医学专题—植物营养学下册-(肥料学)36503.doc
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1、第一章 肥料学概论一、肥料概论1、肥料:是以调节植物营养与培肥改土的一类化学物质。(能够直接向植物提供营养元素的有机或无机物质)植物增产的重要物质基础:无机肥料、有机肥料、微生物肥料2、有机肥料:生物循环中的多种废弃物,包括农作物残体和农产品加工中的残渣等废弃物,畜禽等动物的粪尿排泄物即畜牧业有机废弃物,渔业废弃物,绿肥,天然有机物如泥炭等腐殖化物质等。有机肥料的特点:含较高的有机质;所含养分元素的种类齐全,浓度较低;肥效迟缓;养分呈复杂的有机物形态,施用后需经腐解后逐步释放出来。3、无机肥料:即化学肥料,其生产是应用煤、石油、天然气等能源;以地壳中埋藏的矿物态养分元素或大气中的气态养分(如氮
2、气)作为原料,通过现代的化学生产工艺,转变成简单形态的肥料。无机肥料的特点:养分呈无机矿物质态存在;能为植物直接吸收利用;养分种类少而浓度高;肥效快。肥料在农业和生态环境中的作用:增加产量;改善品质;提高土壤肥力;提高地表覆盖度,减少水土流失;美化生态环境。4、间接肥料:应用微生物制剂等间接改善植物营养环境的产品,有些有益元素也被用来改善植物生长。二、肥料在农业和生态环境中的作用1、增加产量;2、改善品质;3、提高土壤肥力;4、提高地表覆盖度,减少水土流失5、美化生态环境。三、当今世界存在问题1、施肥不当产生的危害:施肥不当引起减产;过量施肥引起环境污染;施肥不当降低农产品品质;降低土壤质量。
3、2、合理施用肥料的意义:从经济意义上来讲:要投入少,效益高,要赚钱,达到高产优质;从培肥土壤角度讲:要提高土壤质量和土壤肥力,达到用地养地的目的;从生态意义讲:要保持优良的生态环境。第二章 氮肥第一节 概述第二节 氮肥的种类、性质与施用一、氨合成原理将氢和氮按3:1的比例混合进行反应。这个反应必须在高温、高压及有催化剂的作用下进行。合成氨所需的氮气取自空气。由空气制取氮气。可先将空气液化,然后利用氮气和氧气沸点不同将其分离;亦可将空气通入燃烧的焦炭,使氧与碳作用生成二氧化碳,再用水洗法出去二氧化碳而获取氮。合成氨所需的氢来自水和燃料,重油汽化法制取氢是在高温条件下。合成氨经氧化即可制取硝酸。氮
4、肥利用率只有3540%左右,原因是:氮肥施于土壤表面或距地表较浅,导致氨气挥发。二、氮肥的种类、特性和施用技术(一) 液态氮肥1、氨水(含N12.3%16.4%)一般14%左右氨水的化学性质很不稳定,极易挥发。为了减少氨的挥发损失,在氨水中通入一定量的二氧化碳,制成碳化氨水。氨水的碳化程度越高,氨的挥发损失越少。表示氨水稳定程度:碳化度%=二氧化碳的摩尔浓度/氨气的摩尔浓度100%2、液氨(NH3,含N82%)液氨优点:单位氮的工业成本低,含氮量高,副成分少,肥效长,施用后对土壤无副作用。液氨缺点:贮运需要相应的施肥机械,施用成本较高。液氨在土壤中移动性小,肥效长,可用作基肥,不宜作追肥(苗期
5、)。3、氨溶液(氮肥混合溶液,含N2050%)是一种由氨与其他固体氨肥混合而成的液态氮肥,其基本组成为氨、硝铵和尿素,也可加入少量硫铵或硫酸氢铵。(二)铵态氮肥铵态氮肥主要有硫酸铵、KCL、碳酸氢铵等。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,铵态氮肥施入土壤后移动性小,几乎不存在淋失的问题;(3)遇碱性物质易产生氨的挥发损失(占氮肥损失量85%以上),主要以氨气的形式挥发。1、硫酸铵(含氮量2021%)硫铵的含氮一般是20%。指标名称一级品二级品三级品含氮量%21.020.820.6水分含量%0.11.02.0游离酸(硫酸)含量%0.
6、050.20.3我国现行的硫铵标准:含氮:20.521%,水分:0.10.5%,游离酸1时为正激发,说明氮肥施入后出现净矿化,增加土壤中的有效氮量。当P蒙脱石伊利石。1:1型的高岭石几乎不固定铵。B干湿交替能促进铵的固定作用。C土壤胶体表面吸附的交换性阳离子数量和种类,铵离子的浓度和数量。铁离子、铝、氢、钙、镁等阳离子的交换能力大于铵根离子。钾离子的交换能力小于铵根离子,但对铵的固定作用有明显影响。增加铵根离子的浓度,可以提高交换性铵的含量。2、铵的硝化作用铵根离子与氧气反应在亚硝化细菌的作用下还原为亚硝酸根离子亚硝酸根离子与氧气在硝化细菌作用下生成硝酸根离子。铵的硝化作用强弱与硝化细菌的数量
7、和活性有关,土壤pH、质地、温度、水分含量及施肥等影响因素有关。3、反硝化作用反硝化作用是硝态氮还原的一种途径,即硝酸根离子在嫌气的条件下,经反硝化细菌的作用,还原成气态氮的过程,亦称为脱氮作用。硝酸根离子亚硝酸根离子一氧化二氮氮气土壤中反硝化作用的强弱,主要取决于土壤通气状况、pH、温度和有机质含量,其中以通气性的影响最为明显。当土壤水分含量大于田间持水量的60%时,就可能发生反硝化作用,淹水土壤、通透性差或排水不畅的土壤,易发生反硝化作用。4、土壤中铵态氮的分子化随化肥氮施入的铵在土壤中可形成分子态氮。在实惠型土壤中氨的挥发比非石灰性土壤更为严重。随土壤溶液pH的升高及氨气浓度的增加,氨气
8、的分压亦增大,而溶液中的氨气分子的挥发又取决于溶液中氨气分压和大气中氨气分压之差,通常大气中氨气的浓度很低,当溶液中氨气的浓度加大时,就导致氨气分子向大气逸散。三、土壤供氮能力举例:两个小区,施氮区小区的产量为100kg,不施氮的小区产量为80kg,则称土壤供氮能力为80%。土壤供氮能力与土壤质地、土壤有机质、全氮含量和土壤中速效性氮(硝态氮和铵态氮)含量有关。土壤供氮能力:主要是指当季作物种植时土壤所能提供给作物的有效氮量。主要包括当季作物种植时土壤中已经积累的矿质氮量和在作物生长期内土壤氮素的矿化量。土壤供氮能力是土壤肥力的一个重要指标,又是估算氮肥用量的一个重要参数。1、土壤供氮能力的量
9、度(1)主要量度是土壤中有机态氮的矿化量,是作物不施氮区的总吸氮量,实质上只是土壤矿化氮的一种间接衡量法。(2)土壤有机质呼率平均为23%。(3)直接衡量法Ln=(No-Nt)=LnNo-Kt其中No土壤矿化势;K矿化速率常数;Ntt时间内的矿化量土壤矿化势是指无限长时间内的矿化量,即最大矿化量,它反映了土壤潜在氮素得到供应能力。2、土壤供氮能力的计算(1)土壤供氮能力主要是指有机氮矿化量;(2)无氮区作物地上部分积累的氮量可作为土壤供氮量的指标;(3)小麦不施氮区产量为3720kg/ha,地上部含量为1.9%,土壤供氮能力为:3720kg/ha1.9%=70.5kg/ha供氮能力%=不施氮的
10、产量/施氮的产量100%3、氮肥利用率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要指标。水稻田的利用率:35%;一般是40%左右的氮肥利用率。公式:R=Np/Na100%其中:R氮肥利用率(%);Np单位面积上作物收获物中来自肥料的氮量;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),一种是15N示踪法。(1)差值法(表观利用率)一般是通过测定施氮区和不施氮区作物吸氮量的差值,再计算其占小区施氮量的百分数,即氮肥利用率。R=(Nh-No)/Na100%式中:Nh施氮区作物吸氮量;No不施氮区的吸氮量;Na施氮量。氮肥利用率%=(施
11、氮区作物吸收氮的总量-不施氮区作物吸收的氮总量)/施入氮肥中的氮总量100(2)示踪法是一种直接测定氮肥利用率的方法,它是由富集15N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。一般15N测定的氮肥利用率一般略低于差值法的测定值。15N法还可以测定作物不同生育阶段土壤供应的有效氮素(即氨值),肥料氮的平衡或去向等。四、氮肥施用量的确定遵循原则:1、低肥力和低产区可适当提高施氮量,以充分增加肥效;2、高肥力和高产地区则宜以经济效益最佳的施氮量作为指导施肥的依据。避免过多使用氮肥带来的负效应,一般经济最佳施肥量为施肥的上限,
12、最大利润率为施肥量施肥的下限;3、注意当季作物及施肥的下限。1、施肥量的确定依据(1)养分平衡法养分平衡法:是根据作物的计划产量需肥量与土壤供肥量之差估算施肥量的方法。养分平衡法又称为目标产量法。施肥量=(计划产量所需养分总量-土壤供肥量)/(肥料养分量肥料中该养分的利用率)其中计划产量所需养分总量=公顷数籽粒中养分量举例:以氮为例作物需氮量=目标产量(kg/ha2)氮肥产量的氮吸收量(kg)土壤供氮量=土壤有效氮值(mg/kg)2.25土壤氮素利用系数(有效养分校正值)这种计算方法以作物的需氮量与土壤供氮量为依据,而肥料施入土壤后的变化以及作物根系对氮素的吸收量受气候等多种因素的影响,因此可
13、靠性和实用性取决于各项估算参数的确定。土壤速效养分的含量用mg/kg,020cm土壤按2.2510(6)kg/hm2土壤计算,则每一个mg/kg的养分,每公顷土中所含的有效养分为:土壤有效养分校正值%=(100无肥区每公顷作物吸收的养分量)/(土壤有效养分测定值2.25)依据此公式可计算出每块地的土壤养分校正系数。平均施氮量(作物推荐施氮量):是指某一地区一种作物能获得最大经济收入的氮肥施用量的平均值。此方法主要是依据作物产量反应曲线,在适宜施氮量附近的斜率基本平缓,再次用量附近,少施氮肥的增减不会引起大的产量波动。(2)田间实验法选择有代表性土壤进行田间的肥料试验,根据肥料效应函数计算经济最
14、佳施肥量、最大利用率施肥量、最高产量施肥量及有限量肥料投资的最优利润施肥量等。五、氮肥的施用方法1、氮肥深施2、氮肥配施:与NPK配合农田中氮肥的去向:A作物吸收(3045%);B残留在土壤中(1020%);C损失(4045%),主要是通过反硝化作用反硝化作用。第二章 磷肥概述:磷一般以磷酸盐的形式存在于矿物中。磷矿分级与磷肥的制造方法P2O5含量磷矿品位制造方法磷肥种类及品种28%高酸制法水溶性磷肥-过磷酸钙1828%中热制法枸溶性磷肥-钙镁磷肥2FePO42H2O+CaSO42H2O+2H2SO4这一反应称为过磷酸钙的退化作用,普钙产品的含水量与游离酸的含量均不应超过国脚标准,同时储藏过程
15、中应该防潮,储存时间不应过长。普钙在土壤中的转化普钙施入土壤后肥料中的磷酸钙在土壤中进行异成分溶解,即土壤水分从四周向施肥点汇集,使肥料中水溶性磷酸钙溶解并进而水解形成磷酸钙,磷酸和磷酸二氢钙组成的饱和溶液饱和溶液中磷酸离子的浓度可达1020Pmg/kg,比土壤溶液中磷酸离子高数百倍,出现局部土壤溶液中磷的浓度梯度,形成以施肥点为中心,磷酸离子向周围扩散的扩散区,使溶液pH值急剧下降为1.5左右,从而使铁铝或钙镁等固相迅速溶解,并与磷酸起化学反应,发生磷的固定作用。北方土壤中主要反映Ca(H2PO4)2H2O CaHPO42H2OCaHPO4变成Ca8H2(PO4)65H2O变成Ca10(PO
16、4)6(OH)2这一转化过程开始速度很快,由于磷酸二氢钙变为磷酸八钙时速度缓慢,尤其是八钙转化为羟基磷则需要更长的时间(磷肥利用率低的原因)。转化过程中所生成的汗水磷酸二氢钙,无水磷酸钙以及磷酸八钙种的磷对作物仍有一定的有效性,但形成羟基磷灰石时作物就很难利用了酸性土壤中磷酸离子在扩散过程中能与土壤中Fe、Al粒子或交换性Fe、Al作用,产生磷酸铁磷酸铝沉淀,而降解低磷肥中的有效性,其反应如下:2Fe(OH)3+ Ca(H2PO4)2H2O2FePO4+Ca(OH)2+5H2O2Al(OH)3+ Ca(H2PO4)2H2O2AlPO4+Ca(OH)2+5H2O以上就是磷酸沉淀作用(化学沉淀作用
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