传统农业困局待解,增效肥料凭啥成为“破局关键”?
在全球气候变化加剧、资源环境约束趋紧的当下,农业绿色低碳转型已成为我国实现“双碳”目标和农业高质量发展的必由之路。化肥作为粮食的“粮食”,是保障国家粮食安全的战略物资。但其过量使用也带来了资源浪费和环境污染问题。在此背景下,增效肥料凭借其显著的减排固碳效应、养分高效利用特性以及增产增收潜力,正从单一的农业投入品升级为统筹粮食安全、生态保护与气候治理的系统性解决方案,成为国家“藏粮于技”战略和农业强国建设的重要科技支撑。
政策技术双轮驱动,筑牢增效肥料产业根基
近年来,党中央、国务院高度重视农业绿色发展与化肥减量增效。农业农村部《加快农业发展全面绿色转型促进乡村生态振兴的指导意见》明确提出,推进化肥控量增效,到2030年三大粮食作物化肥利用率需提升至43%以上。此外,国家发展改革委、农业农村部等部门联合出台化肥保供稳价政策,强化科学施肥技术推广,为增效肥料的市场化应用提供了制度保障。
日前,记者在养分资源高效利用全国重点实验室增效肥料研究院编制的《中国增效肥料的研究、生产与应用:绿色转型路径与可持续发展战略》白皮书中了解到,增效肥料这一创新型氮肥产品的应运而生,为破解这一难题提供了有效路径。其核心优势在于添加了脲酶抑制剂和硝化抑制剂——这两种抑制剂如同精准的“调控师”,能定向控制氮素转化过程,大幅减少氮素在土壤中的损失,降低对水体、大气的污染,进而显著提高氮肥利用率,成为肥料绿色升级的核心力量。
从全球产业格局来看,欧美国家在增效肥料领域起步较早,自20世纪50年代起便研发出一系列绿色高效的稳定剂产品,并推动其在农业生产中广泛应用,长期占据全球市场领先地位。不过近年来,这一格局正悄然改变:硝化抑制剂和脲酶抑制剂的生产逐渐向我国转移,且已成功实现国产化。我国在原药研发、高效制剂生产、添加工艺升级、产品多样化及标准体系建立等方面取得重大突破,产业呈现蓬勃发展态势。2017年《稳定性肥料国家标准》(GB/T 35113-2017)的正式颁布,更标志着我国增效肥料产业进入规范化发展阶段。
我国对抑制剂的研究可追溯至20世纪70年代。中国科学院沈阳应用生态研究所率先攻关,成功研发出DCD的长效尿素和碳铵产品;90年代起,硝化抑制剂与脲酶抑制剂的联合使用技术开始推广,进一步提升了肥料增效效果。现如今,我国抑制剂产品正朝着高效、低成本、环境友好方向持续优化,为农业绿色发展筑牢技术根基。以武威金仓生物科技有限公司为例,其累计研创67种硝化抑制剂、78种脲酶抑制剂,其中30余种硝化抑制剂的硝化抑制率超20%,远超国标规定的6%;10余种脲酶抑制剂延长尿素分解时间一周以上,为农业绿色发展提供技术支撑。
市场数据是产业发展的生动写照。据中国化工信息中心统计,2023年我国增效肥料消费量达255万吨,同比增长2%。预计到2030年,我国增效肥料消费量将攀升至314万吨,市场潜力巨大。
田间实践成效显著,释放增效肥料多维价值
经过半个多世纪的实践验证,增效肥料凭借精准适配不同场景的特性,已成为推动农业绿色可持续发展的核心技术支撑。国内外大量田间试验和数据荟萃分析表明,增效肥料不仅实现了产品类型的多样化扩展,更能精准适应不同土壤、气候和作物需求,在保障产量的同时守护生态环境。
在大田作物生产中,增效肥料精准破解施肥痛点:冬小麦春季施肥易面临高氨挥发风险,多雨地区碱性土壤则因硝化作用强导致温室气体N2O大量排放和硝态氮淋洗损失,而含硝化抑制剂和脲酶抑制剂的增效肥料能有效解决这些问题。在果树和园艺领域,长效释放型增效肥料延长养分释放时间,完美匹配柑橘、苹果等多年生果树在膨果期和营养积累阶段的需求,实现品质与产量双提升。这种多样化适配能力源于其减少氨挥发、硝酸盐淋洗的环保特性,以及显著提高肥料利用率的核心优势。
中国农业大学教授张卫峰介绍,为推动技术落地转化,中国农大联合武威金仓、中盐安徽红四方、中国科学院成都山地所等产学研单位,共建覆盖全国11个省的增效肥料示范基地网络,涉及大田、果树、蔬菜等10余种作物,示范面积超10万亩,让先进技术走进田间地头。
增效肥料为农业绿色发展带来多重效益:通过长效性和铵硝营养调控,实现作物全周期均衡供肥,提升产量与品质;控制养分水解转化,延长肥效期,满足作物持续养分需求;减缓养分损失,显著提高肥料利用率;为作物抗逆性提升提供新途径,增强农业生产稳定性;促进根系健康发育,提升养分吸收能力;提高氮素利用率的同时,增强其他元素有效性;调节养分释放方式,减少土壤酸化风险,其中DMPP抑制剂特别适用于南方酸性土壤,缓解氮素流失问题。
中国工程院院士、养分资源高效利用全国重点实验室主任张福锁评价:“增效肥料实现了养分智能匹配、按需释放,强化了作物吸收利用。”依托科技小院建立的增效肥料施用技术体系,使7大作物体系增产5%~46%,在河北曲周中低产田更是创下绿色吨半粮(1522公斤)的高产纪录。从实验室到田间,增效肥料用实实在在的成效证明了科技对农业绿色高质量发展的赋能作用。
创新多元精准布局,擘画增效肥料未来蓝图
面对全球环境挑战与农业绿色转型需求,增效肥料正朝着多元化创新方向加速升级,为农业可持续发展提供系统性解决方案。从技术突破到应用拓展,从市场机制到区域布局,增效肥料的创新路径已清晰勾勒出农业绿色高质量发展的未来图景。
合成生物学技术的深度融合成为重要突破口。随着合成生物学快速发展,利用微生物或代谢工程手段减少化肥使用的潜力日益凸显,有望突破传统农业瓶颈,实现农业产能与营养品质的突破性增长,推动农业“第二次绿色革命”,为化肥减量增效提供全新技术路径。
安全高效新型抑制剂研发持续发力。行业聚焦开发更安全、有效且对土壤和作物无害的新型抑制剂,重点解决生产工艺优化、产品稳定性提升、有效性验证及市场推广等问题,同时兼顾农民对使用便捷性、成本合理性和应用效果的实际需求,让先进技术真正落地生根。
抑制剂与新型生物制剂的集成应用开辟新赛道。依托“土壤—微生物—植物”互作体系,生物固氮技术可将大气氮高效转化为植物可吸收氮源,与硝化抑制剂集成构建“开源节流”氮循环新模式:前端通过生物固氮提供可持续氮源,后端借助抑制剂提升利用效率,形成闭环体系。其关键在于突破兼容性难题,制定适配不同土壤和作物的技术方案,彰显农业可持续生产活力。
抑制剂和肥料配伍技术向绿色化升级。技术创新推动新型高效抑制剂开发与肥料产品升级,专用肥研发更具区域和作物针对性;抑制剂与功能物质配合技术进一步发展,在实现最大肥效同时增强作物抗逆性;生产工艺改进将提升产品持效期与稳定性,兼顾成本控制与市场竞争力。
推广布局更加精准高效。重点投向农业生产强度高、肥料利用率低的区域:东北平原、华北、长江中下游等粮食主产区长期大量施氮导致污染,增效肥料可提高利用率、减少排放;西北干旱半干旱地区应用可减少水肥流失、改善盐碱化。作物方面,粮食作物、经济作物、设施高产作物及草地将成为重点应用对象,精准满足需求并降低环境影响。
碳排放认证及交易机制建立注入新动力。建立科学的碳排放效率评估与认证体系,为增效肥料提供权威碳认证,使其进入碳排放市场。农业主体通过碳交易获得经济回报,形成“绿色技术应用—减排效益—经济激励”良性循环,推动绿色低碳技术普及。
面对绿色低碳发展的全球共识,我国通过科学氮肥管理和增效肥料发展,在肥料绿色转型上初见成效。未来,随着创新升级持续推进,增效肥料将在保障粮食安全、保护生态环境、助力“双碳”目标中发挥更大作用,彰显中国在环境治理中的智慧与担当,为全球农业绿色转型贡献中国方案。