稳定性肥料：握核心技术 立市场规范
■ 中国科学院沈阳应用生态研究所 石元亮 李杰 王玲莉 李忠 魏占波
作为化肥最大的生产国和消费国，我国亟需解决化肥利用率低、资源浪费等问题，而稳定性肥料是解决这些问题的有效途径之一，发展稳定性肥料对于我国化肥减施增效和实现零增长具有重大战略意义。
稳定性肥料研究现状
纵观国内外化肥工业发展，先后经历了单质肥料、复合肥料和以缓控释肥料/稳定性肥料为主要代表三个发展阶段。我国稳定性肥料产业化发展已经历30多年，目前已经成为世界上最大的稳定性肥料产品生产和使用国家，稳定性尿素产业化工艺技术等技术已经达到国际先进水平，我国的相关产品具有较强国际竞争力，其良好的农学效应和环境效益为实现农业节本增效提供了重要支撑。
脲酶抑制剂和硝化抑制剂是稳定性肥料的技术核心。脲酶抑制剂在我国的研究起步较晚，目前在世界肥料市场上已经申请了专利并施用于农业生产的脲酶抑制剂有很多，主要集中在德国、印度和美国，但是只有NBPT和HQ两种脲酶抑制剂已经得到实际应用且作为商品在市场流通。
我国自本世纪初开始，即进行了大量的抑制剂协同增效技术的完善与应用研究，这些研究成果使我国的稳定性肥料的效果已超过了国际上发达国家在这一领域的研究，达到了国际领先水平，突出反映在氮养分有效期延长和成本降低方面。由于抑制剂的协同作用，使抑制剂的用量有了较大的降低，田间用量为德国和北美的30%~60%，成本是国际同类产品成本的40%~50%。目前该技术在我国已得到了广泛的应用，先后已有缓释尿素、稳定性复合肥、稳定性复合氮肥等产品推向市场，这些产品已成为我国新型肥料的主流产品。
新型抑制剂材料的研究在我国也在不断的研究，主要涉及到新的抑制剂材料的发现及抑制剂保护技术的研究。此外，植物的根系分泌物也被发现能够抑制硝化作用，该现象被科学家描述为BNI，即部分植物根系分泌物对土壤硝化细菌有特定抑制效果。
稳定性肥料研发及产业化现状
随着脲酶/硝化抑制剂的研究发展，上个世纪80年代初期，中科院生态所研究的长效尿素已在辽河化肥厂、盘锦化肥厂、大庆化肥厂、浩良河尿素厂等企业投入生产，是以脲酶抑制剂为主的长效尿素产品，已在东北、华北、华东等地区的农田得到广泛应用。21世纪初，在科技部“十一五”、“十二五”国家科技攻关计划和支撑计划项目的支持下，以中科院沈阳生态所武志杰和石元亮为代表，探明了脲酶和硝化抑制剂在氮素转化调控中的协同增效作用及协同作用的土壤酶学机理，结合土壤微生物学和土壤养分循环基础理论的研究，借鉴国外技术针对我国农业及化肥行业特点，开发出了协同增效作用技术并用于肥料改性。与施可丰化工股份有限公司、沈阳中科新型肥料有限公司、锦西天然气化工股份有限公司和黑龙江倍丰集团成功实现了产业化生产。脲酶/硝化抑制剂复合产品—NAM、增铵系列产品产业化，使我国稳定性肥料真正迈进了工业化生产阶段，学者们根据一次性施肥简化农作过程等需要将这一技术应用到了复合肥（专用肥）的生产中，使稳定性肥料技术的应用空间更广泛。
针对稳定性肥料，我国将脲酶抑制剂和硝化抑制剂在氮素转化调控中的协同增效作用用于肥料改性，解决了单一抑制剂作用时间短、氮肥转化释放过快的问题，实现了长效复混肥和缓释尿素一次性基施免追肥。稳定性复合（混）肥企业包括山东施可丰化工、昆明农家乐化肥、黑龙江倍丰集团河北中嘉化肥、重庆江北化工等40余家，年产销量达100万吨以上。稳定性尿素生产企业包括辽宁华锦化工、山东鲁西化工、四川美丰、中化吉林长山、陕西丰喜化工集团、吉林隆源化肥、湖北祥云集团、江苏华昌化工股份有限公司、中化集团、锦州化工股份有限公司、四川美丰化工股份有限公司在等，年产销量在30万吨以上。稳定性肥料生产工艺方面也进行了一系列技术研发。稳定性尿素生产中实现了生化抑制剂与溶剂载体的复合、与尿浆熔液的互溶及均匀分布，并进一步研发了稳定性大颗粒尿素的生产工艺。在稳定性尿素生产工艺中开发出了连续降解即时加入的生产工艺，解决了抑制剂溶解时间长、分解长效及腐蚀熔融泵的问题。氨酸法工艺是近10年来国内出现的一种新的复合肥生产技术，我国已开发出可以适应该工艺的稳定性复混肥的生产工艺与技术，减少了抑制剂在高温和酸性条件下的损失。
2016年，我国稳定性肥料产量约145万吨，其中稳定性尿素33万吨，稳定性复混肥122万吨，年总产量已达世界稳定性肥料产量的1/3，居世界第一；肥料产品达60余种，累积推广面积已达3亿亩；应用区域遍及东北、中原、西南、西北及长江流域等22个省。
稳定性肥料发展存在问题
环境友好、稳定高效、应用便捷是未来肥料发展的总趋势。稳定性肥料技术在不断集成创新中蓬勃发展，但是现有产品与技术仍存在着成本较高、区域划分不清晰、抑制剂有效期短等问题，以绿色环保、价廉质高的抑制剂研发为突破口，通过规模化、连续化和自动化的工艺和设备升级换代，创制稳定性肥料的新产品，实现新型肥料产业化及规模化，保障国家生态环境安全和农产品质量安全，推动农业可持续发展是我国稳定性肥料未来发展的目标。
为了进一步促进稳定性肥料健康发展，还要解决以下科学和技术问题：
①技术方面：脲酶抑制剂、硝化抑制剂作用效果持久性；不同抑制剂配伍协同、抑制剂和增效剂复合作用机理与技术；不同种类氮肥专用抑制剂的养分转化生物化学过程调控；新型高效脲酶/硝化抑制剂的筛选与合成、专用脲酶/硝化抑制剂构建技术；提高脲酶/硝化抑制剂稳定性、延长有效期的保护技术等。目前稳定性肥料所使用的抑制剂在不同区域的作用效果不同，我国土壤肥料研究人员已进行了大量的工作，筛选了部分抑制剂，以适应我国的土壤条件和气候条件；并且进行了大量的与抑制剂组合使用的研究，取得了很大的进展。但是对于不同种类的抑制剂对不同土壤及作物的适应研究尚需进行深入研究。
②市场和法规方面：虽然我国从事稳定性肥料等新型肥料技术研发的机构较多，但相关行业市场还不完善情况下，稳定性肥料产业受多种因素影响：包括市场混乱，以假乱真，法律法规不健全等，影响了该技术产品的推广应用。今后应当快速建立起管理的标准，引导稳定性肥料产业向着有利于农民、有利于环境的方向发展。
总之，提高化肥利用率，降低化肥投入量，达到农业部《到2020年化肥使用量零增长行动方案》的要求，稳定性肥料的创新工作仍需进一步开展。今后仍将继续研发环境友好新型抑制剂，且需要具备环保高效经济的特点；开发抑制剂的保护技术及高效加入工艺；根据不同作物及地区的特点，将稳定性肥料的调控技术和增效剂的富集与促进吸收的增效技术等相结合，研发有针对性的、适合不同区域、不同作物的功能型、专用型稳定性肥料。而未来的稳定性肥料企业不仅要掌握化肥核心科技，更要强化产品研发能力、创新市场模式、加强行业自律。