如何科學(xué)發(fā)展含硝態(tài)氮肥料？

施用化肥是提高作物產(chǎn)量的重要手段，其中氮肥的用量最大，主要的氮肥品種包括：碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、氨水、硝酸銨、硝酸鈉和尿素等。我國用量最大的氮肥是碳酸氫銨和尿素。隨著2010年中國氮肥工業(yè)協(xié)會硝酸硝銨專業(yè)委員會成立，以及2011年農(nóng)業(yè)用硝酸銨鈣和農(nóng)業(yè)用改性硝酸銨被納入肥料登記目錄，含硝態(tài)氮肥料的發(fā)展得到關(guān)注。本文通過總結(jié)已有的研究結(jié)果，對如何科學(xué)發(fā)展含硝態(tài)氮肥料提出了自己的見解。
植物對銨態(tài)氮與硝態(tài)氮的吸收利用
土壤中的含氮化合物主要以有機態(tài)存在。有機氮經(jīng)微生物氨化作用，可以釋放出氨，氨可以進一步轉(zhuǎn)化為銨，形成銨態(tài)氮。同時，在適宜的條件下，銨態(tài)氮可以經(jīng)微生物硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}，形成硝態(tài)氮。銨態(tài)氮在土壤中大多被吸附在土壤膠體表面，而硝態(tài)氮不被土壤膠體吸附，移動性較強。植物可以從土壤中吸收銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，也可以少量吸收利用水溶性的簡單有機氮。與其他形態(tài)的氮素相比，土壤中的銨態(tài)氮是主要的有效氮形式。
在生產(chǎn)中施用銨態(tài)氮肥同樣存在硝化過程。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李永梅等在云南的盆栽試驗表明，在云南銨態(tài)氮硝化作用在施肥30天完成，且通氣良好的土壤硝化速率較快。西北農(nóng)林科技大學(xué)研究員張樹蘭等在陜西楊凌的試驗中田間持水量60%，溫度30℃硝化速率最快，供試的不同氮肥品種中消化速率硫酸銨>尿素和碳銨>氯化銨�？梢娫诖筇锓N植中，水分和溫度適宜條件下，即使僅僅供應(yīng)銨態(tài)氮肥，作物實際同時可以利用銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。在通氣良好的溫帶土壤中，硝態(tài)氮的含量超過銨態(tài)氮至少一個數(shù)量級，所以，在溫帶地區(qū)，大部分作物主要依靠吸收硝態(tài)氮滿足作物需求。
植物吸收利用銨態(tài)氮，伴隨著h+的釋放，引起根際ph下降。當(dāng)外部ph較低時，h+釋放往往受到抑制，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)ph下降，不利于作物生長。另外，作物吸收銨態(tài)氮，需要馬上與有機酸結(jié)合形成氨基酸或者酰胺，避免因為銨累積造成銨毒。同化銨態(tài)氮的過程中，伴隨著碳水化合物和能量的消耗，影響植物根系生長。而植物吸收利用硝態(tài)氮，伴隨著oh-和hco3-的釋放，引起根際ph上升。同時，硝態(tài)氮進入植物體后，一部分還原為銨態(tài)氮參與植物代謝，另一部分累積在液泡中，一般對植物不會產(chǎn)生不良影響。低濃度條件下，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮供應(yīng)對植物生長影響差異較小，隨著溶液濃度的升高，硝態(tài)氮作為唯一氮源的優(yōu)勢將增加，供應(yīng)銨態(tài)氮抑制植物生長的效應(yīng)則更加明顯。
在實際的種植生產(chǎn)中，酸性土壤生長的嫌鈣植物和適應(yīng)低氧化還原勢的土壤條件下的植物（如水稻、茶樹）偏好銨態(tài)氮，而喜鈣植物（如玉米、多數(shù)蔬菜、棉花、煙草等）優(yōu)先利用硝態(tài)氮。盡管作物對銨態(tài)氮或硝態(tài)氮有偏好，但是同時供應(yīng)兩種氮素往往能夠獲得更好的生長速率和產(chǎn)量。主要原因是相比較于單一氮源，同時施用兩種形態(tài)氮，植物更易調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的ph值，并且可以減少氮同化過程中的能量消耗。
銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的肥效
按照化肥品種中氮素的存在形態(tài)，大致可分為銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和酰胺態(tài)氮等幾種類型。大量的試驗研究結(jié)果表明，化肥產(chǎn)品中不同形態(tài)的氮素，在實際生產(chǎn)中，作物的吸收利用程度不同，對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響不同，即不同氮素的肥效存在差異。
河南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授馬新明等利用盆栽方法研究了銨態(tài)氮（碳銨）、硝態(tài)氮(硝酸鈉)和酰胺態(tài)氮（尿素）不同專用小麥葉片氮代謝和籽粒蛋白質(zhì)及其組分的影響。試驗結(jié)果表明，為實現(xiàn)較好的品質(zhì)要求，強筋小麥豫麥34適宜用酰胺態(tài)氮（尿素），而中筋小麥豫麥49和弱筋小麥豫麥50適宜用銨態(tài)氮。西北農(nóng)林科技大學(xué)教授曹翠玲等使用水培法研究了銨態(tài)氮（硫酸銨）、硝態(tài)氮（硝酸銨）、酰胺態(tài)氮（尿素）以及不同配比銨、硝態(tài)氮對小麥生長的影響。結(jié)果表明，單一氮源小麥產(chǎn)量銨態(tài)氮>酰胺態(tài)氮>硝態(tài)氮，產(chǎn)量最高為銨硝態(tài)氮比例為50:50的處理。馬宗斌對單施銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、酰胺態(tài)氮肥以及不同比例銨、硝態(tài)氮肥對專用小麥產(chǎn)量及品質(zhì)做了系統(tǒng)的研究，結(jié)果表明單施情況下，硝態(tài)氮肥有利于強筋小麥豫麥34和弱筋小麥豫麥50獲得較高的產(chǎn)量，而銨態(tài)氮肥有利于中筋小麥豫麥49獲得較高的產(chǎn)量，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮配施往往獲得更高的產(chǎn)量。綜合考慮產(chǎn)量和品質(zhì)要求，認(rèn)為按照適宜比例配施不同形態(tài)氮素有利于兼顧不同類型專用小麥產(chǎn)量和品質(zhì)要求。
寧夏大學(xué)教授何文壽等人以硝酸銨（硫酸銨+硝酸鉀配制）為氮源進行水培試驗認(rèn)為水稻偏好于銨態(tài)氮，累積吸收銨態(tài)氮的比例達(dá)到56.1%。在同時供應(yīng)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的情況下，前期銨態(tài)氮吸收有明顯的優(yōu)勢，而從拔節(jié)開始水稻對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的吸收則趨于等效。陳小琴等人利用盆栽試驗研究了單施銨態(tài)氮（氯化銨）和硝態(tài)氮（硝酸鈣）對水稻生長和養(yǎng)分吸收的影響。結(jié)果表明，在水稻生長早期(20天左右時)，以硝態(tài)氮作為氮源時，水稻的生物產(chǎn)量和氮鉀養(yǎng)分吸收量均顯著高于銨態(tài)氮作氮源的處理，但隨著生長時期的延長。銨態(tài)氮作為氮源更能促進水稻的生長和養(yǎng)分吸收。因此，從整個營養(yǎng)生長時期來講，銨態(tài)氮素作為水稻氮源更具有優(yōu)越性。
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授左東峰在北京昌平的試驗中對比了碳銨、硫銨、尿素以及硝銨在0kg/畝、5kg/畝、10kg/畝條件下對玉米產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，相同施氮量水平下，不同氮肥形態(tài)對玉米產(chǎn)量沒有顯著差異。廣東省農(nóng)科院研究員黃慶等人在廣東赤紅壤（ph5.6）條件下，進行玉米單施銨態(tài)氮、硝態(tài)氮以及銨、硝態(tài)氮混施肥效試驗。結(jié)果表明，在當(dāng)?shù)胤N植條件下，單施銨態(tài)氮肥產(chǎn)量高于單施硝態(tài)氮肥，銨、硝態(tài)氮肥混施效果更好。河北北方學(xué)院教授王激清和劉社平在河北張家口的玉米田間試驗中，不施用基肥氮的情況下，在十葉期（大喇叭口期）追施碳銨、尿素和硝酸銨鈣，實驗結(jié)果顯示追施三種肥料均有較好的增產(chǎn)效果，但不同肥料品種間差異不顯著。
上海化工研究院研究員沈振東的盆栽試驗中，設(shè)置不同銨、硝態(tài)氮比例，研究其對蘿卜和芹菜的影響。結(jié)果顯示，單施硝態(tài)氮肥的蘿卜和芹菜產(chǎn)量高于單施銨態(tài)氮肥的處理，但低于銨、硝態(tài)氮配施的處理。寧建鳳等人的油麥菜網(wǎng)室盆栽試驗結(jié)果表明，相同氮用量水平下，施用碳銨油麥菜鮮重低于尿素和硝酸銨，施用尿素與硝酸銨產(chǎn)量沒有顯著差異。王榮萍等人進行的小白菜田間試驗表明，在華南區(qū)施用尿素能夠取得較高的產(chǎn)量，而其他氮肥（硫酸銨、氯化銨、碳酸氫銨、硝酸銨等）產(chǎn)量沒有顯著差異。
已有的不同氮形態(tài)肥料的肥效較少，而且缺乏不同時期使用不同氮肥效果的研究，綜合以上研究，結(jié)果匯總?cè)缦拢?br>按照不同的品質(zhì)要求，不同品種的小麥需求不同的氮源。普通型小麥為中筋小麥，綜合產(chǎn)量與品質(zhì)需求，施用銨態(tài)氮肥能夠獲得較好的經(jīng)濟收益。
水稻偏好銨態(tài)氮源。即使同時供應(yīng)當(dāng)量的硝態(tài)氮與銨態(tài)氮，銨態(tài)氮的累積吸收量依然高出硝態(tài)氮。
施用不同形態(tài)的氮肥，對玉米產(chǎn)量沒有顯著影響。在南方低ph條件下，銨態(tài)氮肥效果好于硝態(tài)氮肥。
施用尿素和硝態(tài)氮肥利于蔬菜產(chǎn)量的提高
不同作物偏好不同的氮源，但往往按一定比例供應(yīng)銨態(tài)氮和硝態(tài)氮能夠取得更好的產(chǎn)量與品質(zhì)效果。
含硝態(tài)氮肥料發(fā)展?fàn)顩r
在ifa統(tǒng)計的尿素、硫酸銨、硝酸銨以及硝酸銨鈣中，全球表觀消費量最高的是尿素，2009年達(dá)到6776萬噸，硝酸銨的表觀消費量也很高，達(dá)到1396萬噸。對中國、美國以及歐盟不同類型的氮肥消費情況進行統(tǒng)計，尿素在各國消費量均較大，中國尿素消費量達(dá)到全球的35.4%，而中國的硝酸銨（部分農(nóng)用）及硝酸銨鈣的消費量占世界比例較低。歐盟的硝酸銨（部分農(nóng)用）有較大的消費量，特別是硝酸銨鈣，歐盟的消費量達(dá)到世界的76.7%。
王激清等研究也指出，自20世紀(jì)60年代以來，世界各國氮肥一直以單質(zhì)肥為主，單質(zhì)氮肥占總氮肥比例在80%左右。我國單質(zhì)氮肥也占主導(dǎo)地位，其中尿素在氮肥中占有比重最高，其次為碳酸氫銨。而在西歐，氮肥以硝酸銨和硝酸銨鈣為主，北美以高濃度液氨和氮溶液為主。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院林葆總結(jié)的2000/2001年度一些國家硝酸銨生產(chǎn)占氮肥總產(chǎn)的比例，指出中國的硝酸銨僅占總產(chǎn)的3.2%，到2005年，全國生產(chǎn)氮肥約3600萬噸（折純n），硝酸銨約300萬噸（折純n）且用于化肥的約占50%，可見，含硝態(tài)氮肥料在中國的發(fā)展受到阻礙。
阻礙含硝態(tài)氮肥料在中國發(fā)展的主要原因：1、硝酸銨具有易燃、易爆的特點，因此，國家自2001年起將硝酸銨列入“民用爆炸品”管理體系，受此影響硝酸銨退出化肥市場。雖然國家規(guī)定通過對硝酸銨進行改性處理，可以作為農(nóng)用硝酸銨使用，但國內(nèi)硝酸銨改性工作未及時跟進，所以限制了硝態(tài)氮肥在我國的發(fā)展。2、很多研究表明施用硝態(tài)氮肥，更容易造成蔬菜中硝鹽的累積，而葉菜類作物硝酸鹽超標(biāo)被認(rèn)為對人類健康存在風(fēng)險。所以國標(biāo)gb18406.1—2001中規(guī)定，無公害蔬菜的硝酸鹽含量必須低于限定標(biāo)準(zhǔn)。施用銨態(tài)或酰胺態(tài)氮肥雖然在土壤中存在硝化作用，產(chǎn)生大量硝酸鹽，會造成硝酸鹽累積，但部分仍為銨態(tài)氮，從而減少了硝態(tài)氮的吸收。ny/t394—2000中規(guī)定，生產(chǎn)a級綠色食品可以使用尿素、磷酸二銨等，但禁止使用硝態(tài)氮肥。3、我國液體肥料發(fā)展處于初步階段。世界上發(fā)達(dá)國家如美國、歐盟各國的農(nóng)業(yè)集約化和機械化施肥水平較高，為農(nóng)業(yè)機械化耕作和機械化施肥創(chuàng)造了良好的條件，因此，液體肥料在這些國家得到發(fā)展。2000年美國基礎(chǔ)化學(xué)肥料消費結(jié)構(gòu)中，合成氨的75%，尿素的41%，農(nóng)用硝酸銨的74%均作為液體肥料形式進行應(yīng)用�？梢钥闯�，機械化、集約化農(nóng)業(yè)中農(nóng)用硝酸銨最為主要的應(yīng)用形式是液體肥料。根據(jù)中化化肥有限公司科技管理部2011年4月通過各分公司進行的市場調(diào)研結(jié)果，我國僅有部分果蔬類作物和經(jīng)濟作物采用噴滴灌，水溶性液體肥料目前需求仍較為有限。
中國含硝態(tài)氮肥料的市場發(fā)展前景：2011年6月13-14日在新疆烏魯木齊召開的“第二屆國際水溶性肥料高峰論壇”上來自政府、科研單位以及企業(yè)界的與會代表認(rèn)為，水溶性肥料的發(fā)展已經(jīng)進入一個關(guān)鍵時期，中國的水溶性肥料市場前景廣闊。而含硝態(tài)氮肥料是主要的水溶性肥料品種，國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出來的改性硝酸銨品種包括：硝酸銨鈣、硝酸磷肥、硝基復(fù)合肥，另外還有專家提出用硫酸銨對硝酸銨進行改性或者在尿素中添加硝酸銨、硫酸銨等。
含硝態(tài)氮肥料的發(fā)展建議
綜合以上討論以及不同形態(tài)氮肥肥效試驗的結(jié)果，為科學(xué)發(fā)展含硝態(tài)氮肥料，提出以下建議：1、主要糧食作物生產(chǎn)中，不需要大量投入硝態(tài)氮肥，繼續(xù)應(yīng)用酰胺態(tài)氮肥和銨態(tài)氮肥即可。從肥效試驗結(jié)果來看，普通小麥和水稻適宜供應(yīng)銨態(tài)氮，玉米種植中投入不同類型氮源沒有顯著產(chǎn)量差異。2、適應(yīng)水溶肥發(fā)展需求，開發(fā)適于果樹和蔬菜等經(jīng)濟作物種植需求的硝基復(fù)合肥以及專用肥。在我國果樹蔬菜種植中，水肥一體化已經(jīng)取得一定的進展并將繼續(xù)發(fā)展，硝態(tài)氮肥有速溶速效的特點，且應(yīng)用含硝態(tài)氮肥料能夠增加蔬菜產(chǎn)量。同時通過技術(shù)手段消除含硝態(tài)氮肥料可能引起的作物硝酸鹽累積。
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