中国农业大学资环学院张福锁院士团队黄成东课题组在绿色智能肥料创新研究方面取得新进展

12月23日，张福锁院士团队黄成东课题组联合国内多所工业与农业高校、肥料企业，在国际权威期刊《先进科学》（Advanced Science）发表了题为《利用磷矿直接定制化合成绿色智能肥料》（Multifunctional Tailoring of Fertilizer Composites Directly Derived From Phosphate Rock）的研究文章，重点突破了利用磷矿养分资源绿色化生产绿色智能肥料的技术难题。

自2021年，张福锁院士前瞻性地提出“绿色智能肥料”的创新理念，致力于推动肥料从传统的高耗能、高排放模式，向绿色高效、智能精准的方向转型，实现对土壤-作物系统的智能调控与养分资源高效利用，让肥料变得更环保、更智能。

在此理念指引下，该研究依托张福锁院士团队与云南云天化股份有限公司合作共建的绿色智能肥料创新平台，联合国内多家单位，创新性地构建了磷-硫-尿素活化体系，成功将低品位磷矿直接转化为绿色智能肥料。该技术从源头上破解了传统磷肥生产中必然产生大量磷尾矿、磷石膏等固体废弃物的行业难题，实现了磷矿中养分资源的清洁与全量化利用，为行业绿色转型提供了关键技术路径。

本研究工作设计思路

磷是关乎国计民生和粮食安全不可替代的战略资源。然而，我国90%以上的磷矿资源属于中低品位，传统加工方式会造成钙、镁等伴生营养元素的巨大浪费；另一方面，土壤酸化与钙、镁营养缺乏日益突出，成为限制磷肥工业绿色生产与农业养分资源高效利用的关键因素。随着全球磷资源日益紧缺，如何高效、清洁地利用我国储量较丰富但品位较低的磷矿养分资源，已成为保障国家粮食安全、肥料工业和农业绿色发展的核心挑战。本研究系统探究了引入PO₄³⁻对酸活化过程的调控作用，阐明了养分活化与释放的机理，并评估了其农学效应。该工作为磷矿养分资源的全量、绿色、高值化利用提供了可持续的技术范式，兼具资源、环境与农学综合效益。

磷矿生产肥料的技术路径对比：传统工艺（左）与本研究工艺（右）

这项研究的突破性不仅在于实现了养分资源高效转化，更在于其创造的绿色肥料产品对农业生产的重要应用价值。1）养分缓释，减损增效：肥料的多孔结构能有效吸附养分，使其具备缓慢释放的特征，并降低养分淋洗损失，有效增强了肥料养分的长期供应能力；该肥料能将钙、镁的淋失率分别大幅降低至27.6%和73.9%，较传统肥料有了显著改善。2）促生增产，效果显著：在盆栽实验上的结果表明，与施用传统肥料相比，施用该肥料的小白菜生物量增加了11.5%-23.4%，叶片中磷、钙、镁含量显著提升，作物更健康；在团队最新的马铃薯和花生田间试验中，同样观测到了作物显著增产与养分利用效率同步提升的有力验证。3）改良土壤，缓解酸害：绿色智能肥料中活化的钙、镁离子可缓慢释放，中和土壤酸度，钝化有毒的铝离子。结果证明，施用后土壤pH值有所提升，作物叶片中的铝含量降低了52.6%-80.0%，有效缓解了酸性土壤对作物的毒害。4）环境友好，重金属安全：整个工艺过程有效避免了磷石膏等固体废物的产生。经检测，肥料及其施用后的土壤、作物中的重金属含量均远低于国家标准，确保了全链条的环境安全性。

不同活化技术条件下磷矿产物的表面形貌特性与粒径分布

磷矿养分活化及其制备的绿色智能肥料应用效果

该研究在张福锁院士的总体设计与指导下完成，并联合石河子大学危常州教授，河北农业大学马文奇教授、王鑫鑫副教授，郑州大学侯翠红教授，云南云天化股份有限公司马航正高级工程师、王国栋高级工程师，以及中国农业大学申建波教授、王建超副教授、鲁振亚博士后等多方共同攻关，体现了工农融合、协同创新的科研模式。中国农业大学在读博士生漆增连为论文第一作者，在读硕士生陈路路全程参与该研究工作，中国科学院生态环境研究中心庄明浩研究员和中国农业大学黄成东副教授为共同通讯作者。该研究工作得到了农业科技重大项目、云南省科技厅平台项目和中国农业大学“2115”人才培养计划项目等资助。

附 绿色智能肥料系列文章

1.绿色智能肥料：推动农业绿色发展的新路径（Green intelligent fertilizers—A novel approach for aligning sustainable agriculture with green development）

2.绿色智能肥料：从原理创新到产业化实现

3.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

4.绿色智能肥料：智能调控的创新思路与产业化途径