氮素肥料课件

氮素肥料一、概述氮肥的生产在化肥工业中占据至关主要的地位。由于世界土壤的平均氮肥力不高，氮素不易在土壤中积累，而现代集约化农业又容易引起土壤有机质和氮素的过多消耗，因此在多数条件下氮肥的增产效果或肥效，相对于磷钾等化肥而言，是最为稳定和显著的。据全国化肥试验网1981~1983年的资料，N、P、K化肥在水稻、小麦和玉米等粮食作物上的增产效果分别是10.5kg（100%）、7.7kg（73%）、3.3kg（31%）。我国氮肥的发展1935年我国在大连和南京建成了两座氮肥厂生产硫铵；1953年我国氮肥产量以养分计算为5万吨（25g/亩）1969-1978年为各类肥料厂大发展时期，全国新建1000余座小氮肥厂和10余座年产30万吨合成氨的大型氮肥厂；1983年全国氮肥产量猛增至1109万吨（N），列世界第二位；1991年以后全国氮肥产量一直稳居世界第一，据中国农业年鉴统计，1995年我国氮肥（纯养分）施用量高达2021.9吨，占全国化肥总用量的56%。自1970年以来，不论是引进国外大型合成氨装置的建成投产，还是中型氮肥企业的改造、建设，小氮肥的产量一直占我国氮肥产量的50％以上，超过大、中型氮肥企业产量的总和。目前小氮肥企业共有616个，总资产600亿元，从业人员60多万人。2000年生产合成氨1693.5万t、氮肥1218.2万t（折纯氮），分别占全国合成氨、氮肥产量的50.35％和50.8％。自1960年以来，小氮肥累计为农业提供氮肥2亿多t。有力地支援了农业的发展。同时，小氮肥工业的发展带动了煤炭、电力、机械制造、运输等行业的发展，解决了数百万人的就业问题。二、主要氮肥的品种及性质合成氨的基本反应：N2+3H2

2NH3高温、高压、催化剂合成氨可直接作为氮肥施用，也可以进一步加工为其它氮肥，其基本途径为：氨的液化或制成溶液，即液态氮肥；氨由酸根固定或碳化，即铵态氮肥；氨的硝酸化，即硝态氮肥；氨的碳化并脱水，即酰胺态氮肥。（一）液态氮肥

1.

氨水

2.液氨

3.氮溶液氨水（NH4OH或NH3XH2O，含氮12~16%）系氨的水溶液。我国常用氨水的含氨量为15%、17%、20%，含氮量分别为12.3%、14.0%、16.4%。氨在水中呈不稳定的结合态，易挥发，为了减少储运和施用过程中的氨挥发损失，在氨水中通入一定量的CO2将其碳化，形成“碳化氨水”。一般用碳化度表示氨水的稳定程度：碳化度（%）=CO2摩尔浓度NH3摩尔浓度100%液氨（NH3，含氮82%）是含氮最高的氮肥品种。液氨的优点是省去了氨加工流程，单位氮的工业成本低，含氮量高、副成分少，施用后对土壤无副作用，肥效长，可提前施肥；但其贮运需要相应的施肥机械、较大的田块和完整的田间道路网，施用成本较高，目前主要在新疆兵团应用。液氨在土壤中移动性小，肥效长，可用作基肥，不宜作追肥。氮溶液（氮肥混合溶液，含氮20~50%）是一种由氨与其他固体氮肥混合而成的液体氮肥，其基本组成为氨、硝铵和尿素，也可加入少量硫铵或亚硫酸氢铵。氮溶液是一种性质和养分含量介于液氨和氨水之间的高效液体肥料，可以与农药和除草剂一起施用。铵态氮肥主要有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等。其共同特点是：①易溶于水，能被作物直接吸收，便于迅速发挥肥效；②土壤胶体对铵离子有较强的吸附能力，故铵态氮肥施入土壤后移动性小，几乎不存在淋失的问题；③铵态氮肥的另一个特点是遇碱性物质易产生氨的挥发损失。（二）铵态氮肥1.硫酸铵硫酸铵[(NH4)2SO4，含氮20-21％]，简称硫铵，俗称肥田粉，是我国最早使用和生产的氮肥品种。纯净的硫铵为白色品体，有少量的游离酸存在指标名称一级品二级品三级品含氮量以干基计/(%,≤)

水分含量/(%,≤)

游离酸(H2SO4)/(%,≤)21.00.10.0520.81.00.220.62.00.3

硫酸铵的品质规格硫铵物理性质稳定分解温度高(≥280oC)，不易吸湿(20oC时临界吸湿点为相对湿度81％)，易溶于水(20oC时溶解度为75g/100g水)，我国现行硫铵的标准为：含N：20.5－21%，水分0.1－0.5%，游离酸<0.3%硫铵施入土壤后，由于作物对NH4+吸收相对较多，SO42-较多残留于土壤中易引起土壤酸化，故硫铵是一种典型的生理酸性肥料*

。SO42-在石灰性土壤，很易与CaCO3或土壤胶体置换下来的Ca2+起反应，形成难溶性的CaSO4虽不会明显影响土壤pH值，但易堵塞土壤孔隙，引起板结现象。因此，土壤中施用硫铵时应注意配合施用有机肥料，在酸性土壤中还应注意加石灰中和土壤酸性，以消除其副作用。硫铵宜作追肥用，每亩用量应视作物目标产量和生长情况而定。一般亩施10－20kg较为经济。硫铵还可作基肥和种肥施用。值得注意的是，水田不适宜施用硫铵，因为SO42-在淹水条件下易被还原为H2S，造成水稻根系的毒害。由于硫铵性质稳定，习惯上施用时多撒施土面，但为了减少氨的挥发损失也应提倡深施。此外，硫铵中含24％的硫，同时也是一种硫肥，供给作物硫的需求。化学肥料进入土壤后，如植物吸收肥料中的阳离子比阴离子快时，土壤溶液中就有阳离子过剩，生成相应酸性物质，久而久之就会引起土壤酸化。这类肥料称为生理酸性肥料。反之，即为生理碱性肥料。生理酸性（碱性）肥料氨化铵(分子式为NH4Cl,含N24－26％),简称氯铵，是一种重要的铵态氮肥。氯化铵可直接由盐酸(HCl)吸收氨制造。但其主要是作为联碱工业的副产品，其反应式如下：

2000年，我国年产氯铵约为300万吨。2.氯化铵纯净的氯化铵是白色晶体，吸湿性略高于硫铵(20oC时氨铵临界吸湿点为相对湿度79.3%)，但比硝铵小得多，易溶于水，不结块，物理性质较好，便于贮存。氯铵的品质标准为(20oC时，可溶解氯铵37g/100g水)：含NH4Cl90－95%(N:24－25%)；NaCl0.6－1.0%；硫铵及其它杂质<3.0%；水分1.5－3.0%。氯化铵和硫铵一样，均属生理酸性肥料。氯化铵适用于酸性和石灰性土壤，而不宜用于盐碱土，以免增加Cl-对作物的危害。酸性土壤连续施用氯化铵应注意配合施用石灰，以中和土壤酸性。石灰性土壤中施用氯化铵时，生成易溶于水的氯化钙。在排水良好的土壤中，氯化钙可随降雨或灌水淋洗掉，但在排水不良或干旱地区氯化钙就会积累，提高土壤溶液中盐的浓度，对作物生长不利。氯化铵在水稻、小麦、玉米等作物上施用效果较好，其肥效与等氮量的硫酸铵相当，甚至略高。但不宜在烟草、甜菜、甘蔗、马铃薯、葡萄、柑桔等忌氯作物上施用，以免降低这些作物的品质(如含糖量、燃烧性等)。氯化铵可作基肥和追肥，不宜用作种肥。氯化铵作基肥时，应尽早施用，施肥后应采取灌溉措施将Cl离子淋洗至下层，减少对作物的不利影响。碳酸氢铵(NH4HCO3，含N17％)，简称碳铵。碳铵是一种白色细粒结晶，有强烈的刺鼻、熏眼氨臭，吸湿性强，易溶于水，呈碱性反应(pH8.2-8.4)。碳铵是一种不稳定的化合物，在常温下也很易分解释放出NH3，造成氮素的挥发发生下述反应损失。3.碳酸氢铵表1碳酸氢铵的质量标准指标名称干碳酸氢铵湿碳酸氢铵一级品二级品含氮以湿重计算/(%,≥)

含水量/(%,≤)17.50.516.85.016.58.0碳铵的最大优点是其不含酸根，其中三个组分(NH3,H2O,CO2)都是作物的必需养分，属生理中性肥料，长期施用不影响土质，是最安全的氮肥品种之一。碳铵的另一个特点是，其NH4+比其他铵态氮肥如(硫铵、氯铵)更易被土壤胶体吸附，这主要与HCO3-电负性弱NH4+对的“牵引力”弱有关。因此，碳铵施入土壤后能为土粒牢固地吸附，很难移动，淋失量仅为其他氮肥的1/3至1/10。表2碳铵施肥结合灌水对氨挥发的影响施肥后天数表面撒施覆土不灌水灌水不灌水灌水1351017.420.022.725.94.67.07.88.40.00.10.31.40.00.00.00.2碳铵适用于各种土壤和作物，可作基肥和追肥，不应作种肥，以免影响出苗。碳铵的肥效与施用方法有关，以深施覆土的肥效比撒施要高。氨+二氧化碳+水NH3CO2H2O分解碳酸氢铵解离铵离子+碳酸氢根离子

NH4+HCO3（土面）碳酸氢铵入土前后的分解示意图土壤中铵态氮肥变化示意图氨气124NH4+NH4+3铵态氮肥铵态氮肥硝酸态氮土壤胶粒硝态氮肥包括硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵和硝酸钾等，其共同特点是：1.易溶于水，是速效性养分(与铵态氮肥相似)。硝态氮肥的溶解度大，吸湿性强，在雨季吸湿后能化为液体。2.硝酸根为阳离子，难以被带负电的土壤胶体所吸附，在土壤剖面中的移动性较大。因此，在灌溉量过大的情况下易引起硝态氮肥向下层土壤淋失，不利于发挥其肥效3.在通气不良或强还条件下，硝酸根(NO3-)可经反硝化作用形成，N2O和N2g气体，引起氮的损失。4.大多数硝态氮肥在受热(高温)下能分解释放出氧气，易燃易爆。故在贮运过程中应注意安全。因此，硝态氮肥不宜作基肥和种肥，作追肥时应避免在水田施用。（三）硝态氮肥14NH4+NH4+3土壤胶粒硝酸态氮肥硝酸态氮土壤中硝态氮肥变化示意图硝酸态氮氮气硝酸铵(NH4NO3，含N33-35%)简称硝铵，它是一种白色晶体，含氮量高。其中铵态氮和硝态氮各占一半，兼有两种形态氮肥的特性。由于它具有极易溶于水，吸湿性极强以及易燃、易爆等硝态氮肥的特性，因此常把硝铵归入硝态氮肥。1.硝酸铵项目

标准项目标准硝酸铵含量(以干基计)/(%,≥)填料21.00.1总氮量(以干基计)/(%,≥)

水分/(%,≤)34.42.5农用硝酸铵的品质规格硝酸铵中所含氧分全部可被作物吸收利用，不残留任何酸根或盐基，是一种生理中性肥料。硝铵最适宜于旱地和旱作物，并以追肥为佳，对烟草、棉花、果树、蔬菜等经济作物尤其适用。硝铵不宜作种肥，因为硝铵浓度高、吸湿性强，与种子直接接触会影响种子萌发和幼苗生长。硝铵施用时也应提倡深施，并注意降雨情况和对下渗水流的控制，尽可能减少NO3的淋失和反硝化损失。硝酸钠(NaNO3

含氮15-16%),又名硝石，白色或浅灰色结晶，易溶于水，是速效性氮肥。硝酸钠属生理碱性肥料，长期施用将使土壤局部pH升高，并影响土质所以硝酸钠施用时应配合有机肥，和其他形态氮肥及钙质肥料，避免连年使用。硝酸钠宜作追肥，适用于酸性和中性土壤。硝酸钠在一些喜钠作物，如甜菜、菠菜及烟草、棉花等旱作作物上的肥效常高于其它氮肥。2.硝酸钠硝酸钙〔Ca(NO3)2，含N13-15%〕是白色细结晶，肥料级硝酸钙是一种灰色或淡黄色颗粒。硝酸钙极易吸湿，贮存时应注意密封。硝酸钙易溶于水，性质稳定，只在高温下(516oC)分解。硝酸钙属弱的生理碱性肥料，适用多种土壤和作物。因其含有较多的水溶性钙(19%)，故对蔬菜、果树、花生、烟草等作物尤为适宜。硝酸钙一般作追肥效果较好。如必须作基肥时，可与有机肥料或高浓氮肥(如尿素)配合施用，减少养分的损失，充分发挥其增产效果。3.硝酸钙稻田土壤中硝化作用和反硝化作用犁底层还原层（铵态氮稳定）硝态氮反硝化作用氧化层铵态氮肥水层铵态氮硝化作用硝态氮氧化氮或氮气氧化氮气氮气

两种形态氮素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，转变为硝酸态氮，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酸态氮素（NO3-N）作物吸收部分生理酸性土壤残留部分NH4+SO42-硫酸铵生理中性NH4+NO3-硝酸铵生理碱性Na+NO3-硝酸钠各种氮肥生理反应示意图酰胺态氮肥是指含有酰胺基(CONH2)2或在分解过程中产生酰胺基的氮肥。尿素和石灰氮是两种主要的酰胺态氮肥品种，尽管酰胺态氮及其中间产物可被作物直接吸收，但土壤中酰胺态氮肥主要通过转化成NH4+或NO3-后而被作物吸收利用。（四）酰胺态氮肥尿素〔CO(NH2)2，含N45-46%〕尿素合成的基本反应如下：2NH3+CO2高温、高压NH2COONH4高温、高压CO(NH2)2+H2O1.尿素尿素的品质规格指标名称优等品二级品合格品

总氮(干基,≥)

缩二脲/≤

水分/≤

粒度(Ø0.85~2.80mm)/≥)46.30.90.59046.31.00.590461.51.090

尿素适应于各种土壤和作物，可作基肥和追肥施用。施用时应深施覆土，施用时期上可适当提前几天，使其有一分解转化过程。由于分子态尿素易淋失，故施用尿素后不宜立即灌水，淋洗至深层、降低其肥效。

植物叶片和其他幼嫩的器官能直接吸收尿素，因此，尿素被广泛用作叶面追肥喷施的浓度随作物种类、年龄和栽培条件而异。一般对禾本科作物约为0.1-0.5%,对果树约0.2%，蔬菜最低。作物生长盛期和成年期果树喷施浓度可适当高些。但作为叶面肥时尿素中缩二腺的含量应小于0.5%，防止其对作物引起的毒害。尿素CO(NH2)21(NH4)2CO3256NO3748NH4+NH4+3尿素在土壤中变化的示意图土壤胶粒长效氮肥又称缓效氮肥或缓释氮肥，是指一类不同于常用氮肥速溶、速效特性的化学肥料。发展长效氮肥的目的主要通过控制氮肥的溶解度，达到援释、延长肥效，使之能与作物生育期间对氮的需求相适应的目的。长效氮肥主要有三种类型，即微溶化合物，尿醛缩合物和包膜肥料。（五）长效氮肥膜内各种养分通过膜孔释放养分释放与植物需求基本一致日本在水稻上应用控释肥面积占20%“接触施肥”氮肥利用率80%石灰氮〔CaCN2,含N20%－22％〕又名氰氨化钙，是一种有机氮肥。因含有游离碳素故为黑色粉末，同时含有少量碳化钙，常有电石气味,对人体粘膜有刺激性，施用不便，故常加少量矿物油将其做成细粒。石灰氮是氮肥中唯一不溶于水的品种，吸湿性很弱。石灰氮是一种相对缓效的氮肥，适宜于作基肥，并在播种或栽培前提前施用，防止有毒中间产物对幼苗根系的伤害。石灰氮除用作肥料外，还可有较广泛的用途，如用作除草剂、杀虫剂、脱叶剂等。2.石灰氮三、氮肥的合理施用（一）氮肥利用率指氮肥中的氮素被当季作物吸收利用的百分数或比例，氮肥利用率是衡量氮肥肥效的一个重大指标。可用如下公式表示：R:氮肥利用率(％)Np:单位面积上作物收获物中来肥料的氮量Na:单位面积上施入的肥料氮量氮肥利用率的测定方法，一种是差值法(间接法)，一种15N示踪法。NpNa100%R=1.差值法一般是通过测定施N区和无N区作物吸N量的差值，再计算其占小区施N量的百分数，即氮肥利用率。R=Nh-NoNa100%式中：Nh-施氮区作物吸氮量

No-无氮区作物吸氮量

Na-施氮量氮肥利用率%=施氮区作物吸收氮总量-施氮区作物吸收氮总量施入氮肥中的氮总量X1001.差值法2.15N示踪法是一种直接测用N肥利用率的方法。它是由富集15N（高15N原子百分超）生产一定形态的标记氮肥，将其施用后测定吸入植物体中氮素的15N原子百分超，进而根据15N丰度的稀释原理计算氮肥利用率。应用15N示踪法测定作物对氮肥利用率的主要优点在于，能直接测出氮肥中15N丰度在植株体内的稀释程度，从而计算出肥料N的利用率。所以，15N标记肥料的应用被公认为研究氮肥利用率的一项有效手段。另外，15N法还可以测定作物不同生育阶段土壤供应的有效氮素(即A值)，肥料氮的平衡或去向等。其中，差值法计算的结果往往与N肥增产效果更为一致。15N法测定的氮肥利用率一般略低于差值法的测定值。（二）氮肥的肥效1.氮肥的农田生产率，即每千克氮的增产量计算公式为：

2.氮肥的生理生产率，这是指被吸入作物体内的单位肥料所能增产的经济产量，其计算式为：

3.氮肥利用率(或氮肥的表观回收率)，是指氮的农田生产率与氮的生理生产率之比，用百分数表示。氮肥利用率的计算方式(结果)与差值法测定的氮肥利用率的计算相同。氮肥农田生产率=施氮区经济产量-无氮区经济产量施氮区施氮量