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最全面的肥料知识(上部)

什么是肥料?
肥料是作物的粮食,是增产的物质基础,我国农谚有“种地不上粪,等于瞎胡混”之说,据联合国粮农组织统计,化肥在粮食增产中的作用,包括当季肥效和后效,平均增产效果为50%,我国近年来的土壤肥力监测结果表明,肥料对农产品产量的贡献率,全国平均为57.8%。中国以占世界7%的耕地养活占世界22%的人口,应该说一半归功于肥料的作用。
目前,我国在肥料施用方面还存在许多问题,重化肥,轻有机肥;重氮肥,轻磷、钾肥,忽视微肥;重产量,轻质量;施用方法陈旧落后。由此带来许多不良的后果:一是地力下降,影响农业的可持续发展;二是肥料利用率低,浪费严重,污染环境和地下水;三是成本高,效益低,农业收入增加缓慢甚至停滞不前;四是高产低质,直接影响到农产品的销售。面对发展“三高一优”和提倡农业可持续发展的新形势,引导广大农村干部、农户更新观念,扭转“三重三轻”等倾向,调整肥料结构,实施测、配、产、供、施一体化,已成为当前肥料工作的重点。
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)
2.氮肥在土壤中的转化
氮肥的种类不同,在土壤中的转化特点不同。
硫铵、碳铵和氯化铵中NH4+的转化相同,除被植物吸收外,一部分被土壤胶体吸附,另一部分通过硝化作用将转化为NO3-;硫铵和氯化铵中阴离子的转化相似,只是生成物不同,酸性土壤中两都分别生成硫酸和盐酸,增加土壤酸度;石灰性土壤中则分别生成硫酸钙和氯化钙,使土壤孔隙堵塞或造成钙的流失,使土壤板结,结构破坏;二者在水田中的转化亦有所不同,氯化铵的硝化作用明显低于硫铵,且不会像硫铵一样产生水稻黑根,因此在水田中往往氯化铵的肥效高于硫铵;碳铵中的碳酸氢根离子则除了作为植物的碳素营养之外,大部可分解为CO2和H2O,因此,碳铵在土壤中无任何残留,对土壤无不良影响。
硝态氮肥如硝酸铵施入土壤后,NH4+和NO3-均可被植物吸收,对土壤无不良影响。NH4+除被植物吸收外,还可被胶体吸附,NO3-则易随水淋失,在还原条件下还会发生反硝化作用而脱氮。
酰胺态氮肥如尿素施入土壤后,首先以分子的形式存在,在土壤中有较大的流动性,且植物根系不能直接大量吸收,以后尿素分子在微生物分泌的脲酶的作用下,转化为碳酸铵,碳酸铵可进一步水解为碳酸氢铵和氢氧化铵。所以尿素施在土壤的表层也会有氨的挥发损失,特别在石灰性土壤和碱性土壤上损失更为严重。尿素的转化速度主要取决于脲酶活性,而脲酶活性受土壤温度的影响最大,通常10℃时尿素转化需7-10天,20℃时需4-5天,30℃时只需2天。因为尿素在土壤中需要转化为铵态氮以后,才能大量被植物吸收利用,故尿素作追肥时,要比其它铵态氮肥早几天施用,具体早几天为宜,应视温度状况而定。
3.氮肥的合理分配和施用
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。
(1)氮肥的合理分配
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。
营养特点:作物的氮素营养特点是决定氮肥合理分配的内在因素,首选要考虑作物的种类,应将氮肥重点分配在经济作物和粮食作物上。其次要考虑不同作物对氮素形态的要求,水稻宜施用铵态氮肥,尤以氯化铵和氨水效果较好,马铃薯最好施用硫铵,大麻喜硝态氮,甜菜以硝酸钠最好,西红柿幼苗期喜铵态氮,结果期则以硝态氮为好,一般禾谷类作物硝态氮和铵态氮均可,叶菜类多喜硝态氮等。作物不同生育时期施用氮肥的效果也不一样,在保证苗期营养的基础上,一般玉米要重施穗肥,早稻则要蘖肥重、穗肥稳、粒肥补,果树重施腊肥,这样都是经济有效施用氮肥的措施。
肥料特性:肥料本身的特性也和氮肥的合理分配密切相关,铵态氮肥表施易挥发,宜做基肥深施覆土。硝态氮肥移动性强,不宜做基肥,更不宜施在水田。碳铵、氨水、尿素、硝铵一般不宜用做种肥,氯化铵不宜施在盐碱土和低洼地,也不宜施在棉花、烟草、甘蔗、马铃薯、葡萄、甜菜等忌氯作物上。干旱地区宜分配硝态氮肥,多雨地区或多雨的季节宜分配铵态氮肥。
(2)氮肥的有效施用
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。
氮肥与有机肥及磷、钾肥配合施用:作物的高产、稳产,需要多种养分的均衡供应,单施氮肥,特别是在缺磷少钾的地块上,很难获得满意的效果。氮肥与其他肥料特别是磷、钾肥的有效配合对提高氮肥利用率和增产作用均很显著。氮肥与有机肥配合施用,可取长补短,缓急相济,互相促进,既能及时满足作物营养关键时期对氮素的需要,同时有机肥还具有改土培肥的作用,做到用地养地相结合。
氮肥增效剂的应用:氮肥增效剂又名硝化抑制剂,其作用在于抑制土壤中亚硝化细菌活动,从而抑制土壤中铵态氮的硝化作用,使施入土壤中的铵态氮肥能较长时间地以铵根离子的形式被胶体吸附,防止硝态氮的淋失和反硝化作用,减少氮素非生产性损失。目前,国内的硝化抑制剂效果较好的有2-氯-6(三氯甲基)吡啶,代号CP;2-氨基-4-氯-6-甲基嘧啶,代号AM;硫脲,代号TU;脒基硫脲,代号ASU等。氮肥增效剂对人的皮肤有刺激作用,使用时避免与皮肤接触,并防止吸入口腔。
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
2.磷肥在土壤中的转化
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%。
钙镁磷肥在土壤中的转化:钙镁磷肥可在作物根系及微生物分泌的酸的作用下溶解,供作物吸收利用。
磷矿粉在土壤中的转化:磷矿粉施入土壤后,在化学、生物化学和生物因素的作用下逐渐分解,改变原有状态而转化为新的磷化合物。
影响这种转化的因素主要是土壤pH、Ca2+浓度和H2PO4-的浓度,很明显,在酸性条件下有利于磷矿粉的这种转化,因此磷矿粉以施在酸性土壤肥效较高。
3.磷肥的合理分配和有效施用
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。
(1)根据土壤条件合理分配和施用磷肥
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。
土壤供磷水平及N/P2O5:土壤全磷含量与磷肥肥效相关性不大,而速效磷含量与磷肥肥效却有很好的相关性。一般认为速效磷(P2O5)在 10mg/kg-20mg(Olsen法)范围为中等含量,施磷肥增产;速效磷>25mg,施磷肥无效;速效磷<10mg时,施磷肥增产显著。蔬菜地磷的临界范围比较高,速效磷达57mg时,施磷肥仍有效。国光苹果叶片含磷量小于0.14%为磷不足。磷肥肥效还与N/P2O5密切相关,在供磷水平较低,N/P2O5大的土壤上,施用磷肥增产显著;在供磷水平较高,N/P2O5小的土壤上,施用磷肥效果较小;在氮、磷供应水平都很高的土壤上,施用磷肥增产不稳定;而在氮、磷供应水平均低的土壤上,只有提高施氮水平,才有利于发挥磷肥的肥效。
土壤有机质含量与磷肥肥效:一般来说,在土壤有机质含量>2.5%的土壤上,施用磷肥增产不显著,在有机质含量<2.5%的土壤上才有显著的增产效果。这是因为土壤有机质含量与有效磷含量呈正相关,因此磷肥最好施在有机质含量低的土壤上。
土壤酸碱度与磷肥肥效:土壤酸碱度对不同品种磷肥的作用不同,通常弱酸溶性磷肥和难溶性磷肥应分配在酸性土壤上,而水溶性磷肥则应分配在中性及石灰性土壤上。
在没有具体评价土壤供磷水平数量指标之前,也可以根据土壤的熟化程度对具体田块分配磷肥。一般应优先分配在瘠薄的瘦田、旱田、冷浸田、新垦地和新平整的土地,以及有机肥不足、酸性土壤或施氮肥量较高的土壤上,因为这些田块通常缺磷,施磷肥效果显著,经济效益高。
(2)根据作物需磷特性和轮作换茬制度合理分配和施用磷肥
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。有轮作制度的地区,施用磷肥时,还应考虑到轮作特点。在水旱轮作中应掌握“旱重水轻”的原则,即在同一轮作周期中把磷肥重点施于旱作上;在旱地轮作中,磷肥应优先施于需磷多、吸磷能力强的豆科作物上;轮作中作物对磷具有相似的营养特性时,磷肥应重点分配在越冬作物上。
(3)根据肥料性质合理分配和施用
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。
(4)以种肥、基肥为主,根外追肥为辅
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)。
(5)磷肥深施、集中施用
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。
(6)氮、磷肥配合施用
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。
(7)与有机肥料配合施用
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。
(8)磷肥的后效
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。
总之,磷肥合理施用,既要考虑到土壤条件、磷肥品种特性、作物的营养特性、施肥方法,还要考虑到与氮肥的合理配比及磷肥后效。当土壤中钾和微量元素不足时,还要充分考虑到这些元素,使其不成为最小限制因子,这样,才能提高磷肥的肥效。