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氮肥

氮肥,是指以氮(N)为主要成分,具有N标明量,施于土壤可提供植物氮素营养的单元肥料。氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种;适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。氮肥按含氮基团可分为氨态氮肥、铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥、氰氨态氮肥和酰胺态氮肥。化学氮肥生产的主要原料是合成氨(生成合成氨的哈伯法装置于1909年建成,并在德国首先实现工业化,成为氮肥工业的基础),20世纪4050年代,硫酸铵是最主要的氮肥品种;60年代,增加了硝酸铵;70年代以来,尿素成为主导的氮肥品种。碳酸氢铵是中国80年代主要生产的氮肥品种之一。 [1]

铵态氮肥包括碳酸氢铵(NH4HCO3)、硫酸铵{(NH4)2SO4}、氯化铵(NH4Cl)、氨水(NH3.H2O)、液氨(NH3)等。

铵态氮肥的共同特性:

1、铵态氮肥易被土壤胶体吸附,部分进入粘土矿物晶层。

2、铵态氮易氧化变成硝酸盐

3、在碱性环境中氨易挥发损失。

4、高浓度铵态氮对作物容易产生毒害。

5、作物吸收过量铵态氮对钙、镁、钾的吸收有一定的抑制作用。

硝态氮肥包括硝酸钠(NaNO3)、硝酸钙{Ca(NO3)2}、硝酸铵(NH4NO3)等。

硝态氮的共同特性:

1、易溶于水,在土壤中移动较快。

2、NO3吸收为主吸收,作物容易吸收硝酸盐。

3、硝酸盐肥料对作物吸收钙、镁、钾等养分无抑制作用。

4、硝酸盐是带负电荷的阴离子,不能被土壤胶体所吸附。

5、硝酸盐容易通过反硝化作用还原成气体状态(NO、N2O、N2),从土壤中逸失。

铵态硝态氮肥包括硝酸铵、硝酸铵钙、硫硝酸铵。 [2]

酰胺态氮肥尿素{CO(NH2)2},含N46. [3] 7-,是固体氮中含氮最高的肥料。

尿素是人工合成的第一个有机物,广泛存在于自然界中,如新鲜人粪中含尿素0.4-。

别名:碳酰二胺碳酰胺、脲 。

分子式:CO(NH2)2,因为在人尿中含有这种物质,所以取名尿素。尿素含氮(N)46-,是固体氮肥中含氮量最高的。

工业上用液氨和二氧化碳为原料,在高温高压条件下直接合成尿素,化学反应如下:2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O尿素易溶于水,在20℃时100毫升水中可溶解105克,水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形,吸湿性强。粒状尿素为粒径1~2毫米的半透明粒子,外观光洁,吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80-,但30℃时,临界吸湿点降至72.5-,故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。在尿素生产中加入石蜡等疏水物质,其吸湿性大大下降。

尿素是生理中性肥料,在土壤中不残留任何有害物质,长期施用没有不良影响。但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲,又称双缩脲,对作物有抑制作用。我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5-。缩二脲含量超过1-时,不能做种肥,苗肥和叶面肥,其他施用期尿素含量也不宜过多或过于集中 。

尿素是有机态氮肥,经过土壤中的脲酶作用,水解成碳酸铵碳酸氢铵后,才能被作物吸收利用。因此,尿素要在作物的需肥期前4~8天施用。

施用:尿素适用于作基肥和追肥,有时也用作种肥。尿素在转化前是分子态的,不能被土壤吸附,应防止随水流失;转化后形成的氨也易挥发,所以尿素也要深施覆土。

调节花量

为了克服苹果地大小年,遇小年时,于花后5-6周(苹果花芽分化的临界期,新梢生长缓慢或停止,叶片含氮量呈下降趋势)叶面喷施0.5-尿素水溶液,连喷2次,可以提高叶片含氮量,加快新梢生长抑制花芽分化,使大年的花量适宜。

疏花疏果

桃树的花器对尿素较为敏感但嘎面反应较迟钝,因此,国外用尿素对桃和油桃进行了疏花疏果试验,结果表明,桃和油桃的疏花疏果,需要较大浓度(7.4-)才能显示出良好效果,最适合浓度为8--12-,喷后12周内,即能达到疏花疏果的目的。但是,在不同的土地条件下,不同时期及不同品种的反应尚需进一步试验。

水稻制种

在杂交稻制种技术中,为了提高父母本的异交率,以增加杂交稻制种量或不育系繁种量,一般都采用赤毒素喷施母本以减轻母本包颈程度或使之完全抽出;或喷施父母本,调节二者的生长,使其花期同步。由于赤霉素价格较贵,用其制种成本高。人们用尿素代替赤霉素进行实验,在孕穗盛期、始穗期(20-抽穗)使用1.5--2-尿素,其繁种效果与赤霉素类似,且不会增加株高。

防治虫害

用尿素、洗衣粉、清水4:1:400份,搅拌混匀后,可防止果树、蔬菜、棉花上的蚜虫、红蜘蛛、菜青虫等害虫,杀虫效果达90-以上。

尿素铁肥

尿素以络合物的形式,与Fe2+形成螯合铁。这种有机铁肥造价低,防治缺铁失绿效果很好。此外叶面喷0.3-硫酸亚铁时加入0.3-尿素,防治失绿效果比单喷0.3-硫酸亚铁好。

20世纪以来,氮化肥的生产一直居于举足轻重的地位。这主要是由于世界土壤的平均氮肥力不高,氮素不易在土壤中积累,而现代集约化农业又促使土壤有机质与氮的过多损耗,在多数条件下单位氮素的增产量高于磷、钾养分。

我国的氮肥工业发展较晚,到1935年才先后在大连和南京建成两座氮肥厂生产硫酸铵。1949年前,全国累计生产的氮肥量为60万吨(N),主要用于沿海各省。新中国成立后,氮肥工业先于磷钾肥获得迅速发展。1953年我国年产氮肥以养分计算为5万吨,超过历史上1941年最高年产量4.8万吨。经过第一和第二个国民经济发展五年计划,至1965年,全国氮肥产量已达103.7万吨(N)比1953年增长近10倍。以后,经过1969~1978年10年大、中、小型化肥厂并举的大发展时期,全国新建了1000余座小氮肥厂和10余座年产30万吨合成氨的大氮肥厂。至1983年,全国氮肥产量猛增至1109.4万吨(N),成为仅次于前苏联的世界上第二位氮肥生产国。1991年全国氮肥产量达到1510.0万吨,跃居世界第一位。2005年我国共生产合成氨4629.85 万吨,生产氮肥3200.7万吨(折纯氮),其中尿素4147.13万吨(实物量)。2006年全国农用氮磷钾化肥(折纯)产量为5,592.79万吨,比2005年同比增长8.0-;2007年1-11月全国农用氮磷钾化肥(折纯)产量为5,248.58万吨,比2006年同期相比增长13.1-。

农作物含氮量

氮是植物生活中具有特殊重要意义的一个营养元素。氮在植物体内的的平均含量约占干重的1.5-,含量范围在0.3-~5.0-。(表2-1)

表2-1 主要农作物体内的氮含氮量

水稻

小麦

玉米

棉花

油菜

氮素在植物体内的分布,一般集中于生命活动最活跃的部分(新叶、分生组织、繁殖器官)。因此,氮素供应的充分与否和植物氮素营养的好坏,在很大程度上影响着植物的生长发育状况。农作物生育的有些阶段,是氮素需要多,氮营养特别重要的阶段,例如禾本科作物的分孽期、穗分化期,棉花的蕾铃期,经济作物的大量生长及经济产品形成期等。在这些阶段保证正常的氮营养,就能促进生育,增加产量。进入作物体内的氮素,也可能经由可溶性氮的分泌(如水稻叶尖分泌的叶滴),氮的挥发等方式而损失,这种损失主要发生在作物的顶部,尤其在开花至成熟期

氮不足一般表现

在实际生产中,经常会遇到农作物氮营养不足或过量的情况,氮营养不足的一般表现是:植株矮小,细弱;叶呈黄绿、黄橙等非正常绿色,基部叶片逐渐干燥枯萎;根系分枝少;禾谷类作物的分蘖显著减少,甚至不分蘖,幼穗分化差,分枝少,穗形小,作物显著早衰并早熟,产量降低。

氮过量一般表现

农作物氮营养过量的一般表现是:生长过于繁茂,腋芽不断出生,分蘖往往过多,妨碍生殖器官的正常发育,以至推迟成熟,叶呈浓绿色,茎叶柔嫩多汁,体内可溶性非蛋白态氮含量过高,易遭病虫为害,容易倒伏,禾谷类作物的谷粒不饱满(千粒重低),秕粒多;棉花烂铃增加,铃壳厚,棉纤维品质降低;甘蔗含糖率降低;薯类薯块变小,豆科作物枝叶繁茂,结荚少,作物产量降低。

对氮素吸收利用

作物具有吸收同化无机氮化物的能力。因此,除存在于土壤中的少量可溶性含氮有机物,如尿素,氨基酸,酰铵等外,作物从土壤中吸收的氮素主要是铵盐和硝酸盐,既铵态氮和硝态氮,被吸收到体内的铵态氮,可直接光合作用产物有机酸结合,形成氨基酸,进而形成其它含氮有机物。而硝态氮在体内还原呈铵态氮后才能被吸收利用。植物吸收的氨和硝态氮还原成的氨,在体内不能积累过多,否则会使植物中毒,氨中毒使植物的呼吸作用降低,蛋白质合成受阻。未经还原的硝态氮可以在植物体内积累,如养麦、烟草等旱作物和盐土上生长的耐盐植物,都能积累较多的硝酸盐,蔬菜也可在叶片中积累大量的硝酸盐。

由于作物体内与氨结合成氨基酸的有机酸,来源于光合作用产物,如丙酮酸(氨化后成丙氨酸),Q-酮戊二酸(氨化后成谷氮酸)。因此,植物对氮素的吸收,在很大程度上依赖于光合作用的强度,这与群众在实践中认识的施肥效果往往在晴天较好较快的经验相一致。

缺氮的植株施用适量氮肥后,由于体内大量合成了高分子含氮有机物,使植株迅速生长和叶色变黑,因此在生产实践中,氮肥的效果最易从植株的长相和叶色改变中观察到。

虽然铵态氮和硝态氮作为植物氮源的价值相同,但在两种氮源可以选择的条件下,不同植物的相对吸收量仍有明显差异。这种差异受植物的种类、品种和生育期,土壤溶液的反应(PH)及溶液中各种离子的相对含量,两种氮源的浓度等因素的影响。在大田作物中,一般烟草、棉花等旱作物对硝态氮的反应较好,水稻则较多吸收铵态氮。

植物能经由叶面和根直接吸收尿素和某些铵盐作氮源。但尿素在体内的同化过程尚未完全搞清,一般认为,尿素在作物体内尿酶的作用下分解为铵态氮后被利用。

土壤的氮素供应

农田生态系统中物质循环的角度看,土壤中的氮素流是一种不断转换形态,并有多通道循环的物质流。它的第一个基本特征是随着生物生产活动的不断强化和氮素的有机化,氮在土壤圈中将不断富集和表聚。

土壤是氮素多通道循环中一个最重要的库。随着农田单位面积生物产量的增加,土壤圈的氮素趋向积累;相反,随农田单位面积生物产量的降低氮素趋向减少。

土壤圈中伴随植物生长过程的氮的累积,谓之氮的生物学富集。这是一个农田系统中最经常发生的过程,是指相对惰性的气态氮(N2)及无机氮化物(NO5、NH4+)经由各种生物学途径逐渐转变成积极参与循环的有机氮(-NH2等)及其各种矿化和腐殖化的含氮产物。使用”富集”一词,显然还包含着人类希望增加土壤圈中含氮有机物的这样一个目的在内。

农田氮在土壤圈中的生物学富集,主要依赖于碳的富集(氮的有机化),即依赖于光合作用或有机物第一性生产过程(绿包植物生产)的强度。通常需20份以上碳才能富集一份氮(碳氮比≥20)。

随着土壤圈中氮的生物学富集,土壤肥力不断提高,作物产量不断增加,氮素物质流中有机氮的比率不断增大,因而依靠第一性产品营养的第二性生产(动物生产)及相应的氮循环也随之被大大强化。在我国条件下,一亩农田氮的年收获量增加3公斤(约合150公斤粮食及相应的秸秆),将其转化为饲料时即可多饲养一头猪,因此,农田系统中氮的生物学富集是发展农牧业生产的重要物质基础。

其次,伴随氮的生物学富集及有机化,氮在土壤中将日益表聚,氮素表聚主要与作物根系及相应的生物活动在土壤中由上而下呈锥型分布,植物残体及人类耕作施肥活动集中于土壤表层等因素有关。

氮的表聚现象,一般有利于当季生物产量,因而,如按土壤剖面的发生层次排列,表土层含氮越高,表层与亚层之间的含量差异越小,则土壤越肥沃,作物产量一般较高。

农田生态系统中氮循环的第二个基本特征是,与磷、钾等其他营养元素相比,氮在不同生态圈中存在的主要形态不一,几乎在所有通道的循环,都伴随氮的形态变化,且主要发生的不是化学变化,而是生物化学变化,因此,只有各种生物的参予,才能发生氮形态在各子系统的变化,保持气圈中分子态氮的绝对多数和一定生态条件下各种氮化物的相对稳定。即农田生态系统中氮循环的完成及其强度,紧密地依赖于生物链。从实际生产的要求出发,一方面,人们为了满足作物增产的需要,以各种形式对农田施用氮素,以期增加对光能的利用,最基本的手段是施用化学氮素和有机氮素,充分利用生物固氮;另一方面,人们也将充分利用作物生产的有机氮素,发展和强化动物生产,进而控制和利用各种含氮物质的微生物分解和生物化学反应的进程,提高生物氮素的系统效益。于是,随着作物生产量的增加,各个通道即氮循环也随之被强化。农田生态系统中的氮循环存在”高投入,高产出”和”低投入,低产出”等不同类型。因此,对农田生态系统投入氮越多,经由其各个通道循环的氮量也越多,损耗也越大。这是生产条件下氮素施入量与氮素收获量不成比例,且随施入量递增呈现报酬递减趋势的一个根本原因。

随着化学氮肥的增施,作物产量和氮素吸收量逐步增加,但单位氮素的增产量及边际效应却逐步降低。显然,未被作物利用的那些氮素,用于强化土壤中各个通道的氮循环了。因而,一方面土壤中残留氮的总量增加,能促进土壤中各种微生物活动,土壤氮素释放量和作物单产的增加。随着对农田施氮量的增加,同时也增加了土壤向气圈和水圈的氮素耗散,强化了能引起氮损失的各个通逍。因此,一般说对农田施氮量越高,氮循环强度也越高。与此相应,将形成作物高产和氮素低效高损耗这样两个方面相互相成的效应,反之亦然。有鉴于此,人们经常把农田氮素年收支状况,作为肥料氮量一定生态条件下氮循环强度的指标。作物一生中所吸收的全部氮素,50-~80-来自土壤,随作物类型、土壤供氮条件与施氮量,施肥时期等因素的不同而异。

1、尿素是固体氮肥中含氮量最高的肥料,理化性质较稳定,施后对土壤性质没有影响,可施用于任何土壤和作物,可做根外施肥使用。同时尿素也是树脂、塑料、炸药、医药、食品等工业的重要原料。

2、尿素也可以部分代替蛋白质饲料,例如倒在奶牛青饲料中能代替一部分蛋白质饲料,但尿素的加入量不能超过青饲料的3-和总饲料量的1-,否则牲畜肾脏负担过重,容易引起疾病,大豆饼中含脲酶,不要与尿素混合供给。

3、尿素如果贮存不当,容易吸湿结块,影响尿素的原有质量,给农民带来一定的经济损失,这就要求广大农户要正确贮存尿素。在使用前一定要保持尿素包装袋完好无损,运输过程中要轻拿轻放,防雨淋,贮存在干燥、通风良好、温度在20度以下的地方。

4、如果是大量贮存,下面要用木方垫起20公分左右,上部与房顶要留有50公分以上的空隙,以利于通风散湿,垛与垛之间要留出过道。以利于检查和通风。已经开袋的尿素如没用完,一定要及时封好袋口,以利下年使用。

天然气、煤炭、石油是生产化肥的三大原料,通常被称为气头、煤头、油头三类,由于石油和煤炭价格的升幅远大于天然气,故按成本优势排列为气头、煤头、油头。比如07年气头企业云天化尿素的毛利率达47.1-,而煤头企业华鲁恒升尿素的毛利率为21.5-。

长效氮肥适宜于各类农作物和各类土壤条件。我国推广使用的长效氮肥主要有两个品种:长效尿素和长效碳酸氢铵,其施用方法与尿素、碳酸氢铵基本相同。具体施用要点如下:

(1)长效氮肥的氮素释放相对缓慢,释放高峰期比尿素约迟5天,故应比尿素的常规施用期提前。一般早春提前5-6天,夏季提前3-4天为宜。

(2)长效氮肥在土壤中的保氮能力比较强,利用率也较高。因此,它的用量比一般氮肥要略少些,通常比常量减少10--15-为宜。

(3)由于土质不同,长效氮肥在土壤中吸收保存能力也有明显差异。粘土的吸收保存能力较强,一次用量可多些;而沙质土应以少量多次施用为宜。

(4)要根据作物不同的吸氮特性,科学施用长效氮肥。

1.氮肥适宜施用量推荐

主要可分两大类方法:(l)以土壤供氮量的预测为基础的方法;(2)不需要预测土壤供氮量的方法。两类方法都只是半定量的,需强调:(l)以无氮区作物累积氮量为量度的土壤供氮量(Ns)与作物特性及生长期间的水热条件等密切相关,而且还受到非土壤来源氮量的强烈影响;(2)土壤有机氮的形态与其生物分解性并无明确的联系,因此,土壤有机氮的矿化量(Nm)的化学指标只是经验性的;(3)因此,在理论上,Ns与Nm之间不一定有高的相关性,除非各田块间影响土壤有机氮矿化的各个因素以及非土壤来源氮的数量都相近。“平均适宜施氮量法”有利于氮肥施用量的地区性控制。平均适宜施氮量法是指在同一地区的同一作物上,从氮肥施用量的试验网中得出的各田块适宜的平均值

2.深施。

这是一项成熟的、效果明显的技术,包括稻田深施,无水层混施、旱地表施后灌水。研究证明,深施的作用主要是降低氨挥发,其效果大小取决于施氮肥后田面水(稻田)或土表(旱地)中存留的氮肥量。

3.施用时期。

利用作物对化肥氮的竞争性吸收以降低土壤中化肥氮的浓度,是减少氮肥损失,提高其利用率的有效途径,并已得到许多田间试验证实。因此,在不同时期氮肥施用量的分配上,应在保证作物前期生长的前提下,尽量减少生长前期的氮施用量,并将重点移到生长中期。

4.硝化抑制剂。

硝化过程中有微量N2O逸出。而且,所形成的硝态氮易于通过反硝化和或淋洗而损失。因此,硝化作用的抑制一直受到广泛重视。

5.脲酶抑制剂。

主要是PPD和NBPT,及其配合使用。国内还有氢醌和涂层尿素,并研究了脲酶抑制剂硝化抑制剂的配合使用。研究表明,使用脲酶抑制剂后氨挥发的减少量与对照不使用脲酶抑制剂的氨挥发量之间有良好的相关。但是,减少总损失的量与对照的总损失量却并无相关。

6.全国几乎所有的土壤和作物都需要施用氮肥。

氮肥的科学施肥原则是对不同作物、地块和不同生育期的具体施肥量进行实时、定量调控。例如,目前我国大田作物施氮量(N)一般每亩8-15kg,约一半作基肥,其余主要作追肥,具体施肥量应通过土壤测试确定。

7.除小麦等密植作物撒施后灌水、水稻水层撒施外,都要施后覆土。

氮肥基、追、种肥都用,是追肥主角

尿素[CO(NH2)2] -约46.7-

硝酸铵(NH4NO3)-约35-

氯化铵(NH4Cl)-约26.2-

硫酸铵[(NH4)2SO4] -约21.2-

碳酸氢铵(NH4HCO3)-约17.7-

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