《水溶性肥料原料的特点与功能(最全版).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水溶性肥料原料的特点与功能(最全版).docx（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章 营养型水溶性肥料原料的特点与功能 水溶性肥料的基础原料既能提供作物所需的氮、磷、钾等大量营养元素，又能够提供钙、镁、硼、锌、铁等中微量营养元素。对于这些基础原料的要求是水溶性好，能够迅速溶解于水，并能满足作物营养元素的养分形态和数量需求（表3-1）。水溶性肥料的基础原料一方面可以作为普通水溶性肥料单独施用，另一方面可以是登记型水溶性肥料的良好原料，是设计生产登记型水溶性肥料的基础。登记型水溶性肥料养分浓度高，配方适宜，更适合采用水、肥同施，以水带肥，实现水肥一体化减少施肥总量，发挥肥水协同效应，显著提高肥水利用效率。登记型大量元素水溶性肥料总养分（N+P2O5+K2O）含量一般大于50
2、%，且大部分产品应添加中微量元素，养分更全面、肥效快，可解决高产作物快速生长期的营养需求。表3-1 作物生长所需营养元素的可利用形态和相对需要量类别元素主要可利用形态作物需要量（%）大量元素CCO242.1HH2O37.9OH2O , O25.5NNH4+ , NO3-4.3PH2PO4- , HPO32-0.45KK+5.5中量元素CaCa2+0.6MgMg2+0.3SSO42- , SO20.3微量元素FeFe2+0.03MnMn2+0.01CuCu2+0.001ZnZn2+0.002BH3BO3- , B2O72-0.001MoMoO42-0.0002ClCl-0.05所有用来配制水溶性
3、肥料的基本型原料都是很好的水溶性单质肥料，在具备一定农化服务和施肥技术基础的种植大户、合作社及规模化农场，一般选用这些原料肥料按照特定的比例混合后直接施用。3.1 基础型原料的选择原则水溶性肥料原料选择需关注两个方面的技术指标：一是肥料的水不溶物含量；二是肥料的盐度指数，尽可能选用低盐度指数的原料品种。一般不产生沉淀的物质可选用无机盐，强酸盐通常是水溶性的，硝酸盐、硫酸盐及氯化物是常用的形态，硝酸盐及氯化物的溶解度远远大于硫酸盐。水溶性肥料在储存、施用过程中，稳定性指标非常重要。对于水溶性肥料来说，溶液的pH、养分浓度和养分存在形态对稳定性的影响很大，尤其是液体水溶性肥料，从原料的选择方面，必
4、须注重混合物料之间的化学稳定性。一般地，金属元素在酸性条件下比较稳定，例如Ca、Mg、cu、Fe、Mn等中微量元素，在偏碱性条件下易生成氢氧化物沉淀；而非金属元素一般在碱性条件下比较稳定，例如硼在酸性条件下生成不易水解的硼酸，导致液体肥料分层现象。对于一些溶解度较低的原料来说，温度对其稳定性的影响也较大。尽管一些液体水溶性肥料在生产时养分元素处于完全溶解状态，但是在温度等外界条件改变时导致养分元素处于过饱和状态，出现结晶；当环境温度降低时，悬浮性液体肥料还会出现黏度升高、流动性显著降低的情况，在施用过程中不易将肥料倒出。因此，在选择水溶性肥料原料时，不仅要从原料本身的物理化学特性出发，还应关注
5、多种养分元素在溶液中的共稳定性及溶解性等。水溶性肥料的生产原料通常选用单质肥料、复合肥料或一些添加剂。生产原料的选择对产品性状的优劣有重要影响，包括原料的级别、元素种类以及含量。固体水溶性肥料的溶解性非常重要，同样的养分含量并不意味着同样的产品品质。因此，在原料的选择上需要严格把关，选择性价比高的优质原料生产水溶性肥料，使其具有理化性状稳定、溶解性好等优点。3.2 供应大量营养元素的原料供应大量营养元素的水溶性原料种类有很多，主要包括供应不同形态氮、磷、钾的原料产品，具体如表3-2。表3-2 以供应大量营养元素为目的的常用原料供氮原料供磷原料供钾原料尿素磷铵硝酸钾尿素硝酸铵溶液磷酸二氢钾硫酸钾
6、硫酸铵磷酸氢二钾氯化钾硝酸铵磷酸二氢铵焦磷酸钾硝酸铵钙磷酸氢二铵三聚磷酸钾硝酸铵磷磷酸脲柠檬酸钾液氮聚磷酸铵硅酸钾氨水氢氧化钾磷酸一铵/二铵3.2.1 供氮原料 氮是植物体内许多重要有机化合物的组分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱和一些激素等，这些物质涉及遗传信息传递、细胞器的合成、光合作用以及呼吸作用等大部分生化反应，对作物生长具有重要作用。能够为作物供应氮素的主要氮肥形态可分为铵态氮、硝态氮、酰胺态氮，三者均为速效养分，酰胺态氮在土壤中经微生物过程可转化为铵态氮或硝态氮，快速为作物生长提供氮素营养。水溶性肥料生产中的氮肥原料主要有液氨、氨水、尿素、硝酸铵及其改性氮源等。其具体特
7、性如表3-3。表3-3 常见供氮原料的种类及特性分析原料类别名称分子式氮含量（N,%）特性酰胺态氮素尿素CO(NH2)246中性有机化合物，施入土壤后以分子态存在于土壤中，并与土壤胶粒发生氢键吸附，吸附力略小于电荷吸附。在土壤中守脲酶作用而幻化成碳酸铵，形成NH4+N，其水解产物同铵态氮肥。吸湿性强，水溶性好。铵态氮素液氨NH382.3易溶于水，可被作物直接吸收利用NH4+在土壤中不易淋失，肥效比NO3-长。遇碱性物质会分解出NH3，深施覆土，可以提高其肥效。在通气良好的土壤中，NH4+可通过硝化作用迅速转化为NO3-。氨水NH3H2O12.416.5硫酸铵(NH4)2SO42021氯化铵NH
8、4Cl25硝态氮素硝酸钙Ca(NO3)212.615易溶于水，肥效迅速，溶解度很大，吸湿性强，严格防潮。NO3-流动性大，降雨量大或水田易流失。受热时分解出O2，助燃性极强，存储时既要防潮又要防热。硝酸钠NaNO31516硝酸钙镁13.6硝酸铵NH4NO33435硝酸铵钙Ca(NO3)2NH4NO315.5硝酸铵磷32硝酸钾KNO3133.2.1.1 尿素尿素是在高温、高压且具有催化剂存在时，由氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）反映而制得。尿素含氮量达46%，是目前含氮量最高的固体氮肥。纯品尿素为白色针状结晶，吸湿性很强。目前应用于农业领域的尿素，为防止产品运输、储存过程中发生吸湿、结块现象，
9、均采用造粒工艺，将尿素制成颗粒状。如将颗粒状尿素应用于固体水溶性肥料中，要进行一定的破碎，达到养分离子的粒径分布一致。尿素的密度为1.35克/厘米3，熔点为132.7，易溶于水，在20时每100克水中可溶解100克尿素。加入营养液中的尿素由于在植物根系分泌的脲酶作用下，会逐渐转化为碳酸铵，并在水中解离为NH4+和CO32-。3.2.1.2 液氨和氨水液氨为无水氨，通常将气态氨气通过加压或冷却即可得到液氨，是一种无色液体。易溶于水，溶于水后形成铵根离子和氢氧根离子，溶液呈碱性，pH约为11.7，是含氮量最高的氮肥品种。由于液氨的存储与运输需要特殊的设备，当前在我国农业生产直接施用液氨的很少，随着
10、规模化农业发展，其应用比例会逐渐提高。 氨水是氨气的水溶液，熔点为一77，沸点为36，为无色透明有刺激性气味，易溶于水，是一种常见的液体氮肥。同样由于运输存储设施不配套，且氨水的不稳定性、挥发性，田间管道运输过程中损失大，在我国农业生产中也没有得到普及应用。 在美国、日本等国家，农业上将液氨和氨水等作为液体氮肥广泛施用。据联合国工发组织1980年化肥手册报道，世界发达国家施用液体氮肥占施肥总量的比例较高，美国38%、丹麦36%、墨西哥28%、澳大利亚（包括氨水）25%、加拿大22%。液氨（合成氨）是生产尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵等固体氮肥的原料。实质上，液氨本身就是高浓度（含氮82.3%）
11、的液体氮肥。以液氨直接施肥为例，其特点体现在：一是节约能源，免除了氨加工生产固体氮肥的装置投资和生产能耗，降低了单位氮素的成本。2010年我国大型氮肥厂的氮肥品种能耗相对比显示，以天然气为原料的液氨与以煤炭为原料的尿素相比，前者每吨氮素能耗比后者少1.03吨标煤，节能达45%。二是提高氮素利用率，据国内以15N标记氮肥在小麦地上部分的氮素利用率对比结果表明，液氨比尿素高5.1%。三是减少污染，工业上免除了氨加工成固体氮肥的排放，农业上降低了农田引起的污染。经15N标记氮肥在小麦施肥后的土壤氮素平衡测定显示，等氮量的液氨和尿素施入土壤后，施用液氨比尿素处理的土壤氮素残留量多2%。四是提高农业效益
12、，我国大田试验的测定结果表明，液氨直接施肥对小麦、玉米等旱地作物均有增产的效果。在每亩施氮素6-12千克时，可增产10%以上，以等氮量比较，施用液氨比尿素的农业成本可降低30%，提高了生产效益。3.2.1.3硫酸铵 硫酸铵中含氮（N）量为20%21%，它是用硫酸中和NH3而制得的。硫酸铵外观为白色结晶，密度为1.77克/厘米3，熔点为230- 280，易溶于水，在20时每100克水可溶解75克硫酸铵。硫酸铵物理性状良好，不易吸湿。但当硫酸铵中含有较多酌游离酸或空气湿度较大时，长期存放也会吸湿结块。 溶液中的硫酸铵被植物吸收时，由于多数作物根系对NH4+的吸收速率比SO42-快，而使得溶液中累积
13、较多的硫酸，呈酸性，0.1摩尔/升水溶液的pH为5.5。硫酸铵是一种生理酸性肥料，在作为水溶性肥料氮源时应注意其生理酸性的变化对土壤pH造成的影响。3.2.1.4 氯化铵氯化铵为无色晶体或白色结晶性粉末，无臭、味咸，密度为1.527克/厘米3，熔点为340，吸湿性强，易溶于水。不同温度下氯化铵的溶解度不同（表3-4），在20时每100克水中能够溶解37.2克氯化铵。表3-4 不同温度瞎氯化铵的溶解度表项目数值温度（）0102030405060708090100溶解度（克/100克）29.433.337.241.445.850.455.260.265.671.377.3 氯化铵为强电解质，在水溶
14、液中电离出的铵根离子水解，使溶液显酸性，常温下饱和氯化铵的pH一般在5.6左右，2 5时，1%氯化铰溶液的pH为5.5，3%氯化铵溶液的pH为5.1，10%氯化铵溶液的pH为5.0。氯化铵作为我国水溶性肥料生产常选氮素来源之一，其产能过剩问题日益严峻。据化肥信息中心统计数据显示，2014年我国氯化铵的产能达1380万吨/年，产量为1283万吨/年。3.2.1.5 硝酸钙 硝酸钙含有氮和钙两种营养元素，其中氮（N）含量为11.9%，钙（Ca）含量为17.0%，其外观为白色结晶，密度为2.504克/厘米3，熔点为561，极易溶于水，20时每100克水中可溶解129.3克硝酸钙。吸湿性极强，暴露于空气中l极易吸水潮解，高温高湿条件下更易发生，储存时应密闭放置于阴凉处。 硝酸钙是一种生理碱性肥料，作物根系吸收硝酸根离子的速率和数量大于吸收钙离子，由于根系吸收NO3-后会向根外分泌OH-，因此施用硝酸钙后表现出生理碱性。由于钙离子被作物吸收，其生理碱性表现得不大强烈，随着钙离子被作物吸牧后，其生理碱性会逐渐减弱。3.2.1.6 硝酸铵 硝酸铵的氮含量为34%35%，其中铵态氮和硝态氮含量各占一半。硝酸铵外观为白色粉状结晶或浅黄色颗粒，密度为1. 72克/厘米3，熔点169.6，吸湿性强，易结块、潮解。易溶于水，呈弱酸性，20时每100克水中可溶解192克
