多年來,高濃度磷復肥因其高效而深受市場推崇,既方便運輸,農(nóng)民施用又省時省力,但單施高濃度復肥也帶來很多的危害,主要有以下幾點:一是作物生產(chǎn)需17種必不可少的營養(yǎng)元素,單施高濃度復肥,許多中微量元素不足,造成營養(yǎng)不全面,作物品質下降。二是連年施用高氮復合肥,引起水稻等糧食作物病蟲害連年高發(fā)。施氮肥多,作物葉子變得軟弱多汁昆蟲喜食,使得抗病害作用大的鈣、硅含量相對降低,也易引起高產(chǎn)作物倒伏。不僅如此,當遇到農(nóng)作物病蟲害時,通常利用農(nóng)藥來滅除,對人類健康和食品不利。此外,許多中微量元素不足也是導致作物抗病力下降,引發(fā)病蟲害的主要原因之一。因此不平衡施肥對農(nóng)作物、對人類及動物的健康均可帶來嚴重危害作用。
同時,化肥產(chǎn)業(yè)一味追求高濃度,也帶來磷礦等資源浪費嚴重,面臨短缺等問題。中國科學院院士、廈門大學趙玉芬教授介紹說,我國磷礦儲量僅次于摩洛哥,居世界第2位,我國磷礦消費中,生產(chǎn)磷肥約占75%-85%,黃磷占10%-15%,其他占5%-10%。目前我國磷肥產(chǎn)能大大超過需求量,我國磷資源的減少量每年超過1.33億噸,按這種速度我國磷資源壽命難以維持100年。清華大學材料學院教授蓋國勝介紹說,我國磷礦以中低品位為主,P2O5平均含量<17%,>28%的富礦占6.6%(約維持10年),20%-28%中品位占30%(約維持30年);瘜W磷肥生產(chǎn)主要使用品位>30%的優(yōu)質磷礦,僅2010年消耗優(yōu)質磷3200萬噸;中低品位磷礦因耗酸量大、選礦難度高而廢棄,尾礦堆積成山,污染環(huán)境。可見,我國富礦越來越少,磷資源面臨短缺,然而磷肥產(chǎn)業(yè)要持續(xù)發(fā)展,唯有開發(fā)利用中低品位磷礦。
此外,我國化肥當季利用率偏低,因而單施高濃度復合肥帶來的環(huán)境污染問題日益突出。一般估計,我國中低產(chǎn)田約占我國耕地面積的2/3,高產(chǎn)田占1/3,高產(chǎn)地區(qū)糧食產(chǎn)量和施肥量都很高,過量施肥現(xiàn)象普遍,尤其過量施用氮肥的現(xiàn)象相當普遍,化肥的利用率低、損失率高、增產(chǎn)效果低、環(huán)境負面影響大,而確定高產(chǎn)田適宜施氮量是達到高產(chǎn)高效環(huán)保的關鍵。為此,中科院南京土壤研究所朱兆良院士提出,目前當務之急,需要根據(jù)產(chǎn)量、肥料成本和環(huán)境成本綜合權衡和確定氮肥適宜施用量,提高化肥利用率和增產(chǎn)效果,降低損失和對環(huán)境的影響。
針對目前施用的化學肥料品種過“精”帶來的一系列問題,由13位中科院、工程院院士、15位磷領域專家聯(lián)合提出“我國磷科技發(fā)展關鍵問題與對策”,建議要控制磷肥生產(chǎn)總量,優(yōu)化磷肥產(chǎn)業(yè)結構:一是將我國年生產(chǎn)磷肥總量控制在1000萬噸P2O5以內,國產(chǎn)磷肥自給率保持在90%左右,不足部分可進口調劑。二是將磷肥生產(chǎn)裝置的總產(chǎn)能控制在1200萬噸P2O5以內,預留適當產(chǎn)能未來建設新技術裝置。三是將需利用高品位磷礦生產(chǎn)的高濃度磷復肥產(chǎn)量占磷肥總產(chǎn)量,由目前的85%逐步降至50%;將可利用中品位磷礦的酸性低濃度磷肥(過磷酸鈣、部分酸化磷礦)占磷肥總產(chǎn)量,由目前的13%提高至30%;使可直接利用低品位磷礦的熱法磷肥(鈣鎂磷肥、熔融磷鉀肥),由目前占磷肥總產(chǎn)量的2%提高至20%,這樣就可能使我國磷資源開采壽命延長至500—600年。
專家分析說,國產(chǎn)中低濃度磷肥是加工中低濃度復合肥的基礎原料,由于加工其磷礦品位較低,因而P2O5含量較低,但其中微量元素含量較高。如過磷酸鈣可提供P、Ca、S、Mn、Zn、Cu等養(yǎng)分,已成為我國硫肥的主要來源。鈣鎂磷肥生產(chǎn)可利用P2O516%-26%的低品位礦,該肥料可以提供P、Ca、Mg、Fe、Mn、Zn等多種養(yǎng)分。這一“五谷雜糧”式的中低濃度肥更有利于作物生長和品質的提高。
同時,許秀成還提出,倡導中低濃度、多營養(yǎng)、功能性復肥取代高濃度、高氮復合肥發(fā)展思路,并得到全國鈣鎂磷肥技術進步聯(lián)合體32個單位的一致認同,稱其為今后復合肥料新潮流。
為了推動中低濃度復合肥的發(fā)展,專家提出:一要通過肥料法規(guī)與管理加以引導。我國《復混肥料(復合肥料)》標準(GB15063-2009)將N+P2O5+K2O≥40%的產(chǎn)品稱為高濃度,N+P2O5+K2O≥30%的產(chǎn)品為中濃度,N+P2O5+K2O≥25%的產(chǎn)品為低濃度,并規(guī)定單一養(yǎng)分含量不低于4%。日本將化成肥料、配合肥料養(yǎng)分規(guī)定≥15%,高度化成≥30%,普通化成15%-30%。美國制定的“肥料法規(guī)與管理”要求在包裝上標明不同形態(tài)的N、P、K的含量,并規(guī)定中微量元素可接受的養(yǎng)分含量,如Ca、S為1%,Mg0.5%,B0.2%,F(xiàn)e0.1%等,只有高于養(yǎng)分才能在其他養(yǎng)分中表明。專家認為,日本和美國的有關規(guī)定更為科學、合理,值得借鑒。二要培育中低濃度復合肥市場。尤其普鈣和鈣鎂磷肥等低濃度的磷肥可在資源地施用,避免長途運輸。三要加大創(chuàng)新力度,走出傳統(tǒng)化肥發(fā)展之路。如鄭州大學化工與能源學院與魯西化工合作,建立了年產(chǎn)20萬噸脲硫酸分解磷礦的中濃度、多營養(yǎng)元素、功能性復肥的新裝置,不產(chǎn)生磷石膏的全新生產(chǎn)工藝,將高濃度磷復肥、低濃度酸法磷肥、低濃度熱法磷肥相結合,提供不同形態(tài)的磷,不僅提高產(chǎn)量,而且具有增強抗倒伏能力和減輕病蟲害的功能。再如鄭州大學研發(fā)的以非水溶的鈣鎂磷肥(簡稱FMP)就地制備全水溶性肥料用于灌溉施肥的全新方案,通過生態(tài)工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝使低廉的FMP進入高端全水溶肥領域,并打破了灌溉施肥必須采用高濃度品種的傳統(tǒng)做法,大大降低了施肥成本。