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我國水溶性肥料產業、水溶肥設備的發展與挑戰

發表時間:2018-07-13 14:58

1.發展水溶性肥料產業的必要性

1.1滿足水肥一體化的肥料需求

自2005年以來,我國水肥體化技術普及程度越來越高?!坝惺諢o收在于水。收多收少在于肥”。由此可見,發展水肥體化等節水灌溉農業,實現水分供應和水肥耦合,對于作物的優質、高產、高效具有重要作用,水溶性肥料的應用范圍也越來越廣。隨著我國節水農業和現代農業的發展,水肥一體化技術的推廣與應用已經成為必然趨勢。

1.2發展節水農業的必要性

我國水資源嚴重短缺,水利部公布的2014年水資源公報顯示,我國水資源總量約為2.8萬億米3,占全球水資源的6%,僅次于巴西、俄羅斯和加拿大,居世界第四位,但人均只有2100米3,僅為世界平均水平的28%左右,是全球人均水資源最貧乏的國家之一。另外,這些有限的水資源在時空分布上很不均勻,南多北少、東多西少,夏秋多、冬春少,占國土面積60%的北方地區擁有的水資源不足全國的20%,農業的季節性、區域性干早缺水問題十分突出。與此同時,我國農業灌溉水資源利用效率低下,由于很多農田大多采用漫灌方式,水資源利用率只有40%,每立方水的糧食生產量只有0.85千克左右,遠遠低于2千克以上的世界發達國家水平。我國不同區域有效灌溉面積情況如圖所示。

圖1 我國不同區城有效灌溉面積比率及人均有效灌溉面積

我國是一個缺水農業大國,農田灌溉面積占耕地總面積的56%。 根據我國節水灌溉發展規劃預計到2030年,我國人口將達到16億高峰,所需糧食增長到6.4億-7.2億噸,按照現有水平預測,為了滿足這種糧食需求,灌溉面積需要發展到0.6億公頃。此時用水量將從目前的4000億米3增長到650億米3我國用于農業的水資源份額也在不斷下降,水資源短缺已經成為一個非常嚴峻的問題。我國過去60年間灌溉用水量與畝均用水量變化趨勢如下圖:

圖2 我國過去60年間灌溉用水量及畝均用水量變化趨勢

在水資源嚴重缺乏的情況下,采用高效、節水的灌溉方式已成為我國農業灌溉技術發展的必然選擇,機械化灌溉節水技術的推廣也已成為我國緩解水資源危機,實現農業現代化的發展方向。

節水農業是指充分利用自然降水和其他可利用的水資源,采取水利工程和農藝節水綜合措施提高水分利用率的農業。其特點是灌溉農業與早地農業的有效結合,最終達到建立高效利用有限水資源的農業體系,其解決的核心問題是提高自然降水和灌溉水的利用效率。我國節水灌溉技術主要包括低壓管道輸水灌溉技術、噴灌技術、滴灌技術和滲灌技術。低壓管道輸水灌溉技術是利用低壓管道代替渠道輸水的、種灌水方法,具有一次性投資少、設備簡單,比土渠省水40%,省工、省地、省時,增產效益顯著等優點。滴灌技術是將作物生長所需的水分和各種養分適時適量輸送到作物根部附近土壤,具有顯著節水、增產效果,如與常規溝灌相比,棉花膜下滴灌可節水50%左右,增產15%--25%,肥料利用率提高15%左右。節水農業改變了傳統的農業用水方式,根本性地改變了農田種植環境,將引起施肥技術的深刻變革,包括施肥方法、施肥設備、肥料品種,以至于施肥理論等都將隨著發生巨大變化。

近年來,我國正在規劃實施節水灌溉“四大戰役”:①東北節水增糧: 2011年財政部、水利部、農業部啟動了東北節水增糧行動,到2015年在黑龍江、遼寧、吉林以及內蒙古東部地區,發展3800萬畝高效節水灌溉面積,項目總投資380億元;②西北節水增效:計劃2014-2018年在新疆、甘肅、寧夏、陜西、青海、內蒙古以及新疆兵團發展高效節水灌溉面積2 850萬畝,項目總投資約312億元; 3華北節水壓采:總體設計是在2014—2018年間在北京、天津、河北、山西、山東、河南6省(直轄市)實施高效節水灌溉面積3000萬畝;④南方節水減排:在南方16個省份開展節水減排方面的規劃工作。

隨著農業種植模式的轉變,規模經營比重增加,經濟作物比重增加,適合采用水肥一體化技術的農田、果林、草場、城市園林、護坡等面積不斷增加,發展潛力巨大。如果到2020年能夠發展到1.5億畝,年可節水150億米3,節肥75萬噸,總節本增收900億元。這些節水灌溉工程的建設,為推動我國節水農業和水肥一體化技術發展奠定了良好的基礎。

1.3水肥一體化的優點

水肥一體體化是通過灌溉系統將水分和養分結在一起,是實施根區水肥調控的最有效施肥方法,同時也是現代集約農業的一個重要組成部分。一般而言,水肥一體化可以通過漫灌、溝灌、畦灌和滴灌系統應用,但當前水肥一體化技術主要是利用微灌系統(滴灌、噴灌等)和施肥裝置而實現,又稱為微演施肥,水肥一體化技術具有以下優點(如下圖):

圖3 實現根區水肥調控技術的優點

①微灌施肥系統可以在灌水量、灌水時間、施肥量以及施肥時期等方面都達到精準調控,不但可以實現水肥資源的集約利用,還可實現作物產量和品質最優組合,提高農作物的產量和質量。

②可按照作物的需要和氣候條件調節養分的數量和濃度,減少根區養分淋失從而提高肥料利用效率,節約化肥投人、時間和勞動力,同時它對環境所產生的污染也最小。加壓封閉的灌溉系統中,灌溉水全都滲人到作物根層,減少作物棵問蒸發:同時,灌水后土壤水深層滲漏少,最大限度地減少了無效的水量損失,水的利用率可以達到75%~95%。

③通過水肥一體化技術的應用,可實現根層養分調控,雖然在前期設備投人方面增加一定的成本,但可實現節本增效,總體折算來看,經濟效益可觀。

發展水肥一體化技術實現了6個轉變,即:①由渠道輸水向管道輸水轉變;②由澆地向給作物供水轉變;③由土壤施肥向作物施肥轉變;④由水肥分離向水肥耦合轉變;⑤由單一技術向綜合管理轉變;⑥由傳統農業向現代農業轉變。因此,在水資源十分緊缺的今天,發展水肥體化技術不僅可以減少資源浪費,降低土壤養分的損失,減緩水資源的過度開采,維系整個生態平衡,而且對于觀念轉變十分重要。

水肥一體化技術的發展呈現3個特點,首先是隨著水資源危機的加劇,越來越多的國家重視發展微灌施肥技術,特別是在干旱和半干旱地區發展很快;其次是微灌施肥技術向著更加節約能源和水源的方向發展,促使微灌施肥技術理論和設備的研究不斷深人:第三是新技術(如計算機軟件、激光、GIS等)不斷應用到微灌施肥中,促使微灌施肥向機械化、自動化發展。

1.4水肥一體化推動了水溶性肥料產業的發展

水肥一體化技術因其節水、省肥,越來越受到中央、政府各部門、專家學者和生產商的高度重視。2011年的中央1號文件為發展水溶性肥料提供了良好機遇,全國農業技術推廣服務中心將水肥一體化定為全國重點推廣的“一號技術”;黨的十八大又提出要“大力推進生態文明建設”“大幅度降低能源、水、土地消耗強度,提高利用效率和效益”,這對節水農業和水肥一體化的發展提出了新要求。2013年3月,農業部辦公廳專門印發《水肥一體化技術指導意見》,號召全國農業部門和農技推廣站大力開展水肥一體化技術推廣工作,加速實現農業現代化中的灌溉現代化和施肥現代化。2014 年和2015年中央1號文件也兩次相出,大力推廣節水技術,全面實施區域規?;咝Ч澦喔刃袆?。2015年3月農業部制定了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》,要求到2020年水肥一體化技術推廣面積達1.5億畝,再次推動了我國水肥一體化技術的發展。

水肥一體化技術能夠適時、適量地滿足作物水分和養分的需求,實現水肥同步管理和高效利用,是我國農業可持續發展的重要支撐技術之一,也是我國發展現代農業,促進農業現代化的重要途徑之一。水肥一體化技術將節水、節肥與增產緊密結合,是各國農業增產增效的重要途徑。歐洲很多地區并不缺水,但很多國家研究和應用此技術,主要考慮的是該項技術的其他優點,如肥料的高效利用,自動化控制和農業效益提升以及對環境的保護效應。美國、以色列等水肥體化技術發達的國家,采用水肥一體化技術刺激了液體肥產業的發展。水肥一體化技術的推廣與施肥方式的轉變,推動了我國水溶性肥料產業的不斷發展,也加速了我國肥料產業的轉型升級。

隨著設施化、機械化和自動化等程度的不斷提高,水肥體化技術已經逐漸成為現代農業高附加值農作物水肥管理的主流技術,針對作物需求和土壤養分供應特性,實行“總量控制”和“分期調控”的原則,在微灌施肥合理優化灌溉的基礎上,實現“少量多次”的供應施肥方式,可以極大地提高水肥的利用效率,但由于一些傳統單質肥料和顆粒復合肥的雜質含量較高,時常堵塞滴頭等原因,使得雜質含量非常少的完全水溶性肥料市場在最近幾年內迅速擴大,一些農戶及大型種植基地《如溫室果蔬花卉基地》對目前高價格的完全水溶性復合肥料已經開始接受,配合微灌施肥技術這些農戶很快發現其施用快捷方便、效果迅速等特點。自2007年以來國內外各種適合于滴灌和葉面施用的水溶性肥料產品不斷推出,給產能過剩的肥料市場又帶來新的肥料品種,同樣也吸引很多企業都加人到水溶性肥料的研發與生產中來,成為近期市場上的熱點。隨著國家對節水節肥工作的不斷深人,水溶性肥料面臨著新的發展機遇。

2.新型肥料產業發展的必然選擇

我國是世界上最大的肥料生產國和消費國?!笆濉币詠?,我國化肥總量雖然保持快速增長,但沒有很好解決產能過利問題,敘肥、磷肥的產能、產量及消費量已居世界首位,鉀肥生產聯居世界第四。其中:氮肥總量年均增速45%以上,2014年產能6 00萬噸(折純N,下同),產量4553萬噸,尿素實物產量6593萬噸:磷肥總產量平均增速1.6%,2014年產能2350萬噸(這100%P2O5,下同),產量1708萬噸,磷酸銨實物產量3880萬噸,復合肥的實物產量6500萬噸,鉀肥總保年均增速14.7%,2014年產能677萬噸(折100%K2O,下同),產量552萬噸,自給率提升至50.3%。目前,我國化肥的年消費量達5996萬噸,總量和單位面積施肥量均居世界前列,但化肥的平均利用率只有30%左右,每干克化肥的糧食增產量只有6~8千克,約為世界平均水平的50%。

產能過剩和行業競爭首先表現在新型肥產品的創新和競爭上。其新型肥料種類發展回顧及需求特征見下圖:

圖4我國新型肥料產業發展歷史回顧及需求特征

新型肥料的發展目標在哪里? 2015 年農業部提出了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》,主要通過推進精準施肥。調整化肥使用結構、改進施肥方式,有機肥替代化肥等方面于以實現,因此基于區域作物的標準化能肥、機械化施肥水肥一體化,基于改土促根抗逆提質為目標的功能性肥料和多目標施肥等將得到發展,新型肥料的發展目標則主要圍繞以下幾個方面開展突破(表2-1)。

①復合化:復合配方、套餐產品、集成技術。

②高效化:有效地滿足作物需要,省時、省工,提高工作效率。

③功能化:改土、促根、抗逆、壯苗、除草、?;?、保果。

④低碳化:綠色生產,減少環境污染。

表2-1新型 肥料的發展目標及特性分析

隨著新型肥料產業的崛起,我國新型肥料產業發展出現了新的趨勢。首先,產業集中度提高、產業面拓寬,突出循環經濟、資源綜合利用、節能降耗與環境友好:其次,原料結構更為合理,并出現基礎肥料向資源產地集中、二次加工產品向市場需求地轉移的趨勢。此外,化肥品種逐漸向高效化、差異化、功能化等多樣化方向發展;新型肥料產品的迅速發展,迫切需要區域化作物技術服務加強。

回顧過去,我國化肥行業經歷了“以產定銷”和“以銷定產”時代,步入“以需定產”的全新時期,合作社、規?;r場帶來的直銷效應,對技術服務提出更高的要求,通過提供“通用的農資產品與個性化的農化服務”,如何降低生產成本、突出通用性、增加生產成本的便利性,加快背銷模式的變革,通過技術服務營銷占領市場份額,定是將是未來農資市場發展的必然趨勢。

發展新型肥料,符合農業高產、優質、低耗和高效的發展方向。新型肥料的發展必須適

應市場的需求,開發生產產品同時全部或部分符合下列條件:①能夠直接或間接地為作物提供必需的養分;②調節土壤酸堿度、改良土壤結構、改善土壤性狀;③調節或改善作物生長機制;④改善肥料品質和性質,提高肥料利用率。據2014年發布的《中國新型肥料行業發展報告(2014)顯示》,2014年國內新型肥料生產企業達到600多家,新型肥料的產量為3500萬噸至3700萬噸,實現生產總值近900億元,利潤近120億元,年均增速高子15%,呈現出良好的發展勢頭,我國已成為世界上新型肥料施用總量最高的國家,約占世界總消費量的40%。目前新型肥料產業規?;?、品牌化發展特點明顯,一些大型企業依靠規模、品牌實現效益增長,行業前十大公司已占到市場份額的40%以上。

施肥方式轉變決定了其市場份額的大小。水溶性肥料作為新型肥料的一種,也應該根指市場需求、企業需求、農民需求,不斷改進,走可持續發展路線。同時,在國家生態文明建設、節水農業、“一控兩減”等政策引導下,高效、優質、低污染、低殘留的新型肥料產品將得到廣泛應用,水肥一體化發展也將成為我國肥料產業發展的重要方向。因此,開發和經營優質水溶性肥料和高效液體肥料產品將獲取巨大的發展空間,水溶性肥料由于完全可以通過精量施用,明顯減少肥料的投人總量,與當前“低碳節能”“高效環?!钡痊F代農業理念相吻合,可以說目前水溶性肥料的合理施用正擔負著這種使命,隨著水肥一體化技術的不斷推廣以及灌溉設施的完善,完全水溶性肥料在中國的發展前景廣闊。

面對化肥行業產能過剩日益嚴峻的局面,我國肥料行業在節水農業政策與水肥一體化技術推動下,水溶性肥料產業發展迅猛,傳統的復合肥企業市場也受到了強烈沖擊。水溶性肥料的市場價格從3000元到30000元不等,價格幅度變化大,利潤空間大,快速發展的水溶性復合肥使成為更多肥料企業競爭的新領城。面對水溶性肥料產業不斷發展的趨勢,我國水溶性肥料的市場、技術以及農技準廣模式應有一定的方向、創新與突破,進而使我國水溶性肥料產業發展趨于更加合理化與規范化。

3.可持續高效農業發展的需求

隨者我國城鎮化工作的不斷推進,越來越多的農村人口進入城市,從而導致中國的人均耕地面積上升,為農業現?;洜I創造了條件。農業規?;洜I是實現農業現代化、產業化的一個重要前提。

所謂規?;r業經營,是指士地使用者本著提高經經濟效益、降低邊際成本、獲取規?;瘍瀯莸哪繕怂扇〉囊幠;N植,通過一定的資金、技術與人力投入,以及各生產要素間的合理搭配,以實現擴大農業產品的種植面積,提高農作物種植效率,提高農產品附加值的生產目的行為。同時,農業生產也目益呈現出專業化分工局面,由過去的家庭式經濟體發展到農業機械、種苗培育、技術支持、專業銷售等各司其職的一整套產業鏈,從而把農業生產者從繁重的各項生產勞動中解放出來,以專心從事種種植方面的工作,并使得集約化土地經營模式下的經濟效益不斷提高,這些都為農業生產規?;蛳铝藞詫嵒A。

我國當前農業生產的經營機構比較單一,農村的生產經營模式多為小戶型的組成形式。生產經營方式滯后,缺乏市場競爭力,很難適應不斷增長的農業市場需求。市場上的農產品也比較初級單一,不適應市場競爭。隨著農業商品化的多元要求不斷增多,應在農業生產中對產品進行深層次的加工,增加產品多樣性和高附加值,拓寬市場,提高競爭力。多元化的生產、經營模式能夠徹底解決小農經濟遺留下的問題,消除農業生產經營模式中的弊端,主要表現在:

①機械化、科學化生產已成為現代化農業的特征。以耕種為例,20年前土地的耕種、施肥等程序為人工完成,耕作的農民成群結隊,耗費和牽制大量勞動力,如今進人了機械化時代,只需幾個人作為機械的操作師,便可以高效地完成作業。

②土地流轉深人發展。2013年中央1號文件提出,鼓勵和支持承包土地向專業大戶、家庭農場、農民合作社流轉。繼續增加農業補貼資金規模,新增補貼向主產區和優勢產區集中,向專業大戶、家庭農場、農民合作社等新型生產經營主體傾斜。2014年中央1號文件則再度推進土地流轉。

③農業家庭農場方興未艾。2013年中央1號文件第一次提出了家庭農場的概念,家庭農場是指以家庭成員為主要勞動力,從事農業規?;?、集約化、商品化生產經營,并以農業收入為家庭主要收入來源的新型農業經營主體。到2012年年底,全國家庭農場已達87.7萬個,經營土地面積占全國承包耕地總面積的13.4%。2013年年初統計,農業部確定的33個農村土地流轉規范化管理和服務試點地區,已有家庭農場6670多個。

④種田大戶蓬勃發展。種糧大戶是指南方種糧面積在50畝以上,北方種植面積在100畝以上的種植戶。據調查,2013年全國種糧大戶68.2萬戶,占全國農戶的0.28%;經營耕地面積1.34億畝,占全國的7.3%。糧食生產專業合作社5.59萬個(經工商注冊的4. 39萬個),入社社員513萬人;經營耕地7 218萬畝,占全國耕地總量的4.0%。

隨著土地流轉進程的加快,越來越多的種植大戶和家庭農場通過不斷改進種植方式,開展規?;洜I和特色種植。為了減少成本投入,種植大戶會更加愿意接受省力化高效化的水肥一體化和相匹配的新型高效水溶性肥料。規?;N植者對新型肥料及先進的施肥技術更容易理解和接受,對于推廣新型肥料更加理性地選用合理價位的水溶性肥料,且有條件聘請農業專業技術人員,與技術人員直接對接,有能力購買滴灌、噴灌設備,實現水肥一一體化。因此,農業集約化的發展為推廣水溶性肥料帶來很多商機和便利條件。


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