近几年，我国农业取得了非常可喜的成绩。粮食连年增产，农民收入不断增长，农产品质量稳定提高，农业生态环境不断改善。但我国农业也面临很多压力，在农产品质量方面，社会需求不断增长，导致农业压力不断加大。在生态环境方面，农业生态环境受到的压力也在不断增加。农业部对此做了很多努力，如2014年提出的“一控、两减、三基本”：“一控”是控制水资源用量，“两减”就是减少化肥和农药的用量，“三基本”包括秸秆资源能够充分利用，化肥包装、农药包装等农用废弃物能够基本回收利用，农业养殖废弃物能够基本上得到应用。
农业是一个复杂的生态系统，不仅包括种植业，还包括养殖业、渔业等。在理论上应从生态角度上更好地保护农业。近几年，业界特别强调养殖规模化，强调养殖补贴，但养殖的补贴，往往从养殖的水平出发，忽略了种植和养殖的关系，造成很多地方种植业生产很发达，但养殖业不发达。所以出现了“东北种粮、南方养羊”的范式，但南方因农田少，养殖废弃物很难得到回收利用，于是又带来生态环境的压力。
肥料吸收和转化至关重要
目前有一个非常严峻的问题，尽管肥料用量充足，但缺乏好的使用方法，就不能产生很好的效果。在磷肥的集中施用方面，有数据表明，如果磷肥像现在这样撒施或施用翻耕，尽管大力推广化肥深施，但在这种情况下，肥料均匀分布在土壤里，因作物根系在土壤里有限，60%肥料都接触不到作物根系，只有1/3的磷可用。例如北方大棚蔬菜种植区，农民希望高产，且希望尽量减少施肥次数，以减少劳动量。但是如果施肥过于集中，浇水后就会出现浓度过高的问题。农民通常两个礼拜浇一次水，两个礼拜施一次肥，常常是肥料浓度过高而造成烧根。一般施肥后的第2、3天，根拔出来后却是黄的。等到两个礼拜后根恢复了，又开始施肥，如此这般，作物根部经常性受伤，极大影响养分吸收，降低肥料利用率。
肥料施到土壤中，要经过水的溶解，作物的吸收和转化，甚至有的在土壤里面就进行转化。我们有不少研究成果只停留在实验室里、试验田中，没有很好地转化到农业生产应用中，更没有转化到肥料产品中。过去往往注重氮磷钾等养分的用量研究，下一步更应注重肥料或植物营养的研究，应多关注不同的养分形态，不同的肥料品种在水、土壤、植物中的运输和转化的方式，即WSFP系统（W是水，S是土，F是肥料，P是植物）。这个系统的研究，不再是简单地就养分而研究养分。例如磷，过去的磷多是磷肥，根据磷肥中水溶磷含量的多少来判断磷肥的好坏。水溶磷和枸溶磷在不同土壤类型里面，作用方式是不一样的。有人认为土壤里残留的磷肥，后期还能用。但是改革开放三十多年了，本应残留很多了，但是现在磷肥用量却不能减，少用了就减产。所以对于磷肥残留在土壤里的行为应引起高度重视，认真研究不同形态的养分在WSFP系统中的行为和方式。
氮肥不同应用形态的启发
前两年，我们做了氮肥不同形态的应用研究。氮是非常复杂的系统，有铵态氮、硝态氮、酰胺态氮、有机态等不同形态。很多人认为测土配方时测了氮就可以施肥了，但远远不是那么简单。国外到现在为止，也未能通过测出氮来推荐施用氮肥。而是用整个流域里面氮的平衡状况，来推断氮的需求和不同形态氮的供应方式。氮肥发展方向，就是减少淋失，控制肥效发挥，有的需要缓效，但有时也需要加速，如叶菜施有机肥，到了收获时，氮肥养分还未完全释放，必然导致硝酸盐含量高。大力推广有机肥，需要分清什么作物在什么样的气候条件和土壤状况下能施用。例如，有人说东北玉米施缓控释肥好，但东北气候条件特殊，前期干旱，中期正常，到了7-8月份，就会大量降雨。如果施缓控施肥，多数都被淋走，等到8月底需要灌浆的时候，养分就会跟不上。所以需要根据作物和土壤、气候等特点，深入研究如何做好肥料作用的发挥。
同时，还要配合一些添加剂，达到养分的平衡。不同形态的氮对作物品质影响很大，如在华北地区，种土豆时多用硝态氮追肥，但煮着吃后土豆就不会像过去那么粉，也咬不动，长此以往，工厂将因土豆出粉率低而不再收购。
中国肥料已经进入由等养分等效向形态、含量、助剂共同发展的新的理论指导下的时代。原来说养分是等养分等效，而同样的养分，不同的形态、不同的助剂，作用就不大一样。现在，磷也有多个肥料品种，从过去的过磷酸钙到一铵、二铵、磷酸二氢钾和复合肥料，现在又准备把复合肥料混在一起。磷本身形态有黑磷、白磷、红磷，从肥料来说有水溶磷、枸溶磷、难溶磷，正磷酸盐、偏磷酸盐、亚磷酸盐，到肥料里面要进行转化。我们做过土壤磷的分级，包括交换性的、铝结合的，还有有机磷和碎片，这些形态作物的利用效率都不一样。更重要的是要进行转化。如水分控制不同，同样的养分，转化形式就不一样。所以其不仅与肥料和土壤有关，还和水的应用方式有关。如山东的苹果，大量出现疾病，90%以上是因为水分养分不合理造成的。从这个角度分析，与土壤的水肥管理有关系。但仔细一看，当地凡水肥条件比较好、产量比较高的，多有疾病。但果园的湿度控制比较好的情况下，就没有植物病害。这就要做好土壤水和空气湿度的协调配合。
聚磷酸铵
是磷肥未来发展方向
磷肥利用率不高，跟磷肥产品本身有很大关系。聚磷酸铵的发展，能够带动国家磷肥工业的一个大的进步和变革。中国的磷肥利用率有可能提高将近一倍，由现在的18%左右达到33%-34%。从理论上讲，可以减少一半左右的磷矿。从科学家角度来讲，应该投入更多精力，去研究磷的行为，包括磷与根的关系，菌根以及根系如何受到磷的影响。
下一步磷的发展方向主要有四个方面，一是土壤中要减少固定。包括隔离、减少与土壤的接触和科学集中的施肥方法；二是提高肥效，主要是水溶磷肥防止固定和拮抗；三是方便施用，增加移动性。氮肥比较容易随着水到根部，钾肥和铵离子一样稍困难，现在是让磷能够跟随水方便进入根系，加大灌水量是一种做法，而聚磷酸铵可能给了我们一个新的思路或方式；四是与添加剂的配合。好的添加剂，能够很好保护肥料有效性，促进作物生长，提高对养分的吸收。
