DOI: 10.11766/trxb202305190196
张福锁, 黄成东, 申建波, 危常州, 马文奇, 吕阳, 鲁振亚, 朱齐超, 石孝均, 侯翠红, 马航. 绿色智能肥料：矿产资源养分全量利用的创新思路与产业化途径[J]. 土壤学报, 2023.
ZHANG Fusuo, HUANG Chengdong, SHEN Jianbo, WEI Changzhou, MA Wenqi, LÜ Yang, LU Zhenya, ZHU Qichao, SHI Xiaojun, HOU Cuihong, MA Hang. Green Intelligent Fertilizer: New insight into making full use of mineral nutrient resources and industrial approach[J]. Acta Pedologica Sinica, 2023.
化肥是粮食的“粮食”，在持续支撑我国粮食生产、改善农产品品质和保障人类营养健康等方面发挥了至关重要的作用。然而，长期以来我国肥料生产主要以市场为导向，注重生产高浓度、水溶性、单一性产品，但随着化肥等投入量的增加，土壤肥力快速提升，中国土壤养分与作物养分需求结构发生重大变化，氮磷钾大量元素的多年持续投入导致土壤养分严重失衡，中微量元素缺乏普遍。与此同时，我国肥料工业发展取得巨大进步，也面临着巨大挑战，在生产过程中出现大量的废弃矿产资源，对环境产生巨大的压力。然而，这些副产物含有大量的必需养分元素和有益元素，如钙、镁、硅等，是农业生产所需养分的很好来源。
“十四五”期间，肥料工业发展进入新时代，肥料创新面临着协同实现粮食安全、资源高效、环境友好、营养健康、绿色低碳的巨大挑战。在此背景下，我们提出了绿色智能肥料的新概念（在这个地方可以插入之前推的公众号文章），绿色智能肥料是指根据作物-土壤-环境相匹配的植物营养调控原理，采用大数据智能算法进行有针对性的定向匹配设计，应用先进绿色制造工艺生产的具有作物根际效应激发、养分精准匹配和矿产资源全量利用的一类新型高品质肥料。绿色智能肥料施入土壤后能够有效激发根际效应，高效挖掘作物的生物学潜力，提升养分利用效率，使肥料匹配土壤、匹配作物、匹配环境条件，是根际生命共同体理论的产品化，实现工业资源全量利用和农业养分资源高效，为新型肥料的创制开辟了新途径。
矿产资源养分全量利用是依据作物-土壤-环境相匹配的植物营养调控原理，针对肥料生产过程所用到的矿产资源，应用先进绿色制造工艺或技术实现对其中的养分资源最大化利用，使其具有提供植物养分的属性。其特点是对肥料生产中矿产养分资源尽可能最大限度地“吃干榨尽、物尽其用”，实现对副产物或传统上认为的废弃物资源高效利用，最大化减少生产环节产生的堆存物及其对环境的影响，并与作物-土壤-环境所需的养分资源相匹配，实现工业生产与农业需求的高度融合。矿产资源养分全量利用是发展绿色智能肥料的初心和重点，也是引领工农业交叉创新、绿色发展的重要切入点。
矿产资源养分全量利用包括五大内涵（图1）：
Fig. 1 Five major connotations of full use of mineral nutrient resources
矿产资源养分全量利用的策略（图2）：
Fig. 2 Strategies for full use of mineral nutrient resources
化肥工业生产过程中出现的资源综合利用水平不高和利用效率低等问题，是限制行业绿色发展的关键卡点，迫切需要推动矿产养分资源的全量利用，并与农业生产应用场景高度匹配，实现工农全链条融合的靶向性生产与应用，从根本上有效解决工业副产物的产生和利用率低的难题，推动农业生产“绿色增产增效提质”目标的实现。矿产资源全量利用研发重点与未来发展方向应涉及：
1）大数据规划布局：农业需求主导的土壤-作物-肥料养分资源需求规划，为养分资源全量利用布局产品制造和区域农业应用提供强有力的数据与规划服务，更均衡地利用好矿产养分资源；
2）工业技术创新：矿产资源全量利用的绿色智能肥料创制新技术和新工艺，重点突破磷矿原矿和尾矿资源全量利用、砂性物料的新型造粒工艺与技术、矿产资源中钙镁硅的活化与全量综合利用、渣酸与萃余酸生产高品质绿色智能肥料技术等；
3）矿产养分资源的价值化与经济性：在绿色发展过程的工业生产技术应用成本、碳交易价值、资源生态效益、农业生产应用效益等，需要大力推动高生态价值兼低成本工业生产技术的产业化规模实现，既而实现对资源的高价值评估与高经济性应用；
4）矿产资源中有害物质剔除与肥料生态安全性：矿产资源伴生着砷、氟、镉等对土壤和作物有害的物质，用其生产肥料需要满足有害物质限量标准要求，有效降低有害物质对土壤-作物系统的负面影响，评估其对土壤-作物系统的潜在影响，确保肥料产品有着足够的生态安全性；
5）肥料标准和资源定价体系：当前绿色智能肥料是在现有复合肥料标准下进行，尚缺少相应的国家或行业肥料标准。需要完善标准体系建设，并重新评估养分资源的定价体系，以利于从工业源头上解决资源副产物或废弃物的高效利用难题，势必促进绿色智能肥料的发展。
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