水溶性肥料原料的特点与功能全版Word文件下载.docx
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SO42-,SO2
微量元素
Fe
Fe2+
0.03
Mn
Mn2+
0.01
Cu
Cu2+
0.001
Zn
Zn2+
0.002
B
H3BO3-,B2O72-
Mo
MoO42-
0.0002
Cl
Cl-
0.05
所有用来配制水溶性肥料的基本型原料都是很好的水溶性单质肥料，在具备一定农化服务和施肥技术基础的种植大户、合作社及规模化农场，一般选用这些原料肥料按照特定的比例混合后直接施用。
3.1基础型原料的选择原则
水溶性肥料原料选择需关注两个方面的技术指标：
一是肥料的水不溶物含量；
二是肥料
的盐度指数，尽可能选用低盐度指数的原料品种。
一般不产生沉淀的物质可选用无机盐，强酸盐通常是水溶性的，硝酸盐、硫酸盐及氯化物是常用的形态，硝酸盐及氯化物的溶解度远远大于硫酸盐。
水溶性肥料在储存、施用过程中，稳定性指标非常重要。
对于水溶性肥料来说，溶液的pH、养分浓度和养分存在形态对稳定性的影响很大，尤其是液体水溶性肥料，从原料的选择方面，必须注重混合物料之间的化学稳定性。
一般地，金属元素在酸性条件下比较稳定，例如Ca、Mg、cu、Fe、Mn等中微量元素，在偏碱性条件下易生成氢氧化物沉淀；
而非金属元素一般在碱性条件下比较稳定，例如硼在酸性条件下生成不易水解的硼酸，导致液体肥料分层现象。
对于一些溶解度较低的原料来说，温度对其稳定性的影响也较大。
尽管一些液体水溶性肥料在生产时养分元素处于完全溶解状态，但是在温度等外界条件改变时导致养分元素处于过饱和状态，出现结晶；
当环境温度降低时，悬浮性液体肥料还会出现黏度升高、流动性显著降低的情况，在施用过程中不易将肥料倒出。
因此，在选择水溶性肥料原料时，不仅要从原料本身的物理化学特性出发，还应关注多种养分元素在溶液中的共稳定性及溶解性等。
水溶性肥料的生产原料通常选用单质肥料、复合肥料或一些添加剂。
生产原料的选择对产品性状的优劣有重要影响，包括原料的级别、元素种类以及含量。
固体水溶性肥料的溶解性非常重要，同样的养分含量并不意味着同样的产品品质。
因此，在原料的选择上需要严格把关，选择性价比高的优质原料生产水溶性肥料，使其具有理化性状稳定、溶解性好等优点。
3.2供应大量营养元素的原料
供应大量营养元素的水溶性原料种类有很多，主要包括供应不同形态氮、磷、钾的原料产品，具体如表3-2。
表3-2以供应大量营养元素为目的的常用原料
供氮原料
供磷原料
供钾原料
尿素
磷铵
硝酸钾
尿素硝酸铵溶液
磷酸二氢钾
硫酸钾
硫酸铵
磷酸氢二钾
氯化钾
硝酸铵
磷酸二氢铵
焦磷酸钾
硝酸铵钙
磷酸氢二铵
三聚磷酸钾
硝酸铵磷
磷酸脲
柠檬酸钾
液氮
聚磷酸铵
硅酸钾
氨水
——
氢氧化钾
磷酸一铵/二铵
3.2.1供氮原料
氮是植物体内许多重要有机化合物的组分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱和一些激素等，这些物质涉及遗传信息传递、细胞器的合成、光合作用以及呼吸作用等大部分生化反应，对作物生长具有重要作用。
能够为作物供应氮素的主要氮肥形态可分为铵态氮、硝态氮、酰胺态氮，三者均为速效养分，酰胺态氮在土壤中经微生物过程可转化为铵态氮或硝态氮，快速为作物生长提供氮素营养。
水溶性肥料生产中的氮肥原料主要有液氨、氨水、尿素、硝酸铵及其改性氮源等。
其具体特性如表3-3。
表3-3常见供氮原料的种类及特性分析
原料类别
名称
分子式
氮含量（N,%）
特性
酰
胺
态
氮
素
CO（NH2）2
46
①中性有机化合物，施入土壤后以分子态存在于土壤中，并与土壤胶粒发生氢键吸附，吸附力略小于电荷吸附。
②在土壤中守脲酶作用而幻化成碳酸铵，形成NH4+—N，其水解产物同铵态氮肥。
③吸湿性强，水溶性好。
铵
液氨
NH3
82.3
①易溶于水，可被作物直接吸收利用
②NH4+在土壤中不易淋失，肥效比NO3-长。
③遇碱性物质会分解出NH3，深施覆土，可以提高其肥效。
④在通气良好的土壤中，NH4+可通过硝化作用迅速转化为NO3-。
NH3•H2O
12.4~16.5
（NH4）2SO4
20~21
氯化铵
NH4Cl
25
硝
硝酸钙
Ca（NO3）2
12.6~15
①易溶于水，肥效迅速，溶解度很大，吸湿性强，严格防潮。
②NO3-流动性大，降雨量大或水田易流失。
③受热时分解出O2，助燃性极强，存储时既要防潮又要防热。
硝酸钠
NaNO3
15~16
硝酸钙镁
—
13.6
NH4NO3
34~35
Ca（NO3）2•NH4NO3
15.5
32
KNO3
13
3.2.1.1尿素
尿素是在高温、高压且具有催化剂存在时，由氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）反映而制得。
尿素含氮量达46%，是目前含氮量最高的固体氮肥。
纯品尿素为白色针状结晶，吸湿性很强。
目前应用于农业领域的尿素，为防止产品运输、储存过程中发生吸湿、结块现象，均采用造粒工艺，将尿素制成颗粒状。
如将颗粒状尿素应用于固体水溶性肥料中，要进行一定的破碎，达到养分离子的粒径分布一致。
尿素的密度为1.35克/厘米3，熔点为132.7℃，易溶于水，在20℃时每100克水中可溶解100克尿素。
加入营养液中的尿素由于在植物根系分泌的脲酶作用下，会逐渐转化为碳酸铵，并在水中解离为NH4+和CO32-。
3.2.1.2液氨和氨水
液氨为无水氨，通常将气态氨气通过加压或冷却即可得到液氨，是一种无色液体。
易溶
于水，溶于水后形成铵根离子和氢氧根离子，溶液呈碱性，pH约为11.7，是含氮量最高的氮肥品种。
由于液氨的存储与运输需要特殊的设备，当前在我国农业生产直接施用液氨的很少，随着规模化农业发展，其应用比例会逐渐提高。
氨水是氨气的水溶液，熔点为一77℃，沸点为36℃，为无色透明有刺激性气味，易溶于水，是一种常见的液体氮肥。
同样由于运输存储设施不配套，且氨水的不稳定性、挥发性，田间管道运输过程中损失大，在我国农业生产中也没有得到普及应用。
在美国、日本等国家，农业上将液氨和氨水等作为液体氮肥广泛施用。
据联合国工发组织1980年《化肥手册》报道，世界发达国家施用液体氮肥占施肥总量的比例较高，美国38%、丹麦36%、墨西哥28%、澳大利亚（包括氨水）25%、加拿大22%。
液氨（合成氨）是生产尿素、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵等固体氮肥的原料。
实质上，液氨本身就是高浓度（含氮82.3%）的液体氮肥。
以液氨直接施肥为例，其特点体现在：
一是节约能源，免除了氨加工生产固体氮肥的装置投资和生产能耗，降低了单位氮素的成本。
2010年我国大型氮肥厂的氮肥品种能耗相对比显示，以天然气为原料的液氨与以煤炭为原料的尿素相比，前者每吨氮素能耗比后者少1.03吨标煤，节能达45%。
二是提高氮素利用率，据国内以15N标记氮肥在小麦地上部分的氮素利用率对比结果表明，液氨比尿素高5.1%。
三是减少污染，工业上免除了氨加工成固体氮肥的排放，农业上降低了农田引起的污染。
经15N标记氮肥在小麦施肥后的土壤氮素平衡测定显示，等氮量的液氨和尿素施入土壤后，施用液氨比尿素处理的土壤氮素残留量多2%。
四是提高农业效益，我国大田试验的测定结果表明，液氨直接施肥对小麦、玉米等旱地作物均有增产的效果。
在每亩施氮素6-12千克时，可增产10%以上，以等氮量比较，施用液氨比尿素的农业成本可降低30%，提高了生产效益。
3.2.1.3硫酸铵
硫酸铵中含氮（N）量为20%～21%，它是用硫酸中和NH3而制得的。
硫酸铵外观为白色结晶，密度为1.77克/厘米3，熔点为230--280℃，易溶于水，在20℃时每100克水可溶解75克硫酸铵。
硫酸铵物理性状良好，不易吸湿。
但当硫酸铵中含有较多酌游离酸或空气湿度较大时，长期存放也会吸湿结块。
溶液中的硫酸铵被植物吸收时，由于多数作物根系对NH4+的吸收速率比SO42-快，而使得溶液中累积较多的硫酸，呈酸性，0.1摩尔/升水溶液的pH为5.5。
硫酸铵是一种生理酸性肥料，在作为水溶性肥料氮源时应注意其生理酸性的变化对土壤pH造成的影响。
3.2.1.4氯化铵
氯化铵为无色晶体或白色结晶性粉末，无臭、味咸，密度为1.527克/厘米3，熔点为340℃，吸湿性强，易溶于水。
不同温度下氯化铵的溶解度不同（表3-4），在20℃时每100克水中能够溶解37.2克氯化铵。
表3-4不同温度瞎氯化铵的溶解度表
项目
数值
温度（℃）
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
溶解度（克/100克）
29.4
33.3
37.2
41.4
45.8
50.4
55.2
60.2
65.6
71.3
77.3
氯化铵为强电解质，在水溶液中电离出的铵根离子水解，使溶液显酸性，常温下饱和氯化铵的pH一般在5.6左右，25℃时，1%氯化铰溶液的pH为5.5，3%氯化铵溶液的pH为5.1，10%氯化铵溶液的pH为5.0。
氯化铵作为我国水溶性肥料生产常选氮素来源之一，其产能过剩问题日益严峻。
据化肥信息中心统计数据显示，2014年我国氯化铵的产能达1380万吨/年，产量为1283万吨/年。
3.2.1.5硝酸钙
硝酸钙含有氮和钙两种营养元素，其中氮（N）含量为11.9%，钙（Ca）含量为17.0%，其外观为白色结晶，密度为2.504克/厘米3，熔点为561℃，极易溶于水，20℃时每100克水中可溶解129.3克硝酸钙。
吸湿性极强，暴露于空气中l极易吸水潮解，高温高湿条件下更易发生，储存时应密闭放置于阴凉处。
硝酸钙是一种生理碱性肥料，作物根系吸收硝酸根离子的速率和数量大于吸收钙离子，由于根系吸收NO3-后会向根外分泌OH-，因此施用硝酸钙后表现出生理碱性。
由于钙离子被作物吸收，其生理碱性表现得不大强烈，随着钙离子被作物吸牧后，其生理碱性会逐渐减弱。
3.2.1.6硝酸铵
硝酸铵的氮含量为34%～35%，其中铵态氮和硝态氮含量各占一半。
硝酸铵外观为白色粉状结晶或浅黄色颗粒，密度为1.72克/厘米3，熔点169.6℃，吸湿性强，易结块、潮解。
易溶于水，呈弱酸性，20℃时每100克水中可溶解192克硝酸铵。
硝酸铵高的溶解度使其成为氮溶液等液体氮肥的主要原料。
硝酸铵中虽然含有50%铵态氮和50%硝态氮，由于多数作物在加人硝酸铵初始时间内对铵离子的吸收速率大于硝酸根离子，故易产生较强的生理酸性，但当硝念氮和铵态氮都被作物吸收后，其生理酸性逐渐消失。
硝酸铵在国内属受管制产品，所以目前市场上流通销售的是经过改性的硝酸铵钙、硫硝酸铵和硝酸铵磷以及尿素硝酸铵溶液等，改性是改善其吸湿性和防止燃爆的重要途径。
硫硝酸铵是由硝酸铵和硫酸铵和混合共融而成或由硝硫酸混合后吸收铵，使其结晶、干燥成粒而成。
硝酸铵在土壤中不留残物，均能被作物吸收，是生理中性肥料。
硝酸铵适用的土壤和作物范围广，但最适于旱地作物，对烟、棉、菜等经济作物尤其适用。
对水稻一般用作中、晚期追肥，效果也好，若做基肥，其肥效比其他氮肥低。
3.2.1.7硝酸铵钙
硝酸铵钙是一种含氮素和速效钙的新型高效复合肥料，分子式为Ca（NO3）2•NH4NO3•10H2O，其密度为1.80克/厘米3，肥效快，有快速补氮的特点，同时增加了钙、镁等养分，养分比硝酸铵更加全面，可直接被作物吸收。
硝酸铵钙属中性肥料，生理酸性度小，施入土壤后酸碱度小，不会引起土壤板结，可使土壤变得疏松。
同时能降低活性铝的浓度，减少活性磷的固定，且提供的水溶性钙可提高植物对病害的抵抗力，能促使土壤中有益微生物的活动。
硝酸铵钙与其他氮肥的特点比较见表3-5。
硝酸铵钙粒度为3-3.8毫米，100%溶于水。
从表3-5比较得出，硝酸铵钙作为硝酸铵的改良产品，不仅解决了硝酸铵的结块和热稳定性，而且水溶性较好，已于储存，肥效迅速，氮损失较小，溶于水后呈弱酸性，水溶液稳定性较好，不仅是提供氮源的良好原料，同时可作为生产钙镁水溶性肥料的主要原料。
表3-5硝酸铵钙与其他氮肥的特点比较
品种
碳酸氢铵
含氮量
较低
较高
低
土壤pH
保持
略微降低
降低
养分形态
NO3-—N;
NH4+—N
酰铵态氮
NH4+—N
肥效
速效氮肥
需要一定时间转化成硝态氮
挥发损失
在酸性土壤中没有挥发损失
在任何土壤上均有一定比例的损失
由挥发损失
挥发损失大
溶解性
露水足以溶解养分
1毫米降水溶解养分
易溶解
贮存
易贮存
不易贮存
极不易贮存
3.2.1.8硝酸磷肥与硝酸铵磷
硝酸磷肥[CaHPO4•NH4H2PO4•NH4NO3•Ca（NO3）2，N13%～26%，P2O512%~20%]是由硝酸或硝酸硫酸（或硝酸磷酸）混合酸分解磷矿粉，除去部分可溶于水的硝酸钙后的产物。
产品组分较复杂，氮素主要来自NH4NO3和Ca（NO3）2，磷素来自CaHPO4和NH4H2PO4，一般含N13%～26%．含P2O512%~20%。
硝酸磷肥通常为灰白颗粒，有一定吸湿性，部分溶于水，水溶液呈酸性反应。
硝酸磷肥中含氮成分主要是硝酸铵和硝酸钙，都可溶于水；
含磷成分主要是磷酸铵和磷酸钙，前者可溶，后者部分可溶，溶液pH较低时，可能存在难溶的Ca（H2PO4）2而水溶性高，在pH较高时，可能存在难溶的Ca3（PO4）2而水溶性降低。
硝酸铵磷，是质量分数为90%的硝酸铵和质量分数为10%的磷酸一铵的混合物，是硝铵安全性增强的改性产品，是一种白色固体颗粒，典型代表性产品有32-4-0的规格，是一种新型全水溶性氮磷复合肥。
植物易吸收、见效快，可促进植物根、茎、叶的生长发育，广泛适用于大田基肥、冲肥。
运输过程中要防止雨淋和烈日暴晒。
制法有两种：
①硝酸、磷酸与氨中和反应而制得；
②直接用硝酸分解磷矿，再经除去硝酸钙而制得硝酸磷肥型复合肥料，其主要成分为硝酸磷铵。
3.2.1.9尿素硝酸铵溶液
尿素硝酸铵溶液（UreaAmmoniumNitratesolution），简称UAN溶液，国外也称为氮溶液（Nsolution），是由尿素、硝酸铵和水配制而成，是一种基础液体氮肥原料，是用于生产各种含量的清液复混液体肥氮源的主要来源，是未经浓缩的尿素与硝酸铵混合制成的水溶液。
尿素硝酸铵溶液的生产始于20世纪70年代的美国，目前在农业生产中已得到广泛应用。
2012年全球尿素硝酸铵溶液的产量超过2000万吨，其中美国占了全球产量的2/3，达到1360万吨，法国200万吨，其他如加拿大、德国、白俄罗斯、阿根廷、英国、澳大利亚等国产量在100万吨以下。
我国是氮肥生产大国，但尿素硝酸铵溶液的生产数量不大，最近几年有一些企业开始上马生产UAN。
在国际市场上一般有3种等级的尿素硝酸铵溶液销售，其含N量分别为28%、30%和32%，具体配方及特性见表3-6。
不同含量对应不同的盐析温度，依次为-18℃、-10℃、-2℃，适合在不同气候条件下作物的生产。
在尿素硝酸铵溶液中，通常硝态氮和铵态氮含量分别为6.5%～7.5%，酰胺态氮含量在14%~17%。
尿素硝酸铵溶液将三种氮源集中于一种产品，可以发挥各种氮源的优势。
硝态氮可以提供即时的氮源，供作物快速吸收。
铵态氮一部分被即时吸收，一部分被土壤胶体吸附，从而延长肥效。
尿素水解需要一段时间，尤其在地问下更加缓慢，通常起到长效氮肥的作用。
为减少氮的淋溶损失，现在在尿素硝酸铵溶液中通常会加入硝化抑制剂和脲酶抑制剂。
表3-6几种常见尿素硝酸铵溶液产品配方及性质
原料/性质
含N28%产品
含N30%产品
含N32%产品
硝酸铵（%）
41
44
47
尿素（%）
34
37
水（%）
27
22
16
密度（克/厘米3）
1.283
1.303
1.320
盐析温度（℃）
-18
-10
-2
3.2.2供磷原料
磷素是作物生长必需营养元素，在光合
作用、呼吸作用、能量储存与转移以及细胞
分裂等过程中均起到重要作用，影响作物产
量及品质。
作物主要从土壤中吸收以H2PO4-
或HPO42-形态存在的正磷酸离子，大多数作
物吸收H2PO4-的速率比吸收HPO42-快。
然而
不同pH对正磷酸盐形态的影响不同（图3-
1）。
作物对正磷酸盐吸收以为H2PO4-主，以
HPO42-为次，PO4-较难吸收，因此，当土壤
pH在6.0~7.5之间时，磷素有效性最高。
水溶性肥料生产所需的磷肥原料主要有磷酸二氢铵（一铵）、磷酸一氢铵（二铵）、磷酸二氢钾、磷酸、聚磷酸、聚磷酸铵及一些基础液肥等。
农用级别的磷酸一铵、二铵由于杂质含量高，一般不能采用物理方法生产水溶性肥料，而应选用工业级磷酸一铵、二铵；
生产固体水溶性肥料常选用磷酸一铵、二铵与磷酸二氢钾等。
不同的磷素原料其养分含量及特性分析如表3-7。
表3-7常见供磷原料的种类及其特性分析
养分含量（%）
特性与用途
P2O5
K2O
热法磷酸
85%H3PO4
61.5
单质磷滴灌，强酸性清洗滴头，调节土壤酸碱度。
磷酸一铵（MAP）
NH4H2PO4
61
12
白色结晶性粉末，溶解性好。
直接作为单质磷氮滴灌，是水溶NPK的主要复配料。
（续）
磷酸二铵（DAP）
（NH4）2HPO4
53
20.8
白色结晶性粉末，溶解性好，有一定吸湿性。
直接作为单质磷氮滴灌，碱性一般不作为NPK配料。
磷酸脲（UP）
CO（NH2）2•H3PO4
17.4
无色透明晶体，易溶于水，水溶液呈酸性，1%水溶液的pH为1.89。
强酸性肥料克清洗滴头，调节碱性与盐性土壤酸度，直接作为单质磷氮滴灌。
磷酸二氢钾（MKP）
KH2PO4
51.5
白色结晶粉末，易溶于水，呈酸性，一般作叶面喷施，促花坐果。
聚磷酸铵（APP）水溶级
（NH4）（n+2）PnO（3n+1）
15
无毒无味，吸湿性小，热稳定性高。
可直接作为单质磷氮滴灌。
液体复配肥料使用较多。
聚合磷钾（PKACID）
K（n+2）PnO（3n+1）
白色晶状粉末，属强酸性肥料，能清洗滴头，调节碱性和盐性土壤酸度，促花坐果。
（TKPP）
K4P2O7
42
56
白色粉末或块状固体，易溶于水，水溶液呈碱性，1%水溶液pH为10.2，促花坐果。
硝酸磷铵（NP）
30（硝态氮16%；
铵态14%）
白色固体颗粒，新型全水溶性氮磷复合肥，植物易吸收、见效快。
硝酸铵高塔造粒改性产品，提供硝态氮和铵态氮。
3.2.2.1湿法磷酸
商品正磷酸一般为65%～85%的黏稠液体．是化肥工业生产中重要的中间产品，用于生产高浓度磷肥和复合肥料。
磷酸为中强三元酸，具有酸的一切通性．其酸性比盐酸、硫酸、硝酸弱，但比醋酸、硼酸等强。
在室温条件下磷酸的化学性质活泼，高温下磷酸可能与大部分金属及其氯化物发生化学反应，当加热至呈浆状时，磷酸能腐蚀石英。
磷酸的氧化能力很弱，即使在350~400℃下，与氢、碳等强还原剂作用也不发生明显的化学反应。
纯磷酸子啊常温下为透明单斜晶体，在空气中易潮解，密度为1.88克/厘米3，熔点为42.4℃。
湿法磷酸是用无机酸分解磷矿粉，分离出粗磷酸，再经净化后制得的磷酸产品，其成本比热法磷酸低20%~30%，经适当方法净化后，产品纯度高。
3.2.2.2磷酸一铵
磷酸一铵又名磷酸二氢铵，分子式NH4H2PO4，是将氨气通入磷酸反应制得。
纯品磷酸一铵外观为白色结晶，密度为1.803克/厘米3，熔点为180℃。
易溶于水，溶解度大，20℃时100克水中可溶解36.8克，且对溶液pH变化有一定的缓冲能力。
农用磷酸一铵的水不溶物高，无法直接用于生产水溶性肥料，一般选用工业级磷酸一铵作为水溶性肥料原料。
工业级磷酸一铵为白色粉状或颗粒状，在25℃下100克水中的溶解度为41.6克。
1%水溶液pH为4.5，呈中性。
常温下稳定性强，无氧化还原性，在水中和酸中具有较好的溶解性。
由于磷酸一铵具有一定的吸湿性，故在利用其配制固体水溶性肥料时应注意防止吸湿结块。
3.2.2.3磷酸二铵
磷酸二铵又名磷酸一氢铵，分子式（NH4）2HPO4。
纯品磷酸二铵外观为白色晶体，纯品含磷（P2O5）53.7%，含氮（N）21%，对液体肥的pH变化有一定的缓冲能力。
磷酸二铵密度为1.619克/厘米3，熔点190℃，易溶于水，不溶于乙醇，具有一定的吸湿性，在潮湿空气中易分解，挥发出氨变成磷酸一铵。
其水溶液呈弱碱性，1%的磷酸二铵溶液pH为8，可与氨水反应生成磷酸二铵。
3.2.2.4磷酸二氢钾
磷酸二氧钾外观为白色结晶或粉束，分子量为136.09，密度为2.338克/厘米3，熔点为252.6℃。
易溶于水，20℃时100克水中可溶解22.6克，磷酸二氢钾性质稳定，不易潮解，但贮存在温度大的地方也会吸湿结块。
由于磷酸二氢钾溶解于水中时磷酸根解离有不同的价态，因此对溶液的pH变化有一定缓冲作用。
磷酸二氢钾的水溶液呈酸性，1%的磷酸二氢钾水溶液pH为4.6。
磷酸二氢钾能够同时为作物提供磷、钾两种营养元素，已成为水溶性肥料和叶面肥的主要基础原料来源之一。
预计2015年我国的磷酸二氢钾产能将达96万吨/年，产量约为50万吨/年。
3.2.2.5聚磷酸盐
聚磷酸包括焦
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