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硝酸铵态氮肥效益多成为氮肥主要来源

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种植业与肥料的关系如齿唇般的密切,肥料不只作为促进农作物成长及生产的元素,它已被视为提升农产品来应对日益增加的世界人口的重要产品。在这方面,它能增加平均30%的农产量乃被公认的事实。它产生的效益程度则有赖于肥料种类和来源的选择及用法是否恰当而定。

这乃因为肥料原料多元化,其化学性、物理性甚至生物性等皆不同,与土壤交融后也产生不同效果进而影响作物根系的摄取率,而一些的移动性能也不一进而形成不一样的流失率问题。虽然如此,尽管各种肥料之间的性质及性能多样化,其重要点则集中,即其养分形态必须易被作物根系吸收及流失率低且有效地提升作物表现。这就是种植人所期待的肥料。

当今最重要的氮肥来源之一

有鉴于此及种植人施肥后对产量提升的期待,肥料的配制及原料的采用也日益以这导向为主,例如市场上的硝酸铵态 (ammonium nitrate based) 复合肥就是一个重要的例子,其重点就是作为氮肥 (nitrogen) 来源之一的硝酸铵。硝酸铵是什么及它对农作物的效益和其它氮肥种类有何不同相信拥有探讨一番的意义。

资料显示,市场对硝酸铵的需求高乃因为它被用于农作物的生产及被视为作物植物性成长所必要的氮肥来源。它含有50%的铵 (ammonium) 及50%的硝酸盐 (nitrate),硝酸盐在有湿度的土壤拥有移动性能,并能直接及快速地被根系吸收,而且可储存于树茎内作为备用养分,而铵则会由土壤微生物转换成硝酸盐后被吸收。这点成为硝酸铵在全球种植业中被广泛采用的主因,年用量高达3千7百万公吨,其中的1千4百万公吨乃制成硝酸钙铵 (calcium ammonium nitrate),也即是融入了石灰粉来添增额外的钙及镁元素给作物之外也带来中和酸性土壤的作用的另一氮肥来源。


带来多种效益

硝酸铵含有34%的氮肥,比硫酸铵 (ammonium sulphate) 之21%高许多,但比尿素之46%氮来得低。但是尿素氮必须先由微生物转换成铵及硝酸后才可被作物根系吸收,过程或须2 – 10天时间视土壤温度、土壤湿度、土壤酸碱值(5.5 – 7.5)、土壤氧气含量及有机质含量而定,同时在土壤里也必须有足够的转换微生物群才能产生预期效果,这无形中降低了尿素氮养分之直接可用性,而且它易蒸发而提高流失率。


另一方面,硝酸盐由于不酸化土壤,因此用于酸性土壤也不会增加土壤酸化的机率。水应用效率因硝酸的存在而有所提升是这土酸不增加的原因。硝酸盐并不像铵肥那样易于流失,因此用法就简便多了,例如将它施酒于表层土上即可而不须用泥土覆盖起来以防蒸发流失。此外由于它有流动性能,因此被作物吸收的机率也较直接及快速。

再来,它有促进钾、钙及镁阳离子被作物根系摄取的效果,而铵肥则产生反效果使到这些养分阳离子被吸收的机率受到抑制。一些试验成果显示,就因为如钙阳离子摄取被铵肥抑制导致一些极需钙素的作物如种于干燥炽热气候的番茄及甜胡淑需要钙素来防止花尾期腐病而必须避免铵肥的使用。硝酸态肥就没这些方面的顾虑了。

在谷类作物及玉米生产方面的研究也显示,硝酸盐肥的效果比尿素高达26 – 40%,增产效果也高约5 – 10%。其实这两种不同来源的氮肥若以尿素来替代硝酸盐肥的采用,那么产量的损失率可能达5 – 25%。除此之外,硝酸盐也能限制氯化物等毒素的摄取。再说,硝酸被转换成氨基酸 (amino acid) 的过程是以光照热能在树叶里进行,这样的过程不会消耗到作物之碳水化合物而不至于影响树的成长及生产力。


氮含量较高而受欢迎

和其它氮肥来源比较,例如硝酸钾 (13% N)、硝酸钠 (16% N) 及硝酸钙 (15.5% N ) 可看到硝酸铵 (34% N) 的氮素含量明显地高。氮含量较高加上拥有现成可被作物吸收的养分形态是这元素被世界种植业重用的肥料之一原因。硫酸铵 (ammonium sulphate) 也是氮肥来源之一,含有21%及24%硫,氮含量也不及硝酸盐,采用程度亦不如它在之前那么广泛,它主要用于需要氮及硫的作物上,尤其在水稻等积水量高的作物其采用度较为普遍。这是因为这类种植地会产生反硝化作用使到硝酸盐流失率高而不适合采用。

硫酸铵之一弱点就是它重复施放后会因为铵转换成硝酸过程产生了酸液而使土壤酸化。这点并不归咎于硫,因为硫对土壤酸度的形成的影响甚微。由于硫酸铵里的铵元素全部必须转换成硝酸后才能被作物根系吸收,而硝酸铵只有一半的成份必须转换,比较之下,硝酸铵的采用优势显然就地比硫酸铵来得好。这相信也是硝酸铵更受到重用的因素之一。


降低流失率及提升施肥效益

有鉴于此,以硝酸铵态氮肥来源的复合肥就带有以上所述的效益并将提升农作物的成长及生产力。其实在地球大地上除了豆科铺盖植物能从空气中将氮固定下来化为天然氮肥之外,其它作物的氮来源都必须靠施肥来补充,尤其长年产果及大积形作物如油棕需要很充足的氮肥来永读成长及生产,更何况当今种植材料拥有高果量及高油量产能使到氮肥的需求有增无减。为了增产,全球一般农耕每年采用了超过8千万吨的氮肥,只可惜肥料采用效率只达约50%说明另一半所施下的氮肥在土壤与作物系统里流失了,包括浸出流失、硝酸盐反硝化流失及铵素蒸发的流失进而增加环境污染。

从这角度来说,采用含有更佳效率的硝酸铵态氮肥的复合肥显然有助于降低以上所述的负面效果,它首先提供作物可直接及快速吸收的氮素,再来少了硝化过程所须的时间及流失,这一切无形中将提升施肥的效益进而为种植人带来更高的经济收益。

参考资料 :

1. Ahmad Osumanu Haruna and Nik Muhamad Abd Majid, Towards Efficient Utilization of Nitrogen Based Fertilizers, UPM, 2014.

2. N.K. Fageria, The Use of Nutrients in Crop Plants, CRC Press, 2009, 第31-32页。

3. Nitrate (NO3-) Vs Ammonium (NH4+). Internet.

4. The Classic Benefit of Nitrate Containing Fertilizer-Omnia Nutrilogy. Internet.

5. IPNI Nutrient Source Specifics, IPNI International Plant Nutrition Institute. Internet.

6. Catherine J. Watson, “The Comparative Effects of Ammonium Nitrate, Urea or A Combined Ammonium Nitrate/Urea Granular Fertilizer on the Efficiency of Nitrogen Recovery By Perennial Ryegrass”, Fertilizer Research 11:69-78 (1987). Internet.

7. Prince Edward Island Canada, Urea Fertilizer in Crop Production. Internet.

 

 

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