創(chuàng)新復(fù)合肥技術(shù)科學利用不同形態(tài)氮素

1、2012-4,創(chuàng)新復(fù)合肥技術(shù) 科學利用不同形態(tài)氮素 段繼賢 2012年4月,主要內(nèi)容,一、氮素的形態(tài) 二、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的特點 三、作物對不同形態(tài)氮的利用特點 四、創(chuàng)新復(fù)合肥技術(shù)，科學利用不同形態(tài)氮,一、氮素的形態(tài),氮素的循環(huán),氮氧化物與氮氫化物,不同無機態(tài)與有機態(tài)氮化物間的相互轉(zhuǎn)化，常態(tài)條件下由酶催化的生化反應(yīng)機制完成。如生物固氮，銨的硝化或硝態(tài)氮的還原等。 十分重要的是，只有綠色植物才能將無機氮轉(zhuǎn)化為豐富多樣的有機氮化合物。因此，農(nóng)作物能直接吸收兩種形態(tài)的氮源，在促進其氮營養(yǎng)和體內(nèi)含氮物質(zhì)的轉(zhuǎn)化、代謝等方面，有著諸多的必要性和互補性。,1.3化學氮肥的形態(tài) 施用化學氮肥是土壤氮素的一個重要

2、來源，化學氮肥按含氮基團進行分類，可將化學氮肥分為銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥、酰胺態(tài)氮肥和氰氨態(tài)氮肥4類，酰胺態(tài)和氰氨態(tài)氮施入土壤后，少量以分子形態(tài)被土壤膠體吸附外，大部分在土壤中各類酶的作用下，轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮被吸收。 在此我們重點討論作物直接吸收的兩種氮素形態(tài)：銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。,NO3- NH4+,二、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的特點,2.1銨態(tài)氮 1）銨態(tài)氮都以銨鹽形式存在，銨鹽易溶于水，作物能直接吸收利用，在水田土壤中無機氮幾乎全部以銨態(tài)氮存在 。 2）銨態(tài)氮能參與土壤中的各種反應(yīng)。 2）易被土壤膠體吸附，部分進入黏土礦物的晶層被固定，移動范圍小，不易造成氮素流失，連年使用的銨態(tài)氮較多集在上層土壤，上下層土壤

3、中含量差異較大。被土壤吸持的銨，可被作物根系接觸交換而直接吸收，也可被其他陽離子置換進入土壤溶液后被作物吸收。 3）需要在土壤微生物的作用下轉(zhuǎn)化成硝態(tài)氮后才能被吸收，有比較長的持效性。 4）長期而大量使用會造成相應(yīng)的酸根積累，增加根際土的酸度。,2.2硝態(tài)氮 1）是植物最佳氮源。 2）硝態(tài)氮中的氮呈高度氧化態(tài)，在旱作土壤中硝態(tài)氮屬于速效性氮素，能夠迅速地被植物根系吸收，所以硝態(tài)氮的含量高低在一定程度上反映了復(fù)合肥的速效性。 3）不揮發(fā)性，不要求必需土施，可以用作追肥和葉面施肥，便于操作。 4）因土粒呈負電性，不能吸持負電性的硝態(tài)氮，在土壤中移動快，直接被植物吸收，效率最高，但是容易隨水流失。

4、5）硝態(tài)氮協(xié)同促進陽離子的吸收，如鉀、鈣、鎂，而銨與這些離子競爭吸收位點。,6）可以被植物立即吸收，而不需要任何的轉(zhuǎn)化，而尿素和銨在被植物吸收之前都要經(jīng)過轉(zhuǎn)化。 7）硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氨基酸的過程在葉片上發(fā)生，以太陽能為能源，是個節(jié)能過程；銨必須在根部被轉(zhuǎn)化成有機氮化合物，這一過程需要消耗碳水化合物，會影響植物的其它生理過程，如植株生長和果實充實。 8）施用硝態(tài)氮肥，不會導(dǎo)致土壤酸化。 9）能夠限制作物對有害物的大量吸收，比如氯化物。 10）施用過多的硝態(tài)氮會造成硝態(tài)氮的淋失，還會導(dǎo)致硝酸鹽在植物體內(nèi)的迅速積累而影響農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。,2.3銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的相互轉(zhuǎn)化 任何土壤都同時存在硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和兩

5、種氮源的相互轉(zhuǎn)化與平衡。 土壤中的銨態(tài)氮或尿素轉(zhuǎn)化形成的銨，在硝化細菌的作用下通過硝化作用轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮，其中包括亞硝化作用（生成NO2-）和硝化作用（生成NO3-）兩個階段的生化反應(yīng)。 硝態(tài)氮也可還原成氮氣（脫氮作用）或銨（還原作用）。 由于這些反應(yīng)都是酶促生化反應(yīng)而受到土壤通氣性、土壤pH、氣溫、微生物種群和反應(yīng)物數(shù)量等因素的很大影響。,三、作物對不同形態(tài)氮素利用的特點,硝態(tài)氮和銨態(tài)氮是作物能直接吸收的兩種有效態(tài)氮源，作物既可直接吸收正離子態(tài)NH4+，也可直接吸收負離子態(tài)NO3-；氮素一旦被吸收進入植物體內(nèi)，將很快轉(zhuǎn)變成各具重要生理功能的多種含氮化合物。兩種氮源對植物氮營養(yǎng)的效用等價，但在不

6、同營養(yǎng)環(huán)境下，植物對兩種氮源的吸收、儲存和代謝存在著差異。,3.1作物對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收和存儲 銨態(tài)氮進入植物細胞后必須盡快與有機酸結(jié)合，形成氨基酸或酰 胺，銨態(tài)氮以NH3-的形態(tài)通過快速擴散穿過細胞膜，氨系統(tǒng)內(nèi)的NH4+的 去質(zhì)子化形成的NH3-對作物毒害作用較大。 硝態(tài)氮在進入作物體后一部分還原成銨態(tài)氮，在細胞質(zhì)中進行代 謝，其余部分可“貯備”在細胞的液泡中，有時達到較高的濃度也不會對 作物產(chǎn)生不良影響，硝態(tài)氮在作物體內(nèi)的積累都發(fā)生在作物的營養(yǎng)生長 階段，隨著植物的不斷生長，體內(nèi)的硝態(tài)氮含量會消耗凈盡，至少會大 幅下降。,對銨、硝態(tài)氮吸收情況除與作物種類有關(guān)外，外界環(huán)境條件也有著重要的

7、影響。其中溶液中的濃度直接影響吸收的多少，溫度影響著代謝過程的強弱，而土壤pH影響著兩者進入的比例：在其他條件一致時，pH低，有利于硝態(tài)氮的吸收；pH高，有利于銨態(tài)氮的吸收。 同時兩種氮源被作物吸收過程中，也會影響到營養(yǎng)環(huán)境的pH反應(yīng)。這是由于作物對氮肥中相反電荷養(yǎng)分離子的生理吸收率存在差異而引起。 例如： 作物施用電中性的氮肥硫銨，通常根系對含氮正離子NH4+吸收較多，而對伴隨施入的負離子SO4-2吸收較少。殘留在營養(yǎng)環(huán)境中較多的SO4-2將與由銨置換出的H結(jié)合，使營養(yǎng)環(huán)境逐漸酸化，pH值降低。這在使用無土營養(yǎng)液培養(yǎng)時尤其明顯。 土壤中施用硝態(tài)氮時，作物對硝態(tài)氮肥中NO3-的較多吸收也會使其

8、伴隨的陽離子較多殘留營養(yǎng)環(huán)境。,上述由作物對不同電荷養(yǎng)分離子的生理不平衡吸收引起的pH反應(yīng)改變，稱作生理性反應(yīng)，故硫酸銨被稱為生理酸性肥料，硝酸鉀、硝酸鈣稱作生理堿性化肥， 但應(yīng)注意的是，由于作物對NO3-和K+、Ca+2 等陽離子的相對吸收量差異較少，且殘留的陽離子很易被負電性的土粒所吸持。因此，雖然也把硝酸鉀、硝酸鈣稱作生理堿性化肥，但施用后對土壤實際產(chǎn)生的生理堿性反應(yīng)較小，一般不會堿化土壤。,3.2植物對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的嗜好 由于銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的不同正負離子狀態(tài)，使得這兩種氮源吸收過程存在著吸收陪補養(yǎng)分離子的特點。 一般認為，作物根系吸收不同養(yǎng)分離子的第一步，是由其呼吸作用產(chǎn)生的CO2，

9、在溶液中與水結(jié)合成碳酸，解離出H和HCO3-，用以分別交換營養(yǎng)環(huán)境中相同電荷的養(yǎng)分離子并吸附于根表，進而被吸入體內(nèi)，即根系用H+交換NH4+、K+、Ca+2 等陽離子，用HCO3-去交換NO3-、H2PO4-等陰離子，并使吸收過程保持作物和營養(yǎng)環(huán)境的電中性。 當作物根系吸收較多銨態(tài)氮，則會相應(yīng)吸收較多H2PO4-等陰離子以陪補（補償）作物和營養(yǎng)環(huán)境至電中性；反之，若吸收較多硝態(tài)氮，則會相應(yīng)吸收較多K+，Ca+2 等陽離子以補償其至電中性。,這種吸收陪補養(yǎng)分離子的特點使得一些作物對兩種氮源吸收表現(xiàn)出不同的嗜好。例如： 適應(yīng)酸性土壤生長的嫌鈣植物和適應(yīng)低氧化還原勢土壤條件下生長的植物（如水稻）嗜好

10、銨態(tài)氮，有些植物如馬鈴薯，適于低pH，供應(yīng)銨態(tài)氮，可使介質(zhì)pH降低，對植株，特別對根系生長有明顯優(yōu)點。 喜鈣植物和適于高 pH石灰性土壤生長的植物，優(yōu)先利用硝態(tài)氮，大多數(shù)旱地作物，如玉米，對硝態(tài)氮偏好，在等氮量供應(yīng)情況下，硝態(tài)氮的增產(chǎn)效果更突出。 煙草是一種對硝態(tài)氮反應(yīng)良好的作物，施用硝態(tài)氮不但能提高其產(chǎn)量，也能改善其品質(zhì)，因為煙草吸收NO3-N較多，伴隨吸入的K+等陽離子也會較多， K+有利于全面提升煙葉的內(nèi)在質(zhì)量。,3.3作物吸收兩種氮源的肥效評價 銨態(tài)氮和硝態(tài)氮對作物氮營養(yǎng)的價值和效用相等，且兩 者優(yōu)勢互補。但在某一具體的營養(yǎng)環(huán)境下，在某種作物的某 一生育階段去觀察和評價對兩種氮源的吸收

11、利用，仍常會出 現(xiàn)不同程度的肥效差異。 硝態(tài)氮因其不被土粒吸持，流動性好，肥效快速的特 點，是中晚期旱作物或?qū)κ芩獌鰹楹Φ淖魑?，或為營養(yǎng)液栽 培，沖施，滴灌、噴灌的等肥灌方式首選氮源。 若栽培水稻，或?qū)υ耘嘣谑倚酝寥郎献魑锸┯没屎驮?期追肥，往往銨態(tài)氮較好。,隨著外界濃度升高，硝態(tài)氮作氮源的優(yōu)勢明顯增加，銨態(tài)氮抑制作物生長的效應(yīng)也更明顯。 大量試驗結(jié)果表明兩種氮源配合施用，能收到優(yōu)勢互補的更好肥效。 實際生產(chǎn)中，在確定氮肥的品種和施用量，施肥時間和深度等措施時，都宜充分考慮目標土壤的硝化力，即硝化作用進行的可能強度和速率，并使施肥措施與之相適應(yīng)，以讓作物即使在完全施用銨態(tài)氮源下也能吸收到一

12、定比例的硝態(tài)氮，獲得兩種氮源配施的效果。,4.1國內(nèi)外科學施肥發(fā)展歷程與啟示 1840年德國農(nóng)業(yè)化學家李比希發(fā)表了劃時代的著作化學在植物生理及農(nóng)業(yè)中的應(yīng) 用，為化肥的生產(chǎn)與應(yīng)用奠定了科學的理論基礎(chǔ)，從此人類開創(chuàng)了使用化肥的新紀元。 近200年來，世界科學施肥發(fā)展經(jīng)歷了三個階段： 一是1843年至20世紀中葉，以產(chǎn)量為目標的科學施肥時期； 二是20世紀中葉至80年代，以產(chǎn)量和品質(zhì)為目標的科學施肥時期； 三是20世紀90年代至今，以產(chǎn)量、品質(zhì)和生態(tài)為目標的科學施肥時期。 我國施用化肥100多年來，也大體經(jīng)歷了上述三個階段，但在技術(shù)水平上，與發(fā)達國家 還有一定差距。 從養(yǎng)分角度來講，經(jīng)歷了兩個階段：

13、一是單質(zhì)養(yǎng)分；二是平衡施肥，即各種養(yǎng)分的復(fù) 合階段。 現(xiàn)在進入了養(yǎng)分的復(fù)合與不同養(yǎng)分形態(tài)的科學配置的新階段。,四、創(chuàng)新復(fù)合肥技術(shù) 科學利用不同形態(tài)氮素,4.2芭田公司對不同形態(tài)氮素研究 芭田公司長期以來研究植物營養(yǎng)元素需求及營養(yǎng)元素不同形態(tài)的吸收能力，重視不同區(qū)域、不同土壤和不同作物對不同養(yǎng)分形態(tài)的需要，重點研究各種養(yǎng)分形態(tài)在肥料中的搭配，及與施用方法之間的聯(lián)系。芭田公司成立了四大研發(fā)中心的創(chuàng)新平臺，從工藝技術(shù)、農(nóng)藝技術(shù)及IT技術(shù)等方面研究植物營養(yǎng)元素間的相互配合及同一元素不同形態(tài)的合理配置的研究，使芭田復(fù)合肥不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高。,芭田公司對于不同形態(tài)氮的研究，經(jīng) 歷了3個階段： 20

14、00年，芭田在國內(nèi)率先推出“芭田藍復(fù)肥”，肥效快速，風靡華南，特別適用葉菜作物，葉色靚麗，口感好，能夠使葉菜提早上市。 2003年，芭田在國內(nèi)首家推出“高塔硝硫基”，開創(chuàng)了高塔工藝生產(chǎn)硝基肥料，肥效卓越，暢銷大江南北； 2008年，芭田創(chuàng)新推出“芭田1+1”升級產(chǎn)品，肥效升級，廣獲贊譽；,4.3芭田公司硝基產(chǎn)品的發(fā)展,芭田公司近幾年來致力打造硝基肥族第一品牌，在注重不同營養(yǎng)元素相互搭配及三種氮源的合理配置的基礎(chǔ)上，充分利用工藝技術(shù)、農(nóng)藝技術(shù)和IT技術(shù)，研究不同養(yǎng)分形態(tài)的相互轉(zhuǎn)化、增效及不同添加劑的應(yīng)用提高作物營養(yǎng)吸收，改善土壤環(huán)境及生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。 在功能和品種上下功夫，研究開

15、發(fā)適宜不同土壤條件、不同作物的多個系列產(chǎn)品。不論芭田的常規(guī)復(fù)合肥，還是芭田灌溉肥料、緩控釋以及生物肥料，都應(yīng)用了不同形態(tài)氮和其它不同養(yǎng)分的合理配置，使芭田肥料不斷創(chuàng)新，肥效高，農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)高，生態(tài)環(huán)境好。,4.2.1“芭田1+1”升級產(chǎn)品特點 芭田1+1升級產(chǎn)品融合緩釋、螯合、酶等技術(shù)，含有的新型長效控制因子能夠降低各種形態(tài)氮素在土壤中的溶解轉(zhuǎn)化峰值，減少肥料氮素釋放高峰值的損失，延長氮素不同形態(tài)的轉(zhuǎn)化時間，增加土壤吸附氮素的能力，減少氨的揮發(fā)損失，促進提高作物的吸收量，肥料養(yǎng)分供應(yīng)平穩(wěn)而延長，使復(fù)合肥中的養(yǎng)分釋放時間比同類、同含量產(chǎn)品肥效延長，肥效更加持久，精確滿足作物不同生育期的不同需求特點

16、的養(yǎng)分供應(yīng)，實現(xiàn)一次性施肥免追肥，減少追肥次數(shù)，降低勞動強度，減少人工投入，省工、省時、更省心，同時還可減少化肥對面源和水資源的污染，保護環(huán)境。,硝化抑制劑 尿酶抑制劑,土壤中的酶,氮的硝化 反硝化 氨的揮發(fā),+添加劑=長效、緩釋,4.2.2芭田“水肥一體化”肥料的特點,芭田公司充分利用硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的特點，進行水溶性肥料的開發(fā)和推廣，同國內(nèi)外知名專家合作，努力探索與實施，創(chuàng)新了多項專利技術(shù)。既有先進的工藝技術(shù),又有農(nóng)藝的高科技配方,還有配套的推廣應(yīng)用模式,具體的講，工藝技術(shù)上有四大創(chuàng)新 ，產(chǎn)品有五大特點，應(yīng)用上采用芭田公司獨有的“三位一體”模式。,工藝技術(shù)上有四大創(chuàng)新 1、創(chuàng)新料漿全溶技術(shù)和

17、高塔工藝技術(shù)生產(chǎn)水溶性肥料技術(shù)； 2、創(chuàng)新應(yīng)用普通磷銨生產(chǎn)水溶性肥料技術(shù)； 3、創(chuàng)新中微量元素螯合技術(shù)，利用率高，同時有效防止不同元素的拮抗作用，提高肥料利用率。 4、創(chuàng)新聚合磷酸銨螯合技術(shù)，提高磷和中微肥利用率，特別適用于水肥一體技術(shù)。,產(chǎn)品的五大特點 品種齊全：既有硝基不含氯，含鎂、硫，適宜忌氯作物或喜硫作物的品種，又有尿基或硝基含氯的廣譜產(chǎn)品。 高科技、高質(zhì)量：科學運用創(chuàng)新的工藝、農(nóng)藝、螯合等技術(shù)，采用優(yōu)質(zhì)原料精心制造。 配比科學，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)：根據(jù)作物養(yǎng)分需肥規(guī)律及中國土壤、氣候等特點，應(yīng)用先進配方技術(shù)，采用特殊技術(shù)添加作物所需的鈣、鎂、鋅、硼、硫等中微量元素，養(yǎng)分供應(yīng)均衡，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。 使用安全：企業(yè)標準增加了對安全指標的要求，產(chǎn)品無毒，無公害，還可與中性或酸性農(nóng)藥混合使用，省時省力。 殘渣少：企業(yè)標準增加了對水不溶物指標的要求，溶解好，使用方便，用量省，肥效好，是水肥一體化技術(shù)的首選肥料。,芭田公