全球氮肥增效产品及技术盘点

点击次数:   更新时间:2020-01-21 18:25     来源:澳门威尼斯人网址

  氮元素对于满足植物生长、发育、繁殖至关重要,氮素缺乏会弱化或阻碍作物生长继而导致作物减产。全球氮肥消费量约占全部化肥消费量的60%以上,2015年全球氮肥需求量近一亿吨(折纯养分)。然而,氮肥因受到脱氮、挥发、淋溶、土壤固定以及土壤表面径流等作用之影响,氮素损失高达50%以上。氮肥的损失以及低效使用,不仅降低农作物的生产潜力, 还会带来土壤酸化、生物多样性减少、土壤和水体富营养化等一系列环境问题。因此各大农化企业纷纷加强相关产品和技术的开发,旨在进一步提高氮肥利用率。

  解决氮肥利用率低的核心问题在于如何在氮循环中找平衡点。氮元素在土壤中以多种形式存在(图1 ),由于氮元素可在土壤、作物、水、空气等介质中移动并相互转化,一些原本可以被作物(如根系区)吸收的氮素通过固定、挥发、反硝化、淋失等方式产生了损失。

  ①空气中的氮气(N2)通过豆科作物的根瘤菌、以及闪电的作用发生Haber-Bosch反应,从而和氢元素反应生成氨(NH3)。

  ②通过矿化反应,存在于植物残体、动物粪便、土壤有机质中的有机氮可以转变为无机氮。

  ③首个参与自然反应的化合物氨(NH3)会被土壤中的细菌转为亚硝酸根(NO2-),最后通过硝化反应生成硝酸根(NO3-)离子。

  ④在特殊土壤条件下(主要为缺氧),硝酸根(NO3-)离子会通过反硝化作用转变为各类气态氮氧化物(NOx, N2O)以及氮气。

  通常氮素在不同形态的转化过程中产生损失,如果这些氮素以有机或无机形态的方式施用时,用量越多氮素的损失就越大。最佳氮素管理的目标是确保优化作物产量同时降低氮素在环境中的损失。这一目标一般通过以下几种方式(表1)得以实现。

  生产上把握适宜的施氮量和供水量,并根据不同作物不同生长阶段的需求特点进行综合运筹有利于提高肥料利用率。

  平衡施用大、中、微量元素,保证作物生长期间所需的各种营养成分,提高养分元素间的协同作用,降低养分元素间的拮抗作用。

  相比单次施肥,不同时期分次施肥能够有效减肥料损失,从而提高氮肥利用率。

  利用育种技术向目标作物中导入高效利用氮肥性状的基因,从而使作物高效利用土壤中的铵态氮和硝态氮。

  虽然目前微生物技术、遗传育种技术以及改进后的施肥技术在提高氮肥效率上起到了一定的功效,但这些技术大规模的市场化运作依然面临重重困难。随着科学技术的进步,一些新技术、新观念、新思想不断发展应用,提高肥料利用率已不仅仅局限于这些传统的技术,缓、控释肥料,及脲酶/硝化抑制剂等技术已经或正在逐步应用到农业生产中来,并为减少肥料损失,提高肥料利用率发挥着重要的作用。

  通过控制肥料释放速度是减少氮肥损失,提高氮肥效率的重要方法之一,这类产品主要包括缓释和控释肥料两大类:其中,缓释肥料(SRF) 可以通过产生拥有受控制的水溶性或低水溶性的材料来实现缓慢的营养释放。缓释可以推迟营养供应开始的时间,也可以延长营养供应时间。通过将尿素与各种醛类,例如脲甲醛(UF)、甲叉脲(MU) 和异丁叉二脲(IBDU) 等反应来生成此类材料。表二中德国阿鲁肯Aglukon 公司生产的Plantosan(脲甲醛)、Nitroform(甲叉脲)以及德国康朴Compo-Expert 公司生产Floranid(异丁叉二脲)都是尿素化学缩合技术的典型代表。

  而控释肥料(CRF) 则通过在肥料颗粒表面附加一层或多层物理屏障,控制营养通过薄膜扩散速度,从而实现提高氮肥效率的目的,如硫包衣尿素(SCU) 、聚合物树脂包衣尿素(PCU)、聚合物硫包尿素(PCSCU)等。如表二中,中国汉枫公司生产的汉枫控释肥、韩国Namhae Chemical 公司生产的Namhae 控释肥、印尼PT Hanampi Sejahtera Kanuripan 公司生产的Haracoat 都是硫包衣技术为技术的代表性产品。而新一代的树脂包衣的技术则为各国控释肥企业所追捧,如中国金正大的Syncote、中国茂施的semecote、以色列海法化学的Multicote、以色列化工集团的osmocote、日本旭化成的Nutricote、加拿大加阳的ESN、德国康朴(Compo-Expert)的Basacote 等。此外,一些控释肥公司还将硫包衣和树脂包衣的技术上衍生出聚合物硫包衣尿素产品PCSCU。

  好康多Nutricote,由日本旭化成株式会社生产的一种树脂包膜缓释肥。利用树脂将高单位速效水溶性肥料包裹成颗粒,当好康多Nutricote 应用于土壤,土壤中水分子渗入颗粒内,将肥料溶解; 然后受温度影响形成内部渗透压,将肥份缓慢释出,供植物根部吸收。自动施肥机制,肥效供应充份又安全,无肥害,无味清洁,不伤肌肤,安全可靠,不会产生肥伤。 控释期有70、140、180、270、360 天可供选择。高氮配方促进生长,特适于幼小植物之发育所需, 对于叶片的发育尤有显着的效果,观叶植物、叶菜类、多肉植物的养成,草皮、牧草、茶树、烟草栽培等。

  Multicote? 魔力康? 是海法的控释肥品牌,包括一系列的控释肥产品配方。海法控释肥采用高聚物包衣技术,其养分的释放速率仅与土壤温度有关,一次施用可满足作物整个生育期内的养分需求,控释肥专门设计用于持续的养分供应,并且最大化养分吸收效率。海法控释肥可减少田间作业费用,其施肥不依赖于灌溉系统。Multicote 针对不同目标作物细分市场提供多样化的产品解决方案,如用于园艺市场的Multicote? 、用于经济作物市场的Multicote? Agri / Multigro?、用于大田作物的CoteN ? 、用于草坪市场的Multicote? Turf / Multigreen? 等。

  奥绿肥是ICL 特种肥业务单元旗下的树脂包膜肥料产品系列, 适用于园艺花卉作物,释放期有3-4 个月、5-6 个月、8-9 个月, 12-14 个月,甚至16-18 个月等。每一个释放期通过它的颜色码进行识别。盐分水平、pH、微生物活性和水质或降水对养分释放均无影响。只有温度最重要,因而奥绿肥(Osmocote) 在使用过程中非常可靠。 一旦所有的养分释放完毕,包膜开始降解。降解时间长短,取决于土壤或介质的成分和微生物的活动。

  株格靓控释肥是采用国外进口的肥料核心以及可降解的包衣材料,采用领先的无溶剂包膜技术生产的半透膜包衣的高品质肥料,内含氮、磷、钾、镁与螯合微量元素,不同包衣养分,释放期3-9个月,内含硝态氮,能及时满足作物前期对氮肥的需求。适用于大姜、花卉、草坪、西红柿、黄瓜等大棚蔬菜,苹果、葡萄等各种果树。

  使用活化的吸附性材料作载体,将大、中、微元素以“吸附”的方式形成“肥库”,再依土壤的离子浓度和作物的需求释放。效期2-6个月。可修复土壤CEC、节约肥料和人工。已有配方应用于热、温带果树、水稻或及观赏作物等。

  阿诺肯公司2001年成立以来,率先将欧洲“品质播种,优享生活”的概念引入中国,阿诺肯科技集团 (LGAGRO)锐意创新,积极进取,将德国高新技术和中国植物营养理念结合,研发制造出国际顶尖品质的控释肥料系列产品。养分释放性能大幅度提高,一定的温度下,肥料严格按照设定的释放期进行养分释放,特别是在温度高的国家和地区释放更稳定。吸收与释放同步,供需平衡,肥料利用率提高到70%以上,可节省肥料用量50%以上,释放期可达1年以上,一次施肥,无需追肥,大大节省劳动力成本。在中国是第一家在农业部获得控释肥料登记证的企业,目前也是唯一一家能做NPK控释肥的企业。

  在肥料中添加氮稳定剂可以延长肥料中的氮元素在泥土中(以尿素氮或氨态氮的形式)停留的时间,加了稳定剂的肥料,包括含有硝化抑制剂(NI)或脲酶抑制剂(UI)的稳定性肥料两类。陶氏、巴斯夫、柯氏公司都有相应的稳定剂产品供应市场。其中硝化抑制剂能够选择性地抑制土壤中硝化细菌的活动,从而阻缓土壤中铵态氮转化为硝态氮的反应速度。代表性的产品如德国康朴公司的Nitrophos(双氰胺DCD)、NovaTec(正丁基磷代磷酰三胺 DMPP)、美国陶氏益农公司的N-Serve(2-氯-6-三氯甲基吡啶 Nitrapyrin)等。

  伴能?氮肥增效剂,其有效成分2-氯-6-三氯甲基吡啶,通过抑制亚硝化细菌功能,延缓铵态氮向硝态氮转化,减少土壤中硝化-反硝化造成的氮肥损失,提高氮肥利用率。

  诺泰克采用DMPP作为硝化抑制剂,专一作用于亚硝化细菌,降低土壤中铵态氮转化为硝态氮的速度,合理向作物提供氮营养,肥效长达2—4 个月,减少施肥次数,节省劳动力。恩泰克有一定比例的硝化氮,能提高氮的利用率,还通过改善根际环境,提高土壤中磷和微量元素的有效性。诺泰克肥效快、后劲足,可提高农作物产量20--25%,比常规复合肥显着增产,品质也大为改善。对果树、菠萝、香蕉、马铃薯等作物尤其明显。

  而脲酶抑制剂是抑制脲酶将尿素水解成氨和二氧化碳两种成分的物质。脲酶抑制剂在某些条件下可以降低氨的挥发性。经过30 多年的研究开发,目前脲酶抑制剂的种类已经有一百多种,包括醌类、酰胺类、多元酸、多元酚、腐殖酸、甲醛等。其中应用较为广泛的是N- 丁基硫代磷酰三胺 (NBPT) ,NBPT 在碱性土壤、通气性较好的条件下对NH3 的挥发损失抑制较好。代表性的产品如美国柯氏Koch Agronomic Services 公司的AGROTAIN? (N- 丁基硫代磷酰三胺 NBPT)、德国巴斯夫公司的LIMUS(N- 丁基硫代磷酰三胺 +N- 苯基磷酰三胺 NBPT+NPPT)等。

  AGROTAIN? 系列产品核心脲酶抑制剂 NBPT(N- 丁基硫代磷酰三胺) 获得美国植物食品管理官员协会AAPFCO 认可,可以有效抑制土壤中脲酶活性从而减少因氨挥发造成的养分损失。在过去20 年中,该产品在全球使用推广面积达百万英亩,以其卓越的性价比和高效的控氮能力得到全球用户的青睐和认可。此外, AGROTAIN? 产品线还拥有多种特殊制剂的配方产品以满足客户的不同混拌和使用需求。

  该产品包含的两种活性成分N- 丁基硫代磷酰三胺(NBPT) 和N- 苯基磷酰三胺(NPPT)可有效抑制土壤中各类形态结构的脲酶。因为单个有效成分并不能与所有脲酶的作用位点结合。而力谋士Limus? 中的NBPT 和NPPT 则可相互配合,有效作用于不同脲酶的结合位点,阻碍脲酶和靶标底物结合,继而达到全面抑制的效果。该双效活性成分是巴斯夫的专利技术,使用该技术的产品不论在实验室还是在世界各地的田间都取得了卓越的表现。研究表明, 使用该技术后,仅需投入同类产品40% 的用量即可达到控氮目标, 使用力谋士Limus? 的田块相对产量提升幅度是市场上标准脲酶抑制剂NBPT 的两倍。

  纵观全球市场,缓释肥、控释肥和稳定性肥料的生产能力在2011 年至2014 年间整整翻了一番,从650 万吨迅速增至1200 万吨。亚洲无疑在全球增效氮肥市场中占据主导地位,中国是全球最大的SRF/CRF 消费国,2014 年的消费量估计为280 万吨。而印度的消费仅限于苦楝油包膜尿素(NCU),2013-2014 财年的消费量为630 万吨。日本2014 年SRF/CRF 消费量为14.5 万吨。 除中国和印度以外的全球市场规模估计为360 万吨,其中170 万吨是缓控释肥SRF/CRF,其余是稳定性肥料。北美消费大约120 万吨, 其中90% 是SCRF。 西欧SRF/CRF 消费量为14 万吨。SF 市场比SCRF 大4-5 倍。中欧的SCRF 和SF 消费量为2 万吨。中东和非洲的SCRF 与SF 消费量为8 万吨。

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