液體肥料配肥站介紹及發(fā)展趨勢

涂攀峰，胡克緯，胡義熬，楊依彬，黃旅文，程鳳嫻，張承林，鄧蘭生

（1.仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院 園藝園林學(xué)院，廣東 廣州 510225；2.廣東省液體肥料工程技術(shù)研究中心，廣東 東莞 523135；3.東莞一翔液體肥料有限公司，廣東 東莞 523135；4.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，廣東 廣州 510642）

在糧食增產(chǎn)的大背景下［1］，資源過度消耗，土壤及地下水污染等環(huán)境問題對新時期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提出了更高的要求［2］。我國每年化肥消耗量約占世界總消耗量的35%，667 m2化肥平均施用量是世界平均水平的2倍，化肥施用量高、利用率低等問題極大地限制了我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［3］。精準(zhǔn)施肥［4］是根據(jù)不同區(qū)域的土壤條件、作物產(chǎn)量潛力以及養(yǎng)分管理要求，科學(xué)合理地制定適宜各區(qū)域的作物單位面積施肥限量標(biāo)準(zhǔn)，以減少盲目施肥。2005年我國啟動測土配方施肥補貼項目，旨在提高種植業(yè)科學(xué)施肥水平，但從十幾年來的實際應(yīng)用來看，測土配方施肥受技術(shù)、服務(wù)及受體等影響，推廣普及率低［5］。在農(nóng)業(yè)部《到2020年化肥使用量零增長行動方案》中，精準(zhǔn)施肥被列為“減肥增效”的一項重要途徑，也必將成為今后化肥市場的重要發(fā)展方向。

液體肥料［4-6］營養(yǎng)均衡、效果穩(wěn)定、養(yǎng)分利用率高、配方靈活、安全環(huán)保，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢。在我國，液體肥料屬于剛起步的“新興肥料”；而在發(fā)達(dá)國家，液體肥料的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍。20世紀(jì)30年代，美國率先采用液氨作為液體肥料，取得成功后，自1947年開始大力推廣液體肥料，液體肥料市場占比逐步提高；20世紀(jì)60年代到90年代末，美國固體肥料市場占比從51%下降到10%左右，液體肥料占比從18%上升到55%以上，液體肥料工廠超過3 000家。此外，以色列、荷蘭、德國、英國、丹麥、比利時、澳大利亞、新西蘭、墨西哥、哥倫比亞、巴西、南非等國家都是應(yīng)用液體肥料較多的國家。其中，以色列幾乎100%使用液體肥料。

我國新疆維吾爾自治區(qū)滴灌農(nóng)田面積超過3 500萬畝（233萬hm2），內(nèi)蒙古自治區(qū)滴灌農(nóng)田面積約1 000萬畝（66.7萬hm2），東北地區(qū)遼寧省與吉林省滴灌農(nóng)田面積超過1 000萬畝（66.7萬hm2），同時我國南方的滴灌設(shè)施也在逐年增加。在這樣的背景下，液體肥料結(jié)合灌溉設(shè)施應(yīng)用水肥一體化技術(shù)將擁有非常明顯的優(yōu)勢，如節(jié)水節(jié)肥、增產(chǎn)提質(zhì)、減少勞動力成本等［7］。與傳統(tǒng)固體肥料相比，液體肥料在推廣應(yīng)用中也存在諸多限制，主要是市面上大量的液體肥料產(chǎn)品配方固定，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，廠家無法針對目標(biāo)市場形成可變可靠、響應(yīng)迅速的液體肥料產(chǎn)品。另外，由于液體肥料配送體系不完善，包裝成了重要的限制因素，通常每噸液體肥料的包裝成本在800～3 000元。傳統(tǒng)的桶、瓶、袋及紙箱等包裝方式推高了企業(yè)的生產(chǎn)成本，也容易產(chǎn)生脹氣、吸氣等問題，并且使用完的包裝也成為農(nóng)村的污染源之一。因此，建立一整套液體肥料配肥、配送及施肥系統(tǒng)，將對液體肥料的推廣使用起到極大的促進作用。

隨著《測土配方施肥-配肥服務(wù)點技術(shù)規(guī)范》［8］國家標(biāo)準(zhǔn)的出臺，政策上已經(jīng)認(rèn)可規(guī)范配肥站模式的運作。智能配肥站［9］及液體加肥站［10］是我國現(xiàn)階段兩種最主要的配肥站運營模式。

智能配肥站主要提供定制化的固體摻混肥，結(jié)合測土配方數(shù)據(jù)庫，只需在配肥機上輸入相對應(yīng)的種植戶信息，即可通過系統(tǒng)計算出最優(yōu)化的配方肥方案，其在實際應(yīng)用中也存在一些弊端，一是檢測周期長；二是在規(guī)模種植區(qū)無論撒施還是結(jié)合水肥一體化施用都將消耗大量勞動力，如運肥、倒肥、溶肥等；三是肥效出現(xiàn)問題時，由于缺乏配套的檢測系統(tǒng)，基本上很難及時糾正；四是如果沒有適配的施肥裝置，養(yǎng)分均勻性很難得到保證。

液體加肥站是近些年興起的一種液體肥的生產(chǎn)銷售模式。生產(chǎn)廠家根據(jù)當(dāng)?shù)刂饕N植作物各個生育期的養(yǎng)分需求特征配制好不同生育期專用液體配方肥，如旺苗肥、膨果肥等，零售商使用類似于加油站的銷售模式，種植戶可以根據(jù)自身需要自主選擇。但是，傳統(tǒng)的加肥站本質(zhì)上并不屬于配肥站的范疇。其實際上是將工廠生產(chǎn)好的液體肥料運輸?shù)戒N售站點，通常使用液罐或者水桶進行分裝。雖然建設(shè)成本很低，但是其銷售的液體肥料產(chǎn)品配方往往只有簡單的幾個作物不同生長階段的配比，只適用于一些規(guī)模較小的散戶，經(jīng)濟價值與施用價值都很難得到體現(xiàn)。

目前我國已經(jīng)有諸多農(nóng)資企業(yè)開始著力在測土配肥的方向發(fā)力。例如中國中化集團有限公司農(nóng)業(yè)事業(yè)部打造的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)項目MAP（Modern Agriculture Platform）戰(zhàn)略，通過當(dāng)?shù)胤?wù)站為客戶設(shè)計出具有針對性、差異化的全程作物營養(yǎng)方案，其服務(wù)內(nèi)容包含了土壤養(yǎng)分檢測、全自動配肥和施肥等。云南云天化股份有限公司也在多地布局了智能配肥站與液體加肥站，這些模式都為測土配方施肥的觀念下沉起到積極的促進作用。

1 液體肥料配肥站配肥、配送及施肥系統(tǒng)組成

1.1 養(yǎng)分檢測單元

配肥站的核心是“配”，要想更好地實現(xiàn)“配”就必須有獨立的“測”，其中“測”包括“測土”與“測葉”。測土的目的是了解土壤基本參數(shù)，包括養(yǎng)分含量、酸堿度、鹽堿度等多項指標(biāo)；測葉的目的是跟蹤肥料在作物上的吸收利用情況，并據(jù)此及時調(diào)整施肥方案。

為落實測土配方施肥技術(shù)，養(yǎng)分檢測仍然為液體肥生產(chǎn)的前提。養(yǎng)分檢測系統(tǒng)分為土壤檢測系統(tǒng)及植株養(yǎng)分速測系統(tǒng)。土壤檢測系統(tǒng)依賴于目前較成熟的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過在地塊布置一定量的傳感器適時獲取目標(biāo)土壤的相關(guān)參數(shù)［11］，如相對濕度、pH、土壤養(yǎng)分等。植株養(yǎng)分速測系統(tǒng)通過采集作物不同生育時期具有代表性的葉片，利用快速檢測工具獲得植株養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)。養(yǎng)分檢測系統(tǒng)為液體肥料的配制提供相應(yīng)的參考，針對不同的地塊根據(jù)作物生育周期制定不同的液體肥料配制方案。

1.2 配肥單元

配肥單元通過養(yǎng)分檢測單元收集的數(shù)據(jù)，結(jié)合大田作物區(qū)成熟的作物種植模型（玉米、馬鈴薯、小麥等）自動計算出每個施肥單元所需的養(yǎng)分配比。配肥單元中設(shè)置氮溶液、磷溶液、鉀溶液、中微量元素原液、有機質(zhì)原液等原料儲備罐，所需的配方液體肥料生產(chǎn)通過自動化控制系統(tǒng)操作各原料罐的肥液進出量，最終所有所需的原料肥液集中到單獨的混配罐中攪拌均勻，混配好后即可直接通過混配罐出口的水泵輸送到配送車輛，再運輸?shù)教镩g施用。整個配肥單元操作簡便，生產(chǎn)快速，自動化控制精準(zhǔn)。具體配肥單元裝置構(gòu)成見圖1。

圖1 液體肥料配肥站配肥單元裝置構(gòu)成

1.3 配送單元

該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可將配肥站設(shè)置在田間地頭，由于是直接輸送到用戶地頭，包裝成本與運輸成本隨之大幅度下降。

對于配肥站輻射半徑外圍的用戶，可以直接通過槽罐車將肥料運送到用肥區(qū)域，包裝成本幾乎為零，運輸成本也大大降低。對于配肥站輻射半徑內(nèi)的規(guī)模種植戶，一般通過埋設(shè)聚氯乙烯（PVC）管輸送肥料，每個用戶的出肥管道口電磁閥通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程控制，其他零散種植戶可以通過噸桶裝載運輸肥料。一般一個小型配肥站可以輻射周邊5萬～10萬畝（3 333～6 667 hm2）的種植區(qū)域。

1.4 田間應(yīng)用單元

配肥站必須解決兩個核心問題，一是配好肥，另一個就是施好肥。因此田間應(yīng)用單元是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，包括田間儲肥罐、自動施肥機等設(shè)備。不同方式輸送到田間的液體配方肥最終保存于田間儲肥罐備用，田間儲肥罐通過自動施肥機與灌溉主管道相連。系統(tǒng)中的施肥機運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過手機、電腦等終端設(shè)備控制，實際應(yīng)用中只需輸入每個輪灌區(qū)的面積、灌溉起止時間即可自動開啟施肥機，用移動終端來監(jiān)控施肥時間和用量。配肥站田間應(yīng)用單元示意如圖2所示。

圖2 液體肥料配肥站田間應(yīng)用單元示意

1.5 質(zhì)量控制單元

目前企業(yè)及經(jīng)銷商運作的配肥站已經(jīng)彰顯出監(jiān)管的嚴(yán)重缺位，政策法規(guī)層面也無具體針對液體肥料配肥站的質(zhì)量管控方案，沒有嚴(yán)格的質(zhì)量控制就無法將液體肥料配肥站真正推廣開來。該系統(tǒng)中對固體原料、原料儲液、成品液體配方肥都有嚴(yán)格的檢測，包括養(yǎng)分含量、pH、EC（可溶性離子濃度）等指標(biāo)，在原料采購、液體肥料生產(chǎn)、配送田間工序都會現(xiàn)場取樣封存，保證農(nóng)戶與配肥站各留存一個成品液體肥料樣品現(xiàn)場封存，以便后期出現(xiàn)糾紛時有據(jù)可查。

2 液體肥料配肥站應(yīng)用效果

內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市烏拉特前旗大佘太鎮(zhèn)馬卜子村現(xiàn)有一個液體肥料配肥站，技術(shù)依托于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)作物營養(yǎng)與施肥研究室和仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院。對農(nóng)戶的土壤檢測后進行配方生產(chǎn)，然后在田間使用自動施肥系統(tǒng)定時定量將液體肥料施用到作物根區(qū)。兩年（2018年和2019年）8塊試驗地的玉米產(chǎn)量和用肥數(shù)據(jù)見表1和表2。

表1 2018—2019年液體配方肥處理8塊試驗地玉米平均產(chǎn)量

由表1可知，與農(nóng)民常規(guī)施肥相比，施用液體配方肥每667 m2玉米產(chǎn)量達(dá)到979.5 kg，增產(chǎn)達(dá)122.1 kg，增幅為14.2%，產(chǎn)量的增加主要是由于施用液體配方肥增加了玉米的穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量，從而提高了單穗質(zhì)量，進而提高產(chǎn)量。

施用液體配方肥在增加玉米產(chǎn)量的同時減少了養(yǎng)分的投入，提高了肥料的利用率。由表2可知，與常規(guī)施肥相比，施用液體配方肥每667 m2減少氮和磷的投入分別為6.66、3.96 kg，減幅分別達(dá)到34.5%、44.0%，鉀的施用每667 m2增加了1.78 kg。從2年的試驗結(jié)果來看，氮和磷不是限制玉米產(chǎn)量的因子，液體配方肥里增加了鉀和中微量元素的投入，做到了平衡施肥，減少了玉米禿尖，增加了百粒質(zhì)量，從而促進了產(chǎn)量的增加。

表2 2018—2019年液體配方肥處理8塊試驗地667 m2平均用肥量

3 液體肥料配肥站應(yīng)用中存在的問題

目前液體肥料配肥站推廣應(yīng)用還需要國家政策的扶持和相關(guān)農(nóng)業(yè)部門的引導(dǎo)。江蘇省是率先開展測土配方施肥智能配肥站服務(wù)模式的省份，實際應(yīng)用中也存在終端配肥機淡季閑置、旺季排隊、價格偏高及產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管不到位等問題［12］。配肥站作為一種新生事物，服務(wù)的監(jiān)督機制、具體養(yǎng)分配方的形成機制、配方肥質(zhì)量的監(jiān)督機制等都需要政策層面加以規(guī)范。

液體肥料配肥站的運作模式與技術(shù)手段仍需要不斷完善，需要聯(lián)合土肥技術(shù)管理部門、液體肥料生產(chǎn)主體與種植戶主體三方共同搭建農(nóng)情共享平臺。測土配方施肥最重要的內(nèi)容還是要不斷擴容更新土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，現(xiàn)階段中土壤檢測仍然是一項比較耗時、耗力且成本較高的工作，并且政府機構(gòu)與各企業(yè)間的檢測數(shù)據(jù)相對獨立，很難形成區(qū)域的土壤養(yǎng)分大數(shù)據(jù)庫。實際應(yīng)用中，各個配肥站可以采用價格相對低廉、操作便捷的養(yǎng)分速測工具，建立輻射半徑內(nèi)每個種植主體的種植檔案，建立數(shù)據(jù)庫，以便長期跟蹤與服務(wù)。運營模式也可采用P2B2C或者P2C等多種操作模式，增加多個受益主體，將液體肥料配肥站的建設(shè)成本與運營成本分?jǐn)偂?/p>

目前我國北方大田作物種植仍然較依賴于傳統(tǒng)種植經(jīng)驗，如果不及時改變現(xiàn)狀，會對農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效和推進化肥減量施用工作造成影響。傳統(tǒng)種植戶的施肥習(xí)慣改變需要過程，相關(guān)農(nóng)業(yè)部門與涉農(nóng)企業(yè)應(yīng)該加強對種植戶的科學(xué)用肥培訓(xùn)。同時液體肥料配肥站建立在田間地頭，雖然可以方便、快速及有效地服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，但需要各級政府和技術(shù)部門建立完善的規(guī)章制度加以引導(dǎo)和扶持，同時在資金安排和項目配套上給予實施企業(yè)、技術(shù)單位和運營主體一定的傾斜，促進液體肥料配肥站大面積推廣。

4 展望

目前，國際肥料消費正向高濃度、復(fù)合化、液體化、緩效化方向發(fā)展。農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國家農(nóng)業(yè)集約化和產(chǎn)業(yè)化水平高、農(nóng)業(yè)機械化水平高等優(yōu)勢都為液體肥料提供了廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。我國北方大田區(qū)域地勢平坦且種植集中，膜下滴灌等灌溉技術(shù)已大面積推廣，耕作機械化程度也相對較高，各項基礎(chǔ)條件都已經(jīng)非常適合液體肥料的機械化施用。

液體肥料配肥站建設(shè)成本低，實現(xiàn)液體肥料服務(wù)當(dāng)?shù)刈魑?，減少液體肥料運輸成本，且可根據(jù)當(dāng)?shù)氐闹饕魑?、土壤及植株狀況靈活調(diào)整配方，實現(xiàn)肥料利用效率的最大化，并且針對不同作物復(fù)制難度小。液體肥料配肥站在我國北方大田區(qū)域乃至全國規(guī)模種植區(qū)域都有良好的應(yīng)用前景。