肥料与植物营养基本知识培训讲义课件

肥料与植物营养基本知识培训讲义二零壹四年一月1主要内容主要内容一、肥料的发展历史一、肥料的发展历史二、肥料的分类二、肥料的分类三、主要化肥品种及基本理化性质三、主要化肥品种及基本理化性质五、植物营养与施肥五、植物营养与施肥四、肥料的标识与标准四、肥料的标识与标准六、施肥与环境六、施肥与环境2一、肥料的发展历史3世界农业发展简史：世界农业发展简史：v原始农业原始农业捕猎、采集果实捕猎、采集果实v迁移农业迁移农业v定居农业定居农业从事农业生产；耕作从事农业生产；耕作/轮作轮作周礼有云：周礼有云：“不易之田家百亩，一易之田家不易之田家百亩，一易之田家 二百亩，再易之田家三百亩二百亩，再易之田家三百亩”4v战国时期：施用有机肥已达到很高的水平战国时期：施用有机肥已达到很高的水平v北魏贾思勰齐民要术北魏贾思勰齐民要术“美田之法美田之法”“有收无收在于水，收多收少在于肥有收无收在于水，收多收少在于肥”v 至至18世纪末：合理轮作、种养结合，施用有机肥料世纪末：合理轮作、种养结合，施用有机肥料 “庄稼一枝花，全靠肥当家庄稼一枝花，全靠肥当家”5化肥工业的崛起化肥工业的崛起1840年德国化学家李比希博士发表年德国化学家李比希博士发表“化学在农业和植物生化学在农业和植物生理学上的应用理学上的应用”论文论文认为认为N、P、K、Ca、Mg、Si、Na、Fe是植物生长必需元素是植物生长必需元素植物吸收的是矿质营养植物吸收的是矿质营养“养分归还学说养分归还学说”自从有了自从有了“矿质营养学说，世界农业革命的面貌就焕然一新了矿质营养学说，世界农业革命的面貌就焕然一新了”6世界化肥工业发展简史世界化肥工业发展简史1830年用硫酸处理骨粉年用硫酸处理骨粉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。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，年德国人发现了钾盐矿，1861年开始开采光卤石年开始开采光卤石 (氯化氯化钾和氯化镁的复盐钾和氯化镁的复盐)，并垄断世界市场长达，并垄断世界市场长达70余年。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。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。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年在德国建成了日产30吨合成氨的工厂。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。生产出硝酸钙，这是最早的氮肥品种。磷肥磷肥钾肥钾肥氮肥氮肥7中国化肥工业发展中国化肥工业发展“中国化肥工业：现状及发展趋势”中国化工报2019.48中国农业统计年鉴，20191975197520192019年化肥供需情况图年化肥供需情况图9化肥施用与粮食增产化肥施用与粮食增产(1)10qFAOFAO资料表明，近资料表明，近3030年来世界粮食增产量的年来世界粮食增产量的50506060是施用的化肥贡献的。是施用的化肥贡献的。q国家农业部肥料专家高祥照博士认为：在我国，国家农业部肥料专家高祥照博士认为：在我国，化肥施用与粮食增产化肥施用与粮食增产(2)化肥提供了一半以上的农业产量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目前占农业生产物质投入的一半11化肥施用与粮食增产化肥施用与粮食增产(3)年代年代项目项目12二、肥料的分类二、肥料的分类13肥料的分类肥料的分类有机肥有机肥无机肥（化肥）无机肥（化肥）有机无机复混肥有机无机复混肥人畜粪尿类、饼肥类、植物秸秆类、杂肥类等人畜粪尿类、饼肥类、植物秸秆类、杂肥类等单一养分单一养分多元养分多元养分氮、磷、钾氮、磷、钾微量元素肥料微量元素肥料生物肥料生物肥料二元复合肥二元复合肥三元复合肥三元复合肥掺混（掺混（BB）肥）肥按按养养分分成成分分14按按物物理理形形态态固态肥固态肥液肥液肥气肥气肥大多数颗粒或粉末状固态肥料大多数颗粒或粉末状固态肥料液氨、氨水、偏磷酸铵、冲释肥等液氨、氨水、偏磷酸铵、冲释肥等CO2、O2、SO2等等15按按吸吸收收营营养养部部位位地下部地下部地上部地上部大部分固态和液态肥料大部分固态和液态肥料叶面肥叶面肥营养型（微量元素有机营养型（微量元素有机螯合为主）螯合为主）激素型：矮壮素、缩节激素型：矮壮素、缩节铵等铵等多功能型多功能型气肥气肥16按按养养分分释释放放速速率率速效肥料速效肥料长效肥料长效肥料控释肥料控释肥料缓溶性缓溶性缓释性缓释性框架结构的大分子有机物质把养分包裹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、聚磷酸盐等脲甲醛、脲乙醛、聚磷酸盐等有机肥、硫磺包膜尿素、钙镁磷肥有机肥、硫磺包膜尿素、钙镁磷肥包膜碳铵、钙镁磷肥包膜尿素等包膜碳铵、钙镁磷肥包膜尿素等碳铵、尿素、氯化钾等碳铵、尿素、氯化钾等17三、主要化肥种类及基三、主要化肥种类及基本理化性质本理化性质18氮氮 肥肥铵态铵态(NH3-N)硝态硝态(NO3-N)硝铵态硝铵态酰铵态酰铵态(-CONH2)液氨（液氨（82以上）、氨水（以上）、氨水（1217 ）、硫酸铵）、硫酸铵（20）、碳酸氢铵（）、碳酸氢铵（16）、氯化铵（）、氯化铵（25）硝酸铵（硝酸铵（35）NH3-N和和 NO3-N各占一半各占一半硝酸钠（硝酸钠（15）、硝酸钾（）、硝酸钾（13）硝酸钙（）硝酸钙（12）尿素尿素 CO(NH2)2 （4246）19尿素在土壤中的转化及使用方法尿素在土壤中的转化及使用方法CO(NH2)2+2H2O (NH4)2CO3(NH4)2CO3 2NH3 +CO2+H2O脲酶1、脲酶的活性与温度、水分、质地、土壤、脲酶的活性与温度、水分、质地、土壤pH有关，有关，10时，尿素完全转化需时，尿素完全转化需710天；天；20 时，时，45天；天；30 时，时，2天天2、可以被土壤胶体吸附、可以被土壤胶体吸附3、表施会造成尿素的挥发损失、表施会造成尿素的挥发损失4、深施或施用后立即灌水、深施或施用后立即灌水 a 使尿素渗入土壤深层使尿素渗入土壤深层 b 深层土壤脲酶活性较低，可缓解尿素的快速分解深层土壤脲酶活性较低，可缓解尿素的快速分解 20磷磷 肥肥水溶性磷肥水溶性磷肥过磷酸钙（含过磷酸钙（含P2O51420，含硫），含硫）、重过磷重过磷酸钙（含酸钙（含P2O51420，不含硫），不含硫）、磷酸铵、磷酸铵（一铵、二铵）、硝酸磷肥（含（一铵、二铵）、硝酸磷肥（含P2O5 1220）枸溶性磷肥枸溶性磷肥钙镁磷肥（含钙镁磷肥（含P2O51220）、钢渣磷肥）、钢渣磷肥（碱性炉渣含（碱性炉渣含P2O5 817）难溶性磷肥难溶性磷肥磷矿粉肥、骨粉、鸟粪磷矿粉磷矿粉肥、骨粉、鸟粪磷矿粉Ca10(PO4)6F2+7H2SO4+3H2O 7CaSO4+3Ca(H2PO4)2 H2O+2HF21新型磷肥新型磷肥2H3PO4 H4P2O7(焦磷酸焦磷酸)+H2OH3PO4+H4P2O7 H5P3O10（三聚磷酸）（三聚磷酸）+H2OH5P3O10 (HPO3)3（偏磷酸）（偏磷酸）+H2O优优 点点含磷量高（含磷量高（P2O5 60以上）以上）易溶于水，物理性质稳定易溶于水，物理性质稳定减少土壤对磷的固定减少土壤对磷的固定22钾钾 肥肥氯化钾（含氯化钾（含K2O 63.7%）硫酸钾（明矾石含硫酸钾（明矾石含K2O 54%左右）左右）硝酸钾（含硝酸钾（含K2O 46.58%,含含N13.68）磷酸二氢钾（含磷酸二氢钾（含K2O 27.45%，P2O522.8%）碳酸钾（草木灰）碳酸钾（草木灰）23四、肥料的标识与四、肥料的标识与标准标准24肥料的基本术语肥料的基本术语复混肥料复混肥料 compound fertilizer compound fertilizer 氮氮、磷磷、钾钾三三种种养养分分中中，至至少少有有两两种种养养分分标标明明量量的的由由化化学学方方法法和（或）掺混方法制成的肥料。和（或）掺混方法制成的肥料。复合肥料复合肥料 complex fertilizer complex fertilizer 氮氮、磷磷、钾钾三三种种养养分分中中，至至少少有有两两种种养养分分标标明明量量的的仅仅由由化化学学方方法制成的肥料，是复混肥料的一种。法制成的肥料，是复混肥料的一种。有机有机-无机复混肥料无机复混肥料 organic-inorganic compound fertilizer organic-inorganic compound fertilizer 含有一定量有机质的复混肥料。含有一定量有机质的复混肥料。掺合肥料（掺合肥料（blended fertilizer）氮氮、磷磷、钾钾三三种种养养分分中中，至至少少有有两两种种养养分分标标明明量量的的由由干干混混方方法法制成的肥料，是复混肥料的一种。制成的肥料，是复混肥料的一种。25有机肥料有机肥料 organic fertilizer organic fertilizer 主要来源于植物和（或）动物，施于土壤以提供植物营养主要来源于植物和（或）动物，施于土壤以提供植物营养为其主要功能的含碳物料为其主要功能的含碳物料生物有机肥生物有机肥 bio-organic fertilizer bio-organic fertilizer 特定功能微生物与有机物料特定功能微生物与有机物料(主要以经无害化处理、腐熟的主要以经无害化处理、腐熟的动植物残体动植物残体,如畜禽粪便、农作物秸秆等为来源如畜禽粪便、农作物秸秆等为来源)复合而成复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。的一类兼具微生物肥料和有机肥效应的肥料。26总养分总养分 total primary nutrient total primary nutrient 总总氮氮(N)(N)、有有效效五五氧氧化化二二磷磷(P(P2 2O O5 5)和和氧氧化化钾钾(K(K2 2O)O)含含量量之之和和，以以质质量百分数计。量百分数计。肥料品位肥料品位 fertilizer grade fertilizer grade 以百分数表示的肥料养分含量。以百分数表示的肥料养分含量。配合式配合式formulaformula 按按N-PN-P2 2O5-KO5-K2 2O O（总总氮氮-有有效效五五氧氧化化二二磷磷-氧氧化化钾钾）顺顺序序，用用阿阿拉拉伯伯数数字字分分别别表表示示其其在在复复混混肥肥料料中中所所占占百百分分比比含含量量的的一一种种方方式式。如如4545（15-15-1515-15-15）复合肥）复合肥 注：注：“0”“0”表示肥料中不含该元素。表示肥料中不含该元素。产产品品名名称称不不允允许许添添加加带带有有不不实实、夸夸大大性性质质的的词词语语，如如“高高效效”、“肥王肥王”、“全元素全元素肥料肥料”等。等。27复合肥料（复混肥料）国家标准复合肥料（复混肥料）国家标准（GB15063-2019）2019-01-01实施实施28有机有机-无机复混肥料国家标准无机复混肥料国家标准（GB 188772019）29有机肥料农业行业标准(NY 525-2019)2019年12月01日实施30不正规包装标识不正规包装标识尿尿 素素氮氮N 46%缩二脲缩二脲 1.5%水分水分 1.0%微素微素 9%,S 12%,N 25%净含量(400.4Kg)美国特产有限公司美国特产有限公司地址：美国康斯康星州地址：美国康斯康星州有机无机复混肥料有机无机复混肥料有有 机机尿尿 素素氮磷钾氮磷钾 16%,有机质有机质20%，氨，氨基酸基酸10总含量总含量 46%GB18877-2019 鲁农肥（2019）临字0939号美国特产有限公司美国特产有限公司地址：美国康斯康星州地址：美国康斯康星州授权生产包装商：XXXXXX地址：XXXXXXXXX授权生产包装商：XXXXXX地址：XXXXXXXXX31 32五、植物营养原五、植物营养原理与施肥理与施肥33植物营养原理养分归还学说养分归还学说因子综合作用率因子综合作用率最小养分率最小养分率需肥临界期需肥临界期最大效率期最大效率期报酬递减率报酬递减率（最大施肥量、经济（最佳）施肥量和生态施肥量）（最大施肥量、经济（最佳）施肥量和生态施肥量）34养分归还学说养分归还学说1919世纪德国化学家李比希提出，也叫养分补偿学说。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。中的养分越来越少。必须通过施肥才能保持土壤养必须通过施肥才能保持土壤养分的平衡。分的平衡。“有借有还，再借不难有借有还，再借不难”35因子综合作用律因子综合作用律 据统计，作物增产因素中施肥占据统计，作物增产因素中施肥占32%32%，品种占，品种占17%17%，灌溉，灌溉2%2%，机械化占，机械化占13%13%，其他占，其他占10%10%，因此施肥应与其，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。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素相互配合施用，这样才能产生养分之间的综合促进作用。用。36最小养分率最小养分率木桶理论木桶理论37需肥临界期、最大效率期需肥临界期、最大效率期38最大施肥量、经济（最佳）施肥量和生态施肥量最大施肥量、经济（最佳）施肥量和生态施肥量增施肥料的增产量增施肥料的增产量产品单价增施肥料产品单价增施肥料肥料单价。肥料单价。此时施肥经济又有利，增产又增收。此时施肥经济又有利，增产又增收。39植物的必需营养元素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缺少这种元素后，植物会表现出特有的 症症状。状。必须是直接参与植物的新陈代谢，对植物起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。直接的营养作用。40植物有益元素植物有益元素 Si、Na、Se、Ni、Al等等碳(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)植物植物16种必需元素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)41&氮素营养氮素营养42氮素的营养功能氮素的营养功能蛋白质、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。缺氮症状缺氮症状氮素过量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。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。43土壤中氮素形态和氮素循环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、以上以有机态氮形式存在（蛋白质、氨基糖、杂环态氮等）。氨基糖、杂环态氮等）。无机态氮主要为铵态氮（无机态氮主要为铵态氮（NH4+）和硝态氮）和硝态氮（NO3-）44耕地氮素小循环耕地氮素小循环NO2-NO3-NH4+有机物有机物植物植物N2微微生生物物粘土层间粘土层间NO3-、N2NH3 、N2O淋洗淋洗气体挥发气体挥发45&磷素营养磷素营养46磷素的营养功能磷脂、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。47土壤中磷的固定1.化学沉淀Fe 3+H2PO4-2H+Fe(OH)2H2PO4Al 3+H2PO4-2H+Al(OH)2H2PO4Ca(H2PO4)2+OH-Ca4H(PO4)3酸性土壤碱性土壤482.吸附与解吸Fe-OH+H2PO4 Fe-H2PO4 +OH-OOAl-OH +H2PO4-Al-OH+OH-OOOO高岭土OHOHOH+H2PO4-高岭土OOOPO+2H2O+OH-49&钾素营养钾素营养50钾素营养功能钾素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。51土壤钾素形态土壤钾素形态水溶性钾：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：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：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：原生矿物中的钾：钾矿石中钾，必须通过风化才能释出。52土壤养分的有效性土壤养分的有效性土壤养分的化学有效性土壤养分的化学有效性 土壤中存在的矿质态养分。可了解土壤能为当季植物提供多少养分，在实际生产中作为推荐施肥的依据。土壤养分的生物有效性土壤养分的生物有效性 1.根对养分的获取与养分向根表迁移的方式和速度。2.根系生长与吸收作用下，土壤养分的有效化以及环境因素对养分有效化的影响。53土壤有效养分示意图土壤有效养分示意图养分向根表迁移截获截获质流质流扩散扩散54养分的吸收（根系）养分的吸收（根系）55养分的吸收（叶片和地上部其他器官）养分的吸收（叶片和地上部其他器官）56六、施肥与环境六、施肥与环境57我国目前施肥中存在的几个问题过量使用化肥，有机肥使用量逐渐减少。偏施氮肥，轻施磷钾肥。复合肥（专用肥）使用比例低。肥料的利用率偏低。58不合理施肥对环境的影响1.施化肥造成的土壤重金属累积。2.农田的养分损失对环境的影响主要涉及氮和磷两个元素。3.磷对环境的影响主要限于水体的富营养化，氮则还影响到大气。59不合理施肥导致：不合理施肥导致：大气污染大气污染 氧化亚氮（N2O）作为一种温室气体，促进全球的气候变暧，不仅如此，它还破坏臭氧层，增加紫外线辐射，引发皮肤癌 1.反硝化过程 2.农田氨挥发进入大气平流层经光化学反应生产氮氧化物photos水体污染水体污染 水体富营养化（藻华与赤潮）：水体富营养化（藻华与赤潮）：氮与磷等营养物质大量进入湖泊、江河、海湾后，水中的营养物质增多，促使藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水的透明度降低，阳光难以透过水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放。藻类的呼吸作用、藻类残骸的分解会大量消耗氧，在一定时间内使水体处于严重缺氧状态，从而导致鱼类和其他生物死亡。1.农田淋失的硝态氮随径流和渗漏而进入水体。2.磷素随水土流失进入水体。60无锡鼋头渚景区61太湖南岸62v1.过量使用化肥，植物抗逆性降低，增加农药和激素类化学品的用量，又间接加重了水、大气和土壤的污染。v2.过量使用化肥，人、畜粪尿（特别是前者）未能充分利用，而是大量地直接排入水体，这一现象在城镇尤为突出，造成水体的污染。间接污染间接污染63增施化肥土壤酸化或盐化土壤有机质减少土壤理化性质恶化作物产量提高缓慢甚至减产恶恶性性循循环环环境污染影响农业和社会可持续发展64化肥的出路在何方？化肥的出路在何方？减少不合理的化肥使用量。提高化肥的利用率。有机、无机、生物肥料三者相结合。The answer is生态型肥料生态型肥料65Produced bytechnology department of TU66 Thank you拯畏怖汾关炉烹霉躲渠早膘岸缅兰辆坐蔬光膊列板哮瞥疹傻俘源拯割宜跟三叉神经痛-治疗三叉神经痛-治疗