肥料是作物生產的物質基礎，全球每年化肥農用消費量在2億t (N+P2O5+K2O養分量)左右，對糧食增產的貢獻率達40%以上，在保障全球糧食安全方面發揮著不可替代的作用。尤其是近年來食品短缺人口比例大幅度提高，據聯合國糧農組織估算，全球食品短缺人口總數為7.2～8.1億，全球糧食安全正面臨嚴峻挑戰，更亟需依賴肥料的高效施用以支撐作物高產。我國是世界最大的化肥生產國和消費國，氮肥、磷肥和鉀肥的生產量分別占全球總量的26%、30%和14%，消費量分別占23%、21%和26%，其中氮肥和磷肥產業不僅滿足國內需求，而且為全球肥料供應提供了重要支撐。1980年至2020年，我國糧食單產和總產分別從2734 kg/hm2和3.2億t增長到5734 kg/hm2和6.7億t，而農用化肥用量從1269萬t增長到5251萬t，化肥的投入在糧食增產中發揮著巨大的作用。全國化肥試驗網開展的5000多個肥效試驗證明，我國化肥的增產率在50%左右。然而，傳統肥料養分利用率低，過量施肥導致土壤退化、大氣和水體污染以及生物多樣性降低等問題，對生態環境安全產生了巨大威脅。因此，傳統化肥產品和施肥技術難以實現糧食安全與生態環境安全的協同，發展新型肥料產業是農業綠色可持續發展的必然選擇。

新型肥料研發是運用有效養分高效化產品創新的理論與技術，將傳統氮肥、磷肥、鉀肥、復合肥等產品轉型升級，使其營養功能得到提高或使之具有新的特性和功能，或通過開發新資源、利用新理論、新方法和新技術等，開發肥料新產品類型，以實現穩定高效、綠色增產、環境友好等目標。當前，新型增效肥料主要包括緩/控釋肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有機肥、微生物肥料等產品類型。近年來，在全球尺度開展的多項Meta分析研究表明，相比于傳統化肥施用，不同類型的新型肥料可以在增加作物產量的同時，提高肥料利用率，減少養分損失。盡管如此，目前市售各類新型肥料產品的施用效果仍存在較大不確定性，這主要是由于很多新型肥料產品的農藝原理研究不足，其養分高效化程度依然有待提高，加之產品研發技術和養分配方未與不同類型農作物、土壤或氣候的差異化需求實現精準匹配，制約了新型肥料產業的快速發展。新型肥料相對于傳統肥料而言是相對的概念，是長期處于發展過程之中的肥料，因此亟需調研新形勢下我國農業發展的需求和新型肥料產業的發展水平，為新型肥料的研發應用和產業發展提供方向。

近年來，我國化肥產業轉型升級取得了積極進展，新型肥料產品研發水平有了明顯提高，但仍存在技術創新不足、資源消耗和環境排放較高、產品結構與農業需求匹配度不高、產品發展方向不夠明確等問題。本文立足農業綠色發展的國家重大需求和國際肥料科技前沿，通過對我國新型肥料產業現狀、總體水平和最新進展進行總結和分析，重點闡述緩/控釋肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有機肥、微生物肥料等主要新型肥料技術的創新與突破，闡明制約我國肥料產品高效應用的技術瓶頸和肥料產業高質量發展的關鍵問題，提出適應我國養分資源稟賦特征和農業生產現實需求的肥料產業高質量發展的技術途徑與對策建議。

1.1 傳統肥料過量施用造成資源浪費和環境污染 

圖1 我國農田每年氮磷損失量、溫室氣體排放量估算

1.2   新型肥料是實現化肥減量增效的有效途徑

值得注意的是，新型肥料實現其最佳增產減排效應依賴合理的施用方法。例如，抑制劑型緩釋肥料能夠減少氮素的氨揮發和氧化亞氮排放損失，但Fan等、Li等和Xia等研究認為，添加硝化抑制劑的肥料促進了9%～29%的氨揮發。因此，新型肥料施用不當也存在降低作物產量或促進土壤養分環境損失的風險。因此，需要研究不同作物、土壤、氣候條件下新型肥料適宜的產品，有針對性地進行肥料增效技術的改良創新。

圖2 我國新型肥料相關研究領域聚類網絡圖

新型肥料肥效研究主要集中在作物產量、經濟效益和品質指標3個方面。近年來，研究人員利用Meta分析方法對緩/控釋肥料和有機肥料的農學和環境效應的大量研究結果開展了系統的整合分析，基本肯定了其作物增產、養分增效和環境減排的潛力，而對水溶肥、微生物肥料、增值肥料等的增效機理和環境效應尚缺乏系統研究。國內科研機構和肥料企業在低成本、環保型緩/控釋肥膜材和增效肥料載體研發、微生物高效菌株篩選、水溶肥核心磷原料生產技術等方面開展了大量基礎性和前瞻性的工作，為我國新型肥料產業的快速發展奠定了基礎。目前，我國已初步建立了新型增效肥料的理論、技術和產品體系，緩/控釋肥料、穩定性肥料、脲醛類肥料、增值肥料等綠色高效肥料產品已經初步實現產業化。

2.1   緩/控釋肥料

緩/控釋肥可根據作物需求規律緩慢釋放養分，實現一次性施肥滿足整個生長期的需求，是輕簡化施肥技術的重要載體，已成為我國新型肥料發展的主導方向。我國緩/控釋肥技術發展主要歷經了3個階段：第一階段是始于20世紀70年代，開始探索研究長效肥料、脲甲醛肥料等緩釋肥料；第二階段是1980—2000年期間，小規模量產包裹型緩釋肥和熱塑型樹脂包衣；第三階段是2000年至今，實現了多種緩/控釋肥產品的產業化，并出口海外。目前我國包膜緩釋肥料技術經過引進、集成和創新，整體上已達到國際先進水平，在大田作物的應用技術領域達到國際領先水平。從緩/控釋肥相關研究的關鍵詞聚類網絡圖(附圖1)來看，緩/控釋肥的研究主要集中在控釋肥料包膜材料的研究和穩定性肥料的抑制劑研究上，而脲醛類緩釋肥料的研究相對較少。高效環保包膜材料研發取得了突破性進展，許秀成等研制出以鈣鎂磷肥、酸化磷礦粉、磷酸銨鉀為包裹層的肥包肥型復合緩/控釋肥料，在控制核心氮素釋放的同時，包裹層含有的鉀、鈣、鎂、硅等元素也起到促進作物生長、改善土壤結構的作用。Xie等模仿荷葉特有的超疏水微納米級凸起結構，利用磁性自組裝方法制備包覆″空氣外衣″的超疏水生物基控釋肥料，液態水不能直接浸潤其膜殼，只能以水蒸氣擴散的方式緩慢進入，其養分控釋期延長了約1倍，極大地增強了養分的全生育期供應能力。此外纖維素改性包膜材料、油脂改性包膜材料、改性水基聚合物包膜材料等的研發大幅度降低了緩/控釋肥的成本，并提高了環保性。在穩定性肥料技術方面，研制開發出同時含有多種脲酶抑制劑和硝化抑制劑的尿素，解決了單一抑制劑作用時間短、氮肥轉化釋放過快的問題。在植物源新型抑制劑的開發上取得進展，發現芳香植物水浸提液和水稻根系分泌物等具有良好的脲酶或硝化抑制效果，對安全、高效、環境友好、來源充足的新型抑制劑研發具有重要意義。在生產工藝上，建立了無溶劑原位表面反應包衣控釋技術工藝、水基樹脂控釋等技術工藝，實現控釋肥生產過程的無溶劑、零排放，大大減少了環境污染。根據Orbit全球專利數據庫獲取的不同國家專利統計結果，我國獲得的緩/控釋肥產品研發和生產工藝相關專利達3135項，遠超其它國家。在自動化連續化生產設備方面取得重大進展，創建了樹脂包膜、硫包膜、復合材料多層包膜工藝的控釋肥料大規模生產線，產能大幅度提升。我國已成為世界最大緩/控釋肥生產和消費國，樹脂包膜尿素、硫包膜尿素、包裹型肥料、有機質包膜緩釋肥料年產量分別達50萬、10萬、15萬和10萬t，各類脲醛肥料年產量20萬t，每年應用面積約330萬hm2 (0.5億畝)，增產8～10億kg，節氮3～5萬t。

2.2   增值肥料 

增值肥料利用有機生物活性增效載體(腐殖酸、海藻酸、氨基酸等)與氮、磷、鉀傳統化肥科學配伍后，通過調控肥料養分在土壤中的釋放、轉化、移動、固定等過程，優化肥料的供肥性，從而提高肥料利用率。傳統腐殖酸或海藻酸肥料，以腐殖酸或海藻酸為主要原料，通過摻入無機肥料制成，但載體活性相對較低、用量大，難以與化肥大型生產裝置結合，存在產能低、成本高和產業化推廣難度大等問題。趙秉強通過腐殖酸結構性優化、海藻濃縮提取、氨基酸組合加工等技術，開發高活性、專用型增效載體，將增效載體添加量控制在5‰以內，尿素、磷銨、復合肥等大型生產裝置的生產與增效載體添加一次完成，突破了增值肥料生產普遍存在的二次加工、產能低、成本高的技術短板。研發的增值尿素、增值磷銨和增值復合肥等產品具有顯著促進根系生長，抑制土壤脲酶活性，降低氨揮發損失，改善磷、鉀養分供應等效應，已發展成為全球產量最大的綠色肥料產品類型，年產量1500萬t，應用面積約3000萬hm2 (4.5億畝)，增產100億kg，推動了我國綠色肥料發展由長期跟蹤國外轉向自主創新引領，為尿素、磷銨等大宗化肥產品綠色轉型升級提供科技支撐。

2.3   水溶肥料

水溶肥泛指全部成分可溶于水的復合肥，可以全部是氮磷鉀化肥或中微量元素肥料，也可以是含水溶性有機小分子的肥料。水溶肥是水肥一體化技術不可或缺的肥料類型，全球水溶性肥料總消費量約為800萬t，在發達國家主要用于大田作物、園林景觀綠化植物和高爾夫球場的灌溉施肥及葉面施肥等。水肥一體技術最成熟、應用面積最大的是美國，水溶肥達到化肥市場總量的40%，美國25%的玉米、60%的馬鈴薯、33%的果樹均應用了水肥一體化技術，而以色列由于缺水是水溶肥和水肥一體技術利用率最高的國家，90%以上的農田采用灌溉施肥，溫室作物全部采用灌溉施肥系統。我國水溶肥產業起步于20世紀80年代中后期，其發展歷程主要分為3個階段：1)初步形成階段，以溶解性及配伍性好的無機鹽類為原料配制葉面肥，養分種類少、濃度低、應用效果不穩定；2)初步發展階段，隨著對葉面營養機理研究深入，葉面肥產品中開始添加中微量元素及螯合劑和表面活性劑等助劑，養分種類、養分濃度和吸收效率得到較大提升。由于節水灌溉施肥技術發展滯后，水溶肥產業發展較為緩慢；3)快速發展階段，隨著噴灌、滴灌和無土栽培等技術的快速發展，帶動了水溶肥料的生產。在水溶肥中加入氨基酸、腐殖酸、海藻酸等有機活性物質，水溶肥功能走向多元化。從近20年水溶肥相關研究的關鍵詞聚類網絡圖(附圖2)也可以看出，我國的水溶肥研究中大量元素水溶肥、中微量元素水溶肥、氨基酸水溶肥、腐殖酸水溶肥以及有機水溶肥各領千秋。張從軍等利用粗磷酸螯合處理形成的磷酸一銨溶液，與尿素、氯化鉀、硫酸鎂溶液以及腐殖酸溶液等配伍，制備了含海藻酸提取物的大量元素全水溶性液體肥料。豆亞妮等利用微生物發酵技術從糠醛渣中提取腐殖酸，通過與大量、中量、微量元素化合物進行鰲合，制成螯合態腐殖酸水溶肥。隨著我國各類水溶肥料產品及其檢測標準陸續頒布，水溶肥料登記產品數量快速增加，水溶肥相關專利申請達3148項。據中國化工信息中心統計，我國水溶肥料年產量約410萬t，水溶肥及水肥一體技術的推廣應用面積約1000萬hm2 (1.5億畝)，主要應用于西北的棉花、玉米和馬鈴薯，華北的蔬菜、玉米和小麥，西南的馬鈴薯、蔬菜和水果等作物上。在水溶肥生產工藝技術上，突破了磷酸氨化過程復合螯合和固體肥料級聚磷酸銨(APP)聚合分布可控制備與工藝，創制了原位螯合水溶性磷酸一銨和肥料級固體APP等產品，具有成本低、溶解度高、螯合能力強、配伍性好等特點。雖然在國內高端水溶肥市場中，來自以色列、美國等國的進口產品仍占據較高的市場份額，但隨著我國水溶肥和水肥一體技術的持續推進，進口水溶肥市場占有率正在逐步減少。 

2.4   商品有機肥 

有機肥原料來源豐富，包括畜禽糞尿、農業廢棄物、沼液沼渣、海洋養殖業廢棄物、泥炭、綠肥、工業廢棄物、餐廚垃圾等，其替代化肥的潛力巨大。以畜禽糞尿為例，我國畜禽糞尿總量達31.6億t，所含氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)養分資源總量分別達到1478萬、901萬和1454萬t，如果按75%還田，考慮養分損失后，其養分輸入量分別占氮、磷和鉀肥用量的34%、80%和57%[82]。新型商品有機肥技術主要包括無害化處理技術、快速發酵技術、除臭技術、有機無機肥配伍技術、造粒工藝等。商品有機肥克服了有機肥原料養分含量低、運輸成本高、施用量大等缺點，提升了農民使用的意愿，促進了商品有機肥的產業化發展。基于有機肥相關研究的關鍵詞聚類網絡圖(附圖3)分析，近年來商品有機肥研究主要聚焦生物有機肥、有機無機復合/混肥等高效有機肥產品研發和應用，研究重點關注了有機替代實現化肥減量增效，生物有機肥優化土壤微生物群落結構緩解連作障礙的機理等。最具代表性的當屬沈其榮等提出的全元生物有機肥產品，該產品具有滿足當季作物養分需求、顯著抑制土壤酸化、有效調控土壤微生物區系、持久性提高土壤肥力等功能，實現了作物當季高產優質、持續保育土壤的雙重目標，在生物有機肥與土壤熏蒸聯合防控土傳病害綜合技術方面取得突破，對防治黃瓜、西瓜和香蕉等作物枯萎病效果顯著。農業農村部《開展果菜茶有機肥替代化肥行動方案》、《畜禽糞污資源化利用行動方案(2017-2020年)》等相關政策的出臺，推動了我國有機肥產業的快速發展。目前，全國有機肥生產企業約3700家，有機肥相關專利數達到2萬余項。商品有機肥施用量為957萬t，其中精制有機肥318萬t，有機無機復混肥料422萬t，生物有機肥151萬t。 

2.5   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分為目的，主要功效是促進養分吸收與利用，調控作物生長，增強植株抗逆性和抗病性，改良和修復土壤功能。微生物肥料通常利用固氮菌株加強土壤–作物體系的生物固氮能力；利用溶磷菌株代謝產生的磷酸酶、核酸酶等生物酶或草酸、琥珀酸、乳酸等有機酸，分解土壤中的難溶性磷酸鹽，提高作物對土壤固定磷素的利用效率；利用解鉀細菌分泌乙酸、酒石酸、草酸等有機酸，將難溶礦物質中的鉀元素釋放出來，提高土壤礦物鉀的生物有效性。有機物料腐熟劑可提高還田作物秸稈或畜禽糞肥的腐解速率，解決自然條件下腐解速度慢、肥效低等問題。全世界有70多個國家生產和推廣使用微生物肥料，歐美發達國家農業生產中微生物肥料使用率在20%以上，美國和巴西大豆根瘤菌接種率達到95%以上。21世紀以來我國微生物肥料技術取得了長足發展，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。從微生物肥料相關研究的關鍵詞聚類網絡圖(附圖4)來看，我國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，有機肥與功能菌株配合生產生物有機肥技術，″肥藥兼效型″復合微生物肥料的研究。中國農業大學根瘤菌研究中心建成了國際上根瘤菌數量和宿主種類最多的根瘤菌資源庫，并鑒定識別了一批耐低溫鹽堿等逆境條件的菌株。隨著功能菌株收集和鑒定數量的增加，多功能菌群組合技術研究逐漸深入，特別是利用高通量技術在基因組學平臺上篩選和構建高效微生物肥料菌株手段不斷進步，促進了復合微生物肥料的開發。中國農業科學院、中國農業大學等單位篩選和構建了適應不同作物秸稈類型、不同地域、不同應用條件的多個高效秸稈腐解復合菌系，為不同功能菌種的組配和協同增效提供了一條有效途徑。目前，我國微生物肥料生產企業達3500余家，登記微生物肥料產品超過10000個，年產量約3000萬t，應用面積達3300萬hm2 (5億畝)，相關專利申請達6010項。

3.1   新型肥料行業起步晚，缺乏原創核心技術 

目前，我國各類新型肥料通過引進和集成創新實現了產業化，新型肥料產量已經走在了世界的前列，但由于起步較晚，產品仍缺乏領先的核心技術，創新能力依然較弱，涉及重大自主知識產權的技術較少，亟待新型肥料科學的持續創新與突破。

3.2   肥料特性與農業需求的多樣性匹配度不高

我國不同農業生態區的資源稟賦與種植制度復雜多樣，各區域農田管理措施的不同，加劇了與之匹配的新型高效肥料產品開發和高效應用的困難程度，以致某些新型肥料產品在不同區域土壤和作物上表現出差異化的應用效果。張蕾等在全國7大區域的大田試驗結果表明，穩定性肥料在不同區域的增產效果變異較大(5.0%～16.3%)，提出土壤養分含量和pH是影響穩定性肥料肥效的主要因素。Ding等的研究表明，有機肥替代化肥可以提高長江中下游和華南地區的早、中、晚稻產量，但對東北地區一季稻的增產效果不顯著，提出溫度是影響有機養分釋放的關鍵因素。Li等在全球尺度的Meta分析發現，包膜緩/控釋肥在蔬菜上的增產率為7.1%，在水稻上的增產率為4.7%，而在小麥/玉米體系上無顯著增產效果，說明單一化的包膜養分控釋技術不能與所有作物的養分需求特征相匹配。而對于微生物肥料的施用效果，Schütz等的研究表明，氣候和功能菌群是主要影響因素，干旱氣候下微生物肥料的增產效果明顯優于大陸性氣候(20.0% vs 8.5%)。Verlinden等的研究表明，腐殖酸肥料在番茄上的增產率為17%，但在玉米上增產效果不顯著，甚至有減產的風險。以上研究均證明，如果肥料產品的特性與土壤、作物條件變化或其他栽培技術更替的匹配性不足，就很難達到預期的增產、增效或增收效果。不同的作物養分需求規律不同，需要配施不同養分供應特性的肥料產品，而且需要結合特定的土壤和氣候條件才能夠高效地供應養分，而目前以農業差異化需求為導向的肥料生產市場和供應體系并不完善，市面上新型肥料產品的作物和區域針對性缺乏，且缺乏科學的施用指導，導致部分肥料品種田間應用效果不佳?？傊?，我國農業生產實際需求的多樣性決定了新型肥料產品研發和應用必須因地制宜，才能真正實現高產高效。

3.3   新型肥料施肥技術與裝備有待提升  

機械化施肥是現代農業發展的重要趨勢，通過機械深施、滴灌施肥、種肥同播等機械化、自動化、智能化施肥方式達到科學精準施肥，是節約勞力、保肥增效的關鍵措施。歐美等發達國家由于工業起步早，對施肥機械的研究較系統深入，針對肥料種類和特性的不同，形成了一套完整的施肥機械裝備體系，主要分為固態化肥施肥機、固態廄肥施肥機、液態化肥施肥機、液體廄肥施肥機等。我國施肥機械化發展比較迅速，從撒肥機到智能變量施肥機，從粗放的施肥方式到精細化作業，我國的施肥機械化有了長足的進步和發展。然而，目前整個肥料的生產和施用過程仍是肥料生產適應施肥機械的模式為主，肥料產品與施肥機械、農藝間的匹配嚴重不足。不同肥料的劑型包括顆粒狀、粉狀、液態狀等，當前我國施肥機械化技術和裝備的整體水平能夠滿足以顆粒狀為主的傳統化肥的施肥作業要求，對于顆粒狀的包膜肥、穩定性復合肥、脲醛肥料、增值肥料等新型肥料也基本能夠滿足其施肥作業需求。然而，對于粉狀、液態狀等其他性狀的新型肥料產品，在機械化施肥裝備的研發和應用的過程中仍存在很多困難和瓶頸。對于微生物肥料，特別是一些農用微生物菌劑，如根瘤菌菌劑、光合細菌菌劑、有機物料腐熟劑等，其產品多是粉狀形態，而適用于粉狀肥料的相關配套施肥裝備的研發在國內仍處于起步階段，由于缺乏合適的施肥機械目前仍以人工撒施為主。我國有機肥施用機械化普及度不高，農家肥的施用基本還停留在人工撒施階段。由于有機肥養分含量低，產品密度小，即使加工成精制商品有機肥，其等養分投入下的體積仍是復合肥的30倍左右，因此常規施肥裝備難以用于商品有機肥的機械化施肥作業，而且有機肥粉狀的肥效要優于顆粒，但是缺少專業的施肥機械，也不得不做成顆粒便于人工撒施，這也是導致有機肥施用效率降低和成本投入增加的主要原因。我國水溶肥相對于國外使用時間較晚，相應的施肥裝備發展歷程較短，但由于近年來經濟作物和設施農業規模的不斷擴大，水肥一體化技術裝備處于快速發展階段，目前智能化和數字化的水肥一體化裝備還十分欠缺，難以根據作物生長發育期與氣象要素的關系判斷養分需求，做到實時精準供肥，以降低肥料投入成本，另外，利用低空無人機搭載水溶肥進行作物關鍵生育期追肥也是發揮水溶肥優勢的關鍵發展方向，但目前市場規模較小，具有較大發展空間。近年來，施肥裝備技術研究多集中在機械深施、種肥同播、變量施肥等熱點技術方面，而這些研究大多只局限于關鍵技術或關鍵部件方面，針對整體施肥裝備統籌考慮的較少，更缺少針對不同新型肥料特性在生產中成熟可用的機具。因此，亟需開展面向未來農業肥料新產品和施肥技術的前瞻性施肥機械和裝備研究。

3.4   肥料監管薄弱，市場發展混亂

肥料作為重要的農業生產資料，其質量和安全關系重大。長期以來，我國肥料養分含量不足、有毒有害物質超標、隨意添加違規成分、隱性風險成分不可預見、假冒偽劣產品屢禁不止、包裝標識不規范、故意夸大宣傳等產品質量及安全問題屢見不鮮。通過對全國7個區域236個商品有機肥生產企業開展隨機調查和取樣，分別對有機質、總養分、酸堿度及含水量技術指標進行了檢測和統計分析，結果表明，整體有機肥質量技術指標合格率僅為20.3%。然而，我國尚無一部專門規范和指導肥料生產經營和使用行為的法律法規，這與我國作為世界最大的肥料生產國和消費國的地位極不相稱。農業部門開展肥料執法監管的法律依據薄弱，有關依據只有農業農村部2000年發布的《肥料登記管理辦法》，其為規范肥料行業的發展做出了貢獻。但是，肥料登記管理制度法律地位不高，只對肥料新產品進行登記管理，對存在質量問題的假劣肥料無法進行管理，對肥料價格、肥料市場調劑指導等更無依據實施管理，導致肥料管理和執法處于一種半空白狀態。因此，迫切需要提高肥料登記管理的法律定位，推進肥料立法，從而規范肥料市場，推動肥料產業高質量發展。我國肥料的生產、流通、進口分別歸屬不同部門監管，各監管部門職責存在交叉和空白，由于缺乏信息共享平臺和協同配合的聯動工作機制，導致肥料監管力度不足。同時我國肥料產業標準尚未形成統一完善的標準體系。由于相關的監管部門根據各自需求制定相關的標準，各自發布了多項國家標準和行業標準，如國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會主管的GB和GB/T系列國家標準，工業和信息化部主管的HG/T化工行業標準，農業農村部頒布的NY/T農業行業標準，國家質量監督檢驗檢疫總局主管的SN/T出入境行業檢驗檢疫標準等。目前關于緩/控釋肥料、水溶肥料、穩定性肥料、脲醛肥料、腐殖酸肥料、有機–無機復混肥料等一系列新型肥料的國家標準、行業標準已經陸續頒布實施，但是由于標準的制定部門不同，部分標準存在交叉、重復甚至不一致的情況。比如腐殖酸類肥料有8個產品9個標準，各標準中的術語、定義及計算方法均存在不一致情況。而且一些新型肥料相關標準尚未完善，如水溶肥廣泛運用于水肥一體技術，但目前與水溶肥配套的滴灌系統技術標準缺失。標準缺少或不統一等問題阻礙了新型肥料產品生產、流通和使用的有效監管，不利于新型肥料產業的健康快速發展。

施肥主體存在利益矛盾，農民施肥關心收益，而國家關注糧食安全和生態環境保護。因此，需要通過肥料科技創新，大力發展養分效率高、環境友好型的肥料，將農民利益和國家利益統一起來。隨著農業資金投入的大幅增加和農村勞動力的轉移，農業規模化經營進程加快，對肥料產品和施肥技術提出了新的要求，這也是肥料產業技術進步和創新發展的新機遇和挑戰。為推動新型肥料產業高質量發展，肥料產品研發將以綠色增產為主要目標，在滿足農業生產對肥料產品性能的關鍵需求的基礎上，肥料增效技術途徑向高效化、專用化、功能化、精準化和低碳化等方向綜合發展，更加重視學科交叉與融合、產品研發與產業化實現結合。

4.1   肥料研發應用以農業需求為導向

傳統肥料產業發展由工業生產主導，主要關注產品規模及養分濃度等問題，其產品結構和養分結構單一、與作物–土壤–氣候匹配性差、養分利用效率低，難以高效地滿足農業生產的實際需求，導致環境污染、耕地質量下降、農產品品質降低等問題。隨著我國現代農業技術和農業生產結構及農業生產組織的改革與完善，適應農業生產需求的肥料將會成為產業發展的主要方向。農業的需求特征與不同區域土壤、種植體系、農業生產規模、施肥技術與裝備以及經濟社會發展條件等因素密切相關，因此肥料的供應需求也呈多元化。1)我國氣候環境、土壤類型、作物種類、種植模式復雜多樣，區域尺度變異性大，要求肥料養分供應規律與其匹配。糧食作物生產可在優化大量元素配比的基礎上結合中微量元素添加，走資源全量化利用路線，且注重養分速效與緩效的協同。設施栽培的蔬菜瓜類、重要經濟作物及西北嚴重干旱缺水的大田糧油作物生產適用水肥一體化技術，要求配施″高濃度、水溶性、均衡營養、配伍高穩定性″的新型水溶性肥料產品。同時，肥料供應需要適應區域特點，例如東北地區的玉米等糧食作物生產以機械化一次性施肥為主，迫切需要研發非水溶性、多養分元素共存、養分釋放周期長且適用于機械施肥裝備的新型緩/控釋肥料品種，而且緩/控釋肥包膜材料的設計和研發需要滿足旱田和水田等不同土壤條件。西北、東北等干旱寒冷區域在有機物料還田情況下，應重視研發應用具有抗旱、耐低溫特性的有機物料腐熟菌劑等特色微生物菌劑產品。北方石灰性土壤通常缺乏微量元素鐵和鋅，而南方酸性土壤通常缺乏中量元素鈣和鎂等，另外一些農產品有特殊著色要求，針對新型肥料配方設計就需要大量、中量及微量元素協同配伍，并針對性地添加氨基酸、海藻酸和腐殖酸等生物活性物質，實現肥料產品全面高效化和專用化。2)施肥方式和施肥技術的發展呈現多元化，如側深施肥、種肥同播等機械施肥，基于飛防技術的噴霧施肥，用于滴灌、噴灌等的水肥一體化施肥等，要求肥料產品的性狀、溶解性、顆粒強度、粒徑等各方面特性與之相匹配，滿足肥料施用過程中的一些關鍵需求，如種肥同播不燒苗、一次性施肥不脫肥、管道化施肥溶解快、機械化施用不堵管等。作物機械側深施肥需要肥料硬度達到特定標準，機械化收獲作業對肥料產品促進作物抗倒伏、集中成熟等有特殊要求，水肥一體化技術要求水溶肥溶解度達到要求，且肥料酸堿性和灌溉水的酸堿性匹配。當前新型肥料產品相關特性的研發尚滯后于快速發展的農業施肥方式和施肥技術，需要進一步探索和完善。3)面向未來農業需求開展前瞻性肥料研發。充分考慮未來國家需求、農業需求、農民需求、農業生產體制變化、氣候變化、肥料資源狀況，以及可能面對的制約國家糧食安全和生態安全的重大生產問題，開展更加高效、更加增產的肥料新產品研發，極端氣候條件、逆境條件下的肥料及施肥技術研究，將信息技術、智慧農業技術融入到新產品、新技術、新裝備研發，為未來農業生產提供科技儲備。

4.2   肥料增效技術實現″養分–土壤–作物–環境″系統的綜合調控 

化肥特別是氮、磷肥投入經過幾十年連續增長，我國農業已走過了僅憑施用單一元素化肥或常規復合肥增產增收的階段，進入了多營養元素協同供應提質增效、綠色發展的新時代，這對肥料產品的創新提出了更高要求。因此，新型肥料功能需要不斷拓展，通過產品創新融入更多的增效途徑，實現″養分–土壤–作物–環境″系統的綜合調控。

4.2.1   營養功能從提高單一養分的有效性向大、中、微量元素綜合調控轉變

我國緩/控釋肥多是以氮元素為核心的肥料，鉀肥或者復合肥中鉀的緩/控釋研究相對較少，未來緩/控釋肥不僅調控氮素釋放，也要注重其他大、中、微量元素增效的調控技術。微生物肥料既要提升主流的固氮、溶磷、解鉀菌劑的效果，也要研發鈣、鎂、鐵、硅等難溶性養分的活化菌劑，如生物硅肥等，通過改善土壤養分的均衡供應實現肥料提升作物品質的潛力。

4.2.2   產品創新從單純注重養分濃度調控向同時注重改善土壤環境和根系吸收拓展

新型肥料的效應由養分濃度、土壤環境和根系吸收能力3個主要因素決定。新型肥料產品研發不僅要優化肥料養分供應，而且要重視改善土壤環境，活化土壤固持養分，強化根系主動吸收養分的能力。作物可通過根系形態改變、根分泌物釋放、菌根系統高效活化利用土壤養分。通過深入理解根際生命共同體互作過程中的物質產生與合成、微生物的生命活動規律，以及關鍵微生物或物質在作物生長過程中所起到的核心調控作用，明確功能菌種及組合應用后對土壤理化性質和生物肥力的影響，構建其與土壤環境的耦合評價技術，并在此基礎上研發和應用新型生物有機肥、微生物菌劑或復合微生物肥料，招募土壤中有益微生物構建功能高效穩定的菌群結構，培肥土壤、改善土壤養分供應結構，提升土壤質量和健康。優化腐殖酸類、海藻酸類、氨基酸類等增效載體與氮、磷、鉀等化肥配伍技術，通過調控肥料養分在土壤中的釋放、轉化、移動、損失、固定等過程，進一步優化肥料的供肥性，提高肥料利用率。另外，利用一些特定材料對土壤環境變化(如土壤pH、溫度、濕度等)下形狀、滲透速率、識別性能和釋放性能等自身性質響應敏感的特點，利用養分分隔與共存、納米微粒與穩定懸浮、敏感材料與靶向調控等技術，研發環境響應敏感型智能肥料，從而控制肥料養分根據土壤環境變化和作物不同的生長階段來智能精準釋放。

4.2.3   肥料產品功能從養分供應向調控″營養、調理、植?！宥嘣l展

肥料新產品賦予其改善農產品品質、增強作物抗逆能力、保護和改良土壤等功能，是新型肥料產品功能拓展的重要趨勢。集約化、商品化為導向的作物生產對土壤的利用強度高于以往，肥料產品的提質增產作用，不僅需要提供充分的養分供應，還需要健康的土壤和活躍的植物次生代謝，才能在高產的同時，提升需要的產品品質。已有研究發現，一些有機物料的添加可賦予肥料產品額外的功能，提高作物對旱、冷、熱、酸、堿、鹽、病、蟲、連作障礙等的抗逆能力。例如，腐殖酸、氨基酸、海藻酸等生物活性物質可影響植物生長的原生代謝和次生代謝過程，對養分的有效性有雙向調控效應，通過與常規肥料配伍，既調控作物生長環境，又改善作物的養分吸收、同化和利用狀況。把固氮和活化土壤養分的菌劑與生防促生菌劑復合，開發具有三效合一的″肥藥兼效型″復合微生物肥料，緩解連作引起的土傳病害。

4.2.4   研發綠色環保肥料增效材料，降低環境風險

隨著我國可持續農業的推進，在滿足肥料產品關鍵性能的前提下，減少肥料中具有潛在環境副作用的成分，應成為新型肥料研發的主攻方向之一?，F有一些緩/控釋肥、商品有機肥等新型肥料產品因缺乏綠色環保的原料、增效材料或助劑存在一定環境污染風險。例如，包膜肥料中的有機高分子聚合物是土壤微塑料污染的重要來源，聚合物塑料微膠囊粒徑小、難以清除，長期施用導致微塑料在土壤中大量累積。聚合物包膜過程中添加的芳香烴類有毒溶劑在肥料中不可避免的有殘留，進入土壤后會緩慢降解釋放。長期施用硫包膜肥料會引起硫在土壤中的殘留累積，可能造成土壤酸化。采用無害化處理不完全的原料生產的商品有機肥，不同程度地存在重金屬、抗生素、微塑料污染風險。因此，加強肥料原料的無害化處理技術攻關，重視安全、環保、可降解的天然/植物源材料(如植酸類、海洋生物提取物、氨基酸類、微生物發酵代謝物等)，以及新型改性天然高分子材料(如油脂改性、纖維素改性材料等)等高效、環保、價廉的肥料增效劑研發，是新型肥料綠色發展和應用的關鍵突破點。

4.3   新型肥料生產技術工藝體系向綠色低碳轉型

綠色高效新型肥料產品的創制與產業化，不僅是我國″雙碳″戰略和農業綠色可持續發展的要求，也是新型肥料推廣的重要基礎。高效、低碳、環保的新型肥料制造技術體系，需要整個化肥生產周期的材料環?；?、加工低碳化及產品可商業化的有機結合。首先，研究生產原料的綠色低碳生產、高效活化和全量利用技術，以大幅提升礦產資源的肥料化效率。例如，嘗試利用太陽能、風能、海洋能等清潔能源為主的″綠氨″技術生產新型肥料的核心氮養分，實現合成氨的低碳或零碳排放。創新中、低品位磷礦養分的全量化綜合利用技術，采用高溫活化技術綜合利用磷尾礦和渣酸，創制含中微量元素的水溶性磷酸一銨、肥料級聚磷酸銨、聚磷酸鈣鎂、有機磷銨等綠色新型肥料產品。突破低品位固體鉀礦資源的加工和利用技術以及有機鉀肥生產技術，利用鉀長石、霞石、白云母等非水溶性鉀資源制取鉀鹽。其次，針對肥料增效材料或助劑的合成加工，或與原料肥反應過程中存在的產品能耗和污染排放增加等問題，研究更價廉、更高效、更安全的生產工藝，具體到緩/控釋肥，實現生產過程的無溶劑、低排放和零排放是包膜材料和工藝創新發展的重要方向。再次，新型肥料的生產多為傳統氮肥、磷肥、鉀肥或復合肥的二次加工，存在能耗大、資源浪費、成本高、產能低等問題，制約了大規模產業化，亟需通過技術創新，對傳統肥料大型生產裝置進行改造升級，兼顧養分精準配伍，增效劑或助劑添加，結合新材料應用，將新型肥料的生產由常規的原料肥二次加工轉向礦產原料的直接活化加工，構建低廢、低排、低耗的智能化肥料加工和生產等關鍵技術體系。趙秉強團隊通過研發微量高效載體，利用大型化肥生產裝置，成功地一次性生產出含海藻、氨基酸等活性成分的增效尿素，由于避免了二次加工，該產品突破了新型肥料產品產能低、成本高的技術短板，全面推動了尿素、磷銨、復合肥等大宗化肥高效化和產品綠色升級。最后，優化提升現有產業化技術工藝，研發智能化自動控制系統及生產設備控制單元、設備密封技術等，開發連續化自動控制工藝和設備，建立連續化、自動化、智能化、標準化、產業化生產技術體系。

4.4   加強新型肥料統一監管體系建設

總之，推動新型肥料產業的高質量快速發展，需要以我國特色農業需求為導向，根據不同區域農業生產條件，系統分析作物、土壤、氣候及施肥技術裝備等對肥料產品養分配比、形態和特性的需求，通過大數據智能算法進行產品定向設計，聚焦全面營養、減量增效、土壤改良、環保友好的多元化功能性肥料研發，重視學科間深度交叉融合，將植物營養、栽培、育種、植保、生理、微生物、化工、材料等多學科綜合增效技術策略融入到肥料產品中，增強其與農業生產的匹配性，不斷提升產品應用效果、拓展產品功能。加強新型肥料生產過程中高效低耗、綠色環保、低碳低排的原料開發和技術應用，促進肥料產業轉型升級。在實際農業生產過程中，綜合各種肥料的優點，因地制宜制定合適的施肥方案，推動高效肥料新產品落地，實現作物高產、土壤培肥、環境保護和資源可持續利用協調發展。加強新型肥料生產、銷售和使用全鏈條統一監管體系建設，為新型肥料產業高質量健康發展保駕護航。