肥料是作物生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，全球每年化肥農(nóng)用消費(fèi)量在2億t左右，對(duì)糧食增產(chǎn)的貢獻(xiàn)率達(dá)40% 以上，在保障全球糧食安全方面發(fā)揮著不可替代的作用。尤其是近年來(lái)食品短缺人口比例大幅度提高，全球糧食安全正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，更亟需依賴肥料的高效施用以支撐作物高產(chǎn)。我國(guó)是世界最大的化肥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，氮肥、磷肥和鉀肥的生產(chǎn)量分別占全球總量的26%、30% 和14%，消費(fèi)量分別占23%、21% 和26%。1980 年至2020 年，我國(guó)農(nóng)用化肥用量從1269萬(wàn)t增長(zhǎng)到5251萬(wàn)t，化肥的投入在糧食增產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。全國(guó)化肥試驗(yàn)網(wǎng)證明，我國(guó)化肥的增產(chǎn)率在50% 左右。然而，傳統(tǒng)肥料養(yǎng)分利用率低，過(guò)量施肥導(dǎo)致土壤退化、大氣和水體污染以及生物多樣性降低等問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境安全產(chǎn)生了巨大威脅。因此，傳統(tǒng)化肥產(chǎn)品和施肥技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)糧食安全與生態(tài)環(huán)境安全的協(xié)同，發(fā)展新型肥料產(chǎn)業(yè)是農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。

新型肥料研發(fā)是運(yùn)用有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新的理論與技術(shù)，將傳統(tǒng)氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥等產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)，使其營(yíng)養(yǎng)功能得到提高或使之具有新的特性和功能，或通過(guò)開(kāi)發(fā)新資源、利用新理論、新方法和新技術(shù)等，開(kāi)發(fā)肥料新產(chǎn)品類型，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效、綠色增產(chǎn)、環(huán)境友好等目標(biāo)。當(dāng)前，新型增效肥料主要包括緩/控釋肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有機(jī)肥、微生物肥料等產(chǎn)品類型。

一、新型肥料發(fā)展的必要性

1、傳統(tǒng)肥料過(guò)量施用造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染

我國(guó)大宗化肥消費(fèi)結(jié)構(gòu)的90% 以上依然是傳統(tǒng)化肥產(chǎn)品，我國(guó)主要糧食作物(小麥、玉米和水稻) 的氮肥利用率僅有26%～37%。磷肥利用率僅有10%～20%。鉀肥利用率也僅有40%～50%。傳統(tǒng)化肥施用模式下肥料養(yǎng)分利用率低，作物高產(chǎn)建立在肥料高投入的基礎(chǔ)上，通過(guò)過(guò)量施肥以保證作物養(yǎng)分充足供應(yīng)的現(xiàn)象普遍存在。因此大量化肥養(yǎng)分積累在土壤中或損失到環(huán)境中，造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。高產(chǎn)施肥的環(huán)境矛盾突顯。傳統(tǒng)肥料的局限性越來(lái)越突出，全面建立新型高效肥料產(chǎn)品體系，推動(dòng)傳統(tǒng)肥料產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，是農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

2、新型肥料是實(shí)現(xiàn)化肥減量增效的有效途徑

新型肥料的研制生產(chǎn)不僅包括養(yǎng)分增效技術(shù)和生產(chǎn)工藝創(chuàng)新，還充分考慮與農(nóng)藝措施發(fā)展匹配融合，因而是更加優(yōu)質(zhì)、高效和環(huán)保的肥料產(chǎn)品。當(dāng)前我國(guó)新型肥料產(chǎn)品通過(guò)優(yōu)化養(yǎng)分供應(yīng)、強(qiáng)化根系吸收、增強(qiáng)作物抗逆、調(diào)節(jié)體內(nèi)代謝等過(guò)程，獲得更高的肥料養(yǎng)分效率，協(xié)調(diào)作物高產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的矛盾。緩/控釋肥通過(guò)減緩或控制養(yǎng)分釋放速率，最大限度的實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分供應(yīng)與作物不同生長(zhǎng)階段養(yǎng)分需求協(xié)同，從而提高肥料的利用率并降低各種途徑的養(yǎng)分損失。增值肥料是將腐殖酸、海藻酸、氨基酸等生物活性增效載體與傳統(tǒng)化學(xué)肥料科學(xué)配伍，通過(guò)綜合調(diào)控“肥料–作物–土壤”系統(tǒng)改善肥效。水溶肥的特點(diǎn)是其所有成分完全水溶，以滿足噴灌、滴灌、無(wú)土栽培、葉面施肥的需求，通過(guò)水肥一體化，實(shí)現(xiàn)少量多次施肥，獲得高肥料利用率。商品有機(jī)肥解決了傳統(tǒng)有機(jī)肥養(yǎng)分含量低，運(yùn)輸困難，就地消納需要很高的環(huán)境容量等問(wèn)題。微生物肥料的主要特征是添加了具有固氮、溶磷、解鉀等功能微生物菌劑，或添加了能夠通過(guò)代謝活動(dòng)產(chǎn)生刺激素的有益微生物，具有促進(jìn)作物利用土壤中的低有效態(tài)養(yǎng)分，或拮抗病原微生物減少作物病害發(fā)生等功能。

二、我國(guó)新型肥料產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

肥料產(chǎn)業(yè)始終伴隨著肥料產(chǎn)品的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級(jí)，依據(jù)肥料產(chǎn)品的性狀，肥料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大致分為4 個(gè)發(fā)展階段：1) 初始階段，養(yǎng)分濃度低且有效性較差；2) 低濃度階段，生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)單且養(yǎng)分含量?jī)H在14%～25%；3) 高濃度階段，養(yǎng)分濃度一般在40% 以上，但存在養(yǎng)分易損失等缺點(diǎn)；4) 綠色高效階段，肥料產(chǎn)品具有養(yǎng)分高效、功能多元、環(huán)境友好等特點(diǎn)，代表性產(chǎn)品包括緩/控釋肥料、水溶肥料、微生物肥料等。政策的實(shí)施有效促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)已成為全球新型高效肥料研發(fā)的熱點(diǎn)國(guó)家。據(jù)趙秉強(qiáng)等研究，我國(guó)當(dāng)前正處于由高濃度化肥階段向綠色高效肥料階段轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵時(shí)期，特別是隨著我國(guó)“雙碳”和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，推動(dòng)了綠色肥料產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)和快速發(fā)展的過(guò)程。

1、緩/控釋肥料

緩/控釋肥可根據(jù)作物需求規(guī)律緩慢釋放養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)一次性施肥滿足整個(gè)生長(zhǎng)期的需求，是輕簡(jiǎn)化施肥技術(shù)的重要載體，已成為我國(guó)新型肥料發(fā)展的主導(dǎo)方向。我國(guó)包膜緩釋肥料技術(shù)經(jīng)過(guò)引進(jìn)、集成和創(chuàng)新，整體上已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在大田作物的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

2、增值肥料

增值肥料利用有機(jī)生物活性增效載體(腐殖酸、海藻酸、氨基酸等) 與氮、磷、鉀傳統(tǒng)化肥科學(xué)配伍后，通過(guò)調(diào)控肥料養(yǎng)分在土壤中的釋放、轉(zhuǎn)化、移動(dòng)、固定等過(guò)程，優(yōu)化肥料的供肥性，從而提高肥料利用率。傳統(tǒng)腐殖酸或海藻酸肥料，以腐殖酸或海藻酸為主要原料，通過(guò)摻入無(wú)機(jī)肥料制成，但載體活性相對(duì)較低、用量大，難以與化肥大型生產(chǎn)裝置結(jié)合，存在產(chǎn)能低、成本高和產(chǎn)業(yè)化推廣難度大等問(wèn)題。

3、水溶肥料

水溶肥是水肥一體化技術(shù)不可或缺的肥料類型。我國(guó)水溶肥產(chǎn)業(yè)起步于20 世紀(jì)80 年代中后期，其發(fā)展歷程主要分為3 個(gè)階段：1) 初步形成階段，以溶解性及配伍性好的無(wú)機(jī)鹽類為原料配制葉面肥，養(yǎng)分種類少、濃度低、應(yīng)用效果不穩(wěn)定；2) 初步發(fā)展階段，隨著對(duì)葉面營(yíng)養(yǎng)機(jī)理研究深入，葉面肥產(chǎn)品中開(kāi)始添加中微量元素及螯合劑和表面活性劑等助劑，養(yǎng)分種類、養(yǎng)分濃度和吸收效率得到較大提升。由于節(jié)水灌溉施肥技術(shù)發(fā)展滯后，水溶肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為緩慢；3) 快速發(fā)展階段，隨著噴灌、滴灌和無(wú)土栽培等技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了水溶肥料的生產(chǎn)。在水溶肥中加入氨基酸、腐殖酸、海藻酸等有機(jī)活性物質(zhì)，水溶肥功能走向多元化。

4、商品有機(jī)肥

有機(jī)肥原料來(lái)源豐富，其替代化肥的潛力巨大。新型商品有機(jī)肥技術(shù)主要包括無(wú)害化處理技術(shù)、快速發(fā)酵技術(shù)、除臭技術(shù)、有機(jī)無(wú)機(jī)肥配伍技術(shù)、造粒工藝等。商品有機(jī)肥克服了有機(jī)肥原料養(yǎng)分含量低、運(yùn)輸成本高、施用量大等缺點(diǎn)，提升了農(nóng)民使用的意愿，促進(jìn)了商品有機(jī)肥的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

5、微生物肥料

微生物肥料不同于其他肥料類型，不以為作物直接提供養(yǎng)分為目的，主要功效是促進(jìn)養(yǎng)分吸收與利用，調(diào)控作物生長(zhǎng)，增強(qiáng)植株抗逆性和抗病性，改良和修復(fù)土壤功能。21 世紀(jì)以來(lái)我國(guó)微生物肥料技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，微生物肥料使用的菌種不斷增加，功能得到拓展，施用面積逐年增加。我國(guó)微生物肥料的研究主要集中在高效固氮、解磷以及功能性菌劑的鑒定，有機(jī)肥與功能菌株配合生產(chǎn)生物有機(jī)肥技術(shù)，“肥藥兼效型”復(fù)合微生物肥料的研究。目前，我國(guó)微生物肥料生產(chǎn)企業(yè)達(dá)3500 余家，登記微生物肥料產(chǎn)品超過(guò)10000個(gè)，年產(chǎn)量約3000萬(wàn)t，應(yīng)用面積達(dá)5億畝。

三、我國(guó)新型肥料高質(zhì)量發(fā)展存在的問(wèn)題

1、新型肥料行業(yè)起步晚，缺乏原創(chuàng)核心技術(shù)

我國(guó)各類新型肥料產(chǎn)品研發(fā)的起步階段普遍晚于發(fā)達(dá)國(guó)家30～50 年，肥料新產(chǎn)品多為跟蹤和模仿，缺少原創(chuàng)技術(shù)。

2、肥料特性與農(nóng)業(yè)需求的多樣性匹配度不高

我國(guó)不同農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)的資源稟賦與種植制度復(fù)雜多樣，各區(qū)域農(nóng)田管理措施不同，加劇了與之匹配的新型肥料產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和高效應(yīng)用的困難程度，以致產(chǎn)品在不同區(qū)域土壤和作物上表現(xiàn)出差異化的應(yīng)用效果。

3、新型肥料施肥技術(shù)與裝備有待提升

高效施肥技術(shù)在測(cè)土配方施肥、精準(zhǔn)施肥、輕簡(jiǎn)智能施肥等方向取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。這些推薦施肥技術(shù)主要以傳統(tǒng)化學(xué)肥料為研究對(duì)象，是基于傳統(tǒng)肥料產(chǎn)品的養(yǎng)分供應(yīng)特征開(kāi)展的系統(tǒng)研究。相比于傳統(tǒng)產(chǎn)品，新型肥料通過(guò)控制養(yǎng)分釋放和轉(zhuǎn)化過(guò)程或通過(guò)功能微生物促進(jìn)土壤養(yǎng)分釋放等方式提高了養(yǎng)分利用效率，因此其養(yǎng)分供應(yīng)過(guò)程存在較大變異，傳統(tǒng)的高效施肥技術(shù)并不能完全套用在新型肥料上。在施肥技術(shù)難以匹配不同肥料養(yǎng)分的差異化供應(yīng)特征的情況下，很多新型肥料產(chǎn)品并沒(méi)有發(fā)揮出增產(chǎn)效果。如果不能持續(xù)突破各類新型肥料的高效施肥技術(shù)瓶頸，施肥技術(shù)將成為新型肥料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的障礙。

4、肥料監(jiān)管薄弱，市場(chǎng)發(fā)展混亂

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)肥料養(yǎng)分含量不足、有毒有害物質(zhì)超標(biāo)、隨意添加違規(guī)成分、隱性風(fēng)險(xiǎn)成分不可預(yù)見(jiàn)、假冒偽劣產(chǎn)品屢禁不止、包裝標(biāo)識(shí)不規(guī)范、故意夸大宣傳等產(chǎn)品質(zhì)量及安全問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮。然而，我國(guó)尚無(wú)一部專門規(guī)范和指導(dǎo)肥料生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和使用行為的法律法規(guī)。開(kāi)展肥料執(zhí)法監(jiān)管的依據(jù)只有農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2000 年發(fā)布的《肥料登記管理辦法》，其為規(guī)范肥料行業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但是，肥料登記管理制度法律地位不高，導(dǎo)致肥料管理和執(zhí)法處于一種半空白狀態(tài)。因此，迫切需要推進(jìn)肥料立法。

四、新型肥料發(fā)展戰(zhàn)略

施肥主體存在利益矛盾，農(nóng)民施肥關(guān)心收益，而國(guó)家關(guān)注糧食安全和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。因此，需要通過(guò)肥料科技創(chuàng)新，將農(nóng)民利益和國(guó)家利益統(tǒng)一起來(lái)。隨著資金投入的增加和農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營(yíng)進(jìn)程加快，對(duì)肥料產(chǎn)品和施肥技術(shù)提出了新的要求，這也是肥料產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展的新機(jī)遇。為推動(dòng)新型肥料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，肥料產(chǎn)品研發(fā)將以綠色增產(chǎn)為主要目標(biāo)，肥料增效技術(shù)途徑向高效化、專用化、功能化、精準(zhǔn)化和低碳化等方向綜合發(fā)展。

1、肥料研發(fā)應(yīng)用以農(nóng)業(yè)需求為導(dǎo)向

隨著我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的完善，適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求的肥料將會(huì)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要方向。農(nóng)業(yè)的需求特征與不同區(qū)域土壤、種植體系、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、施肥技術(shù)與裝備以及經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展條件等因素密切相關(guān)，因此肥料的供應(yīng)需求也呈多元化。1) 我國(guó)氣候環(huán)境、土壤類型、作物種類、種植模式復(fù)雜多樣，區(qū)域尺度變異性大，要求肥料養(yǎng)分供應(yīng)規(guī)律與其匹配。2) 施肥方式和施肥技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)多元化。3) 面向未來(lái)農(nóng)業(yè)需求開(kāi)展前瞻性肥料研發(fā)。

2、肥料增效技術(shù)實(shí)現(xiàn)“養(yǎng)分–土壤–作物–環(huán)境”系統(tǒng)的綜合調(diào)控

我國(guó)農(nóng)業(yè)已進(jìn)入了多營(yíng)養(yǎng)元素協(xié)同供應(yīng)提質(zhì)增效、綠色發(fā)展的新時(shí)代，這對(duì)肥料產(chǎn)品的創(chuàng)新提出了更高要求。因此，新型肥料功能需要不斷拓展，實(shí)現(xiàn)“養(yǎng)分–土壤–作物–環(huán)境”系統(tǒng)的綜合調(diào)控。

3、新型肥料生產(chǎn)技術(shù)工藝體系向綠色低碳轉(zhuǎn)型

綠色高效新型肥料產(chǎn)品的創(chuàng)制與產(chǎn)業(yè)化，不僅是我國(guó)“雙碳”戰(zhàn)略和農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的要求，也是新型肥料推廣的重要基礎(chǔ)。高效、低碳、環(huán)保的新型肥料制造技術(shù)體系，需要整個(gè)化肥生產(chǎn)周期的材料環(huán)?；?、加工低碳化及產(chǎn)品可商業(yè)化的有機(jī)結(jié)合。

4、加強(qiáng)新型肥料統(tǒng)一監(jiān)管體系建設(shè)

新型肥料生產(chǎn)、銷售和使用環(huán)節(jié)都需要科學(xué)合理的監(jiān)管體系。首先，要推進(jìn)新型肥料立法工作。其次，完善新型肥料使用登記與備案制度。再次，加強(qiáng)新型肥料監(jiān)管機(jī)制建設(shè)，重點(diǎn)加強(qiáng)無(wú)害化生產(chǎn)監(jiān)管，提高不法企業(yè)與商販的違法成本，建立不同部門之間信息共享和溝通機(jī)制。最后，探索生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)銷報(bào)備制度和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)主體肥料施用報(bào)備制度，建設(shè)信息共享與監(jiān)管平臺(tái)。通過(guò)全方位強(qiáng)化完善肥料監(jiān)管體系，規(guī)范新型肥料技術(shù)發(fā)展方向和產(chǎn)品質(zhì)量水準(zhǔn)。

（原文發(fā)表于《植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)》，2023, 29(2): 201–219，文章篇幅刪減）