化肥是重要的农业生产资料，对粮食增产的贡献率达40%，在促进农业高产稳产、保障国家粮食安全方面发挥着重要作用。然而，化肥的过量和不合理使用会对土壤团聚体结构造成破坏，降低土壤微生物的丰度与多样性，使得土壤养分失衡的同时也造成了土壤和水环境的污染。盲目的偏施氮肥带来了土壤板结、酸化以及作物产量下滑、质量下降等一系列问题。近年来，化肥减量增效成为了全国农业农村系统推进农业绿色发展的一项重要举措。山东省是我国的农业大省，全省化肥施用量常年位居全国前列，平均每英亩的化肥施用量是世界平均水平的3倍左右，如何实现化肥减量增效成为了山东面临的重大课题。

南方科技大学刘科院士团队经过多年的研发积累，开发出一项针对煤炭及煤基固废等含碳材料源的分离提质工艺技术。该工艺技术通过湿法粉碎将煤炭等含碳材料源在燃烧/使用前解离到微米级粒度，在经过颗粒表面改性、多相流界面调控后可将含碳材料源中的可燃物与不可燃的微量元素及矿物质分离开来。分离出的矿物质未经地表污染、富含土壤有益矿物种类和植物生长所需矿质元素，具有土壤改良功能，通过螯合等相关技术将其与传统化肥（氮肥）相结合，可制备出兼具补充有益矿物质元素并减缓肥料释放的多功能复合型肥料（简称“微矿基肥”）。该肥料养分的释放规律与作物生长周期的需肥规律相贴合，释放的矿质元素（K、Ca、Mg、Fe、S及B等）亦可促进作物对氮肥的吸收，大大提高传统氮肥的利用效率，从而实现减肥增效的目的。2021年2月26日，由刘科院士带领的南方科技大学清洁能源研究院联合深圳/滕州瑞科天启能源科技有限公司，在山东省滕州市大坞镇开展马铃薯大田实验，设立“基于微米尺度煤系天然矿物（SRM）开发系列肥料与土壤改良剂使用关键技术研究与应用”科研项目，对该新型肥料的化肥减量增效效果进行实地验证。

2021年5月26日，山东省农业科学院江丽华研究员、鱼台县农业农村局高级农艺师杜春祥老师、田虎老师、刘永老师及南方科技大学王欣老师等多位国内知名土肥专家对该马铃薯田间试验进行了现场测产验收。专家组听取试验情况汇报后进行了实地考察和现场测产。测产报告显示，在等量氮肥施用条件下，施用微矿基肥的试验棚内最高可实收商品马铃薯96.3公斤，折合每亩实产3954.38公斤，与对照组相比平均每亩增产近622千克，增产率高达18.76%，实现了增加氮肥利用率的研究目的。此外，在降低微矿基肥用量（15%-30%）的条件下，施用微矿基肥的试验棚内最高可实收商品马铃薯86.9公斤，折合每亩实产3567.91公斤，与对照组相比平均每亩增产近238千克，增产率达7.15%，达到了减肥增效的研究目的。专家组对试验完成情况给予了充分肯定，对微矿基肥的减肥增效性能予以了高度评价并一致认为南方科技大学清洁能源研究院与瑞科天启公司联合开发的微矿基肥减肥增效效果显著，具有良好的经济、生态和社会效益，建议进一步总结项目实施技术成功经验，并加大推广运用力度。

刘科院士团队一直致力于科技兴农，在微矿基肥的研发制作上精益求精，不断对微矿基肥的养分复配、颗粒大小、表面光滑程度进行优化，最大程度保证微矿基肥发挥节能减排、改善土壤、增加作物产量和品质的功效，期待未来微矿基肥在健康生态农业领域的进一步推广应用，在促进我国农业食品健康安全、粮食安全及土壤、大气与水环境的治理保护方面发挥更大的作用。