肥料学授课教案

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其次章作物的营养——肥料

主要内容：主要介绍肥料在农业生产中的作用，肥料学的发展概况和肥料学的研究

内容与研究方法。

本章重点：肥料的概念，肥料在农业生产中的作用，肥料的分类和施用。教学方法：课堂教学

一、肥料在农业生产中的作用（一）、基本概念

肥料：是指直接或间接供给作物生长所需要的养分，改良土壤性状，以提高作物的

产量和品质的物质。

（二）、肥料的分类

依据不同的目的，肥料可分为不同类型：1、按肥料来源分

有机肥(农家肥)：农民自己积制的和农业废弃物等。化肥（无机肥）：经过一定的工艺流程制造的，在市场上出售的肥料，如CO(NH2)2、

NH4HCO3、过磷酸钙等。

生物肥料：含有益微生物的菌剂，主要作用在于促进所接种的微生物的繁殖、调整

作物与微生物相互间的关系，利用后者的活动或代谢产物，改善作物营养状况或抑制病害，从而获得增产。

绿肥：绿肥是翻埋入土做肥料的栽培野生植物绿色体。

2、按肥料的作用

直接肥料：施用肥料能直接供应作物生长所需要的养分，如氮、磷、钾肥

和微肥。

间接肥料：施用肥料能改善外界环境条件，特别是作物生长的土壤条件促进作物的

生长，如CaSO4.2H2O、CaO。

3、按营养成分

单质肥料：仅含有一种营养元素。

复合肥料：含有两种或两种以上主要营养元素。完全肥料：含有作物生长所必需的所有营养元素。

（三）、肥料在农业生产中的作用

1、提高产量2、改善品质

3、改良土壤，提高土壤肥力二、肥料学的发展概况

（一）、我国施用肥料的简史（二）、西欧化肥工业的兴建与世界化肥的生产和施用（三）、我国近代肥料生产与施用的概况三、肥料学的研究内容和研究方法

（一）、研究内容

1、植物营养与施肥原理

植物体的组成成分，植物正常生长发育需要的养育元素的种类，植物对养分的吸收及影响植物养分吸收的环境条件，介绍矿质营养学说、最小养分律等施肥原理2、肥料部分

各种肥料的成分及其性质；肥料施入土壤中的变化、被吸收的形态；肥料的合理使用

3、计量施肥与施肥技术

（1）根据作物的养分平衡原理，土壤的肥力水平或者其肥料的效应函数，计算预计产量的施肥量

（2）肥料的施用方法和有效施肥技术（二）、研究方法

1、调查研究：总结科学施肥、积肥经验。科学解决存在的问题，指导生产。2、试验研究：

生物试验：田间试验：小区进行

培养试验：网室、温室培养，砂培或者水培化学试验：常规分析土壤肥料中的N、P、K化学速测与营养诊断

生物物理试验：利用15N、32P等同位素示踪肥料，研究肥料的吸收利用规律

思考题

1、肥料在农业生产中的作用2、肥料是如何分类的？

3、施肥的方法和时间有哪些？4、肥料学的研究方法有哪些？

主要参考书

王其贞主编.1993.肥料学.北京农业大学出版社

孙曦主编.1987.植物营养与施肥.农业出版社,北京

金继运刘荣乐等译.1999.土壤肥力与肥料.中国农业科技出版社，北京

中国农业科学院土壤肥料研究所主编.1994.中国肥料.上海科学技术出版社.上海《植物营养学》上、下册，陆景陵胡霭堂主编，北京农业大学出版社，1994。《植物营养原理》史瑞和等遍著，XX科学技术出版社，1989。

其次节植物营养与施肥原则

学时：3

主要内容：植物的营养成分，植物对养分的吸收，影响植物吸收养分的外界条件，

养分平衡及其相互关系，植物的营养特性，合理施肥的原则。

本章重点：植物必需的营养元素，植物对养分的吸收及影响养分吸收的因素，养分

间的平衡和植物吸收养分的关键时期，合理施肥的原则。稳固把握必需元素、大量元素、微量元素、有益元素、植物营养临界期、营养最大效率期、主动吸收和被动吸收等基本概念。

教学方法：课堂教学

第一课时

1植物生长发育必需的营养元素1）确定必需营养元素的三条标准：

必要性：缺少这种元素植物就不能完成其生命周期

不可替代性：缺少这种元素，植物会出现特有的病症，而其它元素均不能代替其作

用，只有补充这种元素后病症才会减轻或消失。

直接性：这种元素是直接参与植物的新陈代谢，对植物起直接的营养作用，而不是

改善环境的间接作用。

目前国内外公认的高等植物所必需的营养元素有16种。它们是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、鉬、氯。

表1植物可利用的必需营养元素形态、来源和含量

植物可利用形主要来干物质中含量（％）

元素

态

大量营养元素

源空气空气水

百分率%454561.51.0

μg/g150000450000600001500010000

碳(C)氢(H)氧(O)氮(N)磷(P)

CO2H2O、H2H2O

NO3-、NH4+土壤H2PO4-HPO42-

、土壤

钾(K)

K+

土壤土壤土壤

0.50.20.2

500020002000

钙(Ca)Ca2+镁(MG)Mg2+

硫(S)微量营养元素

SO42-

土壤土壤土壤土壤土壤、土壤

0.10.010.010.0050.0020.002

1000100100502020

铁(Fe)Fe2+、Fe3+锰(Mn)Mn2+锌(Zn)Zn2+铜(Cu)Cu2+钼(Mo)MoO42-HMoO4-

硼(B)

H2BO3-、B4O72-土壤

土壤

0.00060.00001

60.1

氯(Cl)Cl-

2）必需营养元素的分组

一般以元素含量占干物质重量的0.1%为界限，分为大量营养元素和微量营养元素。

大量营养元素含量占干物重的0.1%以上，包括C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等9种;

微量营养元素含量一般在0.1%以下，包括Fe、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl等7种。3）必需营养元素的来源

碳(C)和氧(H)来自空气中的二氧化碳氢(H)和氧(O)来自水

其它的必需营养元素几乎全部是来自土壤。（见表）

由此可见，土壤不仅是植物生长的介质，而且也是植物所需矿质养分的主要供给者。

2.肥料的三要素

植物对氮、磷、钾的需求量较大，而土壤中含有的、能被植物吸收的有效量较少；同时以根茬归还给土壤的各种养分中氮磷钾是归还比例最小的元素，一般不足10%。因此，氮磷钾元素需要以肥料的形式补充给土壤，寻常把氮磷钾称为肥料的三要素，而把氮磷钾肥称为三要素肥料。

需要注意的问题——十六种营养元素同等重要，具有不可替代性3.有益元素

非必需营养元素中一些特定的元素，对特定植物的生长发育有益，或为某些种类植物所必需，这些元素为有益元素。如：硅（Si）、钠（Na）、钴（Co）、硒（Se）、镍（Ni）。

硅———水稻和禾本科植物必需的；钴———豆科植物必需；钠———藜科植物生长所需。

其次课时

植物主要通过根部吸收养分，也可以通过叶部吸收。无论是根部或是叶部吸收，养分都要通过原生质膜。

原生质膜是包围在原生质体表面的一层具有选择性的透性膜，它和其它生物膜一样，在养分吸收上有以下5个特点：

（1）在膜上存在不同的酶系统，所以各细胞器执行着不同的代谢功能

（2）膜是由脂类物质、蛋白质和水分子共同组成的，所以水分子可以自由通过，一

些脂溶性化合物也能透过。

（3）膜中层的类脂（磷脂）是双分子层，起着细胞膜透性的屏障作用，离子态养料

吸收后不易向细胞外扩散。

（4）在膜上的类脂是一层有序的流体，称为液晶态。类脂处于液晶时，离子和小分

子可以自由通过，处于凝胶状态时不能通过。

（5）膜上有各种蛋白质和酶，某些透过酶是养分开子或分子透过膜的载体。一、根对无机养分的吸收

根系吸收的养分主要是溶解在土壤溶液中无机离子，如NH4+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、NO3-、H2PO4-等，还有少量的有机分子，如氨基酸、糖类、植素等。根系对养分的吸收有主动吸收和被动吸收两种方式。

但无论是主动吸收或被动吸收，养分开子必需从土体向根表的迁移。（一）、土壤中养分的迁移1、质流

定义：由于植物的蒸腾作用，根系吸水消耗根表土壤水分，引起土体中的水分携带

养分开子由土体向根表迁移的过程。

特点：质流方式迁移养分的距离较长，是土壤养分向根表移动、特别是土体中长距

离养分迁移的主要方式。NO3-、Ca2+、Mg2+、SO42-、Cl-等养分开子主要是以质流方式向根表迁移。

影响因素：受作物蒸腾量和土壤溶液的养分浓度的影响。一般，作物蒸腾量大、土

壤溶液的养分浓度高，养分以质流的方式迁移的量就大。

根质流、扩散和截获供应玉米养分状况

养

每公顷9500公斤玉米产供应量(kg/hm2)

质流

扩散

截获

分量

所需要的养分（kg/hm2)N190P40

1502

3837

21

第三章氮肥

学时：3

主要内容；氮素的营养作用，作物对氮素的吸收，氮素缺乏和过量的病症，氮肥的

种类、性质和施用，氮肥的合理施用。

本章重点：氮素缺乏和过量的病症，作物对NO3--N、NH4+-N、酰胺态氮的同化和利用；

NO3--N、NH4+-N、酰胺态氮肥的特点和施用，提高氮肥利用率的有效途径。

教学方法：课堂教学与试验

第一节氮素的营养作用

一、植物体内氮的含量

一般植物含氮量约占植物体干物质重的0.3%-5%,而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。二、植物体内氮的分布

１、不同作物种类含量不同豆科植物含有丰富的蛋白质，含氮量也高。按干重计，大豆含氮2.25%，紫云英

含氮2.25%；而禾本科作物一般含氮量较低，大多在1%左右。同为禾本科作物，小麦>小麦>水稻

２、作物不同器官含量不同一般，幼能器官和种子中含氮量较高，而茎杆含量较低，特别是老熟的茎杆含量

更低。如小麦子粒含氮量为2.0%-2.5%，而茎杆仅为0.5%左右；豆科作物子粒含氮量为4.5%-5%，而茎杆仅为1.4%。

３、作物不同生育时期含量不同在各生育期中，作物体内氮素的分布在不断变化。在营养生长阶段，氮素大

多集中在茎叶等幼嫩器官，当转入生殖生长时，茎叶中的氮素就向子粒、果实、块根或块茎等保存器官转移；成熟时，大约有70%的氮素已转入种子、果实、块根或块茎等保存器官。如水稻，分蘖期含量高于苗期，寻常在分蘖盛期含量达到最高峰，其后。随生育期推移而逐渐下降。

4、供氮水平氮素的含量和分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响，随施氮量增加，作物各器官中氮的含

量均有明显提高。寻常是营养器官的含量变化大，生殖器官则变动小，但生长后期施用氮肥，则表现为生殖器官中的含氮量明显上升。

三、氮在植物生长发育中的作用

１、蛋白质的重要组分（蛋白质中平均含氮16%-18%）２、核酸和核蛋白质的成分

３、叶绿素的组分元素

４、大量酶的组分（酶本身就是蛋白质）

5、氮还是一些维生素的组分，而生物碱和植物激素也都含有氮。四、氮素缺乏和过量的病症

叶片黄化，植株生长过程迟钝.

苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎杆修长；双子叶则表现为分枝少。若继续缺氮，禾本科作物表现为穗小粒瘪早衰。

氮素是可以再利用的元素，作物缺氮的显著特征是下部叶片首先失绿黄化，然后逐渐向上部叶片扩展。

其次节其次节氮肥的种类、性质与施用

氮肥生产是我国化肥工业的重点，氮肥产量占化肥总产量的绝大部分。氮肥种类好多，大致可分为铵态氮肥（NH4+）、硝态氮肥（NO3-）、酰胺态氮肥和长效氮肥。各类氮肥的性质、在土壤中的转化和施用即有共同之处，也各有特点。

一、铵态氮肥

含有铵离子（NH4+）或氨（NH3）的含氮化合物。包括碳酸氢铵（NH4CO3）、硫酸铵((NH4）氯化铵（NH4Cl）、2SO4)、氨水（NH4OH）、液氨（NH3）。它们的共同特点是：

（1）易溶于水，是速效养分。作物能直接吸收利用，能迅速发挥肥效

（2）易被土壤胶体吸附，不易淋失铵态氮肥易被土壤胶体吸附，部分还进入粘土矿物晶层间。因此，铵态

氮肥在土壤中移动性小，不易淋失，肥效比硝态氮肥慢，但肥效长；即可作追肥，也可作基肥。

（3）碱性条件下易发生氨的挥发损失NH4+-N肥宜表施。在石灰性土壤上会引起NH3的挥发损失；而酸性土

壤上则不会发生挥发损失。

（4）高浓度的NH4+易对作物产生毒害，造成―氨的中毒‖。

（5）作物吸收过量的铵会对Ca2+、Mg2+、K+的吸收产生抑制作用。

（6）铵态氮肥不能与碱性物质混和贮存和施用，以免造成氨的挥发损失。

（一）、液氨（NH3）

1、含量和性质①含N82.3％。

②由合成氨工业制造的氨直接加压、冷却、分开而成的高浓度液体肥料。

③呈碱性反应，常温常压下呈气态，比重0.617，浮点－33.3℃,冰点－77.8℃；贮存时需要特别的容器，施用也需要特别的施肥机。

④施入土壤后很快转化为NH4OH，被土壤胶体吸附或发生硝化作用。因此，短时间内土壤碱性加强，但长期施用不会给土壤带来危害。2、施用

①深施。用施肥机具施用，施在耕作层的中下部，即15－20cm。②不要与皮肤直接接触，以免造成严重的冻伤。

（二）、氨水（NH3.H2O）

1、含量和性质

①含氮15－17％。

②呈液态，易挥发损失氨，也易中毒。氨的浓度越高、气温越高挥发越大。③pH10左右，呈碱性反应，具有猛烈腐蚀性。

④施入土壤后，短时间内会解除碱性，这主要是由于：①土壤解离的H+和OH－离子，②作物选择性吸收解离的H+，③硝化作用产生的硝酸等，中和氨水的碱性。2、施用

①可作基肥、追肥，不宜作种肥。②深施并覆土。

③耐腐蚀容器贮存，置阴凉枯燥处保存。也可通入CO2，形成NH4HCO3、(NH4)2CO3或表面撒矿物油，减少挥发。

④不宜与种子一起贮存，以免影响种子发芽。

⑤为减少挥发，施用时应采取：①稀释19－20倍，并深施；②参与吸附性物质如泥土、泥炭；③阴天、早晨、入夜施用，起稀释作用；④减少与叶片的接触，以免灼伤叶片。

（三）、碳酸氢铵（NH4HCO3）1、含量和性质

含氮17%左右。它是在氨水中通入CO2，离心、枯燥而成，其制造流程简单，能量消耗低，投资省，建设速度快。

①白色细小的结晶，易溶于水，速效性肥料；②肥料水溶液pH8.2-8.4，呈碱性反应；

③化学性质不稳定，易分解挥发损失氨；含水量

2、特点

22.12.91.51.10.51.07.3人粪75.0

1）氮含量高；腐熟快，

2.01.00.60.10.20.31.3人尿97.0肥效显著；2）人粪尿中磷、

钾含量相对较低，但大多为无机态的，简单为作物吸收，有较好的肥效；3）就成分和性质而言，人粪和人尿的区别很大；

3、人粪和人尿的区别

人粪需要分解后才能供作物吸收利用；人尿易分解，肥效快，可以直接施用。4、人粪尿的腐熟与合理贮存

人粪尿的腐熟实际上是在微生物的作用下,通过酶促反应,将繁杂的有机物分解成为简单化合物的过程.

其基本反应如下:

蛋白质氨基酸有机酸+NH3CO(NH2)2+H2O(NH4)2CO3C32H36N4O6+O2C32H36N4O8粪胆质(褐色)胆绿素(绿色)(1)保存养分,防止养分的损失

粪坑底部防止尿液渗漏,上部应遮阴加盖,另外还可考虑参与少量过磷酸钙等保氮物质.(2)消灭病菌,防止病原菌和虫卵等的危害

对人粪尿进行无害化处理是防止疾病传播,保证农村卫生的重要措施.5、人粪尿的合理施用

人粪尿适用于一般作物,特别是叶菜类和禾本科作物,对马铃薯\\甘薯\\甜菜\\烟草等忌氯作物应少施.人粪尿可做基肥和追肥施用,用量一般为7500-15000kg/ha。人尿还可作速效性氮肥施用,此外还可用于浸种等。人粪尿因磷钾含量低,施用时应注意协同磷钾肥或其它有机肥.二、家畜粪尿与厩肥

家畜粪尿的养分含量（%）

NP2O5K2O水分有机质项目

水分

有机质

矿物质

NP2O5K2OCaOC/N猪牛马羊

粪尿粪尿粪尿粪尿

8292839476906587

15.02.514.53.020.06.528.07.2

0.560.120.320.500.551.200.651.40

0.400.120.250.030.300.010.500.03

0.440.950.150.650.241.500.252.10

家畜粪尿：指猪、牛、羊、马等饲养动物的排泄物。含有丰富的有机质和各种营养元素，是一种良好的有机肥料。

厩肥：家畜粪尿与各种垫圈物料混合堆沤后的肥料，或称圈肥。1、家畜粪、尿及厩肥的成分与性质

家畜粪：成分繁杂，主要有纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质、氨基酸、脂肪类、有机酸、酶和无机盐类

家畜尿：成分简单，主要有尿素、尿酸、马尿酸及钾、钠、钙、镁等无机盐类

厩肥：是指以家畜粪尿为主，参与作物秸秆、草炭或泥土等垫圈材料集制而成的有机肥料。厩肥的成分因家畜的

种类、饲料的优劣、垫圈材料及用量等条件而异。厩肥是我国农村有机肥料的主体(63-72%)。

2、家畜粪尿及厩肥的合理施用

猪粪和猪厩肥：中性肥料，适用于各种土壤和作物

牛粪和牛厩肥：冷性肥料，有利于改良有机质少的轻质土壤马粪和马厩肥：热性肥料，可用于改良质地粘重土壤

羊粪和羊厩肥：热性肥料，是一种优质有机肥，适用于各种土壤和作物

厩肥和家畜粪一般做基肥施用，全面撒施或集中施用均可，用量约为15000-22500kg/ha，并注意与化肥协同

施用。三、禽粪

家禽粪也是一种优质有机肥料，产量远低于家畜粪尿，一般多作为厩肥的辅助材料

新鲜禽粪中的养分平均含量（%）项目鸡粪鸭粪鹅粪鸽粪水分50.556.677.151.0有机质25.526.223.430.8N1.631.100.551.76P2O51.541.400.501.78K2O0.850.620.951.00第四节堆沤肥

定义：利用秸杆、杂草、绿肥、泥炭、垃圾和人畜粪尿等其它废弃物为原料混合后，按一定方式进行堆制或沤制

的肥料。

北方地区以堆肥为主，堆积过程中主要是好气微生物分解，发酵温度较高；南方地区则以沤肥为主，其沤制过程主要是嫌气微生物分解，常温下发酵。一、堆肥

1、成分与性质

堆肥可分为普通堆肥和高温堆肥两种。普通堆肥一般含有机质15％～25％，含水分

60％～65％、氮素0．4％～O．5％、磷0．18％～0．26％、钾0．45％～0．67％，碳氮比(C／N)16～20：1。高温堆肥的有机质和氮、磷、钾养分比普通堆肥高，碳氮比则比普通堆肥窄。腐熟的堆肥颜色为黑褐色、汁液为棕色，有臭味，堆肥的性质与厩肥相以，其肥效与厩肥相当，故有“人工厩肥〞之称。2、堆肥的堆制原理

堆肥的整个腐解过程是一系列微生物活动的繁杂过程，包含着堆肥材料矿质化和腐殖化的过程。高温堆肥的堆制过程中一般经过发热、高温、降温、腐熟保肥等四个阶段。3、影响堆肥腐熟的因素1）、水分2）、空气3）、温度4）、碳氮比(C／N)5）、酸碱度(pH)二、沤肥

由于沤制材料的种类及其配比不同，其成分也不一样。据分析，草塘泥pH为6～7全氮量为0．21％～O．40％，全磷(P205)量为0．14％～0．26％。

第五节秸杆还田

1、作用

（1）秸秆可供给作物养分，特别是磷、钾和微量元素。（2）改善土壤理化性状和生物学性状中的重要作用。（3）豆科作物秸秆含氮较多，禾本科作物含钾较丰富

主要作物秸杆中几种营养元素的含量

秸杆几种营养元素含量（占干物质重的%）种类

NP2O5K2OCaS

麦杆稻草玉米秸

0.50-0.670.630.43-0.50

0.2-0.340.11

0.53-0.60.85

0.16-0.330.16-0.440.39-0.80

0.1230.112-0.1890.203

0.38-0.401.67

豆秸油菜秸类别豆类谷类蔬菜

作物紫苜蓿红苜蓿胡枝子

1.30.560.30.250.51.130.79-1.50-0.2270.348

一些作物秸杆的微量元素含量（mg/kg)

FeMnCu

130-1000100-1300100-1000——160-190——60-37070-28011-300

10-12025-54050-4207

50-270——4-166020-1005-440