绿色智能肥料开发-1

一、肥料与土壤和作物需求的匹配

          绿色智能肥料被定义为是比普通肥料更为理想的肥料，然而给作物提供养分依然是肥料的基本属性。因此，充分了解肥料应用的区域土壤养分特性，结合作物对养分的需求特点（吸收量和吸收动态），并将这些特点集成到肥料的N-P-K养分结构和中、微量元素设计中，使肥料供应作物养分更精准，是绿色智能肥料的基本要求。

  如何做到这一点呢？

  1.了解土壤的氮、磷、钾供应能力。    

          方法可采用公开资料综合分析，也要结合自有试验资料进行确认。绿色智能肥料强调利用大数据进行肥料配方的设计，主要是指这个方面的工作。

  2.了解作物的养分吸收特性。

        如特定区域作物的产量水平，以及在此产量下的养分吸收量。同时，了解作物对不同元素养分的吸收动态特点，如营养生长和生殖生长的养分吸收量和比例。从而有利于确定肥料做基肥/追肥的比例，并结合土壤养分供应量确定氮磷钾养分结构。

  3.营养元素的当季利用率（回收率）。

        虽然肥料利用率这个概念在很多场合下都可能误导施肥决策，但是在充分考虑土壤养分供应量的前提下，对于氮素决策还是很有价值的。对于磷素、钾素，可采用恒量监控法进行施肥量决策。

  4.考虑气候特点。

        气候条件如温度和降水极显著的影响植物的生长发育，以及土壤中养分的转化。总体特点是低温下作物生长迟缓，根系数量少且吸收能力弱，土壤中养分转化也慢。如小春作物在生长过程中，温度越来越低，（在我国气候条件下）降水也越来越少。在作物生长管理中，苗期促苗壮、促根系，待第二年气温回升时，促生长，促产量。而在最冷的季节（12月-春节）基本不施肥，不灌溉，是主要的做法。相应的，在配套的施肥技术上，基肥要施用速效养分，促进苗期生长，而不是传统上认为的只施用迟效养分，由此在基肥的设计中，要有超过全生育期总养分30%的速效养分，以及全部迟效养分。而在第二年的追肥中，由于小春作物几乎全部是生育期短的作物，追肥应全部以速效养分为主。故总体而言，小春作物的肥料应以速效养分为主。相反，大春作物生长期间水热条件好，因此在满足作物总体需求的前提下，可以施用较大比例的迟效养分，起到既营养作物，又培肥土壤，还充分利用迟效养分资源的作用。

        以上只是很简略的描述。其实为了实现肥料科学供肥，还需要缓控释技术、作物生物感应技术、肥料制造技术配合，以及配套优良的施肥技术才能真正做到。后面会逐步阐述。

5. 肥料的形态组合。

        一般而言，作物能吸收离子形态的各种养分。然而作物对不同形态的离子吸收难易程度有差别，由于生理代谢途径不同，对不同形态离子的吸收导致体内物质合成途径、合成强度有差别，并由此导致植物对环境的适应性、抗逆性有差绿色。绿色智能肥料在设计什么时候，要注重利用这些差别，制造最适应作物生长需要的肥料。

        对于氮素而言，作物能吸收氨态氮、硝态氮、酰胺态氮、氨基酸肽氮以及其他小分子量的含氮物。作物吸收铵态氮有助于积累更多的碳水化合物和芳香族化合物，而吸收硝态氮有助于形成更多的有机酸。这些特点是众所周知的。所以对于特定的作物如烟草，肥料中使用硝态氮有助于其品质提升。

        作物吸收氨态氮导致根际酸化，吸收硝态氮导致根际变碱，这是两种形态的氮素在体内生理代谢途径不同造成的。各种作物都有最适合其生长的pH值范围，而土壤的ph也显著地影响土壤中储备的养分的有效性。因此在碱性土壤地区在肥料中使用氨态氮肥，显然比使用硝态氮肥更为合物吸收。

        作物吸收酰胺态氮，除了在体内尿酶的作用下分解为氨从而接续氨代谢途径，还可以在精氨酸酶的催化下转化为精氨酸。植物中，大多数氮都存储在精氨酸中（另外一种储存形态是NO3-）。因此，精氨酸酶将精氨酸代谢为尿素，并通过尿素酶将其进一步水解为氨，涉及氮的循环利用，以满足生长中植物的代谢需求。在这方面，植物的精氨酸酶基本和动物体内的精氨酸酶作用互逆：在动物体内起作用是催化精氨酸转化并释放输尿素，防止氨毒害。在植物体内主要是把尿素转化为精氨酸，完成氮素的储蓄和'再循环。在植物体内，精氨酸还是一氧化氮和多胺的主要前体物质。因此，有理由相信尿素在植物体内的氮储存、氨毒消除、逆境胁迫适应中扮演重要角色。因此过去普遍认为尿素的肥效迟于铵态氮，更迟于硝态氮，在肥料科学中多着眼于促进尿素水解，变成氨态氮的认识，可能是把问题简单化了！

        作物吸收的磷大体上是HPO42-和H2PO4-，其他形态的磷如核苷酸、偏磷酸，亚磷酸也可以吸收，但是不占主要地位。这两种形态都是磷的正磷酸盐，作物吸收的难易程度也是类似的，但是它们在土壤环境中的存在形态则是截然不同的。在酸性土壤中，各种来源的磷，包括水溶性的肥料磷，很快的被土壤中的无定形铁铝化合物、游离的Fe3+、Al3+离子、土壤中的1:1型矿物固定，成为“吸附”态的磷（起初是无定型磷酸铁铝盐，然后转化成晶质的粉红磷铁矿、磷铝石等）。在碱性土壤上，则被游离的Ca2+、Mg2+离子固定而成为“沉淀”态的磷（CaHPO4.2H2O, Ca3(PO4)2, Ca5(PO4)2.OH,等）。上述分析可知，在碱性土壤中，除了施肥的初始阶段，大多数时间作物吸收的是HPO42-，而在酸性土壤上，被“吸附”的磷释放出来更难，很大程度取决于土壤的pH以及根系的竞争性吸收能力，且最终得到的磷形态可能也是一HPO42-为主。因此，可以认为，对于土壤速效磷含量较为丰富（Olsen-P>20 kg kg-1）的土壤，水溶性磷+橘溶性磷的形态组合可以延缓土壤对磷的固定，且肥料携带的橘溶性磷相对而言，比土壤固定的磷活性为高。为此，在肥料中磷形态采取水溶性磷plus橘溶性磷是一种更合理的选择，且在经济上也是有竞争力的。

对于钾而言，目前可选的材料几乎都是水溶性的。但是其陪伴例子可以是氯离子，硫酸根离子，或者是其混合物，它们的成本和对作物的生长发育也是显著不同的。

        因此，从养分形态上着手，开发更为经济有效的肥料品种，是绿色智能肥料初级阶段的一种手段和途径。