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化学肥料

化学肥料

化学肥料（英文名：chemical fertilizer）简称化肥。化肥是以石油、天然气、磷灰石、石灰石、钾矿石等矿物与水、空气等为原料用化学或物理方法人工制成的营养肥料，多数为无机盐，也有有机态或合态化合物，含有一种或几种农作物生长所需的营养元素。化肥品种较多，只含一种可标明含量的营养元素的化肥，称为单元肥料，如氮肥、磷肥、钾肥等。含有氮、磷、钾三种营养元素中的两种或两种以上，称为复合肥料或混合肥料。化肥对提高农业产量起着重要作用，高产量粮食的获得主要是依靠施用化肥。但土壤长期施用化肥，会对环境和健康产生不良影响。

发展历史

自古代和中古世纪起，人们就开始施加各种矿物质或有机化合物来提高作物产物。但是，直至近代二、三百年，对于对于施加物的探索还是几乎全凭经验，通常是偶然性地或经过反复试验后才发现，往土壤中施加某种有机废物或矿物质能促进植物的生长，施加物可以是粪便、骨粉、木薪灰、硝石和石膏。随着科技的发展，科学家们确定了植物体内各种矿物质的数量及其重要性。1840年，李比格（Liebig）提出“植物矿质营养学说”，强调从土壤中取得的矿物元素在植物营养中的价值，并强调补充这些元素以保持土壤肥力的必要性，奠定了肥料工业的基础。

1854年，英国建立了世界上第一个生产过磷酸钙的工厂。1861年，德国在施塔斯富特（Stassfurt）开采光卤石并开始建立钾肥工业。氮肥工业则比磷肥、钾肥晚了半个多世纪，早期只有智利的天然硝石和煤焦工业的副产品硫酸铵；氮肥中最重要的尿素，是在20世纪初出现工业规模的合成氨生产之后。1922年，在德国奥堡（Oppau）建立起第一座以氨和二氧化碳为原料生产尿素的工业化装置。1920年，美国氨公司制成第一个复合肥料磷酸铵，紧接着，德国制成了硝酸磷肥。第二次世界大战结束后，随着农业、化肥工业的发展，各种规格的高效复合肥料开始出现。

理化性质

物理性质

化肥的物理性质因品种不同而不同，但总体来说，大多化肥都为晶体或者粉末，具有吸湿性，易吸湿结块，易溶于水。

化学性质

不同化肥的化学性质同样不同，有些化肥属于危险货物，易燃烧爆炸，如硝酸铵。有些因具有酸碱性而有一定的腐蚀性，如重过酸钙、过磷酸钙、氨水。化肥中的磷肥、钾肥化学性质较稳定，但是有部分氮肥稳定性差，容易分解挥发，如碳酸氢铵、吸湿后就能分解挥发出氨。

化肥种类及作用

化肥种类繁多，一般按其所含的营养成分可分为:氮肥、磷肥、钾肥、复混肥、微量元素肥料。基本涵盖作物必需的营养元素。作物的碳、氢、氧主要是从空气（CO₂、O₂）和水中取得，而其余的氮及其它营养元素则需从土壤中吸收。但土壤并不能永远满足这些营养元素的供应，当土壤供应不足时，则须通过施肥来补充。通常土壤中最易缺乏，而植物需求量比较大的是氮、磷、钾3种营养元素。氮肥、磷肥、钾肥也是常用的化肥。

氮肥

氮是农作物生长必需的第一大要素，因而氮肥也是化肥工业中产量最大的肥料品种。氮肥品种主要有尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等，其中尿素为最主要的氮肥。氮能加强光合作用，促进蛋白质的形成，以促进作物生长。氮是组成蛋白质的重要成份，蛋白质中约含有16%的氮。蛋白质是作物细胞原形质的重要组成部分，所以氮和有机体的生命活动有着密切的联系。氮亦存在于叶绿素中，作物若缺乏氮，叶绿素的形成就要缓慢。作物缺乏氮时叶片会泛黄。

磷肥

磷肥是以磷素（P2O5）为主要养分的肥料，常见的磷肥有过磷酸钙、重过磷酸钙，它们共同的特点是呈深灰或灰白色颗粒，有酸味，同时有腐蚀性。磷在作物中的含量比氮要少，种子中含磷较多约为1%左右（干物中），茎叶中含磷最少，磷在作物发育生长过程中起著重要的作用。磷能助长根毛的发育，吸收到更多的养分及水分。磷还能促进子实早熟、加强茎杆坚韧性、增加病害抵抗力、改善作物品质等。作物缺乏磷时，会影响繁殖器官的形成，尤其是禾米类的作物能直接影响产量。缺磷严重时，叶片卷曲，叶面有各种紫、褐、红各色的暗斑。

钾肥

钾肥为具有钾（K2O）标明量的单元肥料。主要有硫酸钾、氯化钾、窑灰钾肥。习惯上将草木灰（主要成分为碳酸钾）也列为钾肥。大多易溶于水，在土壤中溶解后以离子态游离在土壤中或被吸附在土壤胶体上。钾对作物中糖类的形成有密切的关系，作物缺乏钾时，光合作用会受到影响，淀粉的生成量减低，作物若能得到充分的钾素营养，不仅能提高作物产量，同时还能提高种子中蛋白质的含量、增加作物病虫害的抵抗力等。

复混肥

复混肥是复合肥料和混合肥料的统称，是含有N、P、K中两种或两种以上营养元素的化肥，常见的化肥有磷酸二氢钾、氮磷钾多元复混肥等。复混肥的优点是养分全面，同时具有N、P、K中两种或两种以上营养元素的作用；有效养分总量高，氮、磷、钾总量一般为30%~40%；二是物理性状较好，颗粒坚实，无尘，均匀，吸湿性小；三是副成分少，对土壤性质的不利影响少；四是配比多样化，便于选择应用；五是生产成本低，可以节约开支。

微量元素肥料

微量元素肥料是含有某些微量元素如锌、硼、、铁、铜、锰等的化肥，这些微量元素在植物体内含量虽然微少，但对作物生长作用却很大，是植物生长必不可少的营养物质。常用的微量元素肥料有硼肥、锌肥、锰肥等。

硼肥

硼可参与作物体内糖的运输与代谢，缺硼时，作物体内的糖类代谢发生混乱，糖的运输受阻，作物叶中糖累积而茎中糖减少，影响植物的正常生长。硼还与作物体内生长素合成或利用有关，缺硼时会产生过量的生长素，抑制根系的生长。硼能抑制吲哚-3-丁酸活性，有利于花芽的分化。此外，硼还影响作物体内细胞伸长和分裂、作物生殖器官的建成和发育。缺硼的植株通常根系不发达，叶色为暗绿色或紫色，叶片变小但是比较肥厚，顶芽生长停止并逐步枯萎死亡，易出现蕾而不花，花而不实的现象。

锌肥

锌是一些酶和辅酶的组分。酶是一种具有催化活性的蛋白质，对作物体内物质的水解、氧化还原及蛋白质、淀粉的合成起着重要作用。锌与作物碳、氮的代谢关系密切，还参与作物体内生长素吲乙酸的合成、影响叶绿体的形成、作物生殖器官的生长发育。缺锌通常会导致作物植株矮小，节间短簇，叶片偏小，叶缘常呈现扭曲和皱折状，叶片出现脉间失绿，并可能发展成褐斑、组织坏死。

锰肥

锰是叶绿体的成分，是维持叶绿体结构所必需的微量元素。叶绿体中含有丰富的锰元素，锰在叶绿体中直接参与光合作用过程中水的光解。锰可与铁一起可以调节作物体内的氧化还原作用，提高作物的呼吸强度，促进作物生长发育和氨素代谢。此外，锰还可以增强作物对某些病害的抗性。例如：锰肥可以提高马铃薯对致病疫霉、甜菜对立枯病和黑斑病的抗性。锰肥做亚麻的种肥，可以减轻亚麻对立枯病、炭疽病和细菌病的感染。作物缺锰时，幼嫩叶片会失绿发黄，但叶脉和叶脉附近保持绿色。严重缺锰时叶面发生黑褐色的细小斑点，并逐渐扩散布到整个叶片。有些作物的叶片可能发皱卷曲或凋萎，植株瘦小，花的发育不良，根系细弱。

环境污染

化肥对粮食的增产起着重要的作用，但同时对环境产生了影响，特别是过量施用化肥，造成养分高浓度的危害及养分流失。化肥对环境的污染可分为对土壤、水体、大气等的污染，同时化肥的施用也会影响作物对重金属元素的吸收。

根据2014年以前的《中国生物多样性国情研究报告》显示，中国森林面积急剧减少，覆盖率仅为13.92%，为全球平均数的一半；草地有50%退化，25%严重退化；水体污染达 80％以上。美国环保局2003年调查的结果显示，农业污染是美国河流和湖泊的第一大污染源，导致40%的河流和湖泊水体水质不合格，是造成地下水污染和湿地退化的主要因素（US Environmental Protection Agency，2003）。20世纪，全球地面平均气温增加了 0.3～0.6℃，气候的变暖引起了地平线的上升，海平面也平均上升了11.5cm。

土壤污染

化肥通常含有重金属元素，尤其在磷肥中重金属含量较多，其中包括镉、铅、锌、、汞等重金属元素，这些重金属常不能被作物利用而在土壤中积累，导致土壤中重金属含量增加。长期大量施用氮肥，会破坏土壤结构，造成土壤板结，生物学性质恶化，影响农作物的产量和质量。化肥中未被植物吸收利用和未被土壤吸附固定的残留养分会在土壤中积累，这些氮、磷化合物，在发生地面径流或土壤风蚀时，就会向其他地方转移，导致土壤污染范围进一步扩大。

土壤酸化

酸性及生理酸性肥料的盲目施用，导致土壤的pH在原有基础上逐渐下降。酸化土壤的 pH一般在 6.5 以下，而大多数植物和微生物适宜微酸性、中性或微碱性环境，最适pH为6.1~7.5。土壤酸化后，土地肥力下降，土壤病菌的微生物活性增强，导致作物病害增加。

水体污染

化肥中的未被植物吸收利用的营养物质会被农田排水和地表径流带至地下水和地表水中，导致水体中营养物质含量增加，使得水生生物，主要是各种藻类大量繁殖。藻类过度旺盛的生长繁殖造成水中的溶解氧急剧变化，使水体处于严重缺氧，造成鱼类大量死亡。

大气污染

化肥生产过程中会排放氮氧化物、二氧化硫、硫酸气溶胶、烟尘、一氧化碳等大气污染物。而化肥的过量施用也会导致土壤向大气排放气态污染物质，主要为的有氮氧化物和氨。其中，氧化亚氮是比二氧化碳具有更大致暖效应的温室气体，具有促进气候变暖和破坏臭氧层的双重作用。而氮肥对温度变化十分敏感，气候变暖又会加速氧化亚氮的释放，导致环境温度进一步升高。

化肥生产

化肥生产过程通常伴有化学反应，但也可通过提纯或物理性加工天然原料的方法来制造。生产化肥的原料丰富，可采用大规模的工业化生产，且不受季节的限制，因此产量大，成本低。化肥产品种类种类繁多，化肥生产所用的原料和加工方法也各不相同。

氮肥的生产均以天燃气、石脑油、重油、煤等为原料，将空气中的氮固定为氮，再进一步加工成为各种态、硝基态、碳酰胺态肥料，磷肥、钾肥则是利用天然矿物原料进行生产的。水溶性矿物原料生产肥料仅是富集、分离和提纯的过程，加工简单。水不溶性矿物原料用来生产肥料时，则必须进行化学加工，使其成为水溶性或微溶性物质，然后经过除去杂质、蒸发、结晶等工序制成成品。复合肥的生产是根据工艺配方的要求将多种单一肥料按一定的比例进行掺混后再进行造粒得到成品复合肥，复合肥生产的实质是多种单一肥料的化学合成与复合，因此需要考虑原料之间的化学或物理反应以及产品的稳定性。

化肥应用

化肥通过施加到土壤中的方式为作物生长提供所需要的常量营养元素，如氮、磷、钾、钙、镁、硫和微量营养元素如硼、铜、铁、锰、钼、锌等。化肥投入农业后，给人类带来了更大的农业产量。根据联合国粮食组织1993年前的估计，世界上粮食总增产量中，投放化肥起到增产30-60%的作用。中国解放初年产化肥不到30万吨，年总产稻谷1600亿公斤，进入80年代投入农业的成品化肥达6千多万吨，全国粮食产量达3000多亿公斤，其中化肥起到了较大作用。

施肥标准

化肥使用的使用是缺什么就补什么，但实际操作中需要根据当地实际情况，测定土壤后，根据各种作物对养分的不同需求，制订合理的使用标准。

使用原则

1.选择适宜的复混肥料品种：根据土壤的农化特性和作物的营养特点选用合适的肥料品种。

2.复混肥料与单质肥料配合使用：在施用复混肥料的同时，应针对复混肥的品种特性，根据当地的土壤条件和作物营养习性，配合施用单质化肥，以保证养分的协调供应，从而提高复混肥的经济效益。

3.选择适宜的施用方式：化肥的品种较多，它们的性质也有所不同，在施用时应采取相应的技术措施，以充分发挥肥效。

适用范围及注意事项

安全事宜

消防

化肥消防要库房的大小，化肥存放在数量上按有关规定配足消防器材，一旦发生火灾，要迅速扑灭。可用二氧化碳等各种灭火剂，湿棉被、麻袋、砂土等。但对硝酸铵与硫酸铵的灭火，不能使用各种化学灭火剂，应先用砂土压盖再用加压水扑灭。对于石灰氮绝对禁止用水，应用二氧化碳灭火剂扑灭。

贮存与运输

在储存化肥时，应储存在干燥、凉爽的仓库里，按类别分堆存放，防潮、防火，并保持肥料袋或其他容器的完好无损，尤其是硝态氮等易燃易爆的化肥，在贮藏和运输时要注意安全并严密防潮，不要撞击和挤压堆放，不可与有机物或引爆药物混合存放。储存氨水等液体肥料时，储存池必须遮阴加盖密封。同时，仓库应当配备沙包、灭火器等消防器材。

毒性

大部分化学肥料毒性不大，但在生产、搬运和使用过程中，如不注意防护，也可引起对皮肤、眼、上呼吸道粘膜的刺激作用。

防护措施

操作时必须戴上口罩、风镜、手套，穿长裤、长袖衣及鞋袜等，以加强保护。

参考资料

中华人民共和国肥料管理条例 .农业农村局政府信息公开.2023-04-26