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1、肥料的基本知识 缺氮施氮肥 葡萄缺氮,叶片发黄,枝条细弱 缺钾缺磷缺氮对照 生菜缺乏营养三要素的症状比较 (2006.11.06) 植物体内含氮化合物种类 (氮的生理功能) 1. 氮是蛋白质的重要成分 (蛋白态氮占植株全氮的 80%85%,蛋白质含氮16%18%) 生命物 质 2. 氮是核酸和核蛋白的成分 (核酸态氮约占植株 全氮的10%,核酸含氮15%16%) 合成蛋 白质和决定生物遗传性的物质基础 3. 氮是酶的成分生物催化剂 4. 氮是叶绿素的成分 (叶绿体含蛋白质45%60%) 光合作用的场所 5. 氮是多种维生素的成分 (如维生素B1、B2、B6等) 辅酶的成分 6. 氮是一些植物激
2、素的成分 (如IAA、CK) 生理活性物质 7. 氮也是生物碱的组分 (如烟碱、茶碱、可可碱 、咖啡碱、胆碱卵磷脂生物膜) 氮通常被称为生命元素 植物对氮的吸收与同化 吸收的形态 无机态: 硝态氮、铵态氮 (主要) 有机态:尿素氮、氨基酸、 (少量) 核酸等 植物吸收铵态氮或硝态氮后,先合成 氨基酸,再合成氮白质等其它含氮化 合物。 根系是交换吸收。吸收一个铵离子, 放出一个氢离子,使根系区域变酸。 吸收一个硝酸根离子,放出一个氢氧 根离子,使根区变碱。 铵态氮肥 碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵 (一) 共同特性 (均含有NH4+ ) 1. 易溶于水,易被作物吸收 2. 易被土壤胶体吸附和固定 3.
3、 可发生硝化作用 4. 碱性环境中氨易挥发 5. 高浓度对作物,尤其是幼苗易产生毒害 6. 对钙、镁、钾等的吸收有拮抗作用 (二) 理化性质 铵态氮肥的基本性质 品种 分子式 含氮量(%) 稳定性理 化 性 质 碳酸氢铵 NH4HCO3 16.517.5 较差 结晶, 碱性, 易吸湿和分解 氯化铵 NH4Cl 2425 较好 结晶, 酸性, 有吸湿性 硫酸铵 (NH4) 2SO4 2021 好 结晶, 酸性, 吸湿性弱 土壤中铵态氮肥变化示意图 氨气 吸收 吸附 挥发 NH4+ NH4+ 硝化作用 铵态氮肥 铵态氮肥 硝态氮 土壤 胶粒 硝铵态和硝态氮肥 包括:硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾
4、(一) 共同特性 (均含有NO3- ) 1. 易溶于水,易被作物吸收 (主动吸收) 2. 不被土壤胶体吸附,易随水流失 3. 易发生反硝化作用 4. 促进钙镁钾等的吸收 5. 吸湿性大 6. 硝态氮含氮量均较低 (二) 理化性质与施用 硝铵态和硝态氮肥的基本性质和施用 品种 分子式 含氮量 (%) 性质 施用 硝酸铵 HN4NO3 3435 旱地追肥 硝酸钠 NaNO3 1516 生理碱性盐 少量多次 硝酸钙 Ca(NO3) 12.615 吸湿性 (水培营养 硝酸钾 KNO3 14 助燃性 液氮源) (生理酸性盐) 土壤中硝态氮肥变化示意图 吸收 反硝化 作用 NH4+ NH4+ 淋洗流失 土
5、壤 胶粒 硝态氮肥 硝态氮 气态氮 硝酸还原作用 NO3- 两种形态氮素的性质和某些特性的比较 铵态氮素(NH4+-N) 带正电荷,是阳离子 能与土壤胶粒上的阳离子进 行交换而被吸附 被土壤胶粒吸附后移动性 减少,不随水流失 进行硝化作用后,转变为硝 态氮,但不降低肥效 带负电荷,是阴离子 不能进行交换吸收而存在于土 壤溶液中 在土壤溶液中随土壤水分运动 而移动,流动性大,易流失 进行反硝化作用后,形成氮气 或氧化氮气而丧失肥效 硝态氮素(NO3-N) 酰胺态氮肥尿素 (一) 理化性质 分子式:CO(NH2)2 含氮量:46% 基本性质: 有机物 纯品为白色针状结晶 肥料为颗粒状 易溶于水,呈
6、中性 针状结晶 颗粒状 大粒尿素 尿素是使用最多的氮肥 (二) 在土壤中的转化 少部分以分子态被土壤胶体吸附和被植物吸收 大部分在脲酶作用下水解 1. 水解作用 CO(NH2)2 (NH4) 2CO3 NH3CO2H2O 影响因素:脲酶活性与pH值、水分、温度、 有机质含量、质地等有关 如:10 oC 712天 20 oC 4 5 天 完全转化 30 oC 2 3 天 脲酶 H2O 结果:局部土壤暂时变碱(注意氨挥发) 措施:深施、加脲酶抑制剂(如:氢醌制剂) 2. 硝化作用: NH4+ NO3- 因pH值适宜,能旺盛进行,且比氯化铵 和硫铵的快 结果:可能造成氮素的损失 措施:使用硝化抑制剂
7、(如:西吡:2-氯-6三氯甲 基吡啶) 1 和 2 均是影响尿素肥效的主要原因 尿素在土壤中变化的示意图 尿 素 CO(NH2)2 吸收 (NH4)2CO3 水解 流失 吸收 NO3- 吸收 硝化 流失 NH4+ NH4+ 吸附 土壤 胶粒 叶面喷施 铵态氮肥、硝态氮肥、尿素均为速 效氮肥,它们有什么优点和缺点? 优点:水溶性、肥效快、 价格较易接受 缺点:易挥发、易硝化、易流失、易反硝化 (利用率低) 一次过多施用会造成减产且污染环境 长效氮肥:包膜尿素 稳定性氮肥: 脲酶抑制剂, 硝化抑制剂 增值氮肥:锌腐酸尿素 尿素硝铵溶液(国外称氮溶液)是 液体复混肥的主要氮原料 几种氮溶液(UAN)
8、的性质 N含量28%30%32% 硝铵(%)40.142.244.3 尿素(%)30.032.735.4 水(%)29.925.120.3 比重1.2831.3031.320 盐析温度 () -18-10-2 有关国家的尿素硝铵溶液的产量 万吨 引自鞠昊(2012) 我国进口的 UAN 我国能生产UAN的企业 能同时生产尿素和硝铵的企业都能生产。如 鲁西化工、河南晋开、四川金象、柳州化工 、淮化、新疆化肥、永安化工等 缺 磷 正 常 (一) 磷构成大分子物质的结构组分 磷酸是许多大分子结构物质的桥键物,它把各 种结构单元连接到更复杂的大分子的结构上。 1. 核酸和核蛋白 核酸决定植物的遗传变异
9、性 核酸蛋白质 核蛋白 (细胞核和原生质的主要组分) 2. 磷脂 磷脂糖脂胆固醇 膜脂物质 生物膜 3. 高能磷酸化合物 ATP、GTP、UTP、CTP均在新陈代谢中起重要作用 。 尤其是ATP,是能量的中转站。 磷的营养功能 植物磷素营养失调症状 (一) 磷素营养缺乏症 植株生长迟缓,矮小、瘦弱、直立 (僵苗) , 分蘖或分枝少 花芽分化延迟,落花落果多,结实不正常,品质差 多种作物茎叶基部呈紫红色,水稻等叶色暗绿 症状从茎基部 (老组织) 开始 (二) 磷素过多 无效分蘖增加、早衰,造成锌、铁、锰的缺乏等 水培小白菜 P 梨 树 缺 磷 草莓缺磷的叶片 葡萄缺磷的叶片 第一类:水溶性磷肥
10、特点:含水溶性的磷酸一钙,其中的磷易被植物吸收, 肥效快,属速效性磷肥 (一) 过磷酸钙 含P2O5 12%18% 硫酸钙 (CaSO4):40% 杂质:少量磷酸或硫酸,以及硫酸铁和硫酸铝 过磷酸钙 不能用于 灌溉系统 施肥 (二) 重过磷酸钙 1. 成分:含P2O5 40%50%, 一水磷酸一钙为主, 含4%8%游离磷酸 2. 性质: 深灰色颗粒或粉末状; 磷酸一钙为水溶性; 呈酸性反应 (化学酸性); 吸湿性和腐蚀性较强; 不会发生“磷酸退化作用” 重钙 重过磷酸钙也不 能用于灌溉施肥 三、土壤磷循环与转化 (一)土壤磷的循环 肥料磷 土 壤 溶液磷 吸附态磷 沉淀态磷 生物结合态磷 有效
11、态有机磷 无效态有机磷 沉淀 溶解 吸 附 解 吸 生物 固定 矿 化 2、施入土壤中的可溶性磷酸盐的转化 可溶性磷肥(以过磷酸钙为主)施入土壤 后,很快转变为不溶性或缓效磷,称为固 磷作用。 在石灰性土壤中,通过一系列的沉淀反应 最后成为羟基磷灰石或氟磷灰石。 在酸性土壤中最后则成为磷酸铁、铝。 易溶性或速效态磷酸盐转化为难溶性迟效 态和缓效态的过程,通常称之为磷的固定。土 壤中磷的固定是非常普遍的。这是磷肥利用率 低的重要原因。 (三)土壤磷的无效化过程 2、聚磷酸铵溶液 是一种低氮高磷复合液肥, 有易溶性、分散性好等优点。 液体有两种配比: 10-34-0, 9-32-0, (湿法磷酸)
12、 11-37-0,11-44-0(热法磷酸) 美国每年生产约150万吨 液体肥料的主要基础原料 农用聚磷酸盐的组成(美国) 测定方法参照: 王蕾等, 2014,离子交换分离法测定聚磷酸铵中 不同形态的磷酸盐。磷肥与复肥, 29(5): 25-30 正磷酸25% 焦磷酸35% 三聚磷酸15% 四聚磷酸10% 五聚磷酸8% 六聚以上7% 1)它可螯合湿法磷酸中的镁、铁、铝等杂质,不产生 沉淀,也不会损失有效磷。加入的微量元素可以被 螯合,成为均匀一致的多元溶液肥料。 2)它能与氮溶液、尿素、氯化钾和水配制出近几十 种NPK复混肥。 3)由聚磷酸铵制成的复混肥盐析温度可达0oC以下, 有些可达-18
13、。便于寒冷地区贮藏。 4)聚磷酸盐含有多种磷形态,但最终都要水解为正磷酸 盐被吸收。水解需要时间。可以延长磷的肥效。 聚磷酸铵的优点 国内生产农用聚磷酸铵的企业 理论上生产磷铵的企业经技术改造后都有 能力生产。广西越洋化工生产11-37-0配方 销售到美国。聚磷酸铵除用于液体肥,还 可以用于复合肥的生产。国外很多复合肥 磷成分有一部分为聚磷酸。 - K1 K K 缺钾的生菜 钾的营养功能 (一) 促进酶的活化 在生物体内,钾作为60多种酶(包括合 成酶类、氧化还原酶类、转移酶类)的活化 剂,能促进多种代谢反应。 (二) 促进光能的利用,增强光合作用 (三) 促进糖代谢 1. 促进碳水化合物的合
14、成 钾不足时,植株内糖、淀粉水解为单糖;钾 充足时,活化了淀粉合成酶,单糖向合成蔗糖、淀 粉方向进行。 钾能促使糖类向聚合方向进行,对纤维的合 成有利。所以钾肥对棉、麻等纤维类作物有重要的 作用。 2. 促进光合产物的运输 钾能促进光合产物向贮藏器官的运输,使各 组织生长发育良好。 钾含量因作物种类和器官而异: 淀粉作物、糖料作物、烟草、香蕉等含 钾较多;禾谷类作物相对较低。 谷类:茎秆种子; 薯类:块根、块茎较高 KK (四) 促进植物经济用水 1. 参与细胞渗透调节作用,促进根系对 水分的吸收 钾离子以高浓度累积在细胞中,因此, 细胞壁渗透压增大,水分便从低浓度的土壤 溶液中向高浓度的根细胞中移动,直至渗透 压和膨压达到平衡为止。 (五) 增强作物的抗逆性 钾有多方面的抗逆 功能,它能增强作物的 抗旱、抗高温、抗寒、 抗病、抗盐、抗倒伏等 的能力,从而提高其抵 御外界恶劣环境的忍耐 能力。这对作物稳产、 高产有明显作用。 KK 钾对作物产量和品质的影响 钾充足,不但能使作物产量增加,而且 可以改善作物品质。 钾对作物品质影响的例子: 1. 油料作物的含油量增加 2. 纤维作物的纤维长度和强度改善 3. 淀粉作物的淀粉含量增加 4. 糖料作物的含糖量增加 5. 果树的含糖量、维C和糖酸比提高,果实风 味增加 钾通常被称为