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“贵族肥料”是如何炼成的

来源:光明网 作者:admin 人气: 发布时间:2016-11-15
      摘要:光明日报记者 赵秋丽 光明日报通讯员 杨宇  我国是世界上最大的化肥生产和消费国。施什么肥料,如何科学、合理施肥以保障我国粮食安全,一直是肥料行业研究的焦点。  由山东农业大学、上海化工研究院、金正大

  光明日报记者 赵秋丽 光明日报通讯员 杨宇

  我国是世界上最大的化肥生产和消费国。施什么肥料,如何科学、合理施肥以保障我国粮食安全,一直是肥料行业研究的焦点。

  由山东农业大学、上海化工研究院、金正大集团等单位共同起草的控释肥料国际标准,今年4月15日由国际标准化组织(ISO)正式颁布。

  

  海南琼海嘉积镇,农民在田园里施肥。光明图片/视觉中国

  近日,在北京举行的“控释肥料国际标准颁布实施研讨会”上,工信部原材料工业司副司长潘爱华说:“由我国主导的控释肥料国际标准颁布实施,标志着我国在控释肥领域具有国际话语权,在这些产品和技术的开发与应用上,我们完全达到了国际领先水平。”

  作为安全、高效的肥料之一,我国的控释肥从研究起步到国际领先,正好走过了20年路程。这20年,我们如何不断进行科技创新?记者采访了第一个把控释肥引进中国的著名土壤肥料专家、山东农业大学教授张民。

  与控释肥的第一次接触

  1994年,张民在美国佛罗里达大学做博士后研究时第一次接触到控释肥。这种肥料有三大优势:一是省工,一年只用一次就能满足作物生长需要;二是肥效高,利用率是普通肥料的2至3倍;三是对环境影响小,这也是其最大优点。

  美国从20世纪70年代开始将控释肥用于生产,但主要用于花卉等高档植物,很少用于大田作物,因为一瓶250克左右的控释肥在超市大约卖5美元。当时,控释肥在人们眼中是“贵族肥料”。

  中国的化肥利用率只有30%左右,是发达国家的一半水平。巨大的差距让张民产生强烈责任感。他说:“如果大田里都用上控释肥,对生产和环境的贡献该有多大!”

  控释肥技术的关键在于肥料表面包的那一层膜,肥料可以从膜中慢慢释出。但要想了解这项技术的配方、工艺等非常困难。有一次,张民到一家肥料企业参观,本想到车间看看,却被婉言拒绝。这让他认识到,核心技术必须靠自己创造。

  1996年6月,张民完成了博士后研究。导师还想留他继续工作,而他回国的态度十分坚决:“我要回去造中国的控释肥。”

  艰难闯过技术关

  研究肥料控释技术不容易。这一技术的关键是包膜材料,它既要“封住”肥料又不能“封死”肥料,对配方、工艺有很高要求。膜材料主要成分是树脂,张民买来几十种树脂,加热熔解,尝试添加各种辅料,包到肥料上,然后测定养分在不同温度、湿度等环境下渗透的数据。一开始的试验很不顺利,涂的膜有厚有薄,有的粘在一起,有的透性强,有的透性差。经过反复试验,在一次次失败中总结经验、改进配方和技术,产品终于达到美国、日本等同样肥料的标准。

  生产控释肥还必须控制成本。张民一开始用的树脂是从市场上买来的聚乙烯颗粒等,成本较高。后来他突发灵感:蔬菜大棚每年有大量废弃的棚膜,还有废弃的泡沫包装箱等,不都是很好的膜材料吗?试验证明,这些“废品”渗透性更优,需添加的辅料少,还更易降解。张民团队对包膜技术也不断改进,他们生产硫加树脂包膜,1000公斤肥料只用3公斤树脂膜,与此同时,他们的技术能让热塑性树脂包膜的溶剂回收率提高到99%以上。由于工艺先进,他们研发的控释肥价格只有美国、日本等国家的二分之一至三分之一。

  1999年8月,张民主持完成的“自控缓释肥制作技术及控释机理的研究”通过了专家验收与鉴定。这是我国控释肥研制方面的第一个成果。

  产学研合作推动产业发展

  包膜肥料的配方、工艺已经确定,下一步要解决的是如何把试验成果放大,实现工厂化生产?

  2001年,张民开始了控释肥的中试与示范研究。中试要用更大的流化床,如果从国外进口,需要40万欧元。张民与国内几家机械设备厂合作,研制出一套集日产300公斤的包膜流化床、加热反应釜、恒温气流加热器以及溶剂回收等设备于一体的控释肥生产装置,当时这台设备用了20万元人民币。设备安装调试是在7月份,张民带领青年教师和研究生没日没夜地干,经过一个多月努力,终于生产出合格的产品。

  2002年12月,全国新型肥料学术交流会在深圳举行,与会专家及企业代表倾听了控释肥的研发情况,兴趣浓厚,积极寻求进一步合作研发。金正大公司就是其一。2004年11月,该公司和山东农业大学签订了技术实施许可合同,金正大出资800万元引进山东农大控释肥研究的核心技术。控释肥产业化的大幕正式拉开。

  张民率领研究团队与企业合作,创新了热塑性树脂包膜、热固性树脂包膜、硫加树脂包膜、秸秆液化改性树脂包膜、多层复合树脂包膜等五套核心技术工艺,以及大规模控释肥工业生产装备与智能化自动化生产线,为控释肥产业快速发展提供了有力科技支撑。目前金正大集团缓控释肥产能已达到180万吨,成为全球最大的缓控释肥生产基地。2016年,金正大相继收购了两家欧洲控释肥业的巨头公司,让中国肥料产业“走出去”。

  在企业快速发展的同时,科技创新能力也不断提高,山东农大与金正大等企业、科研单位开展产学研合作,组建了“国家缓控释肥工程技术研究中心”“土肥资源高效利用国家工程实验室”“缓控释肥产业技术创新战略联盟”等研发平台,先后完成课题60余项,获发明专利190余项。缓控释肥施用技术2011年被农业部定为主推技术在全国大面积推广,目前已累计示范推广1.8亿亩,用于小麦、玉米、果树等三十多种农作物。曾经被人们称为“贵族肥料”的控释肥在我国已广泛用于大田生产。

  谈到今后的研究,张民说,下一步要让控释肥具有多种功能,可以与保水剂、与植物生长调节剂结合,促进作物生长和抗逆;还可以与抗病菌剂或生防制剂结合,减少农药使用等。他表示:“我们要用创新占领产业发展制高点,让中国农业努力赶超世界先进水平。”

责任编辑:易祎

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