我国水溶性肥料产业、水溶肥设备的发展与挑战

1.发展水溶性肥料产业的必要性

1.1满足水肥一体化的肥料需求

自2005年以来，我国水肥体化技术普及程度越来越*。“有收无收在于水。收多收少在于肥”。由此可见，发展水肥体化等节水灌溉农业，实现水分供应和水肥耦合，对于作物的优质、*产、*效具有重要作用，水溶性肥料的应用范围也越来越广。随着我国节水农业和现代农业的发展，水肥一体化技术的推广与应用已经成为必然趋势。

1.2发展节水农业的必要性

我国水资源严重短缺，水利部公布的2014年水资源公报显示，我国水资源总量约为2.8万亿米3，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2100米3，仅为世界平均水平的28%左右，是全球人均水资源*贫乏的国家之一。另外，这些有限的水资源在时空分布上很不均匀，南多北少、东多西少，夏秋多、冬春少，占国土面积60%的北方地区拥有的水资源不足全国的20%，农业的季节性、区域性干早缺水问题十分突出。与此同时，我国农业灌溉水资源利用效率低下，由于很多农田大多采用漫灌方式，水资源利用率只有40%，每立方水的粮食生产量只有0.85千克左右，远远低于2千克以上的世界发达国家水平。我国不同区域有效灌溉面积情况如图所示。

图1 我国不同区城有效灌溉面积比率及人均有效灌溉面积

我国是一个缺水农业大国，农田灌溉面积占耕地总面积的56%。 根据我国节水灌溉发展规划预计到2030年，我国人口将达到16亿*峰，所需粮食增长到6.4亿-7.2亿吨，按照现有水平预测，为了满足这种粮食需求，灌溉面积需要发展到0.6亿公顷。此时用水量将从目前的4000亿米3增长到650亿米3我国用于农业的水资源份额也在不断下降，水资源短缺已经成为一个非常严峻的问题。我国过去60年间灌溉用水量与亩均用水量变化趋势如下图：

图2 我国过去60年间灌溉用水量及亩均用水量变化趋势

在水资源严重缺乏的情况下，采用*效、节水的灌溉方式已成为我国农业灌溉技术发展的必然选择，机械化灌溉节水技术的推广也已成为我国缓解水资源危机，实现农业现代化的发展方向。

节水农业是指充分利用自然降水和其他可利用的水资源，采取水利工程和农艺节水综合措施提*水分利用率的农业。其特点是灌溉农业与早地农业的有效结合，*终达到建立*效利用有限水资源的农业体系，其解决的核心问题是提*自然降水和灌溉水的利用效率。我国节水灌溉技术主要包括低压管道输水灌溉技术、喷灌技术、滴灌技术和滲灌技术。低压管道输水灌溉技术是利用低压管道代替渠道输水的、种灌水方法，具有一次性投资少、设备简单，比土渠省水40%，省工、省地、省时，增产效益显著等优点。滴灌技术是将作物生长所需的水分和各种养分适时适量输送到作物根部附近土壤，具有显著节水、增产效果，如与常规沟灌相比，棉花膜下滴灌可节水50%左右，增产15%--25%，肥料利用率提*15%左右。节水农业改变了传统的农业用水方式，根本性地改变了农田种植环境，将引起施肥技术的深刻变革，包括施肥方法、施肥设备、肥料品种，以至于施肥理论等都将随着发生巨大变化。

近年来，我国正在规划实施节水灌溉“四大战役”:①东北节水增粮: 2011年财政部、水利部、农业部启动了东北节水增粮行动，到2015年在黑龙江、辽宁、吉林以及内蒙古东部地区，发展3800万亩*效节水灌溉面积，项目总投资380亿元;②西北节水增效：计划2014-2018年在新疆、甘肃、宁夏、陕西、青海、内蒙古以及新疆兵团发展*效节水灌溉面积2 850万亩，项目总投资约312亿元; 3华北节水压采：总体设计是在2014—2018年间在北京、天津、河北、山西、山东、河南6省(直辖市)实施*效节水灌溉面积3000万亩；④南方节水减排:在南方16个省份开展节水减排方面的规划工作。

随着农业种植模式的转变，规模经营比重增加，经济作物比重增加，适合采用水肥一体化技术的农田、果林、草场、城市园林、护坡等面积不断增加，发展潜力巨大。如果到2020年能够发展到1.5亿亩，年可节水150亿米3，节肥75万吨，总节本增收900亿元。这些节水灌溉工程的建设，为推动我国节水农业和水肥一体化技术发展奠定了良好的基础。

1.3水肥一体化的优点

水肥一体体化是通过灌溉系统将水分和养分结在一起，是实施根区水肥调控的*有效施肥方法，同时也是现代集约农业的一个重要组成部分。一般而言，水肥一体化可以通过漫灌、沟灌、畦灌和滴灌系统应用，但当前水肥一体化技术主要是利用微灌系统（滴灌、喷灌等）和施肥装置而实现，又称为微演施肥，水肥一体化技术具有以下优点（如下图）：

图3 实现根区水肥调控技术的优点

①微灌施肥系统可以在灌水量、灌水时间、施肥量以及施肥时期等方面都达到精准调控，不但可以实现水肥资源的集约利用，还可实现作物产量和品质**组合，提*农作物的产量和质量。

②可按照作物的需要和气候条件调节养分的数量和浓度，减少根区养分淋失从而提*肥料利用效率，节约化肥投人、时间和劳动力，同时它对环境所产生的污染也*小。加压封闭的灌溉系统中，灌溉水全都滲人到作物根层，减少作物棵问蒸发:同时，灌水后土壤水深层渗漏少，**限度地减少了无效的水量损失，水的利用率可以达到75%~95%。

③通过水肥一体化技术的应用，可实现根层养分调控，虽然在前期设备投人方面增加一定的成本，但可实现节本增效，总体折算来看，经济效益可观。

发展水肥一体化技术实现了6个转变，即:①由渠道输水向管道输水转变;②由浇地向给作物供水转变;③由土壤施肥向作物施肥转变;④由水肥分离向水肥耦合转变;⑤由单一技术向综合管理转变;⑥由传统农业向现代农业转变。因此，在水资源十分紧缺的今天，发展水肥体化技术不仅可以减少资源浪费，降低土壤养分的损失，减缓水资源的过度开采，维系整个生态平衡，而且对于观念转变十分重要。

水肥一体化技术的发展呈现3个特点，*先是随着水资源危机的加剧，越来越多的国家重视发展微灌施肥技术，特别是在干旱和半干旱地区发展很快;其次是微灌施肥技术向着更加节约能源和水源的方向发展，促使微灌施肥技术理论和设备的研究不断深人:第三是新技术(如计算机软件、激光、GIS等)不断应用到微灌施肥中，促使微灌施肥向机械化、自动化发展。

1.4水肥一体化推动了水溶性肥料产业的发展

水肥一体化技术因其节水、省肥，越来越受到中央、政府各部门、专家学者和生产商的*度重视。2011年的中央1号文件为发展水溶性肥料提供了良好机遇，全国农业技术推广服务中心将水肥一体化定为全国重点推广的“一号技术”;党的十八大又提出要“大力推进生态文明建设”“大幅度降低能源、水、土地消耗*度，提*利用效率和效益”，这对节水农业和水肥一体化的发展提出了新要求。2013年3月，农业部办公厅专门印发《水肥一体化技术指导意见》，号召全国农业部门和农技推广站大力开展水肥一体化技术推广工作，加速实现农业现代化中的灌溉现代化和施肥现代化。2014 年和2015年中央1号文件也两次相出，大力推广节水技术，全面实施区域规模化*效节水灌溉行动。2015年3月农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，要求到2020年水肥一体化技术推广面积达1.5亿亩，再次推动了我国水肥一体化技术的发展。

水肥一体化技术能够适时、适量地满足作物水分和养分的需求，实现水肥同步管理和*效利用，是我国农业可持续发展的重要支撑技术之一，也是我国发展现代农业，促进农业现代化的重要途径之一。水肥一体化技术将节水、节肥与增产紧密结合，是各国农业增产增效的重要途径。欧洲很多地区并不缺水，但很多国家研究和应用此技术，主要考虑的是该项技术的其他优点，如肥料的*效利用，自动化控制和农业效益提升以及对环境的保护效应。美国、以色列等水肥体化技术发达的国家，采用水肥一体化技术刺激了液体肥产业的发展。水肥一体化技术的推广与施肥方式的转变，推动了我国水溶性肥料产业的不断发展，也加速了我国肥料产业的转型升级。

随着设施化、机械化和自动化等程度的不断提*，水肥体化技术已经逐渐成为现代农业*附加值农作物水肥管理的主流技术，针对作物需求和土壤养分供应特性，实行“总量控制”和“分期调控”的原则，在微灌施肥合理优化灌溉的基础上，实现“少量多次”的供应施肥方式，可以极大地提*水肥的利用效率，但由于一些传统单质肥料和颗粒复合肥的杂质含量较*，时常堵塞滴头等原因，使得杂质含量非常少的完全水溶性肥料市场在*近几年内迅速扩大，一些农户及大型种植基地《如温室果蔬花卉基地》对目前*价格的完全水溶性复合肥料已经开始接受，配合微灌施肥技术这些农户很快发现其施用快捷方便、效果迅速等特点。自2007年以来国内外各种适合于滴灌和叶面施用的水溶性肥料产品不断推出，给产能过剩的肥料市场又带来新的肥料品种，同样也吸引很多企业都加人到水溶性肥料的研发与生产中来，成为近期市场上的热点。随着国家对节水节肥工作的不断深人，水溶性肥料面临着新的发展机遇。

2.新型肥料产业发展的必然选择

我国是世界上**的肥料生产国和消费国。“十二五”以来，我国化肥总量虽然保持快速增长，但没有很好解决产能过利问题，叙肥、磷肥的产能、产量及消费量已居世界*位，钾肥生产联居世界第四。其中:氮肥总量年均增速45%以上，2014年产能6 00万吨(折纯N，下同)，产量4553万吨，尿素实物产量6593万吨:磷肥总产量平均增速1.6%，2014年产能2350万吨(这100%P2O5，下同)，产量1708万吨，磷酸铵实物产量3880万吨，复合肥的实物产量6500万吨，钾肥总保年均增速14.7%,2014年产能677万吨（折100%K2O，下同），产量552万吨，自给率提升至50.3%。目前，我国化肥的年消费量达5996万吨，总量和单位面积施肥量均居世界前列，但化肥的平均利用率只有30%左右，每干克化肥的粮食增产量只有6~8千克，约为世界平均水平的50%。

产能过剩和行业竞争*先表现在新型肥产品的创新和竞争上。其新型肥料种类发展回顾及需求特征见下图：

图4我国新型肥料产业发展历史回顾及需求特征

新型肥料的发展目标在哪里? 2015 年农业部提出了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》，主要通过推进精准施肥。调整化肥使用结构、改进施肥方式，有机肥替代化肥等方面于以实现，因此基于区域作物的标准化能肥、机械化施肥水肥一体化，基于改土促根抗逆提质为目标的功能性肥料和多目标施肥等将得到发展，新型肥料的发展目标则主要围绕以下几个方面开展突破(表2-1)。

①复合化:复合配方、套餐产品、集成技术。

②*效化:有效地满足作物需要，省时、省工，提*工作效率。

③功能化:改土、促根、抗逆、壮苗、除草、保花、保果。

④低碳化:绿色生产，减少环境污染。

表2-1新型 肥料的发展目标及特性分析

随着新型肥料产业的崛起，我国新型肥料产业发展出现了新的趋势。*先，产业集中度提*、产业面拓宽，突出循环经济、资源综合利用、节能降耗与环境友好:其次，原料结构更为合理，并出现基础肥料向资源产地集中、二次加工产品向市场需求地转移的趋势。此外，化肥品种逐渐向*效化、差异化、功能化等多样化方向发展;新型肥料产品的迅速发展，迫切需要区域化作物技术服务加*。

回顾过去，我国化肥行业经历了“以产定销”和“以销定产”时代，步入“以需定产”的全新时期，合作社、规模化农场带来的直销效应，对技术服务提出更*的要求，通过提供“通用的农资产品与个性化的农化服务”，如何降低生产成本、突出通用性、增加生产成本的便利性，加快背销模式的变革，通过技术服务营销占领市场份额，定是将是未来农资市场发展的必然趋势。

发展新型肥料，符合农业*产、优质、低耗和*效的发展方向。新型肥料的发展必须适

应市场的需求，开发生产产品同时全部或部分符合下列条件：①能够直接或间接地为作物提供必需的养分；②调节土壤酸碱度、改良土壤结构、改善土壤性状；③调节或改善作物生长机制；④改善肥料品质和性质，提*肥料利用率。据2014年发布的《中国新型肥料行业发展报告（2014）显示》，2014年国内新型肥料生产企业达到600多家，新型肥料的产量为3500万吨至3700万吨，实现生产总值近900亿元，利润近120亿元，年均增速*子15%，呈现出良好的发展势头，我国已成为世界上新型肥料施用总量**的国家，约占世界总消费量的40%。目前新型肥料产业规模化、品牌化发展特点明显，一些大型企业依靠规模、品牌实现效益增长，行业前十大公司已占到市场份额的40%以上。

施肥方式转变决定了其市场份额的大小。水溶性肥料作为新型肥料的一种，也应该根指市场需求、企业需求、农民需求，不断改进，走可持续发展路线。同时，在国家生态文明建设、节水农业、“一控两减”等政策引导下，*效、优质、低污染、低残留的新型肥料产品将得到广泛应用，水肥一体化发展也将成为我国肥料产业发展的重要方向。因此，开发和经营优质水溶性肥料和*效液体肥料产品将获取巨大的发展空间，水溶性肥料由于完全可以通过精量施用，明显减少肥料的投人总量，与当前“低碳节能”“*效环保”等现代农业理念相吻合，可以说目前水溶性肥料的合理施用正担负着这种使命，随着水肥一体化技术的不断推广以及灌溉设施的完善，完全水溶性肥料在中国的发展前景广阔。

面对化肥行业产能过剩日益严峻的局面，我国肥料行业在节水农业政策与水肥一体化技术推动下，水溶性肥料产业发展迅猛，传统的复合肥企业市场也受到了*烈冲击。水溶性肥料的市场价格从3000元到30000元不等，价格幅度变化大，利润空间大，快速发展的水溶性复合肥使成为更多肥料企业竞争的新领城。面对水溶性肥料产业不断发展的趋势，我国水溶性肥料的市场、技术以及农技准广模式应有一定的方向、创新与突破，进而使我国水溶性肥料产业发展趋于更加合理化与规范化。

3.可持续*效农业发展的需求

随者我国城镇化工作的不断推进，越来越多的农村人口进入城市，从而导致中国的人均耕地面积上升，为农业现模化经营创造了条件。农业规模化经营是实现农业现代化、产业化的一个重要前提。

所谓规模化农业经营，是指士地使用者本着提*经经济效益、降低边际成本、获取规模化优势的目标所采取的规模化种植，通过一定的资金、技术与人力投入，以及各生产要素间的合理搭配，以实现扩大农业产品的种植面积，提*农作物种植效率，提*农产品附加值的生产目的行为。同时，农业生产也目益呈现出专业化分工局面，由过去的家庭式经济体发展到农业机械、种苗培育、技术支持、专业销售等各司其职的一整套产业链，从而把农业生产者从繁重的各项生产劳动中解放出来，以专心从事种种植方面的工作，并使得集约化土地经营模式下的经济效益不断提*，这些都为农业生产规模化打下了坚实基础。

我国当前农业生产的经营机构比较单一，农村的生产经营模式多为小户型的组成形式。生产经营方式滞后，缺乏市场竞争力，很难适应不断增长的农业市场需求。市场上的农产品也比较初级单一，不适应市场竞争。随着农业商品化的多元要求不断增多，应在农业生产中对产品进行深层次的加工，增加产品多样性和*附加值，拓宽市场，提*竞争力。多元化的生产、经营模式能够彻底解决小农经济遗留下的问题，消除农业生产经营模式中的弊端，主要表现在:

①机械化、科学化生产已成为现代化农业的特征。以耕种为例，20年前土地的耕种、施肥等程序为人工完成，耕作的农民成群结队，耗费和牵制大量劳动力，如今进人了机械化时代，只需几个人作为机械的操作师，便可以*效地完成作业。

②土地流转深人发展。2013年中央1号文件提出，鼓励和支持承包土地向专业大户、家庭农场、农民合作社流转。继续增加农业补贴资金规模，新增补贴向主产区和优势产区集中，向专业大户、家庭农场、农民合作社等新型生产经营主体倾斜。2014年中央1号文件则再度推进土地流转。

③农业家庭农场方兴未艾。2013年中央1号文件**次提出了家庭农场的概念，家庭农场是指以家庭成员为主要劳动力，从事农业规模化、集约化、商品化生产经营，并以农业收入为家庭主要收入来源的新型农业经营主体。到2012年年底，全国家庭农场已达87.7万个，经营土地面积占全国承包耕地总面积的13.4%。2013年年初统计，农业部确定的33个农村土地流转规范化管理和服务试点地区，已有家庭农场6670多个。

④种田大户蓬勃发展。种粮大户是指南方种粮面积在50亩以上，北方种植面积在100亩以上的种植户。据调查，2013年全国种粮大户68.2万户，占全国农户的0.28%;经营耕地面积1.34亿亩，占全国的7.3%。粮食生产专业合作社5.59万个(经工商注册的4. 39万个)，入社社员513万人;经营耕地7 218万亩，占全国耕地总量的4.0%。

随着土地流转进程的加快，越来越多的种植大户和家庭农场通过不断改进种植方式，开展规模化经营和特色种植。为了减少成本投入，种植大户会更加愿意接受省力化*效化的水肥一体化和相匹配的新型*效水溶性肥料。规模化种植者对新型肥料及先进的施肥技术更容易理解和接受，对于推广新型肥料更加理性地选用合理价位的水溶性肥料，且有条件聘请农业专业技术人员，与技术人员直接对接，有能力购买滴灌、喷灌设备，实现水肥一一体化。因此，农业集约化的发展为推广水溶性肥料带来很多商机和便利条件。