肥料 植物营养与科学施肥胡群中 农技推广研究员湖北省耕地质量与肥料工作总站一、肥料发展简史 战国时期，施用有机肥已达到很高的水平“烧草取灰，或沤草作肥”“树高一尺，以蚕矢粪之” 北魏贾思勰齐民要术“美田之法，绿豆为上 ”“有收无收在于水，收多收少在于肥” 至18世纪末，合理轮作、种养结合，施用有机肥料“庄稼一枝花，全靠肥当家”化肥工业的崛起1840年德国化学家李比希博士发表“化学在 农业和植物生理学上的应用”论文认为N、P、K、Ca、Mg、Si、Na、Fe是植 物生长必需元素植物吸收的是矿质营养“养分归还学说 ”化肥工业的发展 1830年用硫酸处理骨粉 1842年英国人劳斯用硫酸处理磷矿石成功地生产出首批过磷 酸钙商品，这是人类人工化学合成无机肥料开始的标志。 1860年德国人发现了钾盐矿，1861年开始开采光卤石（氯化 钾和氯化镁的复盐），并垄断世界市场长达70余年。 加拿大、俄罗斯和德国是目前主要的钾肥生产和出口国。v1904年德国人哈伯发明生产合成氨的方法。v1913年在德国建成了日产30吨合成氨的工厂。v在此之前，在挪威有人用电弧法制取硝酸，并与石灰石反 应生产出硝酸钙，这是最早的氮肥品种。磷肥钾肥氮肥中国化肥工业的发展中国：1975-2005年化肥供需情况中国：化肥施用与粮食增产（1）FAO资料表明，近30年来世界粮食增产 量的50-60是施用的化肥贡献的。在我国： 化肥提供了一半以上的农业产量 间接养活了全国一半的人口 目前占农业生产物质投入的一半中国：化肥施用与粮食增产（2）中国：化肥施用与粮食增产（3）化肥总总施用量 （万吨） （N+P2O5+K2O ）粮食总产总产 （万吨）平均每公斤养 分增产产（公斤 ）19811334.932502.019851775.837910.812.319902589.845184.18.919943150.145648.80.83年代项目二、肥料的分类有机肥无机肥（化肥）有机无机复混肥人畜粪尿类、饼肥类、植物秸秆类等单一养分多元养分氮、磷、钾微量元素肥料生物肥料二元复合肥 三元复合肥掺混（BB）肥按养分成分按物理形态固态肥液肥气肥大多数颗粒或粉末状固态肥料液氨、氨水、偏磷酸铵、冲释肥等CO2、O2、SO2等按吸收营养部 位地下部地上部大部分固态和液态肥料叶面肥营养型（微量元素有 机螯合为主） 激素型：矮壮素、缩 节铵等 多功能型气肥按养分释放速 率速效肥料长效肥料控释肥料缓溶性缓释性框架结构的大分子有机物质把养分包 裹用分解速度不同的多层包膜材料分层 包裹 把分解速度不同的颗粒按一定的比例 混合脲甲醛、脲乙醛、聚磷酸盐等有机肥、硫磺包膜尿素、钙镁 磷肥包膜碳铵、钙镁磷肥包膜 尿素等碳铵、尿素、氯化钾等氮肥铵态 (NH3-N)硝态 (NO3-N)硝铵态酰铵态 (- CONH2)液氨（82以上）、氨水（12-17）、 硫酸铵（20）、碳酸氢铵（16）、氯 化铵（25）硝酸铵（35）NH3-N和 NO3-N各占一半硝酸钠（15）、硝酸钾（13）硝酸钙 （12）尿素 CO(NH2)2 （4246）三、主要化肥种类及理化性状磷肥水溶性磷肥过磷酸钙（含P2O51420，含 硫）、重过磷酸钙（含P2O514- 20，不含硫） 、磷酸铵（一 铵、二铵）、硝酸磷肥（含P2O5 1220）枸溶性磷肥钙镁磷肥（含P2O51220）、 钢渣磷肥（碱性炉渣含P2O5 8 17 ）难溶性磷肥 磷矿粉肥、骨粉、鸟粪磷矿粉钾肥氯化钾（含K2O 63.7%）硫酸钾（含K2O 54%左右）硝酸钾（含K2O 46.58%，N 13.68%）磷酸二氢钾（含K2O 27.45%，P2O5 22.8%）碳酸钾（草木灰）四、植物营养原理 养分归还学说 因子综合作用律 最小养分律 需肥临界期 最大效率期 报酬递减律（最大施肥量、经济（最佳）施 肥量和生态施肥量）养分归还学说 19世纪德国化学家李比希提出，也叫养分补偿学说。主要论点是：作物从土壤中吸收带走养分，使土壤中的养分越来越少。必须通过施肥才能保持土壤养分的平衡。 “有借有还，再借不难”因子综合作用律据统计，作物增产因素中施肥占32%，品种占17%，灌溉2%，机械化占13%，其他占10%。因此，施肥应与其他高产栽培措施紧密结合，才能发挥出应有的增产效益。在肥料养分之间，也应该氮、磷、钾以及其他中微量元素相互配合施用，这样才能产生养分之间的综合促进作用。最小养分律（木桶原理）指植物的产量由含量最少的养分所支配的定律 ，植物的产量应受到生长所必需的各种因子中 其供给比例最少的因子所支配。例如，氮供给不充足时，即使多施磷钾等，但 作物产量仍由氮的施用量所决定。 需肥临界期、最大效率期最大施肥量、经济（最佳）施肥量和生态 施肥量增施肥料的增产量产品单价增施肥料肥料单 价。此时施肥经济又有利，增产又增收。植物的必需营养元素 缺少这种元素植物就不能完成其生命周期。 缺少这种元素后，植物会表现出特有的症状。 必须是直接参与植物的新陈代谢，对植物起直接的营养作用。植物有益元素 Si、Na、Se、Ni、Al等碳(C)、氧(O) 、氢(H) 氮(N) 、磷(P) 、钾(K) 钙(Ca) 、镁(Mg) 、硫(S) 铁(Fe) 、硼(B) 、锰(Mn) 、铜(Cu) 、 锌(Zn) 、钼(Mo) 、氯(Cl) 植物16种必需元素水稻需要硅(Si)，藜科植物(甜菜等)需要钠(Na) ，豆科植物需要钴(Co)，茶树需要铝(Al)营养功能 蛋白质、核酸、核蛋白、叶绿素、多种酶、维生素的重 要组分。 对植物生命活动以及作物产量和品质都有极其重要的作 用。 叶片淡绿或发黄（蛋白质和叶绿素合成受阻），显著症状是 植株下部叶片首先褪绿黄化，然后向上部叶片扩展。 苗期细胞分蘖减慢，植株矮小、瘦弱、叶片薄而小，禾本科 作物分蘖少，茎杆细。缺氮症状氮素过量 细胞增长过大，细胞壁薄，细胞多汁，植株柔软，消耗过多 碳水化合物，易倒伏和受病虫害侵袭而影响作物产量和品质 。如棉花：叶片肥大而相互遮阴，株型高大，徒长，蕾铃稀 少而易脱落。氮素营养土壤中氮素形态和氮素循环 95%以上以有机态氮形式存在（蛋白质、氨基糖、杂环态氮等）。 无机态氮主要为铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）土壤氮素小循环NO2-NO3-NH4+有机物植物N2微生物粘土层间NO3- 、N2NH3 、N2O淋洗气体挥发化学肥料：氮肥化学肥料：氮肥 形态：分铵态、硝酸态和酰胺态三类 品种：有碳铵、硫铵、硝铵和尿素等 当季利用率：平均35，特点是变幅大 去向：作物吸收、土壤残留和损失 损失途径：氨的挥发、硝酸盐的淋失、反硝化作用的脱氮 （氮氧化物）氮肥施肥原则 所有铵态氮肥和尿素均应深施覆土 硝酸态氮肥不宜用于水田 尿素因需转化应提前几天施用 铵态氮肥不应与碱性肥料混用，以免损失(1)养分损失包括铵态氮肥的氨挥发，硝态氮肥和 尿素的直接淋失和反硝化作用引起的脱氮损失。 (2)过量施肥作物吸氮量是有限度的，过量施用利 用率必然下降。 (3)养分配比不当由于偏施氮肥，使得养分比例不 平衡，影响作物对氮肥的吸收利用提高肥效的措施(1)农艺方面：深施覆土,配方施肥等 (2)化工方面：长效氮肥，缓释氮肥等目前氮肥利用率不高的原因目前氮肥利用率不高的原因营养功能 磷脂、RNA、DNA、ATP、Pi的重要组分。 参与光合作用、呼吸作用、生物合成等多种代谢过 程。缺磷症状 首先出现在老叶上。 缺磷初期常呈暗绿色。 一年生作物（如玉米）茎部常出现典型紫红色症状。磷素过量 叶片肥厚而密集，叶色浓绿。 植株矮小，节间过短，生长明显受抑制。 地上部生长与根系生长比例失调。磷素营养土壤中磷的固定磷肥当季利用率只有10-25%。磷肥低效利用的主要原因是土壤对磷的固定。土壤对磷的固定方式包括吸附固定和化学反应固定。土壤对磷的固定取决于土壤中碳酸钙、铁铝氧化物、土壤粘粒的含量以及土壤中磷的初始浓度，在施肥初期发生大量的吸附固定，持续数小时至数十小时，后期逐渐转化为化学反应固定，使有效态磷转化为无效态磷，持续数月乃至数年。 形态：分水溶性、弱酸溶性（枸溶性）和酸溶性三种 品种：过磷酸钙、重过磷酸钙、钙镁磷肥和磷矿粉 当季利用率：一般为10-25原因是：化学固定如磷酸钙(北方土壤)和磷酸铁、铝（南 方土壤）化学肥料：磷肥化学肥料：磷肥 提高肥效的原则和方法原则：减少固定、增加根系接触方法：集中施用，分层施用，与有机肥混合施用、根外追肥。 提示： 1.被固定的磷在适宜条件下是可以被作物利用的； 2.磷肥当季利用率不高，但后效较长； 3.通过施磷肥可以提高土壤速效磷含量。营养功能 三种大量元素中唯一只以离子态存在。 激活多种重要生理过程中酶的活性（合成酶、转移酶 、氧化还原酶）。 电子传递的重要载体。 缺钾症状 常发生在作物生长发育的中、后期（流动性强）。 首先在植株下部老叶上出现失绿并逐渐坏死，叶片暗绿无 光泽。 双子叶植物叶脉间先失绿，沿叶缘开始出现黄化或有褐色 斑点或条纹。单子叶植物叶尖先黄化，随后逐渐坏死。 钾素过量 钾肥用量过多引起作物的奢侈吸收，而这些养分对提高产 量没有帮助，造成浪费现象。钾素营养土壤钾素形态 水溶性钾：以离子形态存在于土壤溶液中。 它代表最易被植物吸收利用的钾的形态。 交换性钾：吸附于土壤胶体表面的钾离子， 通过解离与交换能释出K+离子。 固定态钾：进入粘粒矿物晶架构造的陷穴中 ，或被堵塞于晶层中而失去交换性的钾离子 。 原生矿物中的钾：钾矿石中钾，必须通过风 化才能释出。化学肥料：钾肥化学肥料：钾肥 品种：有硫酸钾、氯化钾合理分配施用的原则： 1.优先施于喜钾作物，如豆类、薯类、甜菜、棉花、麻类、 烟草、果树等 2.优先施于缺钾土壤；首先是南方土壤，北方土壤施钾也显 效 3.优先施于高产田，可以发挥平衡施肥的作用选择原则：土壤条件：缺硫的土壤应选用硫酸钾，盐碱地不应用氯化钾作物种类：对氯敏感的作物（如烟草、马铃薯、葡萄、茶树等 应选用硫酸钾；对喜硫作物（如葱蒜）应用硫酸钾肥料价格：硫酸钾较贵，因此除特殊情况外，一般用氯化钾灌排条件：有灌排条件或多雨地区可用氯化钾1.钙是植物质膜的重要组成成分，有限制细胞液外渗的作用2.构成细胞壁需要钙，缺钙时影响细胞分裂和细胞的形成3.钙是某些酶的活化剂，如淀粉酶4.钙有中和酸性和解毒的作用，如形成草酸钙 钙中量营养元素的主要生理功能中量营养元素的主要生理功能1.镁是叶绿素的组分2.镁是酶的活化剂，能促进酶的活性，如丙酮酸激酶，磷酸果糖激酶3.镁能促进磷酸盐在植物体内的运转4.镁参与脂肪代谢，促进维生素A、维生素C的合成 镁中量营养元素的主要生理功能中量营养元素的主要生理功能 硫 1.是许多植物蛋白质的成分2.是许多酶的成分，如脂肪酶，脲酶等3.豆科作物提高固氮效率，必需有硫参与4.参与植物调节体内氧化还原过程5.硫对叶绿素的形成有一定的影响中量营养元素的主要生理功能中量营养元素的主要生理功能化学肥料：微量元素肥料化学肥料：微量元素肥料固体微肥有硫酸锌、硫酸铜、硫酸锰、硼砂、 钼酸铵 液体微肥市售叶面肥多为复合微肥，有的加氨 基酸微肥的施用方法： 土壤施用土壤施用固体微肥效果不理想叶面喷施叶面喷施液体微肥效果好，应提倡为什么叶面喷施微肥的效果好？(1)用量少，比较经济土壤施用微肥，一般作基肥用。所以用量大，一般亩施 0.5-2.0公斤，而叶面喷施浓度稀，比较经济。 (2)避免固定叶面喷施微肥，养分可以从叶片角质层和气孔进入， 不和土壤直接接触，从而避免土壤固定而降低有效性。 (3)养分吸收快、效率高叶面喷微肥，能直接与茎叶接触，吸收和运输快。 (4)易于控制浓度叶面喷施微肥，浓度易控制，不会发生中毒，比