已進(jìn)入了“快車(chē)道”，并向安全、綠色、高效發(fā)展，為加速農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局調(diào)整、保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)資源與環(huán)境，將進(jìn)一步制定和建立、完善農(nóng)業(yè)扶持政策，對(duì)更多具備創(chuàng)新技術(shù)的農(nóng)資產(chǎn)品提供更多地幫助和支持，液態(tài)肥料的發(fā)展將具有廣闊的市場(chǎng)空間。