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化学肥料与被吸收原理
作者:扑克王  来源:扑克王app  时间:2020-09-19 12:08  点击:

  说到化肥,有些人因为受某些无良自媒体的影响,谈化肥色变。其实化肥是人类农业生产史上里程碑似的产物。1840年德国人尤文图斯·冯·李比希(没错,就是提出养分归还学说和最小养分律的那个李比希)才首次发现植物所需的化学养分,是化学肥料的开端,农业产量因此大增,从此人类饥荒问题开始大幅减少。化肥的好处多多,危害也不是没有,最主要的危害就是施用浓度太高会造成肥害,其次就是劣质的肥料中有害杂质多比如重金属等。所以其实只要掌握好适宜的施用量和购买正规优质的农用化肥(实在还是不放心还可以高价购买化学实验室使用的化学纯级别、分析纯级别的来使用),就不怕有什么不良后果。(李比希简介:尤斯图斯·冯·李比希)

  因为植物生长中所需的微量元素极少而对大量元素的需求又挺多,极少量的微量元素在日常家庭环境十分不好施用。所以一般家庭环境对肥料的使用,都是以能明确计量的化肥为植物补充大中量元素,以不能明确计量的有机态肥料(如海藻肥、家庭堆肥等)或由多种无机盐组成的微量元素盐混合物为植物补充微量元素。下面的文段,我将按肥料种类+植物如何吸收+物质变化过程的形式讲解常见的成本低又很好使的化学肥料。

  氮肥,最好用最有效最强大最牛哔的当然就是尿素了。尿素(CON2H4、(NH2)2CO)这种神奇的由碳氢氧氮四种元素组成的有机化合物,在自然环境下原本是动物蛋白质代谢后的产物,白色结晶易溶于水。但是,1828年,弗里德里希·维勒首次使用无机物质氰酸钾与硫酸铵人工合成了尿素,推翻了活力论,开创了人类有机化学的进程。(想想这个年份前后不远中国清朝嘉庆皇帝铲除和珅)嗯,回到尿素。商业尿素是通过氨与二氧化碳的反应生产的,其氮素以酰胺形式存在,一般都是颗粒状的样式销售。在商业生产为尿素造粒的过程中,常形成对植物有毒害的缩二脲。这个缩二脲在正规优质的农用尿素中含量都会低于0.8%,还不会对植物造成危害。若是缩二脲浓度高了,那可就麻烦事大了,烧苗烂根毒害植物。

  尿素被植物根系吸收的方式有三种。其一是植物可以通过胞饮以直接吸收有机物的方法直接吸收尿素。其二是在土壤中被微生物分泌的脲酶催化水解为碳酸铵,再分解为氨被植物吸收。其三是土壤中的氨被硝化细菌硝化变成硝酸根离子被植物吸收。无论是哪种方式,都不会在土壤中残留任何副成分,不会改变土壤酸碱度。灌根使用的尿素溶液适宜浓度为0.1%至0.5%。

  尿素还特别适合做叶面喷施使用。这种神奇的有机化合物呈中性,电离度小,不容易烧伤叶片。尿素的分子体积也小,容易透过细胞膜被叶表面的细胞吸收,还很少因为改变了细胞质浓度引起细胞质壁分离。只是叶面喷施的尿素对纯度的要求更高,缩二脲的含量高于0.3%都容易毒害植株。喷施的尿素溶液适宜浓度为0.5%至1%。喷施后尿素残留于叶片上,具有吸湿性的尿素会持续产生作用,所以不宜经常喷施。

  需要特别注意的是,氮肥施用过多不仅会导致植物烧伤,还会使细胞增长过大,细胞壁薄,抗性下降,更容易受病虫害影响。

  磷肥,具有水溶性的过磷酸钙效果最快最好,作物可以直接吸收利用。过磷酸钙是一种磷酸盐肥料,其主要成分是磷酸二氢钙(Ca(H2PO4)2·H2O),副成分为硫酸钙(CaSO4),此外还有少量的游离磷酸、游离硫酸、磷酸氢钙和磷酸铁、磷酸铝、磷酸镁等。由于硫酸根离子的存在,过磷酸钙荣耀呈酸性,且容易吸湿结块导致磷酸钙退化失效,所以保存时尽量干燥保存。(普通过磷酸钙农用肥料是混合物)

  过磷酸钙肥料一般直接埋入酸碱度适宜的土中使用。颗粒入土后会吸湿溶解,形成磷酸和二水合磷酸氢钙。富含磷酸的溶液会在土壤中溶解铁、铝和锰等金属元素。最终形成不溶的金属磷酸盐沉淀(暂时失效)和二水合磷酸氢钙。在强碱或强酸性土壤中化学反应会有所改变,产物会变成磷酸十钙和金属磷酸盐,都会暂时失去被植物吸收的能力。

  磷元素是大量元素中最容易被土壤固定的而难以移动,但是也间接导致了磷肥的残效期长。暂时失去效果的不溶性磷酸盐和羟基灰石在土壤中经过长时间的风化作用又能释放出磷酸供给植物。所以过磷酸钙在施肥时可以适当深埋,利于以后植物处于泥土深处的根系也能吸收到磷肥。

  过磷酸钙适于深埋使用。叶面喷施补充极速效磷肥则一般使用磷酸二氢钾。磷酸二氢钾是无色四方晶系结晶或白色结晶粉末,有潮解性,溶于水,溶液呈酸性。由于吸湿会潮解,所以和过磷酸钙一样需要干燥保存。喷施磷酸二氢钾既补充磷也补充钾,是植物花期前最适用的催花肥。喷施浓度太高溶液过酸会烧伤植株,一般喷施使用浓度为0.1%到0.3%。

  钾肥,硫酸钾含钾量高效果好而极为推荐。硫酸钾(K2SO4)是硫酸根离子与钾离子结合生成的化合物。其固体为无色或白色六方形或斜方晶系结晶或颗粒状粉末,溶于水,具有苦咸味。这种化学中性生理酸性的肥料施用后在溶液中以离子态的形式存在,能迅速被植物吸收,也能被土壤胶粒上的其他离子交换而被固定暂时失效。施肥后一段时间保持土壤湿润能减少钾的固定,利于根系吸收。灌根使用的硫酸钾溶液适宜浓度为0.1%至0.5%,灌溉硫酸钾溶液后继续浇水利于钾离子随水流移动至土壤深处。

  硫酸钾还适用于叶面喷施,使用0.5%浓度最为适宜。如豆科植物等根系吸钾能力不强,叶面喷施可以迅速补充钾元素和硫元素,利于植物生长。

  钙肥,一般不需要特别施用,因为磷肥过磷酸钙就含有一定量的钙,基本够植物生长发育所需。硫肥,也不需要特别施用,过磷酸钙和硫酸钾都含有相当数量的硫。

  下面,是两个特别关键的中量元素。镁和铁这两种中量元素,虽然植物对它们的需求量不如大量元素多,但是也比其他微量元素多得多得多。但是人们往往却总是忽视了这两种元素。镁和铁都是植物叶绿素的组成元素,同时也是许多酶的活化剂,镁铁的量不足就会直接影响植物正常的生理活动。

  镁肥,一般使用硫酸镁。可溶于水,容易被植物吸收。使用0.5%浓度的硫酸镁溶液喷施于植物体表面,利用植物的被动吸收可以快速为植株补充镁元素。如果是灌根施用,则需注意植物被动吸收镁离子的量受铵根离子、钾离子和钙离子的竞争性抑制。所以灌根施用硫酸镁前最好停止一段时间施用其他肥料。

  铁肥,一般使用七水合硫酸亚铁+螯合剂(EDTA)。铁元素被植物吸收和运转的过程和原理稍微复杂,一般认为植物主要吸收二价亚铁离子。土壤中,二价亚铁离子盐极易被氧化成三价铁化合物,三价铁化合物溶解度低,大多数植物难以利用。即便植物根系艰难地吸收了三价铁化合物,还是需要在根系将其由还原酶还原成二价亚铁离子才能被利用。亚铁离子在植物根部会由专一的转运蛋白运输到细胞中,再以柠檬酸螯合物或苹果酸螯合物等形式通过导管运往植株地上部分。然而,铁一旦进入组织和细胞中参与代谢,就很难再被转移了。虽然最新的研究发现植物细胞还能通过吞噬机理直接吸收三价铁离子,但是具体原理尚不明确,吸收效率也有待研究。

  使用螯合剂配置的亚铁离子溶液不易在土壤中被氧化失效,即便土壤酸碱度不是最适宜也能够持续有效。螯合剂一般选择已二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na),这种协助金属元素抗氧化的有机化合物可以螯著多种金属离子,它的4个酸和2个胺的部分都可作为配体的齿,与锰、铜、铁及钴等金属离子组成螯合物。(高纯度的EDTA二钠现在还被用来治疗人类重金属中毒,他可以与重金属结合生成稳定且可溶的盐。)已二胺四乙酸二钠和七水合硫酸亚铁按一定比例混合配置溶液,就是EDTA-Fe有机铁肥料了。这种价格比无机铁肥高的有机铁肥效果极佳,使用0.5%浓度的溶液为植物喷施能迅速补充铁元素。由于铁进入细胞参与生化反应后难以移动,所以只有喷到肥料溶液的地方能补充到铁元素。所以喷施有机铁肥需要多次重复喷淋,配合生物表面活性剂使用效果更佳。(其实所有的喷施不管是肥料还是药物,都是配合生物表面活性且多次重复喷施效果最好,只是铁元素因其独特的性质而更需要这么做。)例行施肥的线%浓度的有机铁肥溶液灌根就可以了。

  好的,最后两个使用无机肥料补充的营养元素,锌和硼。锌和硼都属于微量元素,在植物体内的含量不到铁元素的一半,但是相对其他微量元素又显得挺多。(是铜、钼等的五到十倍)

  锌肥,一般使用硫酸锌,配置成浓度0.1%的溶液,喷施或灌根皆可。硫酸锌在水中解离成硫酸根离子和锌离子,都可以被植物吸收。锌离子在植物体内自由移动,偶尔与低分子化合物配合。锌参与植物体内的生化反应后还可以继续转移发挥作用,只是转移的速率很慢。低温和植物代谢慢会抑制锌的吸收。

  硼肥,一般使用硼砂,直接深埋或者配成浓度为0.1%的溶液喷施灌根皆可。硼砂在冷水中溶解慢且溶解度低,有条件的可以先使用开水助溶再加入冷水定容。溶液中未离解的硼酸分子被植物根系吸收。土壤处于非强碱环境时,硼主要都以分子态的形式存在。植物通过蒸腾作用被动吸收硼元素或者通过生物膜上的水孔蛋白主动吸收硼元素。

  基本的都说完了,最后说说一些例行施肥。一般已经成株的植物,都需要定期施肥,定期施肥我又称作例行施肥,就像例行公事那样。除了多肉多浆植物仙人掌类或旱地植物水生植物,一般正常的盆栽植物无论是小灌木或者草花都需要例行施肥。例行施肥只满足植物的日常发育所需,特殊种类特殊时间特殊作用的施肥不属于例行施肥。

  例行施肥一般每十日施用一次大量元素肥料,一个月三次,施用量多少见仁见智,尿素的量是硫酸钾的1.5倍,过磷酸钙的量是硫酸钾的2倍。给个参考就是25cm高三五分支的月季,每次用1.5g尿素、1g硫酸钾和2g过磷酸钙。量不用特别精准,用克勺直接勺按一勺一克半勺半克量就可以了。例行施大量元素肥的施用方法都是灌根。中量元素镁和铁一般一个四十五日施肥一次,灌根喷雾双管齐下。施用量也是见仁见智,给个参考就是同上月季每次用0.5g硫酸镁和0.5g有机螯合铁肥。配好溶液后先喷至全株如下过雨一般,剩余的肥液直接倒入根部土壤中。微量元素锌和硼一般一百八十日施肥一次,喷雾灌根双管齐下。施用量见仁见智,给个参考就是同上月季每次用0.5g硫酸锌和0.5g硼砂。方法同镁铁肥。

  其余的施肥有特效肥,比如花期前喷施磷酸二氢钾促花。还有当温度适宜,18℃至30℃之间时,可以适当为基质补充有机质,施用彻底发酵腐熟的家庭堆肥或特殊工艺制造的海藻肥。某些特殊的植物可能还会需要特殊施加特定的肥料。注意兰科植物施肥不同普通植物,不能例行施肥。

  想学如何在家里也能用餐厨下脚料堆制有机肥的可以去看讲自制有机堆肥的文章,想了解像墨水一样的有机海藻肥的可以去看讲海藻肥的文章,特殊植物所需的特殊施肥也会在不同植物各自的详解中说明清晰。

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