美国肥料价格30年翻一翻，促使针剂式施肥技术问世

每一项新的农业技术的发展背后都有其驱动因素。针剂式施肥技术的问世正是美国不断攀升的肥料价格以及增加的施肥量所促使的。虽然美国作物产量的增速远远大于化肥用量的增速，但是随着各种农业物资价格的上涨，如何节约用肥用药势必是农场最关心的问题之一。

我们首先了解一下过去几十年美国化肥的使用量变化以及价格的变化。

美国农业商业化肥使用量变化图 1960-2015年

数据显示1982年之前，美国的商业化肥总消费量迅速增长，这是因为更多的耕地用于种植高产农作物品种和杂交品种，这些作物的种植导致了化肥的大量使用。随着全球对谷物需求的增长，1981年美国的化肥消费量达到2400万吨的峰值。1983年，当谷物需求下降时，大量的美国农田停产，肥料消耗减少至1800万吨。然后商业化肥的使用量呈上升趋势，这主要是由于玉米播种面积增加。

2009年创纪录的肥料价格使消费量减少至1770万吨，比2004年下降了24％。由于肥料价格在2010年下降，消费量反弹至2080万吨。美国的现在情况是一直比较稳定的，近十年总量一直稳定维持在2000万吨左右，同时还可以保持粮食产量不断地增加。

按英亩计算，三种主要肥料养分的使用量（这里的数值是指氮磷钾的纯含量）从1960年的每年46.2磅/英亩（1.4公斤/亩）增加到2004年的146磅/英亩（4.4公斤/亩）最高峰，增加了215％。从2004年的峰值开始，到2009年下降到111磅/英亩（3.4公斤/亩），现在每年使用量在140磅/英亩左右（4.2公斤/亩）。

对于农场经营而言，不仅是农作物的价格，农资的价格对农场收益的影响也非常大。

美国农场化肥支出价格变化表以及所有农作物收入变化表 1990-2018年

橙色的曲线是近30年来美国农民支付的化肥价格的变化曲线，从1990年到2018年美国化肥价格翻了一倍多。从2004年开始，在能源和原材料成本上涨的推动下，化肥价格更是快速上涨。

当然美国作物产量的增产率远超比肥料用量和价格的增长率。

美国自1866年玉米产量变化图

比如拿美国的玉米来说，这张图反映的是近150年玉米的单产。从1930年代左右，美国的玉米产量就开始不断地增加，后面又经历了两期产量的突飞猛进。这些都源于技术的不断更迭。比如说30年代到1980年代，这个时期主要是依靠杂交玉米完成了第一个阶段的玉米产量的提升。下一个是1980年代到上世纪末，是产量提升的非常重要的一个阶段，主要依靠了农业机械化，机械化可以实现养分的精准管理，还有养分综合管理。比如说4R技术，也是源起于美国的。

4R养分管理是肥料最佳养分管理新方法，其兼顾养分管理中的经济、社会和环境效益，对于农业系统的可持续发展极为 重要。此方法理念十分简单—就是4个正确(Right), 即选择正确的肥料品种，以正确的用量，在正确的时间，施在正确的位置。

液态肥的使用在美国非常普遍，大约40%是液态的， 60%是固态的。 从历史上看，在玉米上使用化肥占美国商业化肥使用量的40％以上（Daberkow和Huang，2006年）。所以如何在玉米种植中节约化肥使用，并且有效利用化肥提高化肥转化率是农场最为关心的问题之一。

美国氮肥的产品多样化种类很多，有复合肥的氮、硫酸铵、磷酸铵、单质的氮肥，还有一大部分水溶性液态氮肥，主要成分是硝酸铵、尿酸铵溶液，还有液氨。在美国液态氮是常用的、农民接受度比较高的产品，这两个液态氮肥产品几乎可以占到整个氮肥产品的40%。

在化肥和农药越来越贵的时代，越来越多的企业开始研发减少肥料和农药利用但是又不能提高产量的施肥和施药技术。几年前美国大平原公司(Great Plains)将这项最新的针剂式施肥施药技术正式推向市场。这种技术可说是一种改变游戏规则的精准施肥施药技术。

先来看看这段介绍针剂式施肥施药系统AccuShot的介绍视频（中文字幕）

这项发明背后的故事是起源于一位伊利诺伊州叫Roger Forsberg的资深农学家。Roger一开始在自家的小地块中测试针剂式施肥的方法。他手工种植了玉米种子，并手工在每粒种子后方注入了定量的液态肥料，小规模地模仿了AccuShot针剂施肥系统。Roger的实验证实，这种精准施肥方式在提高农业种植经济效益和改善环境方面有非常大优势。Roger说：“施用肥料的全部关键在于在正确的时间、正确的位置、正确的数量的基础上做的正确的事情。”

Roger联系了大平原公司，他问该公司为什么不使用如今许多喷药机上使用的高科技脉宽调制系统来提高养分的精确施用量。大平原的首席农艺师Tom Evans和大平原的其他人都认为这是一个有趣的想法，并与Capstan农业系统公司取得了联系。

Capstan公司从事脉冲宽度调制系统的开发已有20年，并已作为凯斯和其他农机具公司的OEM供应商。Capstan农业系统公司的集成工程师Troy Kolb说：“当他们想到这个主意时，我们几年前就已经尝试过类似的播种机系统的研发，当时因为没有合适的合作伙伴，后来就搁置了。从本质上讲，该概念非常简单，读取种子传感器并定时触发电磁阀。诀窍在于开发用户界面，其中包括一个有趣的密钥卡，该密钥卡可使种植者进行季节内维护并远程控制系统。”

四年前大平原研发的第一个原型成功了。在随后的几年中，该公司对该系统进行了完善，包括监控系统的不断升级。随着技术的成熟，越来越多的美国农场用上了配套该系统的大平原精量播种机。大平原首席农艺师Tom解释说：“有了这个精准针剂式施肥系统，就可以将传统肥料的用量节省一半，并提高产量。”

针剂式施肥施药系统可以让用户决定所施入的产品是射入种子前方，顶部还是后方。农场通过这种崭新的施肥方式可以从很多方面节约施肥施药的用量和成本。

使用传统的液态肥滴施方法，植物根系只能利用大约25％所施用的磷肥。这不利于幼幼苗健康生长。借助AccuShot系统，作物根系可以立即接触到每一剂喷射的口肥，从而帮助幼苗在最脆弱和最关键的生长阶段获得最重要的养分打好基础。

美国农场通常使用盐含量较低的正磷酸盐口肥以避免播种的时候烧种。有了这种新的播种机施肥系统，由于您知道自己没有将产品施在种子上，因此可以使用成本更低的多磷酸盐口肥，从而节省更多成本。”

如果检测到播种机没有落籽，则该系统将不会喷射出肥料或药剂。或者如果您打开了播种机部分播种行关闭系统，关闭的播种行未落籽则不会喷射出化肥。

目前该施肥系统可配套在大平原公司的大部分精量播种机Yield-Pro系列上，无论地轮传动或者电驱播种机都适合。它的气吹式排种器Air-Pro系统确保可预测、可靠的落籽和一致株距，配合针剂式施肥系统Accushot运行让施肥更精确、更稳定。

大平原公司和Capstan 农业系统公司这项新技术的发展前景十方看好，因为这项新技术能大幅减少肥料使用量，并且玉米产量提高的潜力非常大。他们的宣传口号是Give every seed its best shot! 将精准施肥、节约用肥、做到精益求精的地步！