1. 引言
国际合作委员会农业面源污染控制课题组研究指出：我国氮肥施用量的一半在被农作物吸收之前就以气体形态逸失到大气中或从排水沟渠流失到水体环境中，造成巨大危害。美国早年的评估报告说：美国面源污染几乎占总污染量2/3，其中农业面源占面源总量的68%~83%，影响到50%~70%受污染或威胁的地表水体。由于化肥对农业生产的重要性和不合理使用对环境的危害性形成一对突出的矛盾，农业农村部《到2025年化肥减量化行动方案》、工信部《关于推进化肥行业转型发展的指导意见》等相关政策，要求肥料朝着更高效、安全、环保的方向发展。
近年来，生态农业绿色发展的理念逐步演变为农业发展观的一场深刻革命，同时也已成为农业供给侧结构性改革的主攻方向。与之配套的化肥“零增长”、减肥增效、有机肥替代化肥等政策要求的陆续出台，也在农资领域掀起了一场“科学用肥，绿色发展”的转型风暴。腐植酸类肥料明显满足绿色发展的特点，它具有改良土壤、提高肥料利用率、节省成本、减少用肥污染、增强作物抗旱抗寒抗病能力，提高作物产量和品质等作用。公司对控失肥配方及工艺进行优化，在现有化肥养分控失技术基础上，特别添加腐植酸类增效剂，开发了增效控失复合肥料，能明显实现农用化肥的绿色化，推动和促进绿色农产品的生产和发展。化肥养分控失技术的研究和应用，进一步降低生产成本，大大增强企业和产品的核心竞争力，产品能够更快速地占领国内市场，尤其是在大田作物上的大面积推广应用，使增效控失复合肥料的需求量和使用量大幅度增加，提高了生产企业经济效益。
2. 增效控失复合肥料的生产
2.1. 增效控失复合肥料的生产工艺流程
先将凹凸棒黏土和生物高分子材料按配比要求充分混合均匀，经辐射改性制得控失剂 [1] ，再按工艺配方将控失剂、增效剂(矿源腐植酸或矿源黄腐酸钾)、钾肥、磷一铵、尿素等原料由电子皮带秤计量后，物料经破碎、均匀混合后送入造粒机内，采用氨酸法造粒工艺，颗粒经干燥、冷却和粗细振动筛分后(大于4.5 mm颗粒返回破碎机、小于2.0 mm细粒送入造粒机、合格颗粒进入包膜机内)，半成品进行防结块包膜处理，在包膜机前端连续分多次喷涂油剂包裹住肥料颗粒表面，包膜机中端用螺旋调速输送机加入防结块剂，经二次包裹防结块剂物料后再进行机器人自动包装，即可制得增效控失复合肥成品。工艺流程方框图见图1。
2.2. 增效控失复合肥料的生产技术指标介绍
2.2.1. 自动配料系统
严格按工艺配方要求计量配料，注意控失剂添加量，组配增效剂、控失剂的几种物料控制好混合时间，它是产品质量重要控制点；投料速度(20万吨/年)以30 t/h生产为宜，确保造粒机内进料速度均匀。
Figure 1. Flow-process diagram of the product production
图1. 产品生产工艺流程图
2.2.2. 造粒系统
尿素熔融温度120℃~130℃，管式反应器温度90℃~130℃，液氨用量15~30 kg/t固体物料，稀硫酸用量16~40 kg/t固体物料 [1] 。
严格控制好造粒物料温度、造粒物料pH值和造粒机出口物料水分，造粒物料成球率达80%~90%，蒸汽压力0.5 MPa~0.8 MPa [1] 。
2.2.3. 干燥系统
采用一段干燥和二段干燥过程，严格控制好进口物料温度和尾气出口温度。
2.2.4. 筛分系统
粗筛网径4.5 mm，细筛网径2.0 mm。
2.2.5. 冷却包装系统
严格控制好冷却机出口物料温度，包膜机出口物料温度。粒径保持在2.00~4.50 mm。
2.2.6. 包膜工序
熔料槽控制温度：70℃~100℃；储油槽控制温度：70℃~100℃。
3. 增效控失复合肥料的技术创新性
增效控失复合肥料是指在生产过程中添加控制主要养分损失的控失剂 [2] 和优质矿源腐植酸或矿源黄腐酸钾，针对减少复合肥料施用后挥发、径流和淋溶 [3] 等损失而研制的一种基于内置分子网的新型复合肥料。矿源腐植酸或矿源黄腐酸钾，与无机化肥(如氮、磷、钾等)配合使用，能固氮、解磷、缓释钾，促使有效成份转化，尽快被作物吸收利用，提高各种有效成份利用率在80%以上。增效控失复合肥料遇水时自组装形成胶体，由于凹凸棒黏土链层状多孔道结构、高比表面积和极大的电荷交换容量，以及该物质与生物高分子材料复配经辐射改性 [4] 增大了其比表面积，提高了胶体的吸附性能，产品施入土壤后，控失剂、化肥、水和土壤微粒多元体系自组装形成微纳分子网网络，通过氢键、表面张力、范德华力和粘滞力的作用“吸附”水分子和溶解其间的化肥营养分子 [5] ，使得体系内许多小分子团聚在一起，放大了空间尺度。我们可以将土壤看做是一座巨大的过滤器，水、控失剂和化肥营养分子“吸附”形成大的团粒，就会被土壤过滤、截留，从而增加其在土壤空隙中运动时的粘滞阻力，根据爱因斯坦粘滞定律，体现在粘滞系数的增大，减缓化肥养分随水流迁移的速率，从而达到控制化肥养分流失的目的 [6] 。
利用淋溶检测技术分析增效控失复合肥产品的亲水性和控失率，制定并备案增效控失复合肥料企业标准。制得的增效控失复合肥料产品养分稳定，控失性能好，大小均匀，不结块、不粘连成团、不粉化，完全符合产品技术指标要求。生产过程不污染环境，零排放或少排放。控失剂和氮磷钾含量调节方便，可适应多品种柔性生产。增效控失复合肥料生产工艺操作简单，技术水平达到国内领先水平。
4. 增效控失复合肥料的应用
近些年公司与全国农技推广服务中心合作，开展的肥料田间试验示范效果表明：与当地农民习惯施肥相比，施用增效控失肥可达到等养分投入增产，减量养分投入稳产的效果；在增产稳产情况下，施用增效控失肥可减少化肥投入；增效控失肥可一次性作底肥施用，实现免追肥或减少追肥次数，节省人工投入，达到省时省工的效果。
4.1. 增效控失复合肥料在水稻上的应用
示范设计：设2个处理，不设重复，每个处理面积为3亩。
处理1：红四方水稻养吧控失肥43% (23-7-13)含优质黄腐酸钾复合肥料50 kg，46%尿素5.5 kg (水稻拔节期追施)；
处理2：当地习惯施肥亩施45% (15-15-15)配方肥50 kg，46%尿素14 kg (分别在拔节、孕穗期分别追施尿素10 kg、4 kg)。
其中43%水稻养吧控失肥和45%配方肥都作为底肥一次性施入。
处理1和处理2具体氮、磷、钾施用量(折纯)见表1。
Table 1. Fertilizer application of different fertilization treatments
表1. 不同施肥处理的施肥量(kg/亩)
4.1.1. 产量分析
由表2可知，根据试验示范的实收产量分析，2个处理的稻谷产量分别719.3 kg/亩和664.5 kg/亩，处理1较处理2增产54.8 kg/亩，增产8.2%，经方差分析，处理1和处理2差异显著 [7] [8] [9] 。
4.1.2. 效益分析
如表3所示，根据示范处理的产量结果和施肥成本计算，处理1的施肥成本175.4元/亩；处理2的施肥成本174.2元/亩。处理1产值1942.1元/亩；处理2产值1793.3元/亩，处理1较处理2节本增效148.8元/亩 [10] 。处理1养分投入为24.03 kg/亩，比处理2低4.91 kg/亩，节肥效果明显 [4] 。
Table 2. Yield level of the production demonstration test
表2. 示范试验的产量水平
注：农田试验，时间：2021年，地点：安徽怀远。
Table 3. Economic benefits of different fertilization treatments on rice
表3. 不同施肥处理水稻的经济效益
注：肥料以当季销售价：45%复混肥2700元/吨，43%养吧控失肥3200元/吨，尿素2800元/吨；稻谷(收后市场收购价) 2.7元/kg计。产投比包括基础地力产值与施肥成本之比。
4.2. 增效控失复合肥料在玉米上的应用
示范设计：设2个处理，不设重复，每个处理面积为2.1亩。
处理1：习惯施肥，亩施红四方增效控失肥46% (26-13-7) 60 kg；
处理2：习惯施肥，亩施51% (28-13-10) 60 kg。
Table 4. Effect of different treatments on maize yield
表4. 不同处理对玉米产量的影响
注：农田试验，时间：2021年，地点：山西原平。
由表4可知，应用红四方增效控失复合肥料的玉米亩产量达到755 kg，而农民习惯施肥亩产量692 kg，每亩增产63 kg，增产率9.1% [11] [12] [13] 。
4.3. 增效控失复合肥料在甘蔗上的应用
示范设计：设2个处理，不设重复，每个处理面积为2.0亩。
处理1：每次亩施红四方硫酸钾型增效控失肥44% (18-8-18) 60 kg，分两次追施；
处理2：习惯施肥，亩施尿素50 kg，氯化钾25 kg，分两次施下。
4.3.1. 不同处理对甘蔗农艺性状的影响
由表5可知，追施红四方硫酸钾型增效控失肥的甘蔗株高270 cm，比农民习惯施肥的长9 cm；茎径为2.78 cm，比农民习惯施肥长0.18 cm；单茎重1.32 kg，比对照重0.17 kg；有效茎78,825条/hm2，比对照多1635条/hm2，产量为104.055 t/hm2，比对照多15.285 t/hm2，增产率达17.22%；经济效益方面，按当前收购价435元/吨计，施用红四方硫酸钾型增效控失肥的是45,263.925元/hm2，比施用农民习惯施肥的每公顷经济效益增加6648.975元。说明施用红四方硫酸钾型增效控失肥料对蔗茎的增长、增粗，单茎重、亩有效茎的增加具有促进作用。
Table 5. Effect of different treatments on sugarcane yield and its components
表5. 不同处理对甘蔗产量及其构成因素的影响
注：农田试验，时间：2020年，地点：广东翁源。
4.3.2. 不同处理对甘蔗的糖份含量及糖锤度的影响
Table 6. Effect of different treatments on sugarcane sugar content and brix content
表6. 不同处理对甘蔗糖份含量和糖锤度的影响
注：农田试验，时间：2020年，地点：广东翁源。
从表6中可以看出，施用红四方硫酸钾型增效控失肥的甘蔗糖锤度为23.68%，比农民习惯施用的增加1.38%；糖份含量为14.86%，比农民习惯施用的增加1.04%；含糖量为15.465 t/hm2，比农民习惯施用的增加3.405 t/hm2。说明甘蔗施用红四方硫酸钾型增效控失肥对甘蔗糖份、锤度、产量及亩含糖量具有促进作用，糖锤度和糖份含量成正比例关系。
5. 结语
红四方增效控失复合肥料在水稻、玉米、果树等多种作物上施用的田间试验示范结果表明其有增产显著、减肥明显、省工省时的特点。将增效控失复合肥料价格控制在合理范围内，农民在不增加或少增加肥料投入成本的情况下，产量仍可增加，农产品品质也得以提高，经济效益明显，推广应用前景极为广阔。因此，大量生产和推广增效控失复合肥料具有重要的意义。
参考文献