山东农业大学张民教授:让农民都用得起“贵族肥料”的专家!


来源:粉体人

[导读]  山东农业大学,张民教授让肥料“智能控释。

张民:山东农业大学教授,博导


 

一、专家介绍:

 

中国粉体网讯 张民,1982年1月毕业于山东农业大学土化系,1989年7月在中科院南京土壤研究所获理学硕士学位。1992年赴美留学,完成了博士和博士后研究, 1996年6月回国后在山东农业大学园艺学博士后流动站做第二站博士后。现任山东农业大学资源与环境学院教授委员会主任、博士生导师,中国土壤学会常务理事,山东土壤肥料学会副理事长,山东省控释肥工程技术研究中心主任,全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会委员。

 

从事新型肥料研制、土壤与环境方面的教学与科研工作。2000年入选国家百千万人才工程第一、二层次。2008年9月获省"发明创业"一等奖,被授予山东当代发明家。2008年获山东省科技进步一等奖。

 

先后主持申请并完成了国家“948”项目两个、农业部跨越计划、农业科技成果转化、国家自然科学基金、博士后基金、留学基金、创新基金、“十一五”和“十二五”国家科技支撑计划、“948”重点项目、教育部骨干教师资助计划、省优秀科学家奖励基金、省科技攻关等项目。已获省部级以上科技奖励12项。

 

二、科研故事

 

2020年金秋时节,山东省泰安市岱岳区马庄镇岳洋农作物专业合作社的几千亩玉米喜获丰收。“播种时用‘种肥同播’技术,玉米生长期间根本不用再施肥,省去了很多工夫,每亩地还节省了几十块钱的种地成本。”泰安岱岳区马庄镇岳洋农作物专业合作社经理薛丽娜说。让薛丽娜这样的农业合作社负责人和种粮大户们推崇的“种肥同播”技术,正是因为有了缓控释肥才得以大力推广。

 

在中国缓控释肥领域,山东农业大学资源与环境学院教授张民是最有话语权的专家之一,他为缓控释肥制定的行业标准、国家标准和国际标准,使中国在缓控释肥技术方面拥有了国际话语权,实现了从引进技术到引领技术的飞跃。

 

1、中国包膜缓控释肥的研制者

 

1992年至1996年,在美国留学期间,张民曾在做柑橘肥料试验时,见识到了包膜缓控释肥的独特魅力,于是一回到国内,他便带着几个学生,用家里做饭的锅,安上小电机,在学院教学楼一间废弃的厕所里,开始了对缓控释肥的研究。

 

第一次进行试验时,树脂刚入锅,就将肥料颗粒粘聚成了疙瘩。于是,他们开始摸索着往树脂里添加各种助剂,改进配方,改变包膜时的温度、转速等。经过无数次的试验和改进,终于使树脂完美地包裹在了肥料上。树脂成分的调节、助剂添加的多少、膜的厚度差异,可使包膜肥料的养分释放满足不同作物的生长需求。历经近一年,张民研制出了数百种热固性和热塑性树脂包膜缓控释肥料小试样品,用于水稻、小麦、玉米、果树、蔬菜等30多种农作物的试验与示范。

 

又经过一年多,张民团队逐步掌握了中试和产业化的各种工艺参数,并开始做用硫磺包膜的缓控释肥。“用硫磺做肥料包膜,膜壳氧化分解后能为植物提供硫素营养,但它比较脆,包膜容易产生裂隙,脱落严重。有一次我们做的样品,运到地里时都碎了,很心疼。”对当初研发的波折,张民记忆犹新。于是,他们着手研究在硫磺膜外再包一层树脂膜。这样不仅更耐抗冲击,也缓解了硫磺的氧化,使养分释放控制更趋于稳定。

 

做肥料包膜,购买树脂投入很大,于是把包膜技术研究透了,张民开始琢磨怎样减少树脂成本,他盯上了二手材料。张民回忆:“各地温室大棚扔掉的塑料薄膜太多了,我们收回来,添加上谷物粉、矿物粉,使包膜成本下降了三分之二,而且控释调控也更加精准。”

 

“十二五”期间,张民团队研制出用秸秆、淀粉、植物油等生物基材料替代石化类包膜材料方案,生产成本大幅度降低。“十三五”期间,团队研制出了促生、抗逆、保水等功能型缓控释肥,可实现增效剂负载靶向施用、长效控释和协同增效,为解决因非生物胁迫导致的肥料利用率低下问题提供了新的思路与途径。

 

“膜材绿色环保、低成本易获得、高效精准控释,是我们在肥料包膜中不断改进的方向。原来包100斤肥料用5斤膜,现在用2斤多。膜薄了,成本就降下来了。现在国外产品最低也得1万元一吨,而国内主流厂家缓控释肥的价格是一吨3200元。”张民说。

 

2、国际缓控释肥标准的制订人

 

张民一直把标准制定作为缓控释肥研制和推广的出发点。在研究的初始阶段,他就十分重视产品标准的制定,保证小试、中试、扩大性生产和产业化产品的质量与国际接轨。1999年,他主持起草制定了《自控缓释肥》企业标准;2007年,国家发改委在这个基础上颁布了《缓控释肥料》行业标准;2009年,国家标准委颁布了《缓释肥料》国家标准。2011年,张民主持制定的《新型包膜缓控释肥施用技术》规程,被农业部定为主推技术在全国大面积推广。


2012年,张民开始主持起草缓控释肥料国际标准。经过专家们反复磋商和技术委员会成员国多轮投票,这个标准在2016年通过ISO审批并颁布实施,标志着我国在缓控释肥领域具有了国际话语权。中国缓控释肥技术及产业化发展相对欧美起步较晚,经过20年奔跑,实现了从专项技术到产能的双超越,开始变为领跑者。

 

深耕缓控释肥领域多年,张民组织团队先后建成了国家工程技术中心、国家工程实验室和国家产业技术创新战略联盟等研发平台,并担任国家缓控释肥工程技术研究中心副主任,获得包括国家科技进步二等奖在内的十几项高层次科技奖励,团队拥有100多项缓控释肥方面的专利。

 

为了中国缓控释肥技术的发展,张民付出了很多。刚开始做研发时,他常常吃住在实验室,妻子也陪着他吃盒饭,多年形成了早出晚归的生活习惯。他虽然年近60岁,但仍旧经常凌晨两三点才离开实验室,甚至连门卫也形成了习惯,听到他出大门的声音时再起来上锁。

 

张民治学严谨,干活拼命,但为人低调,性格谦和,在校内外都有着极佳的口碑,深受学生爱戴和领导的尊敬。因为自己的技术转让,他为学校争取到上千万元的奖学金和科研基金,用于人才培养、学科发展和团队建设。

 

3、奔波在田间的“首席技术员”

 

某一天,烟台莱州市的一个技术员打电话给张民,说一些玉米被“烧苗”了,张民赶过去发现本来应该至少间隔十厘米、在两个斗里分别播入土壤的种子和肥料,被当地使用的播种机强行“拥抱”了,种子和肥料在两个斗里汇入一条管进入了土壤。因为当时不舍得全用缓控释肥,当地采用的是包膜肥料与速效肥的掺混缓控释肥与种子同播,所以造成了“烧苗”现象。

 

张民告诉机播司机、厂家和农民快速调整播种机的构造,缓控释肥生产企业也开始把在大厂家定制的播种机作为给肥料经销商的奖品,快速促进了缓控释肥“种肥同播”技术的大面积推广,张民也成了解决缓控释肥田间问题的“首席技术员”。

 

“作为农业科学家,及时为农民解释好科学问题、解决好生产难题,这个研究才是接地气的、有用处的。”张民说。

 

如今在欧美,因为成本高,缓控释肥还属于“贵族肥料”,仅用于果树、花草、蔬菜等经济作物,而中国则将缓控释肥大面积应用于大田作物,全国玉米种植百分之七八十选用缓控释肥,水稻用缓控释肥比例占到百分之三四十,在小麦种植上也逐步普及开来。

 

4、人民网——张民教授让肥料“智能控释

 

肥料颗粒表面包着“智能膜”,就好像“控肥”的闹钟,农作物什么时候该吃饭了,就释放出一些养分。农作物长身体的时候就多放点,不长的时候就少放点。人们把这种神奇的“控释肥”,称作“智能肥”,比作是农作物的“用餐保姆”、“ 营养顾问”,由它来照顾农作物,既可减少农民的劳作,又使养分的利用率提高,还能大大降低对环境的污染。

 

三、缓控释肥料科普

 

定义:通过采用化学、物理或生物等一系列的手段,延缓施肥过后肥料养分在释放介质中释放速率,使养分可以缓慢或者控制释放,并且可以被植物长期有效吸收的一类肥料。

 

分类:从不同的分类方式和角度出发,缓控释肥料可以划分为不同的类别。目前,研究者按照其制备工艺及原理将其划分为稳定型、化学合成型、物理包膜型、吸附型和基质型。

 

成果:山东农业大学张民等人以废旧的回收塑料为材料,加入多种添加剂,合成了一种新型热塑性树脂,并将该热塑性树脂均匀涂覆到硫包衣尿素肥料颗粒表面,制备出一种可以快速固化成膜的包膜型缓控释肥料,不同的种植实验表明,该肥料可以有效地延长肥料养分的释放时间,且能够降低三分之一左右的施肥量。国内金正大肥料公司则以此技术为基础,实现了热塑性树脂包膜型缓控释肥料的工业化生产。2005年,华南农业大学姚俊杰等人采用实验室自制的丙烯酸聚合物乳液为材料,对尿素颗粒进行了包膜实验,考察了聚合物乳液成膜后的渗透系数,表明制备的聚合物溶液为优良的包膜剂。

 

近年来,我国缓控释肥料研究者广泛采用天然高分子材料作为缓控释肥料包膜层,以期提高包膜材料在土壤中的降解性能。杨琥等人将纤维素衍生物溶解在有机溶剂中,配制成特定浓度的包膜液,然后将该包膜液涂覆在肥料表面,制备出一种包膜型缓控释肥料。兰州大学柳明珠等人以交联海藻酸钠作为肥料基质,包覆由尿素、磷酸二氢钾和焦磷酸铜钾三者组成的肥料内核,同时以海藻酸钠接枝聚丙烯酸作为外层包膜材料制备了一种具有吸水保水功能的新型的包膜缓控释肥料。该肥料不仅具有良好的缓释效果,还能够提供植物生长所必需的水分。此外,在农用吸水剂中引入海藻酸钠,可以提高农用保水剂在土壤中的降解能力。

 

参考来源:

光明日报,张民:让农民都用得起“贵族肥料”的专家!

人民网,张民让肥料 “智能控释”

冯晨,等:仿生聚合物的合成及其用于多功能缓控释肥的研究,兰州大学

百度百科

 

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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