肥料的酸堿反應(yīng)特性

1、肥料的酸堿反應(yīng)特性一般常用的肥料都是堿基和酸根組成的鹽類(lèi)，基本上就具有化學(xué)的特定性質(zhì)。另一方面，在施肥后，受到土壤環(huán)境因子的影響，例如根群和微生物的選擇性吸收營(yíng)養(yǎng)成分、微生物分泌酵素的分解和轉(zhuǎn)化分子結(jié)構(gòu)、土壤粒子的吸附陽(yáng)離子和排斥陰離子、雨水溶脫鹽類(lèi)等，都會(huì)對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和土壤化學(xué)性之改變有明顯的影響力。表1. 肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)要因和歸類(lèi)酸性肥料酸性含有游離酸之肥料塩磷酸一銨磷酸一鉀磷酸一鈣過(guò)磷酸鈣重過(guò)磷酸硫酸銨中性肥料中性有機(jī)化合物硫酸鉀氯化鉀硝酸銨，硝酸鈉尿素堿性肥料堿性物質(zhì)強(qiáng)堿基弱酸根含有過(guò)剩石灰物質(zhì)生石灰、消石灰氫氧化鎂氨水碳酸鉀氰氮化鈣熔制磷肥硅酸石灰肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)肥

2、料溶解于水中后，由于其堿基和酸根的相對(duì)強(qiáng)弱關(guān)系導(dǎo)致肥料水溶液的pH值有呈酸性或堿性反應(yīng)的差異。依據(jù)pH值的高低，可將肥料區(qū)分成酸性肥料、中性肥料和堿性肥料。從肥料組成分的堿基和酸根的強(qiáng)弱勢(shì)也可判斷肥料在化學(xué)屬性是中性、酸性或堿性。例如硫酸銨是由強(qiáng)酸和弱堿組成，所以其水溶液呈微酸性；硫酸鉀是由強(qiáng)酸和強(qiáng)堿組成，所以其水溶液呈中性；碳酸鉀是由弱酸和強(qiáng)堿組成，所以其水溶液呈微堿性。有一些肥料在制造過(guò)程中殘留部分游離酸，例如過(guò)磷酸鈣常含有游離硫酸，其水溶液也呈微酸性。茲將肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)整理成表1。肥料有化學(xué)酸堿反應(yīng)的特性，所以在混合肥料時(shí)要注意酸和堿混合會(huì)發(fā)熱、堿和堿混合時(shí)會(huì)造成脫氨等情況。肥料

3、在植物生理上的酸堿反應(yīng)肥料施到土壤后，在土壤溶液中所呈現(xiàn)的酸堿反應(yīng)和單純肥料水溶液的酸堿反應(yīng)有些許不同。肥料在化學(xué)上的酸堿反應(yīng)受到土壤膠體粒子的緩沖能力的影響，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)土壤溶液的酸堿變化的影響并不會(huì)很大，反而是由于植物根系對(duì)肥料鹽離子的吸收不平衡以后導(dǎo)致土壤溶液酸堿度的變化較為顯著。一般而言，肥料成分中的陽(yáng)離子經(jīng)根系吸收后，殘存的硝酸根（NO3-）、鹽酸根（Cl-）、硫酸根（SO42-）等由于和土壤膠體子帶有相同的負(fù)荷，很容易隨同土壤重力水被排出土體之外，但在同時(shí)，土壤吸附的堿基陽(yáng)離子，如鈣離子（Ca2+）、鎂離子（Mg2+）、鉀離子（K+） 等亦會(huì)被拖著伴隨流失，終至土壤酸性化。另外，銨

4、態(tài)氮肥料，例如硫酸銨，施到土壤中后，其銨態(tài)氮被植物吸收掉一部分，其余的則被硝化細(xì)菌作用轉(zhuǎn)變成硝酸，故從此開(kāi)始，其在土壤中的流程就如同一般硝酸鹽肥料，也會(huì)導(dǎo)致土壤酸性化。肥料的酸根在土壤中隨水分流失，導(dǎo)致堿基一起流失而使土壤酸性化的嚴(yán)重程度，以鹽酸根和硫酸根為1，而硝酸根則是1/2、磷酸根則是1/3，根據(jù)以上所述，肥料施用后，依其造成土壤酸堿性的變化，可分類(lèi)成表2的生理酸性肥料、生理中性肥料和生理堿性肥料。表2. 依照生理的反應(yīng)的肥料的分類(lèi)生理酸性肥料硫酸銨，氯化銨，硫酸鉀，氯化鉀生理中性肥料硝酸銨，過(guò)磷酸鈣¹，尿素²生理堿性肥料硝酸鈉，硝酸鈣，氰氮化鈣，熔制磷肥注1. 過(guò)磷

5、酸鈣施在酸性土壤時(shí)對(duì)pH值影響很少，但在堿性土壤中，由于含石膏副成分的緣故，表現(xiàn)就有如生理酸性肥料。注2. 尿素在旱田中的表現(xiàn)是屬于酸性肥料，主要的原因是因?yàn)橄跛峄木壒省Ｄ蛩卦谒镏械谋憩F(xiàn)，因有灌溉水帶入的堿基和多量水的稀釋結(jié)果，所以對(duì)土壤酸堿的反應(yīng)是歸入中性肥料。氮肥和鉀肥是肥料需料量和使用量最大的三要素肥料之兩種，特別是硫酸銨、氯化銨和氯化鉀等都是屬于生理的酸性肥料，這些肥料連年施用是造成土壤酸化的主要原因。土壤酸化是土壤保育的重大危機(jī)土壤的酸性反應(yīng)對(duì)植物根系、土壤微生物和植物有用營(yíng)養(yǎng)分的溶解度都有很大的影響。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，大部分的農(nóng)作物最適合生長(zhǎng)的酸堿度范圍是微酸性pH6.0到中性

6、pH7.0，有些作物對(duì)酸堿適應(yīng)范圍還可更寬些，所以pH5.5-pH7.5是寬限，更酸或更堿對(duì)作物根系的生長(zhǎng)都不適合。此外，土壤酸堿度也左右植物營(yíng)養(yǎng)素在土壤溶液中之溶解度，一般而言pH6.0到H7.0范圍內(nèi)營(yíng)養(yǎng)要素的有效性最適合農(nóng)作物的需求，例如pH值6.0以下，氮、磷、鉀、硫、鈣、鎂和鉬的有效性都顯著降低；pH值7.0以上，則鐵、錳、硼、銅和鋅的有效性反而降低。酸性土壤的矯正既然肥料施用的結(jié)果難免影響土壤酸堿度的變化，尤其在長(zhǎng)期連續(xù)施用肥料所造成的改變更為顯著。這樣的結(jié)果導(dǎo)致肥料的效果大打折扣，所以應(yīng)該適時(shí)的矯正土壤酸堿度，使其盡量趨近于pH6.5-pH7.0。矯正酸性土壤，可用堿性的資材，例

7、如碳酸鈣粉（石灰石粉）、碳酸鎂鈣粉（白云石粉）、硅酸爐渣粉等，一方面矯正酸度，一方面可補(bǔ)充植物所需的鈣、鎂營(yíng)養(yǎng)素。矯正堿性土壤，可用酸性的資材，例如石膏、硫磺等。一般而言，農(nóng)耕土壤偏酸的趨勢(shì)遠(yuǎn)大于偏堿的趨勢(shì)，所以具有高堿度的石灰資材也是肥料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品，肥料分類(lèi)上也有將之稱(chēng)為石灰肥料。表.3 介紹常用石灰資材之品質(zhì)和土壤酸性中和能力。表3.常用石灰資材之品質(zhì)資材名稱(chēng)主要化學(xué)成分堿度¹酸性中和能力²石灰石粉消石灰生石灰苦土石灰石灰爐渣硅酸爐渣蚵殼粉蟹殼粉CaCO3Ca（OH）2CaOCaMg（CO3）2CaSiO3CaSiO3CaCO3CaCO3567610053-5936-4

8、834-455121-2610013617990-10565-8560-809238-45注1. 堿度=%CaO + %MgO × 1.39注2. 以石灰石粉之堿度為100時(shí)，各種資材之堿度相對(duì)質(zhì)。石灰資材除用于中性一般酸性土壤之外，也另有在農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)上的許多功能，詳列如表.4。表4.石灰肥料的功用功用說(shuō)明土壤改良劑中和一般的酸性土壤促進(jìn)土壤粒子的團(tuán)?；龠M(jìn)土壤有機(jī)物（植物殘?bào)w、殘存農(nóng)藥等）的分解降低土壤中氟和鎘等有害重金屬的溶解度促進(jìn)土壤中肥料成分的吸收促進(jìn)土壤有機(jī)態(tài)氮分解成無(wú)機(jī)態(tài)的銨態(tài)氮減少磷素固定作用，增加磷肥有效性活化土壤微生物增進(jìn)土壤微生物固定空氣中氮素提供植物營(yíng)養(yǎng)分鈣和鎂是

9、植物必須的次量要素氮肥形態(tài)影響氮素的肥效氮肥是農(nóng)業(yè)上使用的最大量肥料，鉀肥或磷肥則在其次。以前的肥料管理法對(duì)肥料成分之保證，如氮肥只要保證全氮即可，可是氮肥包括銨態(tài)氮肥、硝酸態(tài)氮肥和尿素態(tài)氮肥，雖然都是氮肥，性質(zhì)上仍有一些差異，會(huì)導(dǎo)致肥料利用率和土壤性質(zhì)改變，所以必須加以區(qū)分，使農(nóng)友在購(gòu)買(mǎi)肥料和施肥時(shí)有所判斷。目前的肥料管理法已針對(duì)上述觀點(diǎn)完成修訂。以下就主要氮肥的特性詳加說(shuō)明。銨態(tài)氮肥（NH4+-N） 銨離子帶正電荷，在土壤中可為帶負(fù)電荷的土壤膠體粒子所吸附，所以較不易隨土壤水分移動(dòng)及不易被淋洗出土體外，免除氮肥損失。銨態(tài)氮適合水田施肥。 銨離子在適當(dāng)?shù)膒H值（6.0-8.0）、溫度（30-

10、35）、通氣和水分（田間容水量50-65%）下，很容易被微生物氧化而轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛釕B(tài)氮。 由于硝化作用產(chǎn)生氫離子之故，易使土壤酸化。若伴隨過(guò)量灌水，則由于硝酸態(tài)氮會(huì)攜帶堿基陽(yáng)離子排出土體之外，更加強(qiáng)土壤酸性化。 銨態(tài)氮于堿性環(huán)境中會(huì)有氨氣的揮失，故銨態(tài)氮肥應(yīng)避免施用于pH6.5的土壤，且忌與堿性肥料混合施用，以避免氮肥損失。硝酸態(tài)氮肥（NO3-N） 硝酸態(tài)氮帶負(fù)電荷，在土壤中會(huì)被同樣帶負(fù)電荷的土壤膠體粒子所排斥，所以很容易隨土壤水分移動(dòng)及被淋洗出土體外。硝酸態(tài)氮肥不適合用于水田施肥，適合用于旱田施肥，但在旱田施肥宜分少量多次施用，以避免突然下雨造成肥料流失。 硝酸態(tài)氮被植物吸收，會(huì)遺留堿基在土壤內(nèi)

11、，使土壤pH值變高，故于施肥時(shí)宜選用能被根系吸收利用的K+、Ca2+、Mg2+等堿基之硝酸肥料，避免土壤pH值快速偏高。 硝酸態(tài)氮不宜施用水田的另一原因?yàn)樗锿寥烙幸贿€原層，硝酸態(tài)氮隨水分往下移動(dòng)，經(jīng)過(guò)此層時(shí)會(huì)有被轉(zhuǎn)變成有毒之亞硝酸鹽，甚而轉(zhuǎn)變成氮?dú)庠斐擅摰獡p失。一般而言，旱作植物根系對(duì)銨態(tài)氮和硝酸態(tài)氮都能吸收利用，但是肥效上硝酸態(tài)氮比銨態(tài)氮好，綜合原因如下： NO3-被根吸收后不似NH4+會(huì)殘留酸根致使土壤酸性化。 植物根吸收NO3-比NH4+較快、較多。 NO3-過(guò)量吸收時(shí)容易在植物體內(nèi)移動(dòng)分配，所以不會(huì)引起毒害現(xiàn)象。NH4+過(guò)量吸收時(shí)容易蓄積，以致毒害細(xì)胞。 低溫情況植物根系吸收NO3-

12、比NH4+快。 根吸收NO3-時(shí)會(huì)促進(jìn)K+、Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子要素一起被吸收；根吸收NH4+，反而會(huì)抑制這些陽(yáng)離子的吸收。尿素態(tài)氮肥 尿素易溶于水，未水解的尿素呈中性，不會(huì)被土壤膠體粒子吸附，所以對(duì)根易造成肥害，也容易隨表面水或重力水流失。 尿素必須水解成銨態(tài)氮才可被作物吸收，基本上其肥料性質(zhì)較像銨態(tài)氮肥。尿素水解作用要靠土壤微生物分泌的尿素水解酵素的催化作用，因此影響水解的重要因子是土壤微生物和土壤溫度。一般而言，土壤中性時(shí)，10左右，七天幾全部水解成銨態(tài)氮；20左右，全部水解成銨態(tài)氮需要3-4日；30僅需1日即已全部水解成銨態(tài)氮，所以尿素的肥效比銨態(tài)氮肥和硝酸氮肥遲幾天。 尿素水解后產(chǎn)生銨基和碳酸根，銨基被作物吸收后無(wú)強(qiáng)酸根遺留土中，是生理中性肥料。施肥影響連作之土壤化學(xué)性質(zhì)肥料通常是由堿基和酸根組成的鹽類(lèi)。也許二者都是植物營(yíng)養(yǎng)成分，也許只有其中之一是植物營(yíng)養(yǎng)成分，另一成分則成為無(wú)用而殘留下來(lái)的副成分。作物連作施肥促進(jìn)土壤加劇酸性化上述已介紹肥料的酸根或堿基會(huì)影響土壤的酸堿度，隨著連作，肥料連用累積下來(lái)的影響，土壤酸性化程度逐年越趨明顯。作物連作施肥促進(jìn)土壤加劇鹽化肥料施用后常殘留一些副成分，在干旱地區(qū)這些副成分不能被雨水淋溶出土體外，造成土壤累積鹽分。隨著連作，肥料連用累積下來(lái)的鹽分逐年增加，土壤鹽化程度逐年越趨明顯