增效肥料,将掀起绿色浪潮?

作者:《农资与市场》传媒 胡晶晶 2024/4/30 11:05:17
化肥是国家粮食安全的基础,也是我国农业绿色发展的重要物资保障,加快产品创新将为农业现代化发展提供有力支持。近些年,在国家减肥增效政策大背景和“一控两减”的要求下,提高土壤肥力、提升大田产量和经作品质、增加种植效益的肥料正被市场所急需。趋势催生需求,需求驱动发展。增效肥料作为有效载体和代表产品,受到市场的广泛关注,众多企业纷纷瞄准增效产品发力,并取得了可喜的成果。肥料增效剂研发应用也越来越活跃,新技

化肥是国家粮食安全的基础,也是我国农业绿色发展的重要物资保障,加快产品创新将为农业现代化发展提供有力支持。近些年,在国家减肥增效政策大背景和“一控两减”的要求下,提高土壤肥力、提升大田产量和经作品质、增加种植效益的肥料正被市场所急需。

趋势催生需求,需求驱动发展。增效肥料作为有效载体和代表产品,受到市场的广泛关注,众多企业纷纷瞄准增效产品发力,并取得了可喜的成果。肥料增效剂研发应用也越来越活跃,新技术、新产品也持续扩大,关注度也持续升高。

我国增效肥料和肥料增效剂市场潜力巨大,全面激发释放后将是一个超大规模的市场。

那么,我国增效肥料和肥料增效剂市场现状如何?发展面临哪些问题?肥料增效剂/增效肥料未来发展方向是什么?我们围绕增效肥料与肥料增效剂有关问题展开调研与讨论。

我国肥料进入增值增效阶段

化肥是国家粮食安全的基础,也是我国农业绿色发展的重要物资保障,加快产品创新将为农业现代化发展提供有力支持。近些年,在国家减肥增效政策大背景和“一控两减”的要求下,提高土壤肥力、提升大田产量和经作品质、增加种植效益的肥料正被市场所急需。

发展增效肥料是必然选择

我国是世界最大的化肥生产国和消费国,氮肥、磷肥和钾肥的生产量分别占全球总量的26%、30%和14%,消费量分别占23%、21%和26%,其中氮肥和磷肥产业不仅满足国内需求,而且为全球肥料供应提供了重要支撑。

化肥的投入在粮食增产中发挥着巨大的作用。但是当化肥施用量达到一定程度后,其对粮食增产的边际贡献率逐渐下降。这就表明我国农业也已走过了仅凭施用单一元素化肥或常规复合肥增产增收的阶段,进入了“养分–土壤–作物–环境”综合调控的新阶段,这对肥料产品的创新提出了更高要求。

需求驱动发展,经历20多年的持续研发和应用,我国肥料也进入增值增效阶段。

近20年我国农用化肥施用折纯量和粮食产量(单位:万吨)

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(数据来源:国家统计局)

传统化肥施用模式下,作物高产主要建立在肥料高投入的基础上,通过过量施肥以保证作物养分充足供应的现象普遍存在。我国农田氮肥和磷肥的每公顷平均施用量分别为N191公斤和P2O573公斤,是世界平均水平的2.6倍和2.4倍。而且,我国大宗化肥消费结构的90%以上依然是传统化肥产品,如尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等,其养分利用率相对较低。研究表明,我国主要粮食作物的氮肥利用率仅有26%—37%,磷肥利用率仅有10%—20%,钾的利用率也仅有40%—50%。而数据显示,发达国家肥料利用率平均在60%-70%。要知道,肥料利用率每提高1%就可节约生产成本约10亿元。因此,发展增效肥料,提高肥料利用率是我国农业健康发展的必然选择。

为了促进肥料行业的发展,国家陆续发布了一系列政策深入实施化肥减量增效。2022年12月,农业农村部发布《到2025年化肥减量化行动方案》和《到2025年化学农药减量化行动方案》,明确提出要精准施肥减量增效,调优结构减量增效,改进方式减量增效,多元替代减量增效,科学监管减量增效。

市场快速发展,极具前景

增效肥料是指利用腐植酸、海藻酸、氨基酸、微生物及其代谢物等生物活性增效物质与尿素、磷铵、复合肥等大宗化肥科学配伍生产出来的一种肥料增值产品。其与普通肥料相比,营养种类更全面、养分吸收利用率更高,促进土壤及作物健康,改善作物品质、进一步提高产量等优势。

山东蓬勃生物科技有限公司副总经理耿全政介绍,目前增效肥料按增效对象可有三大分类:第一类是作用于土壤的增效肥料,能够改善土壤的物理、化学和生物性质,促进土壤团粒结构的形成,提高土壤的透气性、保水保肥能力和微生物活性,从而改善植物根系的生长环境,提高植物对肥料的吸收利用率的肥料,如土壤调理剂、生物有机肥、含腐植酸、纤维素肥料等。第二类作用于肥料本身,可以起到延缓肥料流失,提高肥料在土壤中的存留时间,改变肥料的形态,从而达到提高肥料利用率的目的。如含各种抑制剂的稳定性肥料、不同材质包膜的缓控释肥料、不同形态的无机盐等。第三类是作用于植物的增效肥料,能够刺激植物生长发育、提高植物对养分的吸收转化能力、增强植物抗逆性、改善作物品质的肥料。这类肥料主要以生物刺激素的功效在起作用。

在过去的几年里,随着新型高效肥料市场的蓬勃发展,增效肥料获得了快速的发展。“我国增效肥料的市场容量非常具有想象空间。”上海碧晶肥料科技有限公司总经理喻武远表示,国内缓控释肥料只有几百万吨左右,稳定性肥料大概200万吨。目前,这些增效肥料在肥料市场所占比例非常小,也就表明未来的发展空间非常大。

而云图控股,依据水溶肥和特肥战略,成立特肥营销公司,将全面推动增效水溶肥等特肥发展。未来的发展目标,引领增效特肥发展,包含建立标准,研发及推出增效特肥,全国范围生测,建数据库等等。

“到目前为止,国内所有类型增效肥料产能可能有1000万吨左右。”耿全政表示,保守估计,未来增效肥料会以年复合增长率10%的增速增长,未来可期。

“肥料功能化、增效化极具市场前景。”华南农业大学教授吴礼树指出,当前及今后很火的肥料增效物质还涵盖寡糖、微生物代谢产物、中药材提取物等。

肥料增效剂市场热闹起来了

目前我们通常将能够提高农作物对肥料吸收利用的非养分物质的统称为肥料增效剂。

肥料增效剂包含的种类多种多样,可以是作用于肥料的硝化抑制剂、脲酶抑制剂、中微量元素的螯合剂和络合剂等;也可以是作用于土壤的腐植酸类、纤维素类、沼渣等(天然产物),聚乙烯醇、聚丙烯腈等(化学合成);还可以是作用于植物的生物刺激素产品。

氮肥增效剂使用广泛

国内外关于肥料增效的研究始于氮肥增效剂,氮肥增效剂主要包含抑制剂即硝化抑制剂、反硝化抑制剂和脲酶抑制剂等。

虽然肥料增效剂品种繁多,但目前国内外取得登记证的种类局限在硝化抑制剂和脲酶抑制剂。去年我们农业农村部网站上肥料增效剂登记证还有7个产品,到了今年3月已经有3个登记证过期了。

硝化抑制剂是农业生产中常用的提高氮肥利用率和减少硝化作用负面效应的一种有效的管理方式,农业生产常用的包括双氰胺(DCD)、3,4-甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、2-氯-6-三氯甲基吡啶(CP)等,代表性的产品主要有德国康朴公司的DCD、巴斯夫的DMPP、美国科迪华公司和上海碧晶的CP等。

脲酶抑制剂能够抑制土壤脲酶的活性,从而减少氮挥发损失的一类物质,应用较为广泛的是N-丁基硫代磷酰三胺(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,其代表性的产品如巴斯夫的“N-丁基硫代磷酰三胺+N-苯基磷酰三胺”(NBPT+NPPT)等。

近年来,全球硝化抑制剂和脲酶抑制剂市场已得到适度巩固。IFA预计2026年全球稳定性肥料总量将达到2700万吨。

虽然我国稳定性肥料起步较晚,过去的几年,氮肥增效技术在我国快速普及应用。譬如,巴斯夫维百锁DMPP、力谋仕脲酶抑制剂技术加持的产品广受市场追捧。

“为什么硝化抑制剂现在国内还是很火呢?”喻武远表示,以硝化抑制剂CP为例,CP之所以几十年还能够生存,并广泛应用,主要是由于以下几个优势:一是高效,硝化抑制剂在产品复合肥料的添加量不到千分之一。二是经济,性价比较高。三是功能齐全,不仅能提高氮肥利用率,还可以提高磷和中微量元素利用率。另外,CP本身还是杀菌剂,可以起到一定的预防病虫害的作用。四是安全,CP相关产品进入土壤之后可以代谢,对土壤以及生物都比较安全。五是稳定,CP本身很稳定,添加进复合肥中也稳定。这些是优势,也是最近这几年硝化抑制剂成为一个主流技术的缘由。

生物刺激素也是主流

“除去非常规形态的无机盐类,生物刺激素也已经成为目前主流的肥料增效剂。”蓬勃生物副总经理耿全政表示。

利用生物刺激素对肥料增效已成为推动农业绿色高效发展,部分生物刺激素已经得到普遍使用,如海藻酸、微生物菌剂、聚谷氨酸等。

诸多国内企业在研发方面也加大投入,如海大生物在海藻多糖、蓬勃生物在智能聪、南京轩凯在聚谷氨酸、广西汉和在γ-氨基丁酸、中科荣耀在褐藻寡糖、萌帮股份多元生物刺激剂技术等领域研制出更为高效的特种肥料增效新品。

譬如蓬勃生物内生菌源系列增效产品智能聪ZNC,ZNC具有生物源、高活性、安全合法、功效突出等特点,未来的发展蓬勃生物及客户都持有非常乐观的态度。

譬如,海大生物重磅推出的双藻源生物刺激剂“特肥之芯”海藻多糖SEA-D30,以绿藻浒苔和褐藻海带双海藻为原料,是经国际专利技术双海藻酶酵耦合提取技术制备的双藻源生物刺激剂。

再譬如,新胜利还将合成生物技术应用在新型产品上,如自行研发的多酚螯合物、糖肽氨基酸、褐藻寡糖、氨基丁酸等生物刺激素,可以与巴斯夫肥料技术协同增效,让肥料效果更加卓越。

也有不少复合肥企业以需求为导向在增效肥方面进行探索,将不同营养物质和功能物质进行筛选,通过对不同增效剂的定量和配伍,优化增效工艺和技术,真正满足农业需求。

比如云图控股协同四川大学等多所院校,深化产学研合作,并自主研发多肽营养增效应用技术,制定作物专用高效种植方案,如柑橘多肽营养高效种植方案、苹果多肽营养高效种植方案、花生多肽营养高效种植方案等,帮助农户增产增收。

肥料增效没那么简单

当前,我国的增效肥料产业仍在不断创新与发展,但是国内外增效肥料和肥料增效剂市场上还存在一些问题

效果不稳定。“在实际应用中,肥料增效剂仍然存在使用效果不稳定的问题。如,前期使用效果很好,后期却没有效果了;同一批肥料,不同地块施用后效果差异明显的情况时有发生。”中国农业科学院农业资源与农业区划研究所研究员白由路指出。

“作用于肥料的肥料增效剂,NBPT、DMPP、CP、控释肥包膜材料、中微量元素螯合剂和络合剂等都是化合物,仍然会受环境影响功效不稳定。”耿全政介绍,腐植酸及海藻酸等也会因分子量、来源等不一致,国内标准也较粗糙,添加量低会导致产品的田间效果更不稳定。

另外,很多企业加了增效剂但却并没有增效,原因可能是用得不好、不对。这可能是因为没有考虑储存或生产过程中反映的问题,生产工程中每个工段的控制、温度、酸碱度、工艺流程等都关系到最后的肥效,如很多物质因生产过程不到位,高温时会发生反应,如聚磷酸、聚谷氨基酸等会水解。

需要考虑添加量及成本。“比如常用的作用于土壤的肥料增效剂——腐植酸,就需达到一定的量,毕竟土壤耕作层一般要达到30—50cm,每亩耕作层土壤一般有100—200吨,每亩地要活化腐植酸30—60公斤,较大量使用腐植酸对成本是个考验,毕竟种植业的产出比较低。”耿全政表示,其他纤维素、沼渣及秸秆等有机物、聚乙烯醇、聚丙烯腈等同样要考虑添加量及成本。

氮肥增效剂一般添加量则和肥料的量相关,而中微量元素螯合剂和络合剂也要根据相关反应式来计算。”喻武远表示,推广硝化抑制剂CP遇到的最大问题也是成本问题。

缺乏检测标准与方法。“不同肥料增效剂质控或者说检测方法不科学、不严谨,同时缺少对增效剂本身的研究如活性成分、作用机理等,很多检测方法并不能体现产品质量的好坏,同时也就很难对产品稳定性进行控制。”耿全政表示,特别是生产过程中各种不利条件如高温、高盐等条件下是否对增效剂本身会产生不利影响,从而影响到产品效果,如果没有一套可靠科学的检测方法,这个问题就很难解决。

肥料增效剂行业一定要加强标准建设和对增效剂添加、研发方法的培训,既要定性,又要定量。既要有效,又要可行。

亟待行业标准统一。肥料增效剂成为肥料行业创制新型肥料的重要方向,行业标准也不乏增效肥料以及肥料增效剂身影,比如《稳定性肥料国家标准GB/T35113-2017》《聚合物包衣尿素HG/T5517-2019》《含肥效保持剂肥料HG/T5519-2019》等,再比如《肥料增效剂效果试验和评价要求》《肥料增效剂腐植酸HG/T5931-2021》等。但迄今为止,农业农村部登记种类仍然局限在硝化抑制剂和脲酶抑制剂。耿全政表示,“作为非常好的肥料增效剂,很多生物刺激素在国内依然没有登记途径。”

因此,如何进一步把握行业发展趋势,制定符合实际的行业标准,推动行业标准化发展,对增效肥料和肥料增效剂行业创新发展具有重要影响。

未来增效特肥不局限于一个证件,特肥旨在功效强大,问题解决,往往都是低标高做。证件不再能说明产品内在品质。

未来还需持续推动产品创新和改进

当下,农业生产中新产品创新和产品上市是参与者稳固和提高其市场占有率的主要手段。

要想提高肥料的利用率,实现增效肥料和肥料增效剂市场健康发展,就需整个行业积极寻求转变,开展减肥增效技术创新研究,强化产品研发能力,发展新型增效肥料。

剂型、应用创新,提升利用率是未来方向

在现有的基础上,如何进一步减少肥料增效剂用量,提高利用率是企业未来重要的研发方向。

“没有一个产品是完美的。”喻武远表示,以CP为例,CP熔点和沸点比较低,易升华,易损耗,易光敏。在这种情况下,如何在保证纯度高的基础上,进一步提高稳定性就是未来研发的重要方向。

“硝化抑制剂的未来研发空间主要在剂型上。”喻武远表示,国内市场不同的应用场景需要不同的剂型,剂型创新以适应不同应用场景是未来重要研发方向,比如做成微胶囊,让CP的挥发减少,释放平稳。

此外,对于不同的土壤类型、作物类型也需要更精确的用法用量,应用端的创新也极为关键。“肥料增效剂用法用量很关键,怎么精确用法用量需要大量的实验数据积累。”喻武远表示,比如新疆地区面积大,土壤条件、气候环境、种植作物和其他区域都不太一样,怎么研究清楚产品的具体用法用量来适配各个地区种植模式,这也需要创新。

多种肥料增效剂功能协同作用是趋势

“肥料、土壤、植物之间是有机的整体。多种肥料增效剂功能协同作用是趋势。”耿全政表示,比如,作用于土壤的肥料增效剂尽可能从农业废弃物的处理中来,既能处理废弃物投入成本也较低,像畜禽粪便、糖类、脂肪酸类物质,虾蟹壳、牡蛎壳、秸秆等这些废弃物处理以后是土壤增效剂或称土壤改良剂的主体;肥料的缓释、控释、稳定的同时又能促进植物自身主动吸收,并且给肥料赋予促生、抗逆、抗病、促进开花坐果、提高品质等若干功能。国家立项的功能型缓控释肥与稳定性肥料、功能型复合肥、功能型水溶肥、生物有机肥等若干研究课题也是协同趋势的风向标。

稳定性好、活性高、性价比高将会成为主流

肥料加工工艺复杂,生产、储存、运输、使用有一定周期,部分原料水分多了容易结块或变色,含水量多了不能添加;有些产品受国标或行标限制增效剂不能多加,从添加的便利来讲活性越高、添加量越少,添加风险就越少。

肥料生产过程中有高温环节,使用过程中要经过光线照射,肥料环境中pH相对宽泛,肥料中往往含较多盐分及有机物,肥料中水分含量相对较多,这些环境因素都要求肥料增效剂稳定性要好,不然容易分解。

另外,种植业的特点决定了农业投入品都是有价格天花板的,种地是要有收入的,农业投入品的性价比要求也比较高,只有高性价比的肥料增效剂才有市场。

因此,稳定性好的、活性高的、性价比高的将会成为主流,也更有市场。