, 申建波1, 危常州2, 馬文奇3, 張衛(wèi)峰1, 黃成東1, 呂陽1, 張林1, 魯振亞1, 營浩1, 程凌云1, 江榮風1, 屈凌波4, 侯翠紅4, 王辛龍5, 修學峰6, 馬航7    

摘要：肥料作為糧食安全的物質基礎，在支撐我國糧食產量、農產品品質、人類營養(yǎng)健康等方面發(fā)揮了至關重要的作用。邁入新時代，在全國社會經濟特別是工農業(yè)綠色轉型的大好形勢下，肥料創(chuàng)新面臨著協(xié)同實現(xiàn)糧食安全、資源高效、環(huán)境友好、營養(yǎng)健康、綠色低碳的巨大挑戰(zhàn)。為破解這一重大難題，本文提出了綠色智能肥料概念與產業(yè)化途徑，通過系統(tǒng)闡述土壤-植物-微生物-肥料-環(huán)境之間的協(xié)同原理，構建了匹配土壤、匹配作物、匹配氣候環(huán)境條件的綠色智能肥料創(chuàng)制新學術思路，提出了綠色智能肥料的理論框架、關鍵科學問題、研發(fā)路徑以及未來突破的重點，為多學科交叉創(chuàng)新、工農融合全產業(yè)鏈綠色發(fā)展的解決方案設計與實現(xiàn)提供借鑒，旨在推動我國化肥產業(yè)綠色轉型升級，支撐農業(yè)綠色發(fā)展。

Green Intelligent Fertilizer: From Interdisciplinary Innovation to Industrialization Realization

ZHANG Fusuo1 , SHEN Jianbo1, WEI Changzhou2, MA Wenqi3, ZHANG Weifeng1, HUANG Chengdong1, Lü Yang1, ZHANG Lin1, LU Zhenya1, YING Hao1, CHENG Lingyun1, JIANG Rongfeng1, QU Lingbo4, HOU Cuihong4, WANG Xinlong5, XIU Xuefeng6, MA Hang7    

Abstract: As the material basis of food security, fertilizer plays an important role in supporting grain yield, agricultural product quality and human nutrition and health. Stepping into the new era, under the great situation of the national social economy, especially the green transformation of industry and agriculture, fertilizer innovation is facing the great challenge of synergistic realization of multiple objectives including food security, resource efficiency, environmental friendliness, nutrition and health, green and low carbon. In order to solve this major problem, the concept and industrialization pathway of green intelligent fertilizer were put forward in this paper. Through systematically elaborating the interactive principle of soil, plant, microorganism, fertilizer and environment, this study put forward a new academic idea for creating green intelligent fertilizer that matches soil, crops and climate and environmental conditions, and proposed its theoretical framework, key scientific issues, research and development pathways and future breakthroughs of green intelligent fertilizer. This study can provide new insights and reference for the design and implementation of holistic solutions for the green development of the whole industrial chain of multi-disciplinary cross-innovation and integration of industry and agriculture, aiming at promoting the green transformation and upgrading of China's chemical fertilizer industry and ultimately supporting the green development of agriculture.

Key words: Green intelligent fertilizer    Plant nutrition    Rhizosphere processes and regulation    Rhizosphere microbiome    High nutrient use efficiency    Environment    Green low carbon    Sustainable development    

化肥是糧食的“糧食”，是支撐糧食生產與食物安全、綠色生態(tài)與環(huán)境、人類營養(yǎng)與健康，提升人民生活質量和幸福指數的戰(zhàn)略物資，是養(yǎng)活全球78億人的基本保障[1]。進入新時代，綠色發(fā)展成為國家發(fā)展的主旋律，堅持綠色發(fā)展是發(fā)展觀的一場深刻革命，迫切需要在推動經濟社會發(fā)展的同時保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)資源高效利用和綠色低碳環(huán)保，使以往片面追求高投入、高產出、高消耗、高排放的傳統(tǒng)發(fā)展方式走向綠色轉型[2-3]。當前，我國提出了2030年實現(xiàn)“碳達峰”、2060年實現(xiàn)“碳中和”的戰(zhàn)略目標，化肥生產與使用走向綠色低碳勢在必行。

化肥產業(yè)支撐了農業(yè)生產，但同時也是資源消耗大戶，對環(huán)境可持續(xù)性影響較大[4]。據統(tǒng)計，化肥產業(yè)消耗了2%的煤炭、3%的天然氣、80%的磷礦以及60%的硫資源[5]；不合理使用化肥對農業(yè)源氮、磷排放的貢獻分別達到36%和51%，對水體污染的貢獻為24%[6]。此外，我國肥料產業(yè)還涉及科研、服務、流通、管理等領域近240萬人就業(yè)及數億終端用戶——農民的生計，年產值達9 870億元，間接帶動農業(yè)初級產品增值8萬億元、農產品深加工20萬億元和農業(yè)生產性服務2 000億元[4]。由此可見，化肥產業(yè)涉及糧食安全、資源安全、環(huán)境安全、社會穩(wěn)定等國計民生等重大領域，是一個關乎“糧食-資源-能源-環(huán)境”綠色可持續(xù)的萬億級巨大產業(yè)。面對國家發(fā)展新形勢，變革延續(xù)40余年的傳統(tǒng)化肥產業(yè)中工農脫節(jié)、高耗高排、市場單一驅動的生產與發(fā)展方式，轉型為工農融合、全產業(yè)鏈綠色發(fā)展模式，從根本上實現(xiàn)我國化肥產業(yè)的“綠色革命”，創(chuàng)新面向農業(yè)綠色發(fā)展需求，與土壤、作物和氣候相匹配的新一代綠色智能肥料，對于加強化肥工業(yè)與農業(yè)的有效融合，實現(xiàn)農產品優(yōu)質高產、資源高效、生態(tài)環(huán)境健康多目標協(xié)同的農業(yè)綠色發(fā)展具有重大理論與實踐意義[4，7-11]。發(fā)展綠色智能肥料已成為肥料化工領域綠色轉型與產業(yè)變革的重大需求和引領性方向[8]。

本文通過對植物營養(yǎng)學、肥料科學及其化工工藝相關領域新進展的總結和分析，系統(tǒng)剖析了基于土壤-植物-微生物-肥料-環(huán)境協(xié)同的綠色智能肥料創(chuàng)制的新學術思路，提出了多學科交叉創(chuàng)新研究的核心領域-綠色智能肥料的基本概念、理論框架、關鍵科學問題、研發(fā)路徑、未來技術研究與突破的重點，以期引發(fā)對多學科交叉創(chuàng)新、工農融合全產業(yè)鏈解決方案的思考與討論，推動化肥產業(yè)綠色轉型升級，促進相關學科的交叉融合與發(fā)展，為我國農業(yè)現(xiàn)代化建設和第二個百年目標的實現(xiàn)提供科技戰(zhàn)略支撐。

1 創(chuàng)新綠色智能肥料的必要性

過去40年，我國化肥總量保持快速增長。氮肥和磷肥的產能、產量及消費量均居世界首位，實現(xiàn)了自給有余；鉀肥生產躍居世界第四，自給率大幅提升。我國化肥產業(yè)在滿足國內需求的前提下，為全球化肥供應做出了巨大貢獻，提升了我國在化肥生產領域的國際地位。然而，在新形勢下，我國化肥產業(yè)綠色轉型遲緩、發(fā)展相對滯后，與農業(yè)需求匹配度低，已無法滿足“碳達峰、碳中和”和綠色發(fā)展的新需求。

1.1 從歷史演變的角度看，創(chuàng)新綠色智能肥料成為必然選擇

傳統(tǒng)化肥產業(yè)模式難以保障糧食安全與綠色發(fā)展的協(xié)同?；适羌Z食安全的壓艙石，對糧食產量的貢獻率達50% ~ 55%。長期以來，發(fā)展化肥產業(yè)一直作為實現(xiàn)糧食安全的重要國策，促進了我國化肥產業(yè)發(fā)展，化肥生產量與消費量分別占到世界的30%和25%。目前，我國化肥產能過剩，主要以合成氨工藝為主生產高濃度的化學氮肥，而農業(yè)施用不合理，導致氮素年盈余量達1 900萬噸[12]，肥料養(yǎng)分在土壤中過度積累，糧食產量與養(yǎng)分效率僅實現(xiàn)了最大潛力的50%[13]。高濃度氮肥的過量施用，導致1980s—2000s年間農田土壤pH平均下降0.5個單位[14]，酸化面積增加了1.2億畝（1 hm2=15畝），總計達2.9億畝；導致農田活性氮損失達892萬噸/年，約占化學氮肥投入的1/3，其中氨排放貢獻了大氣PM2.5的10% ~ 18%?；钚缘獡p失相關的環(huán)境及人類健康損害成本高達2 800億元/年。與此同時，氣象災害、疫情突發(fā)、市場波動、糧食安全與化肥產業(yè)脆弱性等問題凸顯。由于全球大宗商品價格上漲的帶動，以及異常氣候頻發(fā)導致的農業(yè)消費增加，2020年10月以來化肥價格快速上漲，到2022年年初，尿素價格同比上漲近1倍，磷酸一銨價格增長91%，氯化鉀價格增長190%。為此，中央財政2022年再次為種糧農民一次性補貼資金200億元。盡管各種補貼發(fā)揮了重要作用，但農民的總收益還是難以得到維持，出現(xiàn)了顯著下降的趨勢。因此，傳統(tǒng)化肥產業(yè)以生產高濃度養(yǎng)分為主的發(fā)展模式，已經難以保障糧食安全和綠色發(fā)展的協(xié)同實現(xiàn)。

化肥產業(yè)高耗高排，難以滿足“碳達峰、碳中和”和“綠色發(fā)展”的新需求?；十a業(yè)的自身屬性決定其成為重要的“碳排放”源，在諸多產業(yè)中排名前五。化肥產業(yè)資源消耗大，由于我國天然氣供給嚴重不足，是全球唯一依賴于煤炭為原料的主要化肥生產國，其碳排放因子較天然氣高出50%。而我國的氮磷化肥農業(yè)當季利用效率在全球仍處較低水平，每年氮、磷資源僅有14%、22%最終被消費利用。我國化肥生產與運輸、農業(yè)生產及養(yǎng)殖等多個環(huán)節(jié)產生了大量的碳排放，碳排放量總量達15.2億噸/年，占全國溫室氣體排放總量的15%，遠高于土壤碳固定的2.3億噸/年，實現(xiàn)“雙碳”目標，任務艱巨。

由此可見，傳統(tǒng)化肥產業(yè)模式難以保障糧食安全與綠色發(fā)展的協(xié)同，創(chuàng)新綠色智能肥料成為必然選擇[9]。

1.2 從產業(yè)發(fā)展的角度看，亟需工農融合創(chuàng)新化肥產業(yè)體系

缺乏工農融合的化肥產業(yè)創(chuàng)新體系，難以支撐化肥產業(yè)“綠色革命”。我國化肥產業(yè)創(chuàng)新能力不足，研發(fā)投入和動力缺乏，產業(yè)集中度低，雖然擁有3 000多家生產企業(yè)，但關鍵技術裝備創(chuàng)新、研發(fā)合作平臺、創(chuàng)新引領人才等普遍缺乏，在全球及全國能達到引領性的企業(yè)數量極少。行業(yè)過度競爭，全行業(yè)利潤率長年低于5%，企業(yè)虧損面長期高達30%以上，很多化肥企業(yè)依靠化工產品支撐，化肥變成了“副業(yè)”，如當前鋰電池領域磷酸鐵鋰產業(yè)的快速發(fā)展，使得高品質磷資源的需求和消耗不斷增長，在一定程度上擠壓了磷復肥產業(yè)的發(fā)展空間，使磷復肥的生產工藝也發(fā)生了改變，企業(yè)不得不考慮使用較低品質的磷資源進行肥料生產，使高濃度、高水溶性磷復肥產品生產受到影響。由于專業(yè)的工農融合隊伍很少，農民購肥及如何施肥基本由肥料銷售者基于利潤最大原則進行推薦，而忽視了知識密集型的肥料創(chuàng)新本身，極易出現(xiàn)施肥量大、肥料與農業(yè)需求不匹配的現(xiàn)象。此外，我國肥料管理缺乏法律法規(guī)約束，主要依托農業(yè)農村部相關部門開展有限的管理工作，其力度和效果受到很大局限。而工業(yè)部門主導的肥料標準、行政許可法規(guī)等成為管理主體，嚴重弱化了肥料的農業(yè)和環(huán)境資源屬性，是導致產品匹配度差、應用效率低、環(huán)境風險大的關鍵因素。因此，亟需打造適應綠色發(fā)展要求、工農高度融合的化肥產業(yè)創(chuàng)新體系。

1.3 創(chuàng)新綠色智能肥料是破解化肥產業(yè)綠色發(fā)展瓶頸的突破口

化肥產業(yè)的綠色發(fā)展依賴于化肥產品的創(chuàng)新。長期以來，工業(yè)生產主導著我國化肥產業(yè)的發(fā)展，化肥產品是否匹配農業(yè)需求被忽視。近年來，我國化肥工業(yè)開始轉型，如云南云天化股份有限公司與中國農業(yè)大學合作，2015年成立了云天化植物營養(yǎng)學院、云天化國際植物營養(yǎng)研究院和云天化農業(yè)研究中心，工農融合極大推動了面向農業(yè)需求的化肥生產，并且農業(yè)需求開始推動化肥產品創(chuàng)新，提出了主要作物種植區(qū)的肥料大配方，推動了作物專用肥生產與應用。此外，生長刺激素、肥料增效劑等產品開始應用于化肥工業(yè)和農業(yè)生產[15-19]。然而，從整個產業(yè)來看，在資源全量化利用和化肥產品匹配土壤、作物和氣候方面并沒有取得理論和技術上的根本性突破。在資源利用和工業(yè)生產端，仍然以追求高濃度氮磷鉀養(yǎng)分為主要目標，忽視了中微量元素和枸溶性磷等養(yǎng)分形態(tài)的全量化利用，造成大量工業(yè)廢渣排放；在產品應用端，多是以水溶、大量元素等肥料為主，產品功能單一，強調給土壤和作物提供養(yǎng)分，沒有主動利用各種養(yǎng)分調節(jié)植物生長發(fā)育的潛力，忽視了作物本身對養(yǎng)分的主動應答、吸收和反饋作用，在養(yǎng)分靶向精準調控方面缺乏創(chuàng)新。產品創(chuàng)新原理和技術的不足，嚴重制約了化肥產業(yè)和農業(yè)綠色發(fā)展。近年來，隨著植物營養(yǎng)和材料科學等相關學科的快速發(fā)展，綠色、智能、資源高效、低碳環(huán)保等逐漸成為化肥領域的研究熱點，最近兩款綠色智能復合肥（澳洲堅果和水稻專用肥）在云天化應運而生，正顯現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。因此，創(chuàng)新綠色智能肥料有望成為破解化肥產業(yè)綠色發(fā)展瓶頸的突破口。

2 綠色智能肥料的概念與原理創(chuàng)新 2.1 綠色智能肥料的概念與內涵

綠色智能肥料是指根據作物-土壤-環(huán)境相匹配的植物營養(yǎng)調控原理，采用大數據智能算法進行有針對性的定向匹配設計，應用先進綠色制造工藝生產的具有作物根際效應激發(fā)[20-25]、養(yǎng)分精準匹配和礦產資源全量利用的一類新型高品質肥料，具有養(yǎng)分高效、低碳環(huán)保，低排無廢、資源全量利用的綠色特點；施用后具有能高效挖掘作物的生物學潛力[26]、與根系“對話”激發(fā)根際效應、響應氣候和土壤條件、精準匹配作物需求的智能特點。綠色智能肥料改變傳統(tǒng)給土施肥的方式，注重調節(jié)和調動根系生長的能力，強調根際生命共同體養(yǎng)分高效的應答與生物互作級聯(lián)放大效應[20，25-26]，能夠最大化作物生物學潛力，綠色智能復合肥是其產業(yè)化的高端物化產品。綠色智能肥料不僅具有更好增產提質和培肥土壤作用，而且是引領工農全鏈條融合與化肥產業(yè)綠色轉型的重要切入點。

綠色智能肥料包括五大內涵（圖 1）：

圖 1 綠色智能肥料的主要構成因素與五大內涵 Fig. 1 Main components and five major connotations of green intelligent fertilizer

1）作物：生物感知，根肥互饋

作物根系或土壤微生物可以強烈感知養(yǎng)分的供應，作物根系、根際效應與肥料能產生互饋增效作用，并通過根際生命共同體的級聯(lián)放大效應最大化肥料的功能[20-21，23，26-28]。例如硝態(tài)氮能促進根系伸長，而銨態(tài)氮可促進根系分支，提高側根數量和增生能力，從而大幅度提高作物生長[29-31]。改變復合肥中的銨硝比可有效調控作物的地上部與地下根系生長。磷肥中速效與緩效磷的匹配可顯著影響植物的根系生長，如澳洲堅果擁有一種特殊的根系——排根[32-33]，排根是低磷誘導形成的、像毛刷一樣由大量有限生長的小側根形成的根簇，可分泌大量檸檬酸高效活化根際土壤中的難溶性磷，提高植物對土壤磷資源的活化、吸收利用效率，而供應過量的水溶性磷，會顯著抑制澳洲堅果排根形成與檸檬酸分泌，甚至產生磷的奢侈吸收，造成植株磷毒害[33]。當農民施用過量的水溶性磷肥，不僅浪費嚴重，還造成澳洲堅果排根生長受到抑制，影響植株的正常生長，進而降低果實的產量和品質。依據澳洲堅果自身的特點，在磷肥供應中，可以使用部分難溶性磷或枸溶性磷，優(yōu)化氮肥形態(tài)，激發(fā)根系生長，強化根際效應，提高地上部對養(yǎng)分資源的利用效率，形成智能養(yǎng)分促根，根系生長強化根土界面效應，根際效應激活土壤養(yǎng)分，形成根肥互饋，提高作物的產量和品質[32]。

2）土壤：環(huán)境應答，精準釋放

作物生命活動受環(huán)境條件的顯著制約。低溫條件下作物的生長發(fā)育速度顯著降低，其養(yǎng)分吸收量和吸收速度均顯著下降；土壤含水量顯著影響根系發(fā)育以及養(yǎng)分遷移，幾乎所有養(yǎng)分的有效性均受到土壤含水量的影響，對于硝態(tài)氮、磷、鉀尤其如此。綠色智能肥料可根據環(huán)境條件的變化，自主調節(jié)養(yǎng)分釋放的強度，以便與作物營養(yǎng)需求相匹配。既注重考慮對土壤障礙因素的調控，更要注重根際微域的智能響應和反應。如采用分子親水材料制作包膜，肥料只有在土壤含水量達到一定的閾值時才能充分吸水崩裂從而釋放養(yǎng)分[34-35]。除水分以外，土壤pH也是影響?zhàn)B分有效性的重要因素，綠色智能肥料的養(yǎng)分釋放也可依賴于土壤pH的變化[36]，甚至對根分泌物的有機酸、甚至土壤環(huán)境溫度做出反應，通過對環(huán)境應答的控制與調節(jié)，實現(xiàn)養(yǎng)分的精準釋放。

3）時空：動態(tài)匹配，供需協(xié)同

綠色智能肥料需要從時間與空間上實現(xiàn)與作物需求的高度匹配。由于作物生長發(fā)育速率以及不同發(fā)育時期（營養(yǎng)生長與生殖生長）的動態(tài)變化，不同時期的養(yǎng)分需求差異很大，而肥料產品施入土壤后，養(yǎng)分釋放規(guī)律也隨著施肥時間和空間位置的變化而改變。因此，為了實現(xiàn)養(yǎng)分利用效率的最大化，需要考慮新型肥料產品的養(yǎng)分供應與根系發(fā)育、作物需求在時間、空間尺度上的動態(tài)匹配，同時也需要考慮土壤環(huán)境對養(yǎng)分轉化、損失與植物生長速率的影響。另一方面，養(yǎng)分主要通過根系被作物吸收，但隨著作物不斷生長，其根系在土壤內的分布不斷發(fā)生變化，同時，不同養(yǎng)分在土壤中的移動特征存在很大差異。肥料施用需要結合機械化精準施用裝備，將養(yǎng)分施用在根系分布區(qū)域，提高其空間有效性。作物根系也可通過優(yōu)化養(yǎng)分施用被定向調控，如局部施肥促進根系增生和根際的強烈酸化，提高根系與肥料養(yǎng)分的接觸范圍，發(fā)揮互作增效潛力，增強作物對根層養(yǎng)分的活化吸收與利用效率，促進地上部生長，良好的地上部發(fā)育又反饋增強根系的生長，實現(xiàn)在時空上的動態(tài)匹配，供需協(xié)同[8，26]。

4）綠色：低耗低排，全量利用

綠色智能肥料產品中的綠色主要是從產品全生命周期中資源利用和環(huán)境排放兩個維度來考量的。全量利用指的是礦產養(yǎng)分資源的利用強度和效率，強調盡量保留原料中各種養(yǎng)分并高效利用；在原料開采和肥料制造過程中要求主要養(yǎng)分損失少，利用率高，其他養(yǎng)分如中微量元素也要通過各種途徑加以利用，既可以直接將礦產資源中各種養(yǎng)分一次性保留在肥料產品中，也可以通過延長產業(yè)鏈，將各種副產品中養(yǎng)分資源通過二次或多次加工制成新的肥料產品，提高養(yǎng)分資源利用效率。低耗低排是指肥料產品全生命周期中能源消耗和環(huán)境排放要低，首先在原料開采和產品制造過程中能耗低，溫室氣體和各種廢棄物排放少；同時在肥料施用后養(yǎng)分利用效率要高，有利于作物對養(yǎng)分的高效利用，土壤殘存少，環(huán)境負效應低。最終實現(xiàn)綠色低碳、全量利用。

5）產品：精準配伍，工業(yè)實現(xiàn)

作物對養(yǎng)分的偏好已被諸多研究所證實，但由于精準配伍的難度及工業(yè)制造上的復雜性，有關理論在肥料科學領域的應用非常少。硝酸鹽對多數作物既是一種良好的氮源，同時也是營養(yǎng)信號物質，在調節(jié)地上、地下部發(fā)育及激素響應方面發(fā)揮著重要作用。因此對很多作物而言，采用銨硝搭配往往優(yōu)于單一氮素形態(tài)的肥料效果。由于磷酸根離子與鈣、鎂等金屬離子易發(fā)生沉淀反應，從而降低養(yǎng)分的有效性和肥料的水溶性，因此，在復合肥生產中，如何高效實施中微量元素肥料的復合一直是肥料行業(yè)的難點之一。在某些情況下，肥料的生產加工過程也可能會使初始養(yǎng)分配伍發(fā)生飄移，改變肥料產品中的養(yǎng)分配方。綠色智能肥料通過優(yōu)化工業(yè)設計，尤其是通過造粒工藝、螯合等技術創(chuàng)新，使中量元素肥料在肥料顆粒中與水溶性磷肥實現(xiàn)分隔，使磷素與中量元素共存，從而提高鈣鎂缺乏地區(qū)（通常是酸性土壤）肥料的整體利用效率；如通過原位螯合中微量元素實現(xiàn)磷與中微量元素的協(xié)同，創(chuàng)制含中微量元素低pH的水溶性磷酸一銨，從而適應北方硬水條件下的堿性缺素土壤，提高磷與中微量元素的利用率。通過創(chuàng)新綠色生產工藝，實現(xiàn)肥料產品中養(yǎng)分形態(tài)的精準配伍和高穩(wěn)定性。

2.2 綠色智能肥料的創(chuàng)新原理

綠色智能肥料的創(chuàng)新在于“綠色”與“智能”。因此，綠色智能肥料要求在工業(yè)產品生產端盡量利用原料中對植物有益的各種養(yǎng)分，最大限度地減少能源消耗和工業(yè)三廢排放，實現(xiàn)綠色工業(yè)制造。在農業(yè)生產使用端，肥料養(yǎng)分的供應要匹配土壤和作物，符合植物營養(yǎng)需求規(guī)律，提供多種營養(yǎng)元素，并能提高肥料所含各種養(yǎng)分的吸收利用效率，減少肥料在土壤中的殘留以及向水體、大氣的排放。

綠色智能肥料的創(chuàng)新有賴于對植物營養(yǎng)生物學規(guī)律、肥料在土壤中轉化和遷移規(guī)律的深入理解和創(chuàng)造性應用等知識創(chuàng)新，實現(xiàn)理論突破；也取決于工農融合肥料制造工藝和新材料的發(fā)明、發(fā)現(xiàn)與應用，實現(xiàn)產品創(chuàng)新。主要創(chuàng)新途徑有：（1）養(yǎng)分分隔與共存。在復合肥料生產中，集成鈣鎂與大量營養(yǎng)元素，避免發(fā)生沉淀反應，采用“物理隔離”原理是破解這一難題的重要途徑，在復合肥料顆粒中水溶性磷與鈣鎂成分實現(xiàn)空間隔離、穩(wěn)定共存。按照這一原理設計的復合肥料既能“智能地”避免肥料成分之間的不利反應，又能均衡地釋放作物需要的養(yǎng)分，滿足這些設計目標需要肥料制造工藝的不斷創(chuàng)新。（2）納米微粒與穩(wěn)定懸浮。研究表明，MgO、CaO等材料制成納米顆粒后，不僅能避免其與大量元素的化學反應，而且能在使用時形成穩(wěn)定的懸浮液，不需要采用絡合等手段保持其穩(wěn)定性，納米級的MgO、CaO還可以實現(xiàn)跨膜吸收[37-38]。（3）敏感材料與靶向調控。當前，工業(yè)制造與學術界在努力探索pH敏感、溫度敏感、特定物質（根分泌物如黃酮、類黃酮）敏感的包覆材料[39-42]。一旦這些材料成果應用于肥料制造領域，可實現(xiàn)在響應特定環(huán)境條件下肥料養(yǎng)分的智能釋放，使綠色智能肥料技術達到分子調控水平。

綠色智能肥料的創(chuàng)新設計需要與土壤特性和作物需求有機結合，通過根層調控技術充分發(fā)揮其功效，促進植物根系生長，強化根際養(yǎng)分活化能力，大幅度提高植物根系對養(yǎng)分的利用效率，在時空上滿足高產群體不同階段的養(yǎng)分需求。土壤是綠色智能肥料發(fā)揮最大作用效力的場所，設計的綠色智能肥料應當與特定的土壤理化性質相匹配，在此基礎上，通過各種其他農學管理措施，如施用土壤調理劑、微生物制劑、生物刺激素等，優(yōu)化土壤結構-養(yǎng)分供應-生物過程之間的關系，強化肥沃根層、蓄水保肥、生物活力，增強土壤健康與整個系統(tǒng)的彈性，實現(xiàn)根層養(yǎng)分供應與高產群體的匹配，提高系統(tǒng)的可持續(xù)生產能力（圖 2）。

圖 2 綠色智能肥料在土壤-植物系統(tǒng)綜合管理中的作用示意圖 Fig. 2 Role of green intelligent fertilizer in integrated soil-plant system management

3 綠色智能肥料的創(chuàng)新與產業(yè)化思路 3.1 總體思路

綠色智能肥料創(chuàng)新與產業(yè)化需要圍繞提質增效、產業(yè)升級和綠色發(fā)展這一總體目標，通過理論基礎研究的知識創(chuàng)新與工農融合支撐的產品創(chuàng)新兩大抓手，綠色智能肥料產品的創(chuàng)制要按照“元素協(xié)同工藝增效”、“精準配伍材料創(chuàng)新”和“生物互作級聯(lián)放大”三步走策略，產業(yè)化中重點做好“四個匹配”，首先是工業(yè)生產過程與作物生產過程的匹配，其次是肥料產品特性與作物根系響應的匹配，第三是肥料產品與根際生命共同體提升的匹配，最后是工農融合與全鏈條綠色發(fā)展的匹配（圖 3）。

圖 3 綠色智能肥料的創(chuàng)新與產業(yè)化總體思路 Fig. 3 Strategy and pathway of innovation of green intelligent fertilizer - integrating industry and agriculture towards green development of whole industry chain

3.2 綠色智能肥料的“三步走”創(chuàng)制策略 3.2.1 元素協(xié)同，工藝增效

綠色智能肥料創(chuàng)新第一步是元素協(xié)同、工藝增效的策略，元素協(xié)同指的是通過大量元素適宜配比和中微量元素的添加與?；?，實現(xiàn)肥料養(yǎng)分供應與土壤、作物和氣候的匹配，而在這種養(yǎng)分配比中，為防止養(yǎng)分效應退化的問題，需要進行工藝創(chuàng)新，實現(xiàn)養(yǎng)分增效。目前，在農業(yè)生產中，隨著氮磷鉀肥料的大量施用，中微量元素缺乏和養(yǎng)分失衡問題日漸突出，已成為影響肥料效果的重要限制因素，也是肥料產品研發(fā)的重點攻關方向，“十三五”減肥專項對此也開展了大量研究，取得了重要進展，為綠色智能肥料的進一步創(chuàng)新奠定了基礎。

3.2.2 精準配伍，材料創(chuàng)新

我國農業(yè)已走過了僅憑單一元素化肥、氮磷鉀復合肥施用即可實現(xiàn)增產的階段，進入了要求營養(yǎng)元素協(xié)同供應、提質增效、綠色發(fā)展的新時代。這對復合肥料創(chuàng)新提出了更高要求。我國土壤和作物分布區(qū)域變異大，南方大量酸性土壤地區(qū)果樹、蔬菜、甚至大田作物均亟需補充鈣鎂營養(yǎng)，北方石灰性土壤通常缺乏微量元素鐵和鋅[43-45]。雖然在酸性土壤上可以施用石灰、鈣鎂磷肥調整土壤酸堿度、補充鈣鎂等，但是施用環(huán)節(jié)復雜，易產生副作用，采用復合肥料添加鈣鎂是更為可行的途徑。這要求對復合肥料的配方進行精準配伍，使其更符合土壤和作物營養(yǎng)需求，并采用物理隔離、納米材料等新型工藝方法制造智能型肥料[46-47]。肥料成分的復雜化可能會導致肥料在制造、儲存過程中不同營養(yǎng)元素之間發(fā)生不良的化學反應，創(chuàng)新與研發(fā)新材料是解決這些關鍵問題的重要途徑。目前國內外已經取得一定進展，如某些納米材料和包膜材料能自主感知環(huán)境的變化、控制養(yǎng)分的釋放[40]，但總體而言，智能型包膜材料創(chuàng)新仍然處于探索中，產品的產業(yè)化應用尚待時日。

3.2.3 生物互作，級聯(lián)放大

綠色智能肥料的合理施用不僅能定向調控根系擴展空間、強化根際效應提升活化能力，而且還可以激發(fā)根際生物互作增效、級聯(lián)放大的功能，高效活化利用土壤養(yǎng)分（圖 4）。研究發(fā)現(xiàn)，植物可通過根系形態(tài)改變、根分泌物釋放、菌根系統(tǒng)高效活化利用土壤養(yǎng)分，它們之間存在明顯的權衡機制[27-28]。根層養(yǎng)分供應與根系、根際養(yǎng)分效率呈“倒U型”規(guī)律：相對于根層養(yǎng)分盈余，優(yōu)化根層養(yǎng)分供應能夠增強根系密度與長度、提高根際分泌物釋放與酶活性、促進菌根效應及菌絲生長，最大化根系高效活化利用養(yǎng)分的生物學潛力。局部養(yǎng)分供應不僅能為根系提供礦質營養(yǎng)，還能定向調控并提升根層微域增效功能：局部供應的養(yǎng)分可作為信號促進根系生長（包括根系長度、根系密度、菌根菌絲長度等），增強根際酸化和分泌物作用[20，48]，進一步激發(fā)根系-微生物、微生物-微生物互作，從而形成養(yǎng)分調控的級聯(lián)放大效應，系統(tǒng)提升作物養(yǎng)分利用效率[23，25-26，49]。研究表明，局部氮、磷供應能刺激玉米根系增生[48-49]，促進質子分泌降低根際pH，增強磷酸酶活性[20，50-52]。利用根際少量磷的起爆效應，調控菌絲分泌物信號促進解磷細菌與菌根真菌的協(xié)同互作[24-25]，土壤養(yǎng)分活化效率提升30%。因此，調控作物根層的養(yǎng)分形態(tài)與精準供應能有效耦合根系、根際、生物互作等過程，逐級放大效能，實現(xiàn)養(yǎng)分高效利用。

圖 4 根層生物互作、級聯(lián)放大示意圖 Fig. 4 Effects of root-zone biological interactions and cascading amplification for improving nutrient use efficiency

3.3 綠色智能肥料工業(yè)生產與農業(yè)需求的匹配原則 3.3.1 工業(yè)生產過程與農業(yè)生產需求的匹配

現(xiàn)代肥料的工業(yè)生產與農業(yè)需求脫節(jié)的弊端日益凸顯。現(xiàn)代農業(yè)生產追求的目標是“提質增效、綠色發(fā)展”，在注重綠色增產增效的同時，要提高農產品的營養(yǎng)品質，實現(xiàn)農業(yè)高質量發(fā)展；而且我國經過半個世紀的發(fā)展，土壤養(yǎng)分肥力快速提升，許多地區(qū)土壤出現(xiàn)“富營養(yǎng)化”，加劇了環(huán)境污染的風險。而傳統(tǒng)的肥料工業(yè)生產仍然在追求“高純度、高濃度”，忽視了礦產資源養(yǎng)分的全量利用、高濃度單一化的產品不能與土壤和作物需求相匹配，難以滿足綠色增產增效、營養(yǎng)健康、高質量發(fā)展的新需求。綠色智能肥料要求工業(yè)生產過程與農業(yè)生產過程匹配，針對不同作物生產方式，需要考慮以下技術路線：（1）糧食作物生產。在優(yōu)化NPK配比的基礎上，結合中微量元素添加，走資源全量化利用路線，不強調高濃度、全水溶的肥料，注重養(yǎng)分速效與緩效的協(xié)同；在我國東北特定條件下，玉米生產以一次性施肥為主，迫切需要研發(fā)非水溶性、多養(yǎng)分元素共存、控釋增效、養(yǎng)分供需匹配、適用于機械化施肥裝備的新型制造工藝和造粒技術。（2）經濟作物生產。通常采用水肥一體化技術，這種農業(yè)生產過程要求高端的水溶性綠色智能肥料，強調“高濃度、水溶性、均衡營養(yǎng)、配伍高穩(wěn)定性”的工業(yè)生產要求，以及針對水肥一體化設備的適用性。可見，化肥工業(yè)生產需要研究農業(yè)生產過程的新需求，及時調整研發(fā)思路和革新生產工藝，農業(yè)生產過程需要為化工生產提出新的課題，二者相互促進與融合，實現(xiàn)工業(yè)生產過程與農業(yè)生產過程的匹配。

3.3.2 肥料產品特性與作物根系響應的匹配

肥料產品中的養(yǎng)分總量、元素形態(tài)對作物根系的生長均具有深刻影響，應依據根層養(yǎng)分供應強度與根系根際效率的關系原理，破解高投入體系中生物學潛能不能充分發(fā)揮的難題。利用定向設計的肥料產品，優(yōu)化根層養(yǎng)分供應強度能最大化根系與根際高效活化利用養(yǎng)分的生物學潛力，適宜的根層養(yǎng)分強度調控可使玉米根長增加40%，菌根養(yǎng)分吸收貢獻率提高3倍。利用根系對養(yǎng)分的覓食（Root foraging）原理，根層局部養(yǎng)分供應能提升根系與根際微域的增效功能，并通過級聯(lián)放大效應激發(fā)根際互作潛能，如局部硝酸鹽信號可以誘導玉米側根增長1倍~1.5倍，氮吸收效率提高25%[53]；局部銨磷供應能刺激玉米根系增生30%，促進質子分泌導致根際pH下降1~2個單位[50]，磷酸酶活性增強50%[20]。因此為了最大化發(fā)揮根系響應的效果，需要根據不同作物根系生物學特征，設計與之相匹配的智能型專用肥料產品。

3.3.3 肥料產品與根際生命共同體系統(tǒng)提升的匹配

作物對養(yǎng)分的高效利用是一個從土壤到作物從微生物到農業(yè)生產多界面互作的系統(tǒng)過程。任何單一過程的研究均無法破解整個系統(tǒng)的運行機制，也就難以從整體上大幅度提高作物養(yǎng)分效率。“根際生命共同體”是將“植物-根系-根際-菌絲際-土體及其微生物”連接在一起的自上而下能量流與自下而上養(yǎng)分流形成的一個閉環(huán)系統(tǒng)[54]。根系作為植物吸收養(yǎng)分的主要器官，將地上和地下連為一體；根際則是控制植物-土壤互作界面物質、能量流動和信息交換的樞紐；菌絲際及其他微生物進一步拓展了植物吸收利用土壤養(yǎng)分的范圍與功能。在“根際生命共同體”系統(tǒng)中，植物將光合產物輸送到地下，驅動了地下多樣化生命過程的運轉。光合產物一部分用于支撐根系生長及其生理活動，另一部分以根分泌物的形式釋放到根際環(huán)境中，顯著地改變根際土壤的物理、化學和生物學性質，招募和供養(yǎng)微生物，使根際成為植物-微生物、微生物-微生物互作最活躍的熱點區(qū)域，成倍提升植物對土壤養(yǎng)分的活化與利用效率。根外菌絲和其他土壤微生物又將根際范圍擴展上百倍，并能從距離根系很遠的土體、以及根系難于進入的微團聚體內把養(yǎng)分捕獲并傳輸給植物。由此可見，控制養(yǎng)分高效利用的是根際生命共同體系統(tǒng)，綠色智能肥料的研發(fā)應著眼于對整個共同體系統(tǒng)的改善與優(yōu)化，而不是僅僅單一地促進根系或者微生物生長。開發(fā)肥料產品的靶向性協(xié)同調控、優(yōu)化根際生命共同體系統(tǒng)將是未來綠色智能肥料創(chuàng)新與產業(yè)化的重要引領性方向。

3.3.4 工農融合與全鏈條綠色發(fā)展的匹配

綠色智能肥料產品的研發(fā)和產業(yè)化，需要工農全鏈條與綠色發(fā)展的融合與匹配。首先需要工業(yè)和農業(yè)在產品設計上的深度融合，農業(yè)方面根據作物、土壤和氣候等提出對肥料產品養(yǎng)分配比、形態(tài)和特性的需求，并通過大數據智能算法進行產品定向設計；工業(yè)方通過工藝創(chuàng)新最大程度實現(xiàn)精準配伍并達到智能化釋放，再進一步反饋給農業(yè)方進行修正和效果驗證；同時工業(yè)方提供各種礦產原料、副產品及廢棄物資源等給農業(yè)方進行養(yǎng)分資源特征研究，工業(yè)方進行肥料產品物料的選配創(chuàng)新，實現(xiàn)養(yǎng)分的全量高效利用；雙方同時從全產業(yè)鏈進行系統(tǒng)分析，找到降耗減排、綠色增效的卡口，通過關鍵技術突破，優(yōu)選綠色智能肥料產品實現(xiàn)的技術途徑；最后共同根據工業(yè)生產條件進行綠色智能肥料的產業(yè)化。

3.4 綠色智能肥料的工藝革新

綠色智能肥料從制造和產品工藝而言，可以分成兩部分：綠色智能肥料材料創(chuàng)制與綠色智能肥料產品制造。

3.4.1 綠色智能肥料材料創(chuàng)制

綠色智能肥料材料創(chuàng)制是肥料產品創(chuàng)新的關鍵，其材料可以是撬動根際生命共同體、強化生物互作的信號物質或微生物，也可以是智能響應土壤環(huán)境條件的敏感型材料，還可以是來自于自然界或工農業(yè)生產中產生的低成本具有綠色環(huán)境屬性的物質或資源。

1）生物信號物質或微生物制劑。綠色智能肥料的創(chuàng)新原理本質在于深入理解根際生命共同體互作過程中的物質產生與合成、微生物的生命活動規(guī)律，以及這些物質或微生物在作物生長過程中所起到的核心調控作用[54]。因此，有必要利用現(xiàn)代生物合成學、新材料合成、生物源材料提取等手段，在系統(tǒng)理解根際生命共同體調控原理與技術的基礎上，創(chuàng)新合成技術與有效降低合成成本，制備新型高效生物信號物質，或者重組土壤微生物群落[55]，將理論與技術以產品的方式落地應用。

2）環(huán)境響應敏感型材料。土壤是植物生長與肥料養(yǎng)分傳輸的介質，土壤的特性及養(yǎng)分在土壤中的轉化是影響肥料利用效率的關鍵點之一，肥料養(yǎng)分對土壤環(huán)境的變化響應很敏感，如土壤pH、溫度、濕度等。制備環(huán)境響應敏感型材料是目前新材料科學的前沿，大量研究證明了新材料的潛在應用價值，尤其是綠色、低成本、可生物降解的材料[56]。針對植物對養(yǎng)分需求特性，設計合成能夠精準控制溫度、pH的響應型高分子材料、高吸水性/納米多孔道材料（如高吸水性樹脂、金屬-有機骨架材料、分子篩、層狀氫氧化物等），將這些具有環(huán)境敏感特性的材料通過官能團自組織、靶向敲除等手段進行表面物理化學性質的改性，強化材料對溫度、濕度、pH的敏感性[57-61]，從而具有更強的養(yǎng)分保持和釋放的能力，成為智能型肥料的主要載體[41-42，62]。但目前尚無成熟的工藝，有關產品的研發(fā)與創(chuàng)新亟待加強。

3）綠色環(huán)境屬性的物質或資源。目前許多化肥尤其是以磷鉀為主的肥料的生產高度依賴于不可再生礦產資源，需要在用好礦產資源的同時，充分挖掘來自于自然界或工農業(yè)生產中產生的大量低成本的伴生或副產物資源，如磷礦開采與磷肥生產、農產品生產與加工過程中產生的副產物，這些副產物對于土壤而言是良好的養(yǎng)分資源，甚至含有調控植物生長的有益物質。在納米材料方面，可以將難溶性原料納米化，與水溶性H2PO4-的反應活性顯著下降，實現(xiàn)多元素共存保活。納米粒子可以實現(xiàn)跨膜運輸，提高根系的吸收能力。納米材料作為包膜材料制成的肥料具有很高的膠體穩(wěn)定性和優(yōu)良吸附性能，肥料施入土壤后，在一定程度上能感知土壤中的濕度和通氣狀況，有效控制肥料的釋放，從而達到蓄肥、保肥的目的，實現(xiàn)在關鍵作物生長時期，肥料養(yǎng)分供得上、保得住。近年來，能感應作物根際信號的包膜材料也在快速發(fā)展中，韓國學者發(fā)現(xiàn)以木質素-鐵-羥基磷灰石構成的超分子結構材料，對根系釋放的有機酸高度敏感，在根際酸度增強時這種材料制成的包膜開始分解并釋放出養(yǎng)分，可以顯著提高肥料的利用率[63]。智能型包膜材料創(chuàng)新以及產品的產業(yè)化應用亟待加強。

3.4.2 綠色智能肥料制造工藝

綠色智能肥料是鏈接化肥工業(yè)革命與農業(yè)綠色發(fā)展的紐帶，也是工農融合綠色發(fā)展的抓手，其制造工藝要在現(xiàn)化工業(yè)革命與農業(yè)生產新需求的基礎上不斷變革與發(fā)展，面向雙碳和農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展目標，闖出一條綠色化、高效化、智能化的發(fā)展之路，綠色智能肥料產品的創(chuàng)制與產業(yè)化，迫切需要顛覆性的肥料生產工藝創(chuàng)新與技術突破。

1）原料共伴生資源全量化利用工藝。綠色智能肥料產品創(chuàng)制強調生產原料的綠色低碳生產、高效活化和全量利用技術，大幅提升礦產資源的肥料化效率。例如，磷礦原料中富含磷、鈣、鎂、硅等多種營養(yǎng)元素，但多為難溶性或低活性養(yǎng)分，基于不同土壤-氣候-作物需求，需要創(chuàng)新磷礦產資源中養(yǎng)分綠色、高效、智能活化與半活化生產技術[64]，并通過新的工藝技術手段，如作物信號調控物質的協(xié)同增效，來強化作物自主活化、吸收養(yǎng)分的能力，實現(xiàn)磷礦資源養(yǎng)分的高效、全量利用，突破當前磷化工發(fā)展的瓶頸。研究表明，采用螯合、聚合和生物質活化/半活化原位調控技術可以實現(xiàn)磷與中微量元素[65]、多種磷素形態(tài)以及有機碳與磷的協(xié)同利用與增效，或采用高溫活化技術綜合利用尾礦和渣酸，實現(xiàn)鈣、鎂、硅、磷等的協(xié)同利用，形成磷礦養(yǎng)分全量化利用原位技術體系，創(chuàng)制含中微量元素的水溶性磷酸一銨、“原位二銨”、肥料級聚磷酸銨、聚磷酸鈣鎂、有機磷銨等綠色增效肥料產品。在此基礎上，進一步通過原位活化工藝創(chuàng)新實現(xiàn)養(yǎng)分與作物信號調控物質協(xié)同是未來的重要方向。

2）氮肥低碳生產合成與增效工藝。氮是作物所需礦質營養(yǎng)中，唯一通過化學合成形成肥料產品的元素。常規(guī)的合成氨工藝能耗很大，而在常溫常壓下或利用清潔能源（風能、太陽能等）產生的“綠氨”創(chuàng)新工藝被認為是傳統(tǒng)Haber-Bosch合成氨工藝的替代方案，如常溫常壓下的電化學合成、高效催化劑等，這類方法關鍵在于新型催化劑的研發(fā)以及工藝技術優(yōu)化[66-68]。這類創(chuàng)新的“綠氨”技術將會以全新的、綠色的方式養(yǎng)活和驅動世界。另一方面，合成氨主要用來生產主要的氮肥產品-尿素，目前雖有硝化抑制劑、脲酶抑制劑和硫包衣等包膜材料等途徑可以一定程度實現(xiàn)尿素中氮養(yǎng)分的緩/控釋放[69-70]，但仍缺乏更高效、環(huán)保、價廉的新材料或助劑，實現(xiàn)肥料產品對環(huán)境條件的智能響應、氮素養(yǎng)分的精準釋放，動態(tài)匹配作物氮素需求，進一步創(chuàng)新更價廉、更高效、更安全的雙抑制劑等氮肥增效劑，以及相應的保護劑研制與生產工藝創(chuàng)新，這些仍是未來氮肥產品創(chuàng)制的重要方向。

3）綠色低碳（環(huán)保）的復合肥生產工藝。目前復合肥料生產工藝技術，如料漿法、高塔造粒、熔體造粒法、團粒法工藝技術，均是基于高濃度、造粒特性較好的NPK肥料原料（如磷銨）等進行產品的二次加工生產，較少涉及中微量元素及助劑的添加，造粒相對容易實現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化，但存在能耗高、損失大、資源浪費嚴重、配方與農業(yè)需求匹配度低等制約綠色可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題；綠色智能復合肥料產品的產業(yè)化生產需通過技術創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)的用原料肥進行二次加工思路，轉向以礦產原料直接活化加工和造粒，實現(xiàn)養(yǎng)分有效化、加工低碳化及產品可商業(yè)化的有機結合，兼顧養(yǎng)分精準配伍、增效物質或助劑添加，結合新材料應用，實現(xiàn)低廢低排低耗的智能化肥料加工和生產等關鍵技術。如將容易發(fā)生化學反應導致失活的肥料原料分層造粒，實現(xiàn)不同元素在肥料顆粒中相對空間隔離，是現(xiàn)階段綠色智能肥料新途徑，如“肥包肥”技術將鈣、鎂、鋅以多層噴布的方式造粒，實現(xiàn)單一顆粒中磷、鉀與中量元素的共存[71]。盡管如此，在某些條件限制的情況下，綠色智能肥料生產工藝也需借鑒現(xiàn)有復合肥料的生產工藝，堅持綠色低碳發(fā)展，加強技術創(chuàng)新，注重資源綜合利用，保證安全和環(huán)保生產，提高成品率，有效減少返料循環(huán)，避免肥料成分不均勻、物性差等問題，分階段實現(xiàn)智能化復合肥料的升級換代。

4 綠色智能肥料創(chuàng)新與產業(yè)化發(fā)展前景

綠色智能肥料創(chuàng)新和產業(yè)化必將成為化肥產業(yè)發(fā)展的新方向，是工農融合全產業(yè)鏈綠色發(fā)展的總抓手及未來化肥產品創(chuàng)新的重點，也是促進肥料產業(yè)減少生產過程碳排放，產品使用過程中實現(xiàn)碳中和的重要手段之一。因此，圍繞綠色智能肥料創(chuàng)新和產業(yè)化，在“雙碳戰(zhàn)略”和“綠色發(fā)展”新的形勢下，未來還需要抓好以下重點研究內容（圖 5）：

圖 5 綠色智能肥料創(chuàng)新與產業(yè)化發(fā)展藍圖 Fig. 5 Development blueprint for green intelligent fertilizer innovation and industrialization

1）大數據智能化：建立基于我國區(qū)域數字土壤、數字作物與數字環(huán)境相匹配的大數據智能系統(tǒng)，為區(qū)域綠色智能肥料大配方提供支撐。將大數據、物聯(lián)網、云計算等新一代數字技術應用在智能肥料創(chuàng)制、精準應用與產業(yè)發(fā)展等方面，構建集智能監(jiān)控、數據采集、遠程傳輸、智能分析和自動化控制一體化的綠色智能肥料大數據支撐平臺，將綠色智能肥料參數在動態(tài)變化條件下自動更新并實時建模，創(chuàng)新數據驅動的綠色智能肥料技術體系，實現(xiàn)區(qū)域標準化與精準化，使來自土壤、肥料和環(huán)境的動態(tài)養(yǎng)分供應與高產作物養(yǎng)分需求在數量上匹配、在時間上同步、在空間上耦合，既滿足作物養(yǎng)分需求，又不會造成養(yǎng)分過量累積而向環(huán)境中遷移，為區(qū)域綠色智能肥料大配方提供支撐。結合自動控制、傳感器、農機裝備等，構建區(qū)域場景方案自動決策系統(tǒng)，利用數據賦能作業(yè)裝備，使農業(yè)生產向標準化、機械化、智能化方向發(fā)展，實現(xiàn)從傳統(tǒng)要素驅動為主向科技創(chuàng)新驅動為主的轉變。

2）綠色智能新工藝：加快綠色礦山建設和低碳零排制造工藝與信息智能技術的融合，推動綠色智能肥料制造工藝創(chuàng)新與產業(yè)化發(fā)展。重構化肥生產工藝技術體系，探索從原料直接合成肥料產品的新技術新工藝，減少資源損失與能源消耗；大力發(fā)展綠色低碳清潔生產技術，如常溫常壓合成氨、磷資源全量低耗利用等；破解化肥工藝生產與農業(yè)需求不匹配的難題，建立低碳綠色高效新工藝，實現(xiàn)養(yǎng)分配比與形態(tài)配伍精準工業(yè)生產，強調中微量養(yǎng)分、生物活性物質等的功能及其活性高效保持，匹配區(qū)域氣候-土壤-作物系統(tǒng)和現(xiàn)代農業(yè)生產條件對綠色智能肥料產品的需求。

3）綠色智能產品精準應用：結合現(xiàn)代農業(yè)智能化數字技術，科學合理布局產品適宜生態(tài)區(qū)域與土壤-作物系統(tǒng)，實現(xiàn)產品時空動態(tài)決策分配與智能管理；著重創(chuàng)新現(xiàn)代化肥料施用機械與裝備（如農業(yè)大機械、水肥一體化設備、無人機等）、作物根際/根層生物高效調控相配套的綠色高效施用技術；建立綠色智能肥料產品評價標準體系與施用技術體系，指導產品落地應用。

4）新型綠色化肥產業(yè)體系：建立面向農業(yè)綠色發(fā)展的化肥生產、技術服務和人才培養(yǎng)的新型綠色化肥產業(yè)體系。重構農業(yè)需求導向-適用產品革新-制造工藝革新-銷售服務革新的全產業(yè)鏈模式，利用“綠色原料”、采用“綠色工藝”、生產“綠色產品”。建立我國自主研發(fā)、設計、制造、運營和管理的綠色產業(yè)體系。融合數字、信息與智能技術，建立綠色智能新型化肥的技術創(chuàng)新與支撐體系。

5）科技自主創(chuàng)新體系：根據農業(yè)綠色發(fā)展新需求，全面改革化肥工業(yè)技術體系，實現(xiàn)工業(yè)和農業(yè)全鏈條的充分融合，通過科技自主創(chuàng)新，突破制約產業(yè)綠色轉型升級的關鍵技術，制訂戰(zhàn)略規(guī)劃與實施方案，促進工農融合、綠色轉型相關的方案落地。

6）工農融合及綠色智能肥料政策保障機制：建立與農業(yè)綠色發(fā)展相適應的綠色智能肥料產業(yè)的技術與產品標準，制定工藝準入、產品準入、市場準入、服務準入標準，銷售人員具有專業(yè)資質要求。制定相關法律法規(guī)保護，完善環(huán)境保護、節(jié)能減排約束性指標管理，全面實行排污許可制，建立健全風險管控機制。建立我國肥料管理立法體系，實行農田肥料投入的環(huán)境限制、提升區(qū)域管理規(guī)范，推動化肥產業(yè)轉型升級，制定激勵措施或管理政策。促進現(xiàn)代化肥產業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展，為我國乃至全球農業(yè)現(xiàn)代化建設提供支撐。

相關知識

System construction of international health impact assessment: From policy to legal status
“同一健康”框架下的城市環(huán)境微生物及其優(yōu)化設計
城市綠地暴露與人群健康效應研究
機器學習技術在環(huán)境健康領域中的應用進展
森林療養(yǎng)與人群健康
綠色醫(yī)療建筑.doc
為配合創(chuàng)建 綠色健康學校 工作.學生會發(fā)起以 Make Our School Greener 為主題的英語征文比賽．請根據以下信息寫一篇短文.短文題目和開頭已給出．要點提示:1.愛護校園內的花草樹木=2.保持校園整潔.不亂扔廢棄物3.節(jié)約用水用電.對他人有禮貌.和睦相處．4.堅持鍛煉
The Innovation
健康風險評估接口2
Soft electronics for advanced infant monitoring,Materials Today

網址: Green Intelligent Fertilizer: From Interdisciplinary Innovation to Industrialization Realization http://www.u1s5d6.cn/newsview193876.html