化肥產(chǎn)品創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

趙秉強(qiáng)，袁 亮

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物營(yíng)養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

肥料(fertilizer)是以提供植物養(yǎng)分為主要功效的物料?；瘜W(xué)肥料(chemical fertilizer)簡(jiǎn)稱為化肥[又稱無(wú)機(jī)肥料(inorganic fertilizer)或礦物肥料(mineral fertilizer)]，是由提取、物理和(或)化學(xué)工業(yè)方法制成的，標(biāo)明養(yǎng)分呈無(wú)機(jī)鹽形式的肥料(硫黃、氰氨化鈣、尿素及其縮締合產(chǎn)品，習(xí)慣上歸為無(wú)機(jī)肥料)(GB/T 6274—2016)?；瘜W(xué)肥料產(chǎn)品創(chuàng)新是建立豐富產(chǎn)品體系和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。從理論上歸納，化肥產(chǎn)品創(chuàng)新主要包括無(wú)效養(yǎng)分有效化和有效養(yǎng)分高效化兩個(gè)過(guò)程。

無(wú)效養(yǎng)分有效化產(chǎn)品創(chuàng)新以植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)為主要理論依據(jù)，其目標(biāo)是將肥料資源中難以被植物吸收利用的無(wú)效養(yǎng)分形態(tài)，轉(zhuǎn)化為容易被植物吸收利用的有效養(yǎng)分形態(tài)。根據(jù)植物必需營(yíng)養(yǎng)元素及其有效吸收形態(tài)理論，針對(duì)養(yǎng)分資源的性質(zhì)，采用不同的工藝技術(shù)方法，創(chuàng)制化肥新產(chǎn)品，為植物提供有效養(yǎng)分。自1843年John Lawes在英國(guó)建立了世界上第一個(gè)過(guò)磷酸鈣磷肥廠起，過(guò)去的170多年間，建立了以合成氨和濕法磷酸為代表的現(xiàn)代化肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和化肥無(wú)效養(yǎng)分有效化產(chǎn)品體系，為世界農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全做出了巨大貢獻(xiàn)?？傮w來(lái)看，20世紀(jì)70年代以前，化肥產(chǎn)品創(chuàng)新以無(wú)效養(yǎng)分有效化過(guò)程為主。化肥有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新的目標(biāo)是化肥產(chǎn)品養(yǎng)分不僅可以被植物吸收利用，而且要實(shí)現(xiàn)高效利用?；视行юB(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新是以植物營(yíng)養(yǎng)與施肥理論為基礎(chǔ)，以農(nóng)業(yè)綠色增產(chǎn)為目標(biāo)，通過(guò)多途徑調(diào)控、多學(xué)科交叉、多策略集成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能化、高效化、綠色化。20世紀(jì)70年代以來(lái)，化肥有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新日益受到重視，其理論、產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品體系不斷豐富和發(fā)展。

植物礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說(shuō)的創(chuàng)立開(kāi)啟了化肥無(wú)效養(yǎng)分有效化產(chǎn)品創(chuàng)新過(guò)程，建立了現(xiàn)代化肥產(chǎn)業(yè)；植物營(yíng)養(yǎng)與施肥理論的發(fā)展為化肥有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新奠定了理論基礎(chǔ)，綠色高效肥料產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大?；十a(chǎn)品創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)化肥產(chǎn)業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)使化肥產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了初始化肥階段(化肥產(chǎn)業(yè)1.0時(shí)代)、低濃度化肥階段(化肥產(chǎn)業(yè)2.0時(shí)代)、高濃度化肥階段(化肥產(chǎn)業(yè)3.0時(shí)代)，不久將全面迎來(lái)綠色高效化肥階段(化肥產(chǎn)業(yè)4.0時(shí)代)。

1 初始化肥階段：化肥產(chǎn)業(yè)1.0時(shí)代

最初級(jí)的化肥階段可定義為“初始化肥”階段，產(chǎn)品主要有草木灰、骨粉或磷礦粉等，其養(yǎng)分濃度低，且有效性較差，屬于原始或初始“化肥”。初始化肥階段是化肥產(chǎn)業(yè)的初級(jí)階段，可視為“化肥產(chǎn)業(yè)1.0時(shí)代”，這一階段持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，幾乎貫穿了整個(gè)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)時(shí)期。

草木灰是植物燃燒后的殘灰，含有大量元素磷、鉀及中微量元素鈣、鎂、鐵等，因其含氧化鈣和碳酸鉀，故呈堿性。早在我國(guó)西周時(shí)期(公元前11世紀(jì)至公元前8世紀(jì))，人們已認(rèn)識(shí)到腐爛的植物或草木灰有利于植物生長(zhǎng)。14世紀(jì)初葉，王禎在《農(nóng)書(shū)·糞壤篇》中把草木灰列為一大類農(nóng)家肥料[1]。草木灰的主要成分是碳酸鉀，故通常被認(rèn)為是鉀肥的一種，是中國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中普遍施用的一種肥料，不僅補(bǔ)充鉀素，還可補(bǔ)充磷、鈣、硅及其他中微量元素，并具有土壤調(diào)理的功能。直至20世紀(jì)70年代，由于我國(guó)化肥短缺，廣大農(nóng)村仍有使用草木灰肥田的習(xí)慣，用作基肥、追肥、蘸根或葉面噴施。迄今，秸稈發(fā)電燃燒后剩余的灰燼，經(jīng)處理后依然被用作肥料或土壤調(diào)理劑。

骨粉和磷礦粉是由動(dòng)物骨骼和磷礦經(jīng)研磨、粉碎而制成的磷肥，加工工藝簡(jiǎn)單。骨粉和磷礦粉是一種難溶性磷肥，磷含量(P2O5)因原料不同而有所差異，通常為20%～30%，肥效緩慢而持久。世界上最早的磷肥是骨粉，中國(guó)早在漢朝(公元前100年)就已知骨粉肥田；在歐洲，Hunter于1775年提議利用骨頭作肥料，到19世紀(jì)30年代前后，在蘇格蘭等地建立了骨肥制造廠，骨粉在英國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家開(kāi)始廣泛應(yīng)用[1]。骨粉主要作基肥施用，第一年的肥效相當(dāng)于過(guò)磷酸鈣的60%～70%[2]。我國(guó)曾對(duì)磷礦粉施用開(kāi)展過(guò)大量而細(xì)致的研究，磷礦粉的肥效取決于磷礦的活性、施用土壤的性質(zhì)和作物類型[3]。中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所采用以施用過(guò)磷酸鈣或鈣鎂磷肥的產(chǎn)量為100，中等供磷強(qiáng)度的磷礦粉的產(chǎn)量為基準(zhǔn)，以平均相對(duì)增產(chǎn)百分?jǐn)?shù)的方法，將植物對(duì)磷礦粉中磷的吸收能力劃分成3種類型：1)吸收能力強(qiáng)的植物，蘿卜、油菜、蕎麥、苕子、豌豆和蝴蝶豆等熱帶綠肥，磷礦粉第一年的相對(duì)肥效在70%～80%；2)吸收能力中等的植物，大豆、飯豆、紫云英、花生、豬屎豆、田菁、玉米、馬鈴薯、芝麻和胡枝子等，相對(duì)肥效在40%～70%；3)吸收能力弱的植物，谷子、小麥、黑麥、燕麥和水稻等，相對(duì)肥效在15%～30%[1]。

目前，草木灰、骨粉/磷礦粉等傳統(tǒng)古老的肥料已逐漸被化學(xué)鉀肥和速效磷肥所替代，在生產(chǎn)中已經(jīng)很少見(jiàn)到。

2 低濃度化肥階段：化肥產(chǎn)業(yè)2.0時(shí)代

化肥產(chǎn)業(yè)升級(jí)的第二個(gè)階段是“低濃度化肥”階段，產(chǎn)品主要有氨水、碳銨、硫銨、過(guò)磷酸鈣、鈣鎂磷肥等，養(yǎng)分含量大多在14%～25%，一般不超過(guò)30%，屬于低濃度化肥。低濃度化肥的生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，20世紀(jì)80年代以前，我國(guó)化肥產(chǎn)業(yè)水平處于低濃度化肥階段，這一階段可稱為“化肥產(chǎn)業(yè)2.0時(shí)代”。

碳酸氫銨(NH4HCO3)簡(jiǎn)稱碳銨，含氮量17%左右，是用氨水吸收二氧化碳制成的。我國(guó)是世界上唯一的碳銨生產(chǎn)國(guó)，因碳銨制造工藝簡(jiǎn)單、投資少、建廠快，根據(jù)國(guó)情，我國(guó)曾于20世紀(jì)50年代中期提出大力發(fā)展小氮肥戰(zhàn)略，1965年成功建立了碳化法合成氨流程制碳酸氫銨新工藝[4]，并迅速推廣應(yīng)用，使碳銨在20世紀(jì)70、80年代，一度成為我國(guó)氮肥的主導(dǎo)品種，最高產(chǎn)量曾達(dá)到1013.8萬(wàn)t (1996年，折純)，占氮肥總產(chǎn)量的50%左右。但是，碳銨因性質(zhì)不穩(wěn)定，極易揮發(fā)損失，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，逐漸被濃度高、性質(zhì)穩(wěn)定的尿素所替代。據(jù)中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)碳銨產(chǎn)量不到100萬(wàn)t (純N)，實(shí)物量500萬(wàn)t，僅占氮肥總產(chǎn)量的2.3%。

氨水(N 14%～17%)也曾是我國(guó)20世紀(jì)60、70年代重要的氮肥品種，但因其性質(zhì)不穩(wěn)定、有腐蝕性、儲(chǔ)運(yùn)和施用不便等問(wèn)題，后來(lái)逐漸被碳銨替代，現(xiàn)已很少見(jiàn)到。

硫酸銨(N 20%～21%)和氯化銨(N 24%～25%)多產(chǎn)自其他化工行業(yè)的副產(chǎn)品，專門(mén)生產(chǎn)硫酸銨和氯化銨產(chǎn)品的企業(yè)不多。硫酸銨主要由煉焦、石油、有機(jī)合成等行業(yè)的回收氨，經(jīng)硫酸中和制得。氯化銨通常是聯(lián)合制堿(蘇打)工業(yè)的副產(chǎn)品。我國(guó)20世紀(jì)70、80年代化肥短缺時(shí)期，硫酸銨和氯化銨大都單獨(dú)施用，但目前主要用作復(fù)合肥生產(chǎn)的輔助原料。據(jù)中國(guó)氮肥工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2018年我國(guó)氯化銨和硫酸銨產(chǎn)量分別占到氮肥總產(chǎn)量的5.3%和7.6%。

普通過(guò)磷酸鈣(single superphosphate, SSP)是低濃度(P2O512%～20%)水溶性磷肥，由磷礦粉經(jīng)硫酸酸化制成。早在1842年英國(guó)人John Lawes就獲得了用硫酸和鳥(niǎo)糞化石生產(chǎn)過(guò)磷酸鈣的專利，并于1843年建廠生產(chǎn)過(guò)磷酸鈣商品肥料。100年后，我國(guó)于1942年在云南省昆明開(kāi)始用昆陽(yáng)磷礦石(P2O537.9%)生產(chǎn)含有效磷(P2O5) 17%的過(guò)磷酸鈣產(chǎn)品，它是我國(guó)第一個(gè)磷肥品種。過(guò)磷酸鈣呈酸性，不僅含有水溶性磷，還可提供硫、鈣等其他中微量元素，在我國(guó)南、北方土壤上均具有很好的增產(chǎn)效果，曾是我國(guó)歷史上施用量最大的磷肥品種，1998年最高產(chǎn)量達(dá)到476萬(wàn)t (P2O5)[5]，占磷肥總產(chǎn)量的71.8%。但是，過(guò)磷酸鈣主要因?yàn)楹琢康?，逐漸被高濃度磷銨所替代。2018年，我國(guó)普通過(guò)磷酸鈣(SSP)產(chǎn)量?jī)H占磷肥總產(chǎn)量的3%。

熱制法生產(chǎn)的鈣鎂磷肥(fused calcium magnesium phosphate, FCMP)含磷(P2O5) 14%～19%，是呈堿性的枸溶性磷肥。鈣鎂磷肥不僅為作物提供磷素，還提供鈣、鎂、硅等營(yíng)養(yǎng)元素，且具有調(diào)理酸性土壤的功能。我國(guó)是世界上鈣鎂磷肥產(chǎn)銷量最大的國(guó)家，最高產(chǎn)量(P2O5)曾達(dá)到120.5萬(wàn)t (1995年)，占磷肥總產(chǎn)量的19.47%[6]。2000年以后，我國(guó)的鈣鎂磷肥產(chǎn)量逐漸下降，大量被高濃度磷肥所替代，生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量由高峰時(shí)期的100多家，下降到目前的不足20家，產(chǎn)量(P2O5)已不足20萬(wàn)t，實(shí)物產(chǎn)量只有100萬(wàn)t左右，僅占磷肥總產(chǎn)量的1%。但是，在我國(guó)土壤酸化和中微量元素缺乏日趨嚴(yán)重的今天，鈣鎂磷肥調(diào)理土壤和提供中微量元素的功能開(kāi)始受到人們的重視，鈣鎂磷肥產(chǎn)品的功能定位和作用也在悄然發(fā)生變化。

總體來(lái)講，20世紀(jì)90年代以前，我國(guó)低濃度肥料產(chǎn)銷量大、占主導(dǎo)地位，曾為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全做出過(guò)巨大貢獻(xiàn)。但是，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，碳銨、硫銨、過(guò)磷酸鈣、鈣鎂磷肥等低濃度化肥逐漸被尿素、磷銨等高濃度品種所替代，20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)化肥產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)入高濃度化肥時(shí)代。另外，在我國(guó)20世紀(jì)70、80年代處于低濃度化肥時(shí)期，長(zhǎng)效碳銨、包裹型緩釋肥料、穩(wěn)定性肥料等高效產(chǎn)品的研發(fā)也開(kāi)始起步發(fā)展，為進(jìn)入2000年后我國(guó)大力開(kāi)展綠色高效肥料的研發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 高濃度化肥階段：化肥產(chǎn)業(yè)3.0時(shí)代

化肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三個(gè)階段是“高濃度化肥”階段，代表性產(chǎn)品主要有尿素、磷銨、氯化鉀和高濃度復(fù)合肥等，這些產(chǎn)品的養(yǎng)分濃度一般都超過(guò)30%，甚至超過(guò)40%，乃至50%，具有濃度高、肥效快、施用方便等優(yōu)點(diǎn)。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)化肥產(chǎn)業(yè)逐漸轉(zhuǎn)型進(jìn)入高濃度化肥階段，這一階段可稱為“化肥產(chǎn)業(yè)的3.0時(shí)代”。

尿素是全球產(chǎn)銷量最大的氮肥品種。當(dāng)前，世界上尿素占到氮肥總量(N)的50%，在我國(guó)比例更大，占到63.5% (2018年)。尿素是酰銨態(tài)氮肥，含N量≥45.0% (GB/T 2440—2017)，由合成氨和二氧化碳在高溫高壓下直接合成。尿素因顆粒大小不同，通常分為小顆粒(直徑0.85～2.80 mm)、中顆粒(直徑1.18～3.35 mm)和大顆粒(直徑2.0～4.75 mm)尿素3種，超大顆粒(直徑4.0～8.0 mm)尿素?cái)?shù)量很少。小顆粒和中顆粒尿素大都作基肥或追肥施用，大顆粒尿素多以摻混(BB)肥的形式施用，也可直接施用。

磷酸銨是目前生產(chǎn)中最常用的高濃度磷肥品種，主要包括磷酸一銨(MAP)和磷酸二銨(DAP)。世界上磷酸銨占磷肥產(chǎn)量(P2O5)的47% (2017年)，在我國(guó)則占到85% (2018年)，比例更高。根據(jù)磷銨國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 10205—2009)，磷酸一銨因生產(chǎn)工藝(料漿法和傳統(tǒng)法)和劑型(顆粒和粉狀)不同，氮(N)含量≥7.0%，磷(P2O5)含量≥41.0%。在我國(guó)，磷酸一銨直接施用的較少(約占10%)，主要用作生產(chǎn)復(fù)合肥(約占70%)或摻混肥(約占20%)的原料。磷酸二銨也因生產(chǎn)工藝(料漿法和傳統(tǒng)法)不同，氮(N)含量≥13.0%，磷(P2O5)含量≥38.0%。在我國(guó)，磷酸二銨以直接施用為主(約占65%)，摻混肥施用為輔(約占35%)。

重過(guò)磷酸鈣(triple superphosphate, TSP)是由磷酸分解磷礦制成的高濃度(P2O540%～50%)磷肥。1872年，德國(guó)首先用濕法磷酸生產(chǎn)含磷(P2O5) 43%～45%的重過(guò)磷酸鈣；1907年，美國(guó)在南卡羅來(lái)納州查爾斯頓建成年產(chǎn)5000 t重過(guò)磷酸鈣廠，首先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)于1976年在廣西柳城磷酸鹽化工廠建成5萬(wàn)t/年熱法重過(guò)磷酸鈣裝置[4]，開(kāi)始生產(chǎn)重過(guò)磷酸鈣。2005年我國(guó)重過(guò)磷酸鈣產(chǎn)量約48萬(wàn)t(P2O5)，占全國(guó)磷肥總產(chǎn)量的4.3%；到2018年，我國(guó)重過(guò)磷酸鈣(TSP)產(chǎn)量接近70萬(wàn)t (P2O5)，仍然占磷肥總產(chǎn)量的4%左右。

硝酸磷肥(nitric phosphate, NP)是由硝酸分解磷礦，經(jīng)氨中和制得的含氮(N 13%～26%)、磷(P2O512%～20%)的復(fù)合肥料。由于硝酸磷肥受生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本高等因素的影響，在我國(guó)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模一直不大。1989年我國(guó)硝酸磷肥產(chǎn)量?jī)H2.1萬(wàn)t (實(shí)物)，占磷肥總產(chǎn)量的比例很??；2005年硝酸磷肥產(chǎn)量62萬(wàn)t (實(shí)物)，占磷肥總產(chǎn)量的0.6%。近年來(lái)，磷銨副產(chǎn)品磷石膏帶來(lái)的環(huán)境壓力逐漸增大，我國(guó)鼓勵(lì)發(fā)展硝酸磷肥。

氯化鉀(MOP，K2O含量60%左右)、硫酸鉀(SOP，K2O含量50%左右)是我國(guó)最主要的鉀肥品種。2017年，我國(guó)鉀肥產(chǎn)量718萬(wàn)t (K2O)，氯化鉀和硫酸鉀分別占到鉀肥總產(chǎn)量的76.2%和21.0%。我國(guó)鉀肥資源不足，鉀肥50%依賴進(jìn)口。

復(fù)合肥料是指氮、磷、鉀3種養(yǎng)分中，至少有兩種養(yǎng)分標(biāo)明量的由化學(xué)方法和(或)摻混方法制成的養(yǎng)分在同一個(gè)顆粒中的肥料(GB/T 15063—2020)；摻混肥料是指氮、磷、鉀3種養(yǎng)分中，至少有兩種養(yǎng)分標(biāo)明量的由干混方法制成的顆粒狀肥料，也稱BB肥(GB/T 21633—2008)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，復(fù)合肥料規(guī)定了N+P2O5+K2O高濃度(≥40.0%)、中濃度(≥30.0%)、低濃度(≥25.0%) 3類養(yǎng)分含量規(guī)格產(chǎn)品(GB/T 15063—2020)，摻混(BB)肥料規(guī)定N+P2O5+K2O養(yǎng)分含量≥35.0% (GB/T 21633—2008)。實(shí)際生產(chǎn)中，復(fù)合肥、BB肥的養(yǎng)分含量多≥40%，甚至超過(guò)50%。高濃度復(fù)合肥用量小，便于機(jī)械化施肥，尤其方便一次性施肥。復(fù)合肥在發(fā)達(dá)國(guó)家起步早，早在1850年，美國(guó)已有氮、磷二元復(fù)混肥料出售[1]，目前發(fā)達(dá)國(guó)家肥料復(fù)合化率已經(jīng)超過(guò)70%。我國(guó)復(fù)合肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步于20世紀(jì)80年代，目前復(fù)合肥比例占到40%。作物專用復(fù)合肥成為復(fù)合肥料發(fā)展的重要方向。2000年以來(lái)，我國(guó)作物專用復(fù)合肥料配方制定的理論方法及靈活配方肥料生產(chǎn)技術(shù)逐步建立，推動(dòng)我國(guó)復(fù)合肥走上了作物專用化道路[7-9]。

相比低濃度化肥，高濃度化肥的生產(chǎn)技術(shù)更為復(fù)雜，裝置大型化，自動(dòng)化水平高，產(chǎn)能大。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，我國(guó)低濃度化肥向高濃度化肥轉(zhuǎn)型升級(jí)的步伐加快，迄今，尿素、磷銨、氯化鉀、復(fù)合肥等高濃度化肥在我國(guó)的化肥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中已占據(jù)主導(dǎo)地位?，F(xiàn)階段，我國(guó)的化肥產(chǎn)業(yè)水平總體上處于高濃度化肥產(chǎn)業(yè)3.0時(shí)代。

4 綠色高效化肥階段：化肥產(chǎn)業(yè)4.0時(shí)代

化肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第四個(gè)階段是“綠色高效化肥”階段。綠色高效化肥的基本特征是養(yǎng)分高效、綠色高產(chǎn)，利于“土壤-肥料-植物-環(huán)境”和諧發(fā)展?；视行юB(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新，將推動(dòng)高濃度化肥產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)。綠色高效化肥階段可稱為“化肥產(chǎn)業(yè)的4.0時(shí)代”。

綠色高效化肥產(chǎn)業(yè)4.0時(shí)代建設(shè)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需從原料、制造、產(chǎn)品、流通和施用5個(gè)環(huán)節(jié)，全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期構(gòu)建綠色肥料產(chǎn)業(yè)體系[10]。1)綠色原料，首先保證制造肥料產(chǎn)品的原料是達(dá)到質(zhì)量安全的，同時(shí)肥料資源的利用方式是可持續(xù)、綠色的，肥料制造過(guò)程中的副產(chǎn)品或廢棄資源應(yīng)當(dāng)?shù)玫胶侠砝谩?)綠色制造，即建立低碳、環(huán)保、資源高效利用的生態(tài)工藝技術(shù)，單位肥料產(chǎn)品的資源消耗少、能耗低、碳排放少，生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保。3)綠色產(chǎn)品，運(yùn)用有效養(yǎng)分高效化產(chǎn)品創(chuàng)新的理論與技術(shù)，將常規(guī)氮肥、磷肥、鉀肥、復(fù)合肥、水溶肥等產(chǎn)品轉(zhuǎn)型升級(jí)為綠色產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分高效、綠色增產(chǎn)、環(huán)境友好。4)綠色流通，肥料從產(chǎn)地到終端用戶的流通環(huán)節(jié)少，流通過(guò)程中的碳排放少。5)綠色施用，施用技術(shù)精準(zhǔn)高效，肥料施用對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響小[10-11]。

我國(guó)尿素、磷銨和復(fù)合肥大宗產(chǎn)品占化肥用量的80%以上，是產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)。自20世紀(jì)50年代開(kāi)始，世界許多國(guó)家都致力于開(kāi)發(fā)綠色高效化肥產(chǎn)品[12-14]，但迄今全球綠色高效化肥占比仍不足10%。主要原因：首先，產(chǎn)品增效途徑單一、增產(chǎn)潛力?。黄浯?，高效產(chǎn)品開(kāi)發(fā)主要集中在氮肥品種上，磷肥及復(fù)合肥增效研究不足；第三，產(chǎn)業(yè)途徑多為二次加工，產(chǎn)能低、成本高，制約大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。因此，破解大宗化肥產(chǎn)品綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)這一世界性難題，需要思路、理論、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)途徑系統(tǒng)性創(chuàng)新。過(guò)去20年間，以推動(dòng)大宗化肥綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)為戰(zhàn)略目標(biāo)，我國(guó)科學(xué)家創(chuàng)立了生物活性載體增效制肥技術(shù)路線，建立了“肥料-作物-土壤”綜合調(diào)控增效的化肥產(chǎn)品創(chuàng)制新理論，突破生物活性增效載體微量高效關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明增值肥料，建立載體與大型化肥裝置結(jié)合一體化生產(chǎn)綠色高效肥料的產(chǎn)業(yè)新途徑，開(kāi)拓增值肥料新產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)量達(dá)1500萬(wàn)t，發(fā)展成為全球最大的綠色高效肥料類型，為推動(dòng)我國(guó)大宗化肥產(chǎn)品全面綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)提供戰(zhàn)略科技支撐[15-16]?；示G色增值技術(shù)入選“2021中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新技術(shù)新產(chǎn)品新裝備—十大新技術(shù)”。

目前，我國(guó)緩/控釋肥料、穩(wěn)定性肥料、脲醛類肥料、增值肥料等綠色高效產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)量超過(guò)2000萬(wàn)t，占農(nóng)田直接施用尿素、磷銨、復(fù)合肥料的20%，每年應(yīng)用面積4000萬(wàn)hm2(6億畝)，作物增產(chǎn)1500萬(wàn)t，節(jié)肥200萬(wàn)t[16-20]。隨我國(guó)“雙碳”和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，高效肥料產(chǎn)品研發(fā)將以綠色增產(chǎn)為主要目標(biāo)，技術(shù)途徑向系統(tǒng)性綜合調(diào)控發(fā)展，肥料產(chǎn)品功能向多元化發(fā)展，增效材料向綠色化發(fā)展，更加重視學(xué)科交叉與融合、產(chǎn)品研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化結(jié)合和滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)肥料產(chǎn)品性能的關(guān)鍵需求[21]。未來(lái)10～20年，我國(guó)綠色肥料產(chǎn)業(yè)體系構(gòu)建將進(jìn)入快車道，大宗尿素、磷銨、復(fù)合肥將大面積轉(zhuǎn)型升級(jí)為綠色高效產(chǎn)品，有望占農(nóng)田直接施用化肥的50%以上，屆時(shí)，我國(guó)將全面迎來(lái)綠色高效化肥產(chǎn)業(yè)4.0時(shí)代。