我國新型肥料的研究現狀及在水稻上的應用進展

許祥富 林明義

摘要 自我國施用化肥以來，我國糧食產量逐年攀升，化學肥料在保證糧食高產方面有著舉足輕重的作用，然而化肥的長期施用所導致的農產品品質下降、土壤性狀惡化和環境污染等問題令人擔憂，因此，對環境友好的新型肥料受到越來越多的關注。新型肥料具有肥料利用率高、調節作物生長機制和改善土壤理化性質等特點，其在現實農業生產中的應用愈加廣泛，前景巨大。主要從我國化肥利用現狀和問題、新型肥料的種類和發展現狀以及在水稻上的應用進展等方面進行綜述，并進行展望，以期為新型肥料在農業生產中的利用與開發提供理論依據，也為其在水稻生產應用的進一步推廣提供參考。

關鍵詞 新型肥料;研究現狀;水稻;應用進展

中圖分類號 S.511文獻標識碼A文章編號0517-6611（2021）07-0017-03

AbstractSincetheapplicationofchemicalfertilizerinChina，thegrainyieldhasbeenincreasingyearbyyear.Chemicalfertilizerplaysanimportantroleinensuringthehighyieldofgrain.However，thelongtermapplicationofchemicalfertilizerhasledtoproblemssuchasthedeclineofagriculturalproductquality，thedeteriorationofsoilpropertiesandenvironmentalpollution，whichareworrying.Therefore，thenewenvironmentallyfriendlyfertilizerhasattractedmoreandmoreattention.Thenewfertilizerhasthecharacteristicsofhighfertilizerutilizationrate，regulatingthegrowthmechanismofcropsandimprovingthephysicalandchemicalpropertiesofsoil.Itsapplicationintheactualagriculturalproductionismoreandmoreextensive，anditsprospectishuge.Inthispaper，thecurrentsituationandproblemsoffertilizerutilizationinChina，thetypesanddevelopmentofnewfertilizers，andtheapplicationprogressinricewerereviewed，andtheprospectwasmade，inordertoprovidethetheoreticalbasisfortheutilizationanddevelopmentofnewfertilizerinagriculturalproduction，anditprovidesthereferenceforitsfurtherapplicationinriceproduction.

KeywordsNewfertilizer;Researchstatus;Rice;Applicationprogress

作者簡介 許祥富（1984—），男，福建福清人，農藝師，碩士，從事作物栽培研究。

20世紀80年代，我國化肥工業發展迅速，化肥的大量應用極大地推動了農業的發展，我國糧食產量也因此增產30%～50%[1]，化肥的投入量與糧食產量呈顯著正相關[2]，被譽為“植物的糧食”。化肥的施用保障了我國以占世界7%的耕地養活了占世界22%的人口，對我國糧食安全有著至關重要的作用。然而化肥的長期施用導致的農產品品質下降、土壤性狀惡化和環境污染等問題嚴重影響了我國可持續農業的發展，面對以上負面影響，減少化肥用量已迫在眉睫，在減少化肥施用的基礎上如何保障作物穩產或高產已成為現今學者的重要研究方向。新型肥料因具有肥料利用率高、調節作物生長機制和改善土壤理化性質等特點而備受關注，具有巨大的應用潛力。筆者主要從我國化肥利用現狀和問題、新型肥料的種類和發展現狀以及在水稻上的應用進展等方面進行綜述，并進行了展望，以期為新型肥料的研究和進一步推廣提供參考。

1我國化肥的利用現狀和問題

自1843年化學肥料被第一次發現以來，伴隨著化學工業的快速發展，化學肥料在世界范圍內被廣泛采用，世界農業的發展歷程證明，施用化肥對于農業生產來說是最有效、最快速的增產途徑[1]。從20世紀80年代以來，我國以每年增加4%的化肥供應量支持農業生產，聯合國資料顯示，化肥對我國農業生產有高達45%～50%的貢獻率[2]。至1998年，我國的化肥生產量和使用量（純養分）分別為2956萬和3816萬t，皆居世界第一位，但這并不意味著我國化肥的利用率也處于世界領先水平。在占全球7%的耕地上使用了超過全球30%的化肥，相較發達國家而言，我國單位面積施肥量大約是其安全上限的2倍[3]，2019年發達國家三大糧食作物的化肥利用率為50%～60%，而我國僅為39.2%[4]，相比而言還有很大差距。以上皆暴露了我國化肥利用率低的問題。化肥的不合理利用對農業健康發展、生態環境等造成了一系列的負面影響[5]。近年來，隨著鄉村振興戰略的提出，我國過度依賴資源消耗的農業發展模式需要調整為追求可持續發展理念的新模式，其中化肥面源的污染問題亟待解決。2015年我國原農業部出臺了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》，同年7月又發布了《關于推進化肥行業轉型發展的指導意見》，2016—2019年我國中央一號文件接連強調了“加大治理農業面源污染治理力度，實施化肥農藥零增長行動”“開展農業節肥節藥行動，實現化肥農藥使用量負增長”[6]。在此背景下，綠色、環保、高效的新型化肥受到越來越多的關注，大力發展新型肥料已勢在必行。

2新型肥料的種類和研究現狀

新型肥料指具有一定肥料功能和增產作用，由肥料生產企業研制生產，符合行業或企業標準，含有機、無機、微生物菌劑或兼有上述成分，經物理、化學、生物方法加工處理的新品種肥料[6]。與傳統化肥相比，新型肥料具有成分新、形態新和技術新的特點，功能上具有高效化、復合化和長效化的特征。目前市場上已存在多種類型新型肥料，按其性質和功能可以分為以下5類。

2.1緩/控釋肥料

目前國內外對于緩/控釋肥料的概念存在較大爭議，并沒有統一的標準，國際肥料發展中心發表的《肥料手冊》中給出的定義指出：緩釋肥料指肥料中的養分以化合態或某種物理狀態存在，養分的釋放具有長效性;控釋肥料指肥料中的養分微溶于土壤溶液，其效用貫穿作物的整個生長期，且養分的釋放速率與作物的需求相一致[7]。美國作物營養學會認為緩釋和控釋之間基本沒有區別，并將緩/控釋肥料定義為養分相比常規速效肥更加長效的肥料[8]。

緩/控釋肥料通過包膜調控養分的釋放速率與釋放期來滿足作物不同生長時期的需求，通過改變包膜材料使其養分釋放模式與不同作物相匹配。近年來緩/控釋肥料在我國發展迅速，其使用量已占全世界的33%[9]，因其節肥環保運用愈加廣泛。謝婷婷等[10]將緩/控釋肥運用到貴州春玉米栽培中，結果表明，緩/控釋肥能顯著提高玉米產量，促進玉米對氮磷鉀的吸收，并顯著提高土壤有效養分。在蕹菜栽培中施用緩釋尿素，可提高蕹菜品質性狀和土壤氮素利用率[11]。劉飛等[12]在研究緩釋氮肥在棉花上的應用效果時發現，在保證棉花纖維品質的前提下，緩釋氮肥有利于提高棉花的多種生長指標。緩釋肥也可大幅增加紫色土油菜生物量，提高肥料利用率，減小根區土壤養分含量變化[13]。

2.2水溶性肥料

我國農業長期面臨著水資源短缺和化肥利用率低的雙重壓力，具有節水節肥功效的水溶性肥料滿足了我國可持續農業發展的需要。我國于2013年發布了《水溶肥化工行業標準》，規范了水溶肥產業的發展，推動了農業水肥一體化的進程。水溶性肥料是指可以在水中完全溶解且可直接被植物葉面或根部直接吸收利用的一類多元復合肥料[14]，可用于無土栽培和葉面噴施，主要使用于灌溉施肥[15]。水溶性肥料擁有養分全面、利用率高和經濟安全等優點，應用前景廣泛。

目前在生產中應用較為廣泛的水溶肥有含氨基酸水溶肥、含微量元素水溶肥和含腐殖酸水溶肥等。孔祥龍[16]在甜菜上施用氨基酸水溶肥的應用試驗中發現，在保證甜菜含糖量的基礎上，施用氨基酸水溶肥可提高甜菜產量。在太子參上施用氨基酸水溶肥可顯著增加太子參產量，增強抗逆性，降低葉斑病發病率[17]。陳偉等[18]研究表明，在草莓葉面上噴施氨基酸水溶肥可促進草莓發育，提高草莓果實品質，并延長草莓的儲存期。陳瑩等[19]研究發現，在茶樹上噴施含微量元素的水溶肥可提高茶樹多種生長指標，增加茶葉產量，且該水溶肥安全無污染。在黃瓜栽培上施用有機水溶肥海綠素可提高黃瓜甜度，并減少根結線蟲的發生[20]。在棉花上施用大量元素水溶肥，與常規肥料相比可以延長棉花生長期，達到增產增收的效果[21]。此外，宋修超等[22]研究表明施用含海藻酸有機水溶肥可提高菜椒幼苗對于低溫脅迫的抗逆性，并促進地上部及根系的發育。

2.3微生物肥料

微生物肥料又稱菌肥、生物肥或接種劑，是以微生物生命活動為作用基礎，直接或間接地影響植物的生理代謝，具有特定肥效的一類肥料，可用于基肥、追肥和拌種等。我國對于微生物肥料的研究已有70多年歷史[23]，最早投入使用的微生物肥料是張憲武[24]研制開發的根瘤菌菌劑，現如今由于我國的大力支持，微生物肥料產業發展迅速，從當初僅應用在豆科植物過渡到現在的非豆科植物，菌種的使用也從單一化發展到多樣化的復合菌種。2015年我國從事微生物肥料研發生產的企業已超過1000家，施用面積已逾1333萬hm2;截至2018年，我國微生物肥料年總產量達3000萬t，產值達400億元[25]，發展前景十分廣闊。

微生物肥料可抑制病原菌增殖，促進土壤中物質轉化，提高土壤中肥料利用率，改善土壤團粒結構，進而促進植物生長發育[26]。吳玨等[27]在青菜栽培中減少化肥用量配施微生物肥料可提高青菜產量，帶來更高的經濟效益。岳明燦等[28]將減少化肥用量配施微生物肥料應用于櫻桃番茄上，提升了番茄產量及果實品質，同時改善了土壤肥力。張志鵬等[29]研究表明，在黃瓜上施用復合微生物菌劑可顯著提高黃瓜產量，降低黃瓜病蟲害發病率，提升黃瓜的經濟效益。在燕麥上減少化肥用量配施微生物肥料，在穩產的前提下提高了肥料利用率，改善了燕麥品質[30]。肖開興等[31]研究表明，復合微生物肥料可促進茶樹對土壤中礦質元素的吸收，提升茶葉的商品價值。

2.4商品有機肥

商品有機肥是畜禽糞便、食用菌菌渣和農作物秸稈等富含有機質的物質為原材料，采用工廠化方式通過微生物分解作用或發酵生產的有機肥料。我國每年可產生38億t的畜禽糞污，但利用率還不足60%[32]，大量未經處理而隨意排放的畜禽糞污嚴重阻礙了我國美麗鄉村的建設進程。2013年國務院發布了《畜禽規模養殖污染防治條例》，在政策上大力支持了商品有機肥的發展[33]，生產和推廣商品有機肥一方面可提高畜禽糞污資源利用率，減輕農業面源污染，另一方面可以減少化肥用量，推動健康農業發展。目前我國生產的商品有機肥可分為有機肥、有機-無機復混肥和生物有機肥[34]。傳統的有機肥制備過程較為簡單，存在著營養元素比例失衡、攜帶病原菌等缺點，現代生產工藝下的商品有機肥養分含量全面，傳播病蟲草害的風險也大大降低。

施用商品有機肥可增加土壤有機質含量，改善土壤物理性狀和微生物群落結構，增加作物產量，提升農產品品質。張玉娟等[35]在馬鈴薯生產中配施商品有機肥提高了出苗率和單株塊莖重，同時提升了馬鈴薯的產量和品質。王道兵等[36]研究發現，配施生物有機肥可有效提升西蘭花的產量和外觀商品性，并改善土壤基礎理化性質。在小麥上用商品有機肥替代部分化學肥料，可顯著提高小麥單位面積產量，減小土壤容重，改善土壤物理性狀[37]。與僅施化肥相比，配施商品有機肥可顯著提高西瓜產量和含糖量，且隨著有機肥比例加大西瓜的產量和含糖量也隨之升高[38]。

2.5中微量元素肥料

中微量元素肥料簡稱微肥，指含有一種或多種植物生長所必需的中、微量元素的一類肥料。通常將作物需求量大的氮、磷、鉀稱為大量元素，硫、鎂、鈣歸為中量元素，鐵、猛、鋅、銅等需求量小的元素稱為微量元素。然而不論需求量多少，大量元素和中微量元素都是植物正常生長必不可少的。近幾十年來，我國農業發展中長期大量地施用氮磷鉀肥而忽視了中微量元素的補給，造成了耕地土壤營養元素失衡。有研究顯示，我國超過50%的耕地土壤存在著微量元素的缺乏[39]，這使得投入再多的氮磷鉀肥也無法提高農作物的產量和品質。隨著耕地土壤“營養不良”問題的暴露，“化肥使用量零增長”政策的逐步實施，中微量元素肥料逐漸被重視，使用愈加廣泛。

中微量元素肥料具有提高作物產量和品質、提升化肥利用率、減輕病蟲害和環境污染等作用[40]。在冬棗上噴施微量元素水溶肥料可顯著提高冬棗產量，增強長勢[41]。韋云東等[42]研究表明，在木薯種植中增施中微量元素可提高鮮薯產量和薯塊淀粉含量。在釀酒葡萄上混合配施多種微量元素可提高葡萄百粒重及還原糖、可溶性糖含量，顯著提升葡萄品質[43]。栗海英[44]研究表明，在蘋果生長的各個時期噴施微量元素可改善果實生物學性狀，提升坐果率，與常規化肥相比可增產1671kg/hm2，增產5.61%。何艷明等[45]研究了微量元素水溶肥料對黃瓜產量的影響，結果顯示，噴施微量元素肥料顯著增加了黃瓜的重量和長度，可增收7619.4元/hm2，降低了投入產出比。

3新型肥料在水稻上的應用進展

水稻作為我國第一大糧食作物，其產量約占我國糧食總產量的40%，是我國人民主要的消費口糧，消費人群占我國總人口的60%[46]。因此，水稻產業的健康發展對于我國糧食安全具有重大意義。目前我國水稻生產仍然面臨著許多挑戰，其中施肥現狀中存在的問題日益突出。首先，我國許多地區稻田施用氮、磷、鉀肥比例失衡，氮肥用量過多，而鉀肥較少[47];其次，忽視了中微量元素的補充，造成耕地土壤營養元素失衡;最后，與化學肥料相比有機肥的施用所占比重較低，造成土壤理化性狀下降，土壤板結，肥力下降[48]。隨著新型肥料的發展，一定程度地緩解了以上問題，并在實際生產中取得了一些效果。

吳文革等[49]研究發現，施用水稻專用新型肥料可延長水稻分蘗期，增加產量，同時可節肥184.65kg/hm2，減少人工成本1125元/hm2，達到了節本增收的效果。吳萍萍等[50]試驗結果表明，較普通尿素而言施用含鋅和含腐殖酸的尿素可使水稻分別增產5.6%和4.3%，同時提高了水稻的氮素吸收率，改善了土壤理化性質。盧俊等[51]研究了11種新型肥料對水稻生產的影響，結果發現，施用緩控釋肥相比常規肥料可增產2.1%～6.4%，增收2.9%～39.0%。張娜[52]研究表明，用商品有機肥替代10%左右的化學肥料可使水稻增產51%，氮肥利用率提高3.3%。伍龍梅等[53]探究了中微量元素對超級雜交稻的影響，結果發現，中微量元素可改善水稻葉片形態，增加葉片SPAD值，促進干物質的積累。以上研究結果皆表明新型肥料對于水稻生產具有增產增收、提高水稻品質、改良土壤等優點，今后應篩選出更多適合水稻生產的新型肥料，按照因地制宜、科學合理的方式進一步推廣新型肥料在水稻生產上的應用。

4問題與展望

根據資料顯示，目前我國新型肥料的施用量僅占總體肥料使用量的10%左右[6]，化學肥料仍然是水稻施肥的主體部分，形勢不容樂觀。有關制約新型肥料發展推廣的因素，首先，在生產環節，新型肥料相比于傳統肥料成分復雜，生產程序繁多，企業需要投入更多進行技術改造升級;由于政策不夠完善，肥料生產企業皆被視為化工產業，缺乏政策扶持而發展受限。以上增加了企業的生產成本，導致新型肥料市場價格偏高。其次，在銷售環節，新型肥料在經歷了冗余的營銷鏈條后被層層加價，銷售商為拓寬銷量而降價，減小了利潤空間，打擊了銷售商的推銷積極性。最后，在使用環節，肥料銷售者往往受教育程度偏低，缺乏肥料專業知識，未能給予農戶正確的引導，造成農戶對新型肥料認知不足，施用意愿較低。

在鄉村振興戰略和農業供給側改革的穩步推進下，新型肥料的應用與推廣已勢在必行，而稻米作為我國人民最主要的口糧，水稻產業能否健康發展，關乎國民生計。新型肥料在水稻生產上的應用已取得了積極的效果，但目前仍未占主導地位。面對新型肥料的應用與推廣，應當做到：①積極引導新型肥料生產企業發展，給予足夠的政策扶持;②對新型肥料推出專項補貼，降低市場價格;③加強對肥料經銷商及農戶的專業知識培訓，使其增加對新型肥料的認知度，提高銷售與施用意愿。

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