“贵族肥料”是如何炼成的

    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。

    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。”（本报记者 赵秋丽 本报通讯员 杨 宇）