液體肥料配肥站介紹及發展趨勢

涂攀峰，胡克緯，胡義熬，楊依彬，黃旅文，程鳳嫻，張承林，鄧蘭生

（1.仲愷農業工程學院 園藝園林學院，廣東 廣州 510225；2.廣東省液體肥料工程技術研究中心，廣東 東莞 523135；3.東莞一翔液體肥料有限公司，廣東 東莞 523135；4.華南農業大學 資源環境學院，廣東 廣州 510642）

在糧食增產的大背景下［1］，資源過度消耗，土壤及地下水污染等環境問題對新時期農業生產提出了更高的要求［2］。我國每年化肥消耗量約占世界總消耗量的35%，667 m2化肥平均施用量是世界平均水平的2倍，化肥施用量高、利用率低等問題極大地限制了我國農業的可持續發展［3］。精準施肥［4］是根據不同區域的土壤條件、作物產量潛力以及養分管理要求，科學合理地制定適宜各區域的作物單位面積施肥限量標準，以減少盲目施肥。2005年我國啟動測土配方施肥補貼項目，旨在提高種植業科學施肥水平，但從十幾年來的實際應用來看，測土配方施肥受技術、服務及受體等影響，推廣普及率低［5］。在農業部《到2020年化肥使用量零增長行動方案》中，精準施肥被列為“減肥增效”的一項重要途徑，也必將成為今后化肥市場的重要發展方向。

液體肥料［4-6］營養均衡、效果穩定、養分利用率高、配方靈活、安全環保，符合現代農業的發展趨勢。在我國，液體肥料屬于剛起步的“新興肥料”；而在發達國家，液體肥料的應用已經非常普遍。20世紀30年代，美國率先采用液氨作為液體肥料，取得成功后，自1947年開始大力推廣液體肥料，液體肥料市場占比逐步提高；20世紀60年代到90年代末，美國固體肥料市場占比從51%下降到10%左右，液體肥料占比從18%上升到55%以上，液體肥料工廠超過3 000家。此外，以色列、荷蘭、德國、英國、丹麥、比利時、澳大利亞、新西蘭、墨西哥、哥倫比亞、巴西、南非等國家都是應用液體肥料較多的國家。其中，以色列幾乎100%使用液體肥料。

我國新疆維吾爾自治區滴灌農田面積超過3 500萬畝（233萬hm2），內蒙古自治區滴灌農田面積約1 000萬畝（66.7萬hm2），東北地區遼寧省與吉林省滴灌農田面積超過1 000萬畝（66.7萬hm2），同時我國南方的滴灌設施也在逐年增加。在這樣的背景下，液體肥料結合灌溉設施應用水肥一體化技術將擁有非常明顯的優勢，如節水節肥、增產提質、減少勞動力成本等［7］。與傳統固體肥料相比，液體肥料在推廣應用中也存在諸多限制，主要是市面上大量的液體肥料產品配方固定，產品質量參差不齊，廠家無法針對目標市場形成可變可靠、響應迅速的液體肥料產品。另外，由于液體肥料配送體系不完善，包裝成了重要的限制因素，通常每噸液體肥料的包裝成本在800～3 000元。傳統的桶、瓶、袋及紙箱等包裝方式推高了企業的生產成本，也容易產生脹氣、吸氣等問題，并且使用完的包裝也成為農村的污染源之一。因此，建立一整套液體肥料配肥、配送及施肥系統，將對液體肥料的推廣使用起到極大的促進作用。

隨著《測土配方施肥-配肥服務點技術規范》［8］國家標準的出臺，政策上已經認可規范配肥站模式的運作。智能配肥站［9］及液體加肥站［10］是我國現階段兩種最主要的配肥站運營模式。

智能配肥站主要提供定制化的固體摻混肥，結合測土配方數據庫，只需在配肥機上輸入相對應的種植戶信息，即可通過系統計算出最優化的配方肥方案，其在實際應用中也存在一些弊端，一是檢測周期長；二是在規模種植區無論撒施還是結合水肥一體化施用都將消耗大量勞動力，如運肥、倒肥、溶肥等；三是肥效出現問題時，由于缺乏配套的檢測系統，基本上很難及時糾正；四是如果沒有適配的施肥裝置，養分均勻性很難得到保證。

液體加肥站是近些年興起的一種液體肥的生產銷售模式。生產廠家根據當地主要種植作物各個生育期的養分需求特征配制好不同生育期專用液體配方肥，如旺苗肥、膨果肥等，零售商使用類似于加油站的銷售模式，種植戶可以根據自身需要自主選擇。但是，傳統的加肥站本質上并不屬于配肥站的范疇。其實際上是將工廠生產好的液體肥料運輸到銷售站點，通常使用液罐或者水桶進行分裝。雖然建設成本很低，但是其銷售的液體肥料產品配方往往只有簡單的幾個作物不同生長階段的配比，只適用于一些規模較小的散戶，經濟價值與施用價值都很難得到體現。

目前我國已經有諸多農資企業開始著力在測土配肥的方向發力。例如中國中化集團有限公司農業事業部打造的現代農業技術服務項目MAP（Modern Agriculture Platform）戰略，通過當地服務站為客戶設計出具有針對性、差異化的全程作物營養方案，其服務內容包含了土壤養分檢測、全自動配肥和施肥等。云南云天化股份有限公司也在多地布局了智能配肥站與液體加肥站，這些模式都為測土配方施肥的觀念下沉起到積極的促進作用。

1 液體肥料配肥站配肥、配送及施肥系統組成

1.1 養分檢測單元

配肥站的核心是“配”，要想更好地實現“配”就必須有獨立的“測”，其中“測”包括“測土”與“測葉”。測土的目的是了解土壤基本參數，包括養分含量、酸堿度、鹽堿度等多項指標；測葉的目的是跟蹤肥料在作物上的吸收利用情況，并據此及時調整施肥方案。

為落實測土配方施肥技術，養分檢測仍然為液體肥生產的前提。養分檢測系統分為土壤檢測系統及植株養分速測系統。土壤檢測系統依賴于目前較成熟的物聯網技術，通過在地塊布置一定量的傳感器適時獲取目標土壤的相關參數［11］，如相對濕度、pH、土壤養分等。植株養分速測系統通過采集作物不同生育時期具有代表性的葉片，利用快速檢測工具獲得植株養分數據。養分檢測系統為液體肥料的配制提供相應的參考，針對不同的地塊根據作物生育周期制定不同的液體肥料配制方案。

1.2 配肥單元

配肥單元通過養分檢測單元收集的數據，結合大田作物區成熟的作物種植模型（玉米、馬鈴薯、小麥等）自動計算出每個施肥單元所需的養分配比。配肥單元中設置氮溶液、磷溶液、鉀溶液、中微量元素原液、有機質原液等原料儲備罐，所需的配方液體肥料生產通過自動化控制系統操作各原料罐的肥液進出量，最終所有所需的原料肥液集中到單獨的混配罐中攪拌均勻，混配好后即可直接通過混配罐出口的水泵輸送到配送車輛，再運輸到田間施用。整個配肥單元操作簡便，生產快速，自動化控制精準。具體配肥單元裝置構成見圖1。

圖1 液體肥料配肥站配肥單元裝置構成

1.3 配送單元

該系統的優勢在于可將配肥站設置在田間地頭，由于是直接輸送到用戶地頭，包裝成本與運輸成本隨之大幅度下降。

對于配肥站輻射半徑外圍的用戶，可以直接通過槽罐車將肥料運送到用肥區域，包裝成本幾乎為零，運輸成本也大大降低。對于配肥站輻射半徑內的規模種植戶，一般通過埋設聚氯乙烯（PVC）管輸送肥料，每個用戶的出肥管道口電磁閥通過物聯網技術遠程控制，其他零散種植戶可以通過噸桶裝載運輸肥料。一般一個小型配肥站可以輻射周邊5萬～10萬畝（3 333～6 667 hm2）的種植區域。

1.4 田間應用單元

配肥站必須解決兩個核心問題，一是配好肥，另一個就是施好肥。因此田間應用單元是整個系統的關鍵，包括田間儲肥罐、自動施肥機等設備。不同方式輸送到田間的液體配方肥最終保存于田間儲肥罐備用，田間儲肥罐通過自動施肥機與灌溉主管道相連。系統中的施肥機運用物聯網技術通過手機、電腦等終端設備控制，實際應用中只需輸入每個輪灌區的面積、灌溉起止時間即可自動開啟施肥機，用移動終端來監控施肥時間和用量。配肥站田間應用單元示意如圖2所示。

圖2 液體肥料配肥站田間應用單元示意

1.5 質量控制單元

目前企業及經銷商運作的配肥站已經彰顯出監管的嚴重缺位，政策法規層面也無具體針對液體肥料配肥站的質量管控方案，沒有嚴格的質量控制就無法將液體肥料配肥站真正推廣開來。該系統中對固體原料、原料儲液、成品液體配方肥都有嚴格的檢測，包括養分含量、pH、EC（可溶性離子濃度）等指標，在原料采購、液體肥料生產、配送田間工序都會現場取樣封存，保證農戶與配肥站各留存一個成品液體肥料樣品現場封存，以便后期出現糾紛時有據可查。

2 液體肥料配肥站應用效果

內蒙古自治區巴彥淖爾市烏拉特前旗大佘太鎮馬卜子村現有一個液體肥料配肥站，技術依托于華南農業大學作物營養與施肥研究室和仲愷農業工程學院園藝園林學院。對農戶的土壤檢測后進行配方生產，然后在田間使用自動施肥系統定時定量將液體肥料施用到作物根區。兩年（2018年和2019年）8塊試驗地的玉米產量和用肥數據見表1和表2。

表1 2018—2019年液體配方肥處理8塊試驗地玉米平均產量

由表1可知，與農民常規施肥相比，施用液體配方肥每667 m2玉米產量達到979.5 kg，增產達122.1 kg，增幅為14.2%，產量的增加主要是由于施用液體配方肥增加了玉米的穗粒數和百粒質量，從而提高了單穗質量，進而提高產量。

施用液體配方肥在增加玉米產量的同時減少了養分的投入，提高了肥料的利用率。由表2可知，與常規施肥相比，施用液體配方肥每667 m2減少氮和磷的投入分別為6.66、3.96 kg，減幅分別達到34.5%、44.0%，鉀的施用每667 m2增加了1.78 kg。從2年的試驗結果來看，氮和磷不是限制玉米產量的因子，液體配方肥里增加了鉀和中微量元素的投入，做到了平衡施肥，減少了玉米禿尖，增加了百粒質量，從而促進了產量的增加。

表2 2018—2019年液體配方肥處理8塊試驗地667 m2平均用肥量

3 液體肥料配肥站應用中存在的問題

目前液體肥料配肥站推廣應用還需要國家政策的扶持和相關農業部門的引導。江蘇省是率先開展測土配方施肥智能配肥站服務模式的省份，實際應用中也存在終端配肥機淡季閑置、旺季排隊、價格偏高及產品質量監管不到位等問題［12］。配肥站作為一種新生事物，服務的監督機制、具體養分配方的形成機制、配方肥質量的監督機制等都需要政策層面加以規范。

液體肥料配肥站的運作模式與技術手段仍需要不斷完善，需要聯合土肥技術管理部門、液體肥料生產主體與種植戶主體三方共同搭建農情共享平臺。測土配方施肥最重要的內容還是要不斷擴容更新土壤基礎數據庫，現階段中土壤檢測仍然是一項比較耗時、耗力且成本較高的工作，并且政府機構與各企業間的檢測數據相對獨立，很難形成區域的土壤養分大數據庫。實際應用中，各個配肥站可以采用價格相對低廉、操作便捷的養分速測工具，建立輻射半徑內每個種植主體的種植檔案，建立數據庫，以便長期跟蹤與服務。運營模式也可采用P2B2C或者P2C等多種操作模式，增加多個受益主體，將液體肥料配肥站的建設成本與運營成本分攤。

目前我國北方大田作物種植仍然較依賴于傳統種植經驗，如果不及時改變現狀，會對農業提質增效和推進化肥減量施用工作造成影響。傳統種植戶的施肥習慣改變需要過程，相關農業部門與涉農企業應該加強對種植戶的科學用肥培訓。同時液體肥料配肥站建立在田間地頭，雖然可以方便、快速及有效地服務農業生產，但需要各級政府和技術部門建立完善的規章制度加以引導和扶持，同時在資金安排和項目配套上給予實施企業、技術單位和運營主體一定的傾斜，促進液體肥料配肥站大面積推廣。

4 展望

目前，國際肥料消費正向高濃度、復合化、液體化、緩效化方向發展。農業發達的國家農業集約化和產業化水平高、農業機械化水平高等優勢都為液體肥料提供了廣泛的應用基礎。我國北方大田區域地勢平坦且種植集中，膜下滴灌等灌溉技術已大面積推廣，耕作機械化程度也相對較高，各項基礎條件都已經非常適合液體肥料的機械化施用。

液體肥料配肥站建設成本低，實現液體肥料服務當地作物，減少液體肥料運輸成本，且可根據當地的主要作物、土壤及植株狀況靈活調整配方，實現肥料利用效率的最大化，并且針對不同作物復制難度小。液體肥料配肥站在我國北方大田區域乃至全國規模種植區域都有良好的應用前景。