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化肥是重要的農業生產資料，對糧食增產的貢獻率達40%，在促進農業高產穩產、保障國家糧食安全方面發揮著重要作用。然而，化肥的過量和不合理使用會對土壤團聚體結構造成破壞，降低土壤微生物的豐度與多樣性，使得土壤養分失衡的同時也造成了土壤和水環境的污染。盲目的偏施氮肥帶來了土壤板結、酸化以及作物產量下滑、質量下降等一系列問題。近年來，化肥減量增效成為了全國農業農村系統推進農業綠色發展的一項重要舉措。山東省是我國的農業大省，全省化肥施用量常年位居全國前列，平均每英畝的化肥施用量是世界平均水平的3倍左右，如何實現化肥減量增效成為了山東面臨的重大課題。

南方科技大學劉科院士團隊經過多年的研發積累，開發出一項針對煤炭及煤基固廢等含碳材料源的分離提質工藝技術。該工藝技術通過濕法粉碎將煤炭等含碳材料源在燃燒/使用前解離到微米級粒度，在經過顆粒表面改性、多相流界面調控后可將含碳材料源中的可燃物與不可燃的微量元素及礦物質分離開來。分離出的礦物質未經地表污染、富含土壤有益礦物種類和植物生長所需礦質元素，具有土壤改良功能，通過螯合等相關技術將其與傳統化肥（氮肥）相結合，可制備出兼具補充有益礦物質元素并減緩肥料釋放的多功能復合型肥料（簡稱“微礦基肥”）。該肥料養分的釋放規律與作物生長周期的需肥規律相貼合，釋放的礦質元素（K、Ca、Mg、Fe、S及B等）亦可促進作物對氮肥的吸收，大大提高傳統氮肥的利用效率，從而實現減肥增效的目的。2021年2月26日，由劉科院士帶領的南方科技大學清潔能源研究院聯合深圳/滕州瑞科天啟能源科技有限公司，在山東省滕州市大塢鎮開展馬鈴薯大田實驗，設立“基于微米尺度煤系天然礦物（SRM）開發系列肥料與土壤改良劑使用關鍵技術研究與應用”科研項目，對該新型肥料的化肥減量增效效果進行實地驗證。

2021年5月26日，山東省農業科學院江麗華研究員、魚臺縣農業農村局高級農藝師杜春祥老師、田虎老師、劉永老師及南方科技大學王欣老師等多位國內知名土肥專家對該馬鈴薯田間試驗進行了現場測產驗收。專家組聽取試驗情況匯報后進行了實地考察和現場測產。測產報告顯示，在等量氮肥施用條件下，施用微礦基肥的試驗棚內最高可實收商品馬鈴薯96.3公斤，折合每畝實產3954.38公斤，與對照組相比平均每畝增產近622千克，增產率高達18.76%，實現了增加氮肥利用率的研究目的。此外，在降低微礦基肥用量（15%-30%）的條件下，施用微礦基肥的試驗棚內最高可實收商品馬鈴薯86.9公斤，折合每畝實產3567.91公斤，與對照組相比平均每畝增產近238千克，增產率達7.15%，達到了減肥增效的研究目的。專家組對試驗完成情況給予了充分肯定，對微礦基肥的減肥增效性能予以了高度評價并一致認為南方科技大學清潔能源研究院與瑞科天啟公司聯合開發的微礦基肥減肥增效效果顯著，具有良好的經濟、生態和社會效益，建議進一步總結項目實施技術成功經驗，并加大推廣運用力度。

劉科院士團隊一直致力于科技興農，在微礦基肥的研發制作上精益求精，不斷對微礦基肥的養分復配、顆粒大小、表面光滑程度進行優化，最大程度保證微礦基肥發揮節能減排、改善土壤、增加作物產量和品質的功效，期待未來微礦基肥在健康生態農業領域的進一步推廣應用，在促進我國農業食品健康安全、糧食安全及土壤、大氣與水環境的治理保護方面發揮更大的作用。