什么是肥料?
凡施入土壤或通过其他途径能够为植物提供营养成分,或改良土壤理化性质,为植物提供良好生活环境的物质统称为肥料。
化学肥料是指用化学方法制造或者开采矿石,经过加工制成的肥料,也称无机肥料,包括氮肥、磷肥、钾肥、微肥、复合肥料等,它们具有以下一些共同的特点:成分单纯,养分含量高;肥效快,肥劲猛;某些肥料有酸碱反应;一般不含有机质,无改土培肥的作用。化学肥料种类较多,性质和施用方法差异较大。
一、氮肥
1.氮肥的种类和性质
氮肥可分为铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥三大类,包括氨水、碳铵、硫铵、氯化铵(铵态氮肥)、硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙(硝态氮肥)和尿素、石灰氮(酰胺态氮肥)
氮肥的种类不同,在土壤中的转化特点不同。
研究氮肥合理施用的基本目的在于减少氮肥损失,提高氮肥利用率,充分发挥肥料的最大增产效益。由于氮肥在土壤中有氨的挥发、硝态氮的淋失和硝态氮的反硝化作用三条非生产性损失途径,氮肥的利用率是不高的,据统计,我国氮肥利用率在水田为35%-60%,旱田为45%-47%,平均为50%,约有一半损失掉了,既浪费了资源,又污染了环境,所以合理施用氮肥,提高其利用率,是生产上亟待解决的一个问题。
氮肥的合理分配应根据土壤条件、作物的氮素营养特点和肥料本身的特性来进行。
土壤条件:土壤条件是进行肥料区划和分配的必要前提,也是确定氮肥品种及其施用技术的依据。首选必须将氮肥重点分配在中、低等肥力的地区,碱性土壤可选用酸性或生理酸性肥料,如硫铵、氯化铵等;酸性土壤上应选用碱性或生理碱性肥料,如硝酸钠、硝酸钙等。盐碱土不宜分配氯化铵,尿素适宜于一切土壤。铵态氮肥宜分配在水稻地区,并深施在还原层,硝态氮肥宜施在旱地上,不宜分配在雨量偏多的地区或水稻区。“早发田”要掌握前轻后重、少量多次的原则,以防作物后期脱肥,“晚发田”既要注意前期提早发苗,又要防止后期氮肥过多,造成植株贪青倒伏。质地粘重的土壤上氮肥可一次多施,砂质土壤上宜少量多次。
氮肥深施:氮肥深施不仅能减少氮素的挥发、淋失和反硝化损失,还可以减少杂草和稻田藻类对氮素的消耗,从而提高氮肥的利用率。据测定,与表面撒施相比,利用率可提高20%-30%,且延长肥料的作用时间。
二、磷肥
1.磷肥的种类和性质
根据溶解度的大小和作物吸收的难易,通常将磷肥划分为水溶性磷肥、弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥三大类。凡能溶于水(指其中含磷成分)的磷肥,称为水溶性磷肥,如过磷酸钙、重过磷酸钙;凡能溶于2%柠檬酸或中性柠檬酸铵或微碱性柠檬酸铵的磷肥,称为弱酸溶性磷肥或枸溶性磷肥。如钙镁磷肥、钢渣磷肥、偏磷酸钙等;既不溶于水,也不溶于弱酸而只能溶于强酸的磷肥,称为难溶性磷肥,如磷矿粉、骨粉等。生产上常用磷肥的种类和性质
过磷酸钙在土壤中的转化:过磷酸钙施入土壤后,最主要的反应是异成分溶解。即在施肥以后,水分向施肥点汇集,使磷酸一钙溶解和水解,形成一种磷酸一钙、磷酸和含水磷酸二钙的饱和溶液,其反应如下:
这时施肥点周围土壤溶液中磷的浓度可高达10mg-20mg,使磷酸不断向外扩散。在施肥点,其微域土壤范围内饱和溶液的pH可达 1-1.5。在向外扩散的过程中能把土壤中的铁、铝、钙、镁等溶解出来,与磷酸根离子作用,形成不同溶解度的磷酸盐。在石灰性土壤中,磷与钙作用,生成磷酸二钙和磷酸八钙,最后大部分形成稳定的羟基磷灰石。在酸性土壤中,磷酸一钙通常与铁、铝作用形成磷酸铁、铝沉淀,而后进一步水解为盐基性磷酸铁铝。在弱酸性土壤中,磷酸一钙易被粘土矿物吸附固定。在中性土壤中,过磷酸钙主要是转化为CaHPO4•2H2O及溶解的Ca(H2PO4)2,是对作物供磷能力的最佳状态。CaHPO4•2H2O是弱酸溶性的,残留在施肥点位置,故过磷酸钙在土壤中移动性很小,水平范围0.5cm,纵深不过5cm,其当年利用率也很低,通常为10%-25%。
磷肥是所有化学肥料中利用率最低的,当季作物一般只能利用10%-25%。其原因主要是磷在土壤中易被固定。同时它在土壤中的移动性又很小,而根与土壤接触的体积一般仅占耕层体积的4%-10%,因此,尽量减少磷的固定,防止磷的退化,增加磷与根系的接触面积,提高磷肥利用率,是合理施用磷肥,充分发挥单位磷肥最大效益的关键。
在土壤条件中,土壤的供磷水平、土壤N/P2O5、有机质含量、土壤熟化程度以及土壤酸碱度等因素与磷肥的合理分配和施用关系最为密切。
作物种类不同,对磷的吸收能力和吸收数量也不同。同一土壤上,凡对磷反应敏感的喜磷作物,如豆科作物、甘蔗、甜菜、油菜、萝卜、荞麦、玉米、番茄、甘薯、马铃薯和果树等,应优先分配磷肥。其中豆科作物、油菜、荞麦和果树,吸磷能力强,可施一些难溶性磷肥。而薯类虽对磷反应敏感,但吸收能力差,以施水溶性磷为好。某些对磷反应较差的作物如冬小麦等,由于冬季土温低,供磷能力差,分蘖阶段又需磷较多,所以也要施磷肥。
水溶性磷肥适于大多数作物和土壤,但以中性和石灰性土壤更为适宜。一般可做基肥、追肥和种肥集中施用。弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥最好分配在酸性土壤上,做基肥施用,施在吸磷能力强的喜磷作物上效果更好。同时弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥的粉碎细度也与其肥效密切相关,磷矿粉细度以90%通过100目筛孔,即最大粒径为0.149mm为宜。钙镁磷肥的粒径在40-100目范围内,其枸溶性磷的含量随粒径变细而增加,超过100目时其枸溶率变化不大,不同土壤对钙镁磷肥的溶解能力不同及不同种类的作物利用枸溶性磷的能力不同,所以对细度要求也不同。在种植旱作物的酸性土壤上施用,不宜小于40目,在中性缺磷土壤以及种植水稻时,不应小于60目,在缺磷的石灰性土壤上,以100目左右为宜。
从作物不同生育期来看,作物磷素营养临界期一般都在早期,如水稻、小麦在三叶期,棉花在二至三叶期,玉米在五叶期,都是作物生长前期,如施足种肥,就可以满足这一时期对磷的需求,否则,磷素营养在磷素营养临界期供应不足,至少减产15%。在作物生长旺期,对磷的需要量很大,但此时根系发达,吸磷能力强,一般可利用基肥中的磷。因此,在条件允许时,三分之一做种肥,三分之二做基肥,是最适宜的磷肥分配方案。如磷肥不足,则首先做种肥,既可在苗期利用,又可在生长旺期利用。生长后期,作物主要通过体内磷的再分配和再利用来满足后期各器官的需要,因此,多数作物只要在前期能充分满足其磷素营养的需要,在后期对磷的反应就差一些。但有些作物如棉花在结铃开花期、大豆在结荚开花期、甘薯在块根膨大期均需较多的磷,这时我们就以根外追肥的方式来满足它们的需要,根外追肥的浓度,单子叶植物如水稻和小麦以及果树的喷施浓度为1%-3%。双子叶植物如棉花、油菜、蕃茄、黄瓜等则以0.5%-1%为宜
(过磷酸钙)。
针对磷肥在土壤中移动性小且易被固定的特点,在施用磷肥时,必须减少其与土壤的接触面积,增加与作物根群的接触机会,以提高磷肥的利用率。磷肥的集中施用,是一种最经济有效的施用方法,因集中施用在作物根群附近,既减少与土壤的接触面积而减少固定,同时还提高施肥点与根系土壤之间磷的浓度梯度,有利于磷的扩散,便于根系吸收。
N、P配合施用,能显著地提高作物产量和磷肥的利用率。在一般不缺钾的情况下,作物对N和P的需求有一定的比例。如禾本科作物的氮磷比例为2- 3∶1,苹果的氮磷比为2∶1,而我国大多数土壤都缺氮素,所以单施磷肥,不会获得较高的肥效,只有当N、P营养保持一定的平衡关系时,作物才能高产。
首先,有机肥料中的粗腐殖质能保护水溶性磷,减少其与Fe、Al、Ca的接触而减少固定;其次,有机肥料在分解过程中产生多种有机酸,如柠檬酸、苹果酸、草酸、酒石酸等。这些有机酸与Fe、Al、Ca形成络合物,防止了Fe、Al、Ca对磷的固定,同时这些有机酸也有利于弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥的溶解;再次,上述有机酸还可络合原土壤中磷酸铁、磷酸铝、磷酸钙中的Fe、Al、Ca,提高土壤中有效磷的含量。
磷肥的当年利用率为10%-25%,大部分的磷都残留在土壤中,因此其后效很长。据研究,磷肥的年累加表现利用率连续5-10年,可达50%左右,所以在磷肥不足时,连续施用几年以后,可以隔2-3年再施用,利用以前所施磷肥的后效,就可以满足作物对磷肥的需求。
三、钾肥
1.钾肥的种类和性质
生产上常用的钾肥有硫酸钾、氯化钾和草木灰等,它们的主要性质见表9-3。植物残体燃烧后剩余的灰,称为草木灰。长期以来,我国广大农村大多数以秸秆、落叶、枯枝等为燃料,所以草木灰在农业生产中是一项重要肥源。草木灰的成分极为复杂,含有植物体内的各种灰分元素,其中含钾、钙较多,磷次之,所以通常将它看作钾肥,实际上,它起着多种元素的营养作用。草木灰中钾的主要存在形态是碳酸钾,其次是硫酸钾,氯化钾最少。草木灰中的钾大约有90%可溶于水,有效性高,是速效性钾肥。由于草木灰中含有K2CO3,所以它的水溶液呈碱性,它是一种碱性肥料。草木灰因燃烧温度不同,其颜色和钾的有效性也有差异,燃烧温度过高,钾与硅酸形成溶解度较低的K2SiO3,灰白色,肥效较差。低温燃烧的草木灰,一般呈黑灰色,肥效较高。
硫酸钾和氯化钾施入土壤后,钾呈离子状态,一部分被植物吸收利用,另一部分则被胶体吸附。在中性和石灰性土壤中代换出Ca2+,分别生成 CaSO4和CaCl2。CaSO4属微溶性物质,随水向下淋失一段距离后沉积下来,能堵塞孔隙,造成土壤板结。CaCl2则为水溶性,易随水淋失,造成 Ca2+的损失,同样使土壤板结。在干旱和半干旱地区,则会增加土壤水溶性盐的含量。因此,在中性和石灰性土壤上长期施用硫酸钾和氯化钾,应配合施用有机肥。在酸性土壤中,两者都代换出H+,生成H2SO4和HCl,使酸性土壤的酸度增加,应配合施用石灰和有机肥料。
钾肥肥效的高低取决于土壤性质、作物种类、肥料配合、气候条件等,因此要经济合理地分配和施用钾肥,就必须了解影响钾肥肥效的有关条件。
土壤钾素供应水平、土壤的机械组成和土壤通气性是影响钾肥肥效的主要土壤条件。
各类作物由于其生物学特点不同,对钾的需要量和吸钾能力也不同,因此对钾肥的反应也各异。凡含糖类较多的作物如马铃薯、甘薯、甘蔗、甜菜、西瓜、果树、烟草等需钾量大,对这些喜钾作物应多施钾肥,既提高产量,又改善品质,在同样的土壤条件下应优先安排钾肥于喜钾作物上。另外,对豆科作物和油料作物施用钾肥,也具有明显而稳定的增产效果。当然,在缺钾的土壤上,钾肥对多种作物均有良好的效果,但在钾肥中等偏上或较为丰富的土壤中,只有喜钾作物的肥效较好。
肥料的种类和性质不同,其施用方法也存在差异。
作物对N、P、K的需要有一定的比例,因而钾肥肥效与氮、磷供应水平有关。当土壤中N、P含量较低时,单施钾肥效果往往不明显,随着N、P用量的增加,施用钾肥才能获得增产,而N、P、K的交互效应(作用)也能使N、P促进作物对K的吸收,提高钾肥的利用率。
钾肥应深施、集中施:钾在土壤中易于被粘土矿物特别是2∶1型粘土矿物所固定,将钾肥深施可减少因表层土壤干湿交替频繁所引起的这种晶格固定,提高钾肥的利用率。钾也是一种在土壤中移动性小的元素,因此,将钾肥集中施用可减少钾与土壤的接触面积而减少固定,提高钾的扩散速率,有利于作物对钾的吸收。
四、微量元素肥料
微量元素肥料是指含有B、Mn、Mo、Zn、Cu、Fe等微量元素的化学肥料。近年来,农业生产上,微量元素的缺乏日趋严重,许多作物都出现了微量元素的缺乏症,如玉米、水稻缺锌,果树缺铁、缺硼,油菜缺硼等。施用微量元素肥料,已经获得了明显的增产效果和经济效益,全国各地的农业部门都相继将微肥的施用纳入了议事日程。
(1)硼肥的主要种类和性质
目前,生产上常用的硼肥种类有硼砂、硼酸、含硼过磷酸钙、硼镁肥等,其中最常用的是硼酸和硼砂,它们的主要成分和性质见表9-4。
作物种类与硼肥施用:作物种类不同,对硼的需要量不同。我国目前表现出缺硼明显的作物有油菜、甜菜、棉花、白菜、甘蓝、萝卜、芹菜、大棚黄瓜、大豆、苹果、梨、桃等;需硼中等的有玉米、谷子、马铃薯、胡萝卜、元葱、辣椒、花生、西红柿等,同等土壤条件下应将硼肥优先施用于这些需硼量较大的作物上。
12小时,阴干后播种。谷类和蔬菜类可用0.01%-0.03%的溶液,水稻可用0.1%的溶液。拌种时每千克种子用硼砂或硼酸0.2g-0.5g。
(1)锌肥的主要种类和性质
目前生产上常用的锌肥为硫酸锌、氯化锌、碳酸锌、螯合态锌、氧化锌等,其主要成分和性质见表9-5。
作物种类与锌肥施用:对锌敏感的作物有玉米、水稻、甜菜、亚麻、棉花、苹果、梨等。在这些作物上施用锌肥通常都具有良好的肥效。
土壤条件与锌肥施用:土壤有效锌含量与锌肥肥效关系密切,据河南省土肥站试验,土壤有效锌含量小于0.5mg时,在小麦、玉米、水稻上施用锌肥均有显著的增产效果。当土壤有效锌含量在0.5mg-1.0mg之间时,在石灰性土壤和高产田施用锌肥仍有增产效果,并能改善作物的品质。
12小时,阴干后播种。拌种每千克种子用2g-6g硫酸锌,玉米可用2g-4g。氧化锌还可用做水稻沾秧根,每667m2用量200g,配成1%的悬浊液。
(1)锰肥的主要种类和性质
生产上常用的锰肥是硫酸锰、氯化锰等,其主要成分和性质见表9-6。
作物种类与锰肥肥效:对锰敏感的作物有豆科作物、小麦、马铃薯、洋葱、菠菜、苹果、草莓等,其次是大麦、甜菜、三叶草、芹菜、萝卜、西红柿等,对锰不敏感的作物有玉米、黑麦、牧草等。
土壤条件与锰肥施用:一般将活性锰含量作为诊断土壤供锰能力的主要指标,土壤中活性锰含量小于50mg为极低水平,含量50mg- 100mg为低,100mg-200mg为中等,200mg-300mg为丰富,大于300mg为很丰富。在缺锰的土壤上施用锰肥,一般作物都有很好的增产效果。
锰肥的施用技术:生产上最常用的锰肥是硫酸锰,一般用作根外追肥,浸种、拌种及土壤种肥,难溶性锰肥一般用作基肥。根外追肥喷施浓度一般以 0.05%-0.1%为宜,果树用0.3%-0.4%浓度,豆科作物以0.03%为好,水稻以0.1%为好。拌种:禾本科作物每千克种子用4克硫酸锰,豆科作物8g-12g,甜菜16g;硫酸锰用作土壤种肥效果大致与拌种相当,一般用量为2kg/667m2-4kg/667m2。
(1)铁肥的主要种类和性质
生产上常用铁肥的种类、成分和性质详见表9-7。
作物种类与铁肥肥效:对铁敏感的作物有大豆、高粱、甜菜、菠菜、西红柿、苹果等。一般情况下,禾木科和其他农作物很少见到缺铁现象,而果树缺铁较为普遍。除此之外,南方的某些酸性花卉如栀子、山茶等在北方莳养时,铁的缺乏也相当普遍。
(1)钼肥的主要种类和性质
生产上常用的钼肥有钼酸铵、钼酸钠、三氧化钼、钼渣、含钼玻璃肥料等
作物种类对钼肥的反应:缺钼多的是豆科作物,苜蓿最突出,此外油菜、花椰菜、玉米、高粱、谷子、棉花、甜菜对钼肥也有良好的反应。
(1)铜肥的主要种类和性质
生产上常见铜肥有硫酸铜、炼铜矿渣、螯合态铜和氧化铜,其主要成分和性质见表9-9。
作物种类与铜肥肥效:作物的种类不同,对铜的反应也不同,研究表明,需铜较多的作物有小麦、洋葱、菠菜、苜蓿、向日葵、胡萝卜、大麦、燕麦;需铜中等的有甜菜、亚麻、黄瓜、萝卜、西红柿等;需铜较少的有豆类、牧草、油菜等。果树中的苹果、桃、草莓等也有过缺铜的报道。
铜肥的施用方法:铜肥可用做基肥、追肥及种子处理等。做基肥每667m2用量为1kg-1.5kg硫酸铜,由于铜肥的有效期长,为防止铜的毒害作用,以每3-5年施用一次为宜。追肥通常以要根外追肥为主,喷施浓度为0.02%-0.04%,果树用0.2%-0.4%,并加配硫酸铜用量的10%- 20%的熟石灰,以防药害。硫酸铜拌种用量为0.3g-0.6g种子,浸种浓度为0.01%-0.05%的硫酸铜溶液。
注意施用量及浓度:作物对微量元素的需要量很少,而且从适量到过量的范围很窄,因此要防止微肥用量过大。土壤施用时还必须施得均匀,浓度要保证适宜,否则会引起植物中毒,污染土壤与环境,甚至进入食物链,有碍人畜健康。
注意改善土壤环境条件:微量元素的缺乏,往往不是因为土壤中微量元素含量低,而是其有效性低,通过调节土壤条件,如土壤酸碱度、氧化还原性、土壤质地、有机质含量、土壤含水量等,可以有效地改善土壤的微量元素营养条件。
注意与大量元素肥料配合施用:微量元素和N、P、K等营养元素都是同等重要不可代替的,只有在满足了植物对大量元素需要的前提下,施用微量元素肥料才能充分发挥肥效,才能表现出明显的增产效果。
五、复合肥料
1.复合肥料的概念
在一种化学肥料中,同时含有N、P、K等主要营养元素中的两种或两种以上成分的肥料,称为复合肥料。含两种主要营养元素的叫二元复合肥料,含三种主要营养元素的叫三元复合肥料,含三种以上营养元素的叫多元复合肥料。
复合肥料按其制造工艺可分为化成复合肥料、配成复合肥和混成复合肥料三大类。化成复合肥料是通过化学方法制成的复合肥料,如磷酸二氢钾。配成复合肥是采用两种或多种单质肥料在化肥生产厂家经过一定的加工工艺重新造粒而成的含有多种元素的复合肥,在加工过程中发生部分化学反应,通常所说的复混肥多指这种配成复合肥料。混成复合肥料是将几种肥料通过机械混合制成的复合肥料,在加工过程中只是简单的机械混合,而不发生化学反应,如氯磷铵是由氯化铵和磷酸铵混合而成。
复合肥料的优点:有效成分高,养分种类多;副成分少,对土壤不良影响小;生产成本低;物理性状好。
(1)磷酸铵
磷酸铵简称磷铵,是用氨中和磷酸制成的,由于氨中和的程度不同,可分别生成磷酸一铵,磷酸二铵和磷酸三铵。目前国产磷酸铵实际上是磷酸一铵和磷酸二铵的混合物。含N14%-18%,含P2O546%-50%,纯净的磷铵为灰白色,因带有杂质,故为深灰色。磷铵易溶于水,具有一定的吸湿性,通常加入防湿剂,制成颗粒状,以利贮存、运输和施用。
为了清除过磷酸钙中游离酸的不良影响,通常在过磷酸钙中通入一定量的氨制成氨化过磷酸钙,其主要成分为NH4H2PO4、CaHPO4和 (NH4)2SO4,含N2%-3%,P2O513%-15%。氨化过磷酸钙干燥、疏松,能溶于水(磷为弱酸溶性),不含游离酸,没有腐蚀性,吸湿性和结块性都弱,物理性状好,性质比较稳定。
氨化过磷酸钙的肥效稍好于过磷酸钙,适合于各类作物,在酸性土壤上施用的效果最好,注意不得与碱性物质混合,以防氨的挥发和磷的退化。因含氮量低,故应配施其他氮肥,其施用方法同过磷酸钙相同。
磷酸二氢钾是一种高浓度的磷钾二元复合肥,纯品为白色或灰白色结晶,养分为0-52-34,吸湿性小,物理性状好,易溶于水,水溶液pH3-4,价格昂贵。
硝酸钾俗称火硝,由硝酸钠和氯化钾一同溶解后重新结晶或从硝土中提取制成,其分子式为KNO3。含N13%,含K2O46%。纯净的硝酸钾为白色结晶,粗制品略带黄色,有吸湿性,易溶于水,为化学中性,生理中性肥料。在高温下易爆炸,属于易燃易爆物质,在贮运、施用时要注意安全。
尿素磷铵的组成为CO(NH2)2•(NH4)2HPO4,是以尿素加磷铵制成的。其养分含量可有37-17-0、29-29-0、25-25-0等,是一种高浓度的氮、磷复合肥,其中的N、P养分是水溶性的,N∶P2O5为1∶1或2∶1,易于被作物吸收利用。
尿素磷铵适用于各类型的土壤和各种作物,其肥效优于等氮、磷量的单质肥料,其施用方法与磷酸铵相同。
铵磷钾肥是由硫铵、硫酸钾和磷酸盐按不同比例混合而成的三元复合肥料,或者由磷酸铵加钾盐而制成。由于配制比例不同,养分比例分别为12-24 -12、10-20-15、10-30-10。铵磷钾肥中磷的比例比较大,可适当配合施用单质氮、钾肥,以调整比例,更好地发挥肥效。铵磷钾肥是高浓度复合肥料,它和硝酸钾常作为烟草地区的专用肥。
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