肥料的酸堿反應(yīng)特性

1、肥料的酸堿反應(yīng)特性一般常用的肥料都是堿基和酸根組成的鹽類，基本上就具有化學(xué)的特定性質(zhì)。另一方面，在施肥后，受到土壤環(huán)境因子的影響，例如根群和微生物的選擇性吸收營(yíng)養(yǎng)成分、微生物分泌酵素的分解和轉(zhuǎn)化分子結(jié)構(gòu)、土壤粒子的吸附陽離子和排斥陰離子、雨水溶脫鹽類等，都會(huì)對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和土壤化學(xué)性之改變有明顯的影響力。表1. 肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)要因和歸類酸性肥料酸性含有游離酸之肥料塩磷酸一銨磷酸一鉀磷酸一鈣過磷酸鈣重過磷酸硫酸銨中性肥料中性有機(jī)化合物硫酸鉀氯化鉀硝酸銨，硝酸鈉尿素堿性肥料堿性物質(zhì)強(qiáng)堿基弱酸根含有過剩石灰物質(zhì)生石灰、消石灰氫氧化鎂氨水碳酸鉀氰氮化鈣熔制磷肥硅酸石灰肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)肥

2、料溶解于水中后，由于其堿基和酸根的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系導(dǎo)致肥料水溶液的pH值有呈酸性或堿性反應(yīng)的差異。依據(jù)pH值的高低，可將肥料區(qū)分成酸性肥料、中性肥料和堿性肥料。從肥料組成分的堿基和酸根的強(qiáng)弱勢(shì)也可判斷肥料在化學(xué)屬性是中性、酸性或堿性。例如硫酸銨是由強(qiáng)酸和弱堿組成，所以其水溶液呈微酸性；硫酸鉀是由強(qiáng)酸和強(qiáng)堿組成，所以其水溶液呈中性；碳酸鉀是由弱酸和強(qiáng)堿組成，所以其水溶液呈微堿性。有一些肥料在制造過程中殘留部分游離酸，例如過磷酸鈣常含有游離硫酸，其水溶液也呈微酸性。茲將肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)整理成表1。肥料有化學(xué)酸堿反應(yīng)的特性，所以在混合肥料時(shí)要注意酸和堿混合會(huì)發(fā)熱、堿和堿混合時(shí)會(huì)造成脫氨等情況。肥料

3、在植物生理上的酸堿反應(yīng)肥料施到土壤后，在土壤溶液中所呈現(xiàn)的酸堿反應(yīng)和單純肥料水溶液的酸堿反應(yīng)有些許不同。肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)受到土壤膠體粒子的緩沖能力的影響，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)土壤溶液的酸堿變化的影響并不會(huì)很大，反而是由于植物根系對(duì)肥料鹽離子的吸收不平衡以后導(dǎo)致土壤溶液酸堿度的變化較為顯著。一般而言，肥料成分中的陽離子經(jīng)根系吸收后，殘存的硝酸根（NO3-）、鹽酸根（Cl-）、硫酸根（SO42-）等由于和土壤膠體子帶有相同的負(fù)荷，很容易隨同土壤重力水被排出土體之外，但在同時(shí)，土壤吸附的堿基陽離子，如鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）、鉀離子（K+） 等亦會(huì)被拖著伴隨流失，終至土壤酸性化。另外，銨

4、態(tài)氮肥料，例如硫酸銨，施到土壤中后，其銨態(tài)氮被植物吸收掉一部分，其余的則被硝化細(xì)菌作用轉(zhuǎn)變成硝酸，故從此開始，其在土壤中的流程就如同一般硝酸鹽肥料，也會(huì)導(dǎo)致土壤酸性化。肥料的酸根在土壤中隨水分流失，導(dǎo)致堿基一起流失而使土壤酸性化的嚴(yán)重程度，以鹽酸根和硫酸根為1，而硝酸根則是1/2、磷酸根則是1/3，根據(jù)以上所述，肥料施用后，依其造成土壤酸堿性的變化，可分類成表2的生理酸性肥料、生理中性肥料和生理堿性肥料。表2. 依照生理的反應(yīng)的肥料的分類生理酸性肥料硫酸銨，氯化銨，硫酸鉀，氯化鉀生理中性肥料硝酸銨，過磷酸鈣¹，尿素²生理堿性肥料硝酸鈉，硝酸鈣，氰氮化鈣，熔制磷肥注1. 過磷

5、酸鈣施在酸性土壤時(shí)對(duì)pH值影響很少，但在堿性土壤中，由于含石膏副成分的緣故，表現(xiàn)就有如生理酸性肥料。注2. 尿素在旱田中的表現(xiàn)是屬于酸性肥料，主要的原因是因?yàn)橄跛峄木壒?。尿素在水田中的表現(xiàn)，因有灌溉水帶入的堿基和多量水的稀釋結(jié)果，所以對(duì)土壤酸堿的反應(yīng)是歸入中性肥料。氮肥和鉀肥是肥料需料量和使用量最大的三要素肥料之兩種，特別是硫酸銨、氯化銨和氯化鉀等都是屬于生理的酸性肥料，這些肥料連年施用是造成土壤酸化的主要原因。土壤酸化是土壤保育的重大危機(jī)土壤的酸性反應(yīng)對(duì)植物根系、土壤微生物和植物有用營(yíng)養(yǎng)分的溶解度都有很大的影響。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，大部分的農(nóng)作物最適合生長(zhǎng)的酸堿度范圍是微酸性pH6.0到中性

6、pH7.0，有些作物對(duì)酸堿適應(yīng)范圍還可更寬些，所以pH5.5-pH7.5是寬限，更酸或更堿對(duì)作物根系的生長(zhǎng)都不適合。此外，土壤酸堿度也左右植物營(yíng)養(yǎng)素在土壤溶液中之溶解度，一般而言pH6.0到H7.0范圍內(nèi)營(yíng)養(yǎng)要素的有效性最適合農(nóng)作物的需求，例如pH值6.0以下，氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂和鉬的有效性都顯著降低；pH值7.0以上，則鐵、錳、硼、銅和鋅的有效性反而降低。酸性土壤的矯正既然肥料施用的結(jié)果難免影響土壤酸堿度的變化，尤其在長(zhǎng)期連續(xù)施用肥料所造成的改變更為顯著。這樣的結(jié)果導(dǎo)致肥料的效果大打折扣，所以應(yīng)該適時(shí)的矯正土壤酸堿度，使其盡量趨近于pH6.5-pH7.0。矯正酸性土壤，可用堿性的資材，例

7、如碳酸鈣粉（石灰石粉）、碳酸鎂鈣粉（白云石粉）、硅酸爐渣粉等，一方面矯正酸度，一方面可補(bǔ)充植物所需的鈣、鎂營(yíng)養(yǎng)素。矯正堿性土壤，可用酸性的資材，例如石膏、硫磺等。一般而言，農(nóng)耕土壤偏酸的趨勢(shì)遠(yuǎn)大于偏堿的趨勢(shì)，所以具有高堿度的石灰資材也是肥料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品，肥料分類上也有將之稱為石灰肥料。表.3 介紹常用石灰資材之品質(zhì)和土壤酸性中和能力。表3.常用石灰資材之品質(zhì)資材名稱主要化學(xué)成分堿度¹酸性中和能力²石灰石粉消石灰生石灰苦土石灰石灰爐渣硅酸爐渣蚵殼粉蟹殼粉CaCO3Ca（OH）2CaOCaMg（CO3）2CaSiO3CaSiO3CaCO3CaCO3567610053-5936-4

8、834-455121-2610013617990-10565-8560-809238-45注1. 堿度=%CaO + %MgO × 1.39注2. 以石灰石粉之堿度為100時(shí)，各種資材之堿度相對(duì)質(zhì)。石灰資材除用于中性一般酸性土壤之外，也另有在農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)上的許多功能，詳列如表.4。表4.石灰肥料的功用功用說明土壤改良劑中和一般的酸性土壤促進(jìn)土壤粒子的團(tuán)粒化促進(jìn)土壤有機(jī)物（植物殘?bào)w、殘存農(nóng)藥等）的分解降低土壤中氟和鎘等有害重金屬的溶解度促進(jìn)土壤中肥料成分的吸收促進(jìn)土壤有機(jī)態(tài)氮分解成無機(jī)態(tài)的銨態(tài)氮減少磷素固定作用，增加磷肥有效性活化土壤微生物增進(jìn)土壤微生物固定空氣中氮素提供植物營(yíng)養(yǎng)分鈣和鎂是

9、植物必須的次量要素氮肥形態(tài)影響氮素的肥效氮肥是農(nóng)業(yè)上使用的最大量肥料，鉀肥或磷肥則在其次。以前的肥料管理法對(duì)肥料成分之保證，如氮肥只要保證全氮即可，可是氮肥包括銨態(tài)氮肥、硝酸態(tài)氮肥和尿素態(tài)氮肥，雖然都是氮肥，性質(zhì)上仍有一些差異，會(huì)導(dǎo)致肥料利用率和土壤性質(zhì)改變，所以必須加以區(qū)分，使農(nóng)友在購(gòu)買肥料和施肥時(shí)有所判斷。目前的肥料管理法已針對(duì)上述觀點(diǎn)完成修訂。以下就主要氮肥的特性詳加說明。銨態(tài)氮肥（NH4+-N） 銨離子帶正電荷，在土壤中可為帶負(fù)電荷的土壤膠體粒子所吸附，所以較不易隨土壤水分移動(dòng)及不易被淋洗出土體外，免除氮肥損失。銨態(tài)氮適合水田施肥。 銨離子在適當(dāng)?shù)膒H值（6.0-8.0）、溫度（30-

10、35）、通氣和水分（田間容水量50-65%）下，很容易被微生物氧化而轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛釕B(tài)氮。 由于硝化作用產(chǎn)生氫離子之故，易使土壤酸化。若伴隨過量灌水，則由于硝酸態(tài)氮會(huì)攜帶堿基陽離子排出土體之外，更加強(qiáng)土壤酸性化。 銨態(tài)氮于堿性環(huán)境中會(huì)有氨氣的揮失，故銨態(tài)氮肥應(yīng)避免施用于pH6.5的土壤，且忌與堿性肥料混合施用，以避免氮肥損失。硝酸態(tài)氮肥（NO3-N） 硝酸態(tài)氮帶負(fù)電荷，在土壤中會(huì)被同樣帶負(fù)電荷的土壤膠體粒子所排斥，所以很容易隨土壤水分移動(dòng)及被淋洗出土體外。硝酸態(tài)氮肥不適合用于水田施肥，適合用于旱田施肥，但在旱田施肥宜分少量多次施用，以避免突然下雨造成肥料流失。 硝酸態(tài)氮被植物吸收，會(huì)遺留堿基在土壤內(nèi)

11、，使土壤pH值變高，故于施肥時(shí)宜選用能被根系吸收利用的K+、Ca2+、Mg2+等堿基之硝酸肥料，避免土壤pH值快速偏高。 硝酸態(tài)氮不宜施用水田的另一原因?yàn)樗锿寥烙幸贿€原層，硝酸態(tài)氮隨水分往下移動(dòng)，經(jīng)過此層時(shí)會(huì)有被轉(zhuǎn)變成有毒之亞硝酸鹽，甚而轉(zhuǎn)變成氮?dú)庠斐擅摰獡p失。一般而言，旱作植物根系對(duì)銨態(tài)氮和硝酸態(tài)氮都能吸收利用，但是肥效上硝酸態(tài)氮比銨態(tài)氮好，綜合原因如下： NO3-被根吸收后不似NH4+會(huì)殘留酸根致使土壤酸性化。 植物根吸收NO3-比NH4+較快、較多。 NO3-過量吸收時(shí)容易在植物體內(nèi)移動(dòng)分配，所以不會(huì)引起毒害現(xiàn)象。NH4+過量吸收時(shí)容易蓄積，以致毒害細(xì)胞。 低溫情況植物根系吸收NO3-

12、比NH4+快。 根吸收NO3-時(shí)會(huì)促進(jìn)K+、Ca2+、Mg2+等陽離子要素一起被吸收；根吸收NH4+，反而會(huì)抑制這些陽離子的吸收。尿素態(tài)氮肥 尿素易溶于水，未水解的尿素呈中性，不會(huì)被土壤膠體粒子吸附，所以對(duì)根易造成肥害，也容易隨表面水或重力水流失。 尿素必須水解成銨態(tài)氮才可被作物吸收，基本上其肥料性質(zhì)較像銨態(tài)氮肥。尿素水解作用要靠土壤微生物分泌的尿素水解酵素的催化作用，因此影響水解的重要因子是土壤微生物和土壤溫度。一般而言，土壤中性時(shí)，10左右，七天幾全部水解成銨態(tài)氮；20左右，全部水解成銨態(tài)氮需要3-4日；30僅需1日即已全部水解成銨態(tài)氮，所以尿素的肥效比銨態(tài)氮肥和硝酸氮肥遲幾天。 尿素水解后產(chǎn)生銨基和碳酸根，銨基被作物吸收后無強(qiáng)酸根遺留土中，是生理中性肥料。施肥影響連作之土壤化學(xué)性質(zhì)肥料通常是由堿基和酸根組成的鹽類。也許二者都是植物營(yíng)養(yǎng)成分，也許只有其中之一是植物營(yíng)養(yǎng)成分，另一成分則成為無用而殘留下來的副成分。作物連作施肥促進(jìn)土壤加劇酸性化上述已介紹肥料的酸根或堿基會(huì)影響土壤的酸堿度，隨著連作，肥料連用累積下來的影響，土壤酸性化程度逐年越趨明顯。作物連作施肥促進(jìn)土壤加劇鹽化肥料施用后常殘留一些副成分，在干旱地區(qū)這些副成分不能被雨水淋溶出土體外，造成土壤累積鹽分。隨著連作，肥料連用累積下來的鹽分逐年增加，土壤鹽化程度逐年越趨明顯