张民在控释肥国际标准颁布研讨会上介绍研究情况
张民（左二）在温室观察施肥效果
今年4月15日，由我校张民教授主持起草的控释肥料国际标准由国际标准化组织(ISO)正式颁布。今年8月在北京举行的 “控释肥料国际标准颁布实施研讨会”上，工信部原材料工业司副司长潘爱华说：“由我国主导的控释肥料国际标准颁布实施，标志着我国在控释肥领域具有国际话语权，有利于提升化肥产业国际竞争力；也标志着在这些产品和技术开发与应用上，我们完全达到了国际领先水平。”
中国的控释肥从研究起步到国际领先正好走过了20年路程，20年来我们是怎样用科技创新一步步赶超世界先进水平、占领该产业发展制高点的？记者采访了第一个把控释肥引进中国的著名土壤肥料专家张民教授。
“一定要造出中国的控释肥”
1994年，张民来到美国佛罗里达大学做博士后研究。在研究不同种类肥料对柑橘生长的影响时，用的复混肥、液体肥料，还有控释肥。当时国内肥料主要是尿素、二铵等，复合肥才刚开始用，绝大多数人没听说过控释肥。张民也是第一次接触控释肥。通过试验，他发现这种肥料有三大优势：一是省工，复合肥一年要用3次，液体肥料要用15至20次，而控释肥只用一次。二是肥效高，其利用率是普通肥料的2至3倍，用于柑橘，在产量上与其他肥料几乎一致，但品质上明显优于其他肥料。最大优点是对环境影响小，其他肥料中的营养物质容易随灌溉和降雨淋溶到地下水中，而控释肥的营养物质大多被作物吸收，对地下水几乎没有影响。
美国从上世纪六十年代开始研究控释肥，七十年代用于生产，但由于价格高等原因，它主要用于花卉等高档植物，很少用于大田作物。一瓶250克左右的控释肥在超市大约要5美元，在人们眼中它是“贵族肥料”。
中国是世界上第一大化肥生产和消费国，但化肥利用率却只有30%左右，是发达国家一半。过量、不合理使用化肥引发的农产品质量和环境问题越来越突出。巨大的差距让张民产生强烈责任感。他说：“如果我们能在大田里都用上控释肥，那对生产和环境的贡献该有多大！”
控释肥技术的关键在于肥料表面包的那一层膜，肥料可以从膜中慢慢释出。但要想了解这项技术的配方、工艺等却非常困难。有一次张民到一家肥料企业参观，想到车间看看，被婉言拒绝。这让他认识到，核心技术必须靠自己创造。
1996年6月，张民完成了博士后研究。当时，导师还想留他继续工作，而他回国的态度十分坚决：“我要回去造中国的控释肥。”
潜心钻研克难关
1996年6月15日，张民回到了山东农大。6月20日，学校接到了申报国家“948”项目的通知，张民立即写出控释肥研究申请报告上交农业部。年底，项目获得批准：期限三年，经费10万美元。
“948”计划是国家实施的引进国际先进农业科学技术计划。用10万美元能把国外技术引进来吗？农业部分管项目的专家和领导向张民提出这个问题。张民回答：“买控释肥技术专利要花1000万元，这笔经费当然不够。我们的目的是自己创新技术，让控释肥广泛推广与应用。”
研究肥料控释技术，需要化工、材料、机械等多学科知识，远远超出了张民土壤营养研究的专业范畴。但张民不怕困难，他肯钻研，认真扎实，认准的事一定要干好。
为弥补专业知识的不足，张民查阅相关专业书籍、资料，到有关化工研究所、高校、企业向专家请教，边学习、边试验。刚开始研究，条件非常艰苦。学校科研用房紧张没有实验室，他就把办公楼上一个废弃的厕所改造成简单实验室。做包膜试验需要的小型流化床市场上买不到，他就自己动手做了一个简易流化床，每小时能生产包膜肥料300克。
控释肥的包膜材料既要“封住”肥料又不能 “封死”肥料，对配方、工艺有很高要求。膜材料主要成分是树脂，张民买来聚乙烯等几十种树脂材料，加热熔解，尝试添加各种辅料，包到肥料上，然后测定养分在不同温度、湿度等环境下渗透的数据。一开始的试验很不顺利，涂的膜有厚有薄，有的粘在一起，有的透性强、有的透性差。经过几千次试验，在一次次失败中不断总结经验、改进配方和技术，产品终于达到美国、日本等同样肥料的标准。
生产控释肥还必须考虑成本。张民一开始做试验用的树脂是从市场上买来的聚乙烯颗粒等，成本较高。后来他突发灵感：蔬菜大棚每年有大量废弃的棚膜，还有废弃的泡沫包装箱等，这不都是很好的膜材料吗？以聚乙烯为例，买一吨新原料要2万元，而回收一吨仅用5000元。把这些废物回收利用，既减少白色污染，也大大降低了成本。而且与新买的材料相比，这些“废品”渗透性更优，需添加的辅料少，还更容易降解。张民团队在包膜技术也上不断改进，他们的硫加树脂包膜，1000公斤肥料只用3公斤树脂膜，达到3‰。刚开始时，热塑性树脂包膜的溶剂回收率只有80%，他们一步步改进工艺，使回收率提高到99%以上。由于工艺先进，他们研发的控释肥产品价格只有美国、日本等国家的二分之一至三分之一。
张民还经常深入田间研究分析肥料的养分利用率，不断改进和优化工艺。他的目标是要让肥料的养分释放与作物的生长需求一致，达到最佳施用效果。
张民日以继夜地工作，除了上课，全部精力都投入到控释肥研究中。早晨8点他就到实验室，一直工作到晚上11点多大楼关门才回家。他家离办公室不到10分钟路程，可他为节省时间，午饭、晚饭经常到学生餐厅吃，有时找人把饭送到实验室。很多有机溶剂是可燃的，有相当危险性。为找到可靠的溶剂，他反复挑选试验，有一次不慎着火，把手烧伤了。和张民在一起的年轻教师感动地说：“张老师干活像拼命，看着让人心疼。”
凭着这种锲而不舍的钻研精神，张民率领研究团队用三年时间攻克一个个难关，研制成功符合生产要求的系列控释肥产品。1999年8月，张民主持完成的“自控缓释肥制作技术及控释机理的研究”顺利通过了专家验收与鉴定。这是我国控释肥研制方面的第一个成果。
产学研合作推动产业发展
张民说：“我们的成果一定要瞄准产业化需要。”包膜肥料的配方、工艺确定后，他就考虑把试验放大。2001年，张民申请到跨越计划项目 “包膜控释肥料的中试与示范”。课题组租用了一个厂房，开始了控释肥的中试。中试要用更大的流化床，张民到北京国际会展中心参观时看好了一个德国的流化床，但一打听价格，要40万欧元，根本买不起。于是他下决心自己做，他与国内几家机械设备厂合作，研制出一套集日产300公斤的包膜流化床、加热反应釜、恒温气流加热器以及溶剂回收等设备于一体的控释肥生产装置，这台设备当时只用了20万元人民币。设备安装调试是在7月份，张民带领青年教师和研究生吃住在工厂，没白没黒地干，炎热酷暑和蚊虫叮咬难以忍受，但大家硬是坚持下来。经过一个多月努力，终于生产出合格的产品。
为了检验生产的控释肥效果，张民通过贸易公司将生产的约20吨中试产品试着销往德国、荷兰、马来西亚、澳大利亚等国家，结果这些样品销售一空，贸易公司要求继续加大订货量。尽管当时生产能力达不到更多产量的要求，但这让张民看到了未来的希望。
2002年12月，全国新型肥料学术交流会在深圳举行，会上张民介绍了研发控释肥的情况。报告刚结束，金正大公司总经理万连步就找到他，希望双方开展合作。
金正大公司成立于 1998年，当时只是一家年产20万吨复合肥的企业。但张民没有嫌弃企业规模小，他更看重的是企业的合作诚意和发展潜力。金正大公司总经理万连步是一位尊重科学、有战略眼光的企业家。他到学校的中试车间考察，虽然厂房和设备简陋，但他却看到了产品潜在的技术含金量和市场前景。当时听说企业要买控释肥成果，有人劝万总：“这技术白给都不要，美国发展了几十年，也只用于花卉，买下这个成果，产品销不出去，企业不得赔钱吗？”但万总没有动摇，他相信张民教授，相信控释肥能给企业带来美好的明天。
2004年11月，金正大公司和山东农业大学签订了技术实施许可合同，金正大出资800万元引进山东农大控释肥研究的核心技术。控释肥产业化的大幕正式拉开。
合作协议签订后，金正大决定上一条控释肥工业扩大性生产线，并且要在2005年春节过后就开始试生产。张民立即带领团队到企业安装设备。由中试到大规模生产，这又是一个考验，张民团队和企业技术人员昼夜不停地调试、研究，解决设备运行中出现的问题。经过近2个月的奋战，终于在除夕前一天完成了安装调试任务。张民回到家中，过了一个几年来最轻松愉快的春节。
张民率领研究团队与企业合作，创新了热塑性树脂包膜、热固性树脂包膜、硫加树脂包膜、秸秆液化改性树脂包膜、多层复合树脂包膜等五套核心技术工艺，以及大规模控释肥工业生产装备与智能化自动化生产线，为控释肥产业快速发展提供了有力科技支撑。2006年3月4日，金正大公司第一条年产30万吨的缓控释肥生产线建成投产。目前金正大集团缓控释肥产能已达到180万吨，成为全球最大的缓控释肥生产基地。2016年金正大相继收购了欧洲控释肥业的巨头荷兰EKOMPANYAGROB.V.公司和德国的CompoGmbH（康朴）公司，为实现肥料产业走出去战略奠定了重要基础。
在企业快速发展的同时，科技创新能力也不断提高，山东农大与金正大等企业、科研单位开展产学研合作，组建了“国家缓控释肥工程技术研究中心”“土肥资源高效利用国家工程实验室”“缓控释肥产业技术创新战略联盟”等研发平台。先后完成课题60余项；发表高水平论文260余篇；获发明专利190余项；获省级以上的科技奖励10余项，其中国家科技进步奖2项、山东省科技进步一等奖2项、中国专利奖3项。缓控释肥施用技术2011年被农业部定为主推技术在全国大面积推广，目前已累计示范推广1.8亿亩，用于小麦、玉米、果树等三十多种农作物。被视为“贵族肥料”的控释肥在我国已广泛用于大田生产。
谈到今后的研究，张民介绍说，现在正申报“十三五”研究课题，下一步要让控释肥具有多种功能，可以与保水剂、与植物生长调节剂结合，促进作物生长和抗逆；还可以与抗病菌剂或生防制剂结合，减少农药使用等等。他表示：“我们要用创新占领产业发展制高点，让中国农业努力赶超世界先进水平。”