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生态环境·植保

不同形态氮肥的理化特性及其对作物生长的影响

  • 何川 1 ,
  • 邹朋 1 ,
  • 艾立山 1 ,
  • 邢连强 2 ,
  • 李新柱 1, 3 ,
  • 王军 4 ,
  • 朱晓洁 1, 3 ,
  • 王慎强 1
展开
  • 1金正大生态工程集团股份有限公司/农业农村部植物营养与新型肥料创制重点实验室,山东 临沂 276700
  • 2富朗(中国)生物科技有限公司,山东 临沂 276700
  • 3泰安市水资源水土保持服务中心,山东 泰安 271018
  • 4菏泽金正大生态工程有限公司,山东 菏泽 274000
邹朋(1986—),男,山东泰安人,硕士,高级农艺师,从事植物营养与肥料研究。

何 川(1990—),男,山东济宁人,硕士,农艺师,从事植物栽培与营养研究。

收稿日期: 2025-03-24

  网络出版日期: 2026-02-11

基金资助

泰山产业领军人才工程(2024)

菏泽市科技创新突破计划项目(KJTP202410)

Physical and chemical properties of different forms of nitrogen fertilizers and their effects on crop growth

  • He Chuan 1 ,
  • Zou Peng 1 ,
  • Ai Lishan 1 ,
  • Xing Lianqiang 2 ,
  • Li Xinzhu 1, 3 ,
  • Wang Jun 4 ,
  • Zhu Xiaojie 1, 3 ,
  • Wang Shenqiang 1
Expand
  • 1Key Laboratory of Plant Nutrition and New Fertilizer Creation, Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Jinzhengda Ecological Engineering Group Co. , Ltd. , Linyi 276700, China
  • 2Fulang (China) Biotechnology Co. , Ltd. , Linyi 276700, China
  • 3Tai'an Water Resources and Soil and Water Conservation Service Center, Tai'an 271018, China
  • 4Heze Jinzhengda Ecological Engineering Co. , Ltd. , Heze 274000, China

Received date: 2025-03-24

  Online published: 2026-02-11

摘要

本文总结了铵态氮肥、硝态氮肥、酰胺态氮肥3种形态氮肥各自的理化特点、氮肥形态差异对作物生理和产量的影响,以及基于特性和效应的氮肥选择。3种形态氮肥的化学性质与养分释放速度有所不同,对作物的影响存在差异。铵态氮肥易被土壤胶体吸附,肥效持久,在水田和低温条件下肥效好,而在碱性环境中易挥发,长期大量施用会导致土壤酸化。硝态氮肥肥效迅速,适合碱性土壤,可直接参与植物氮代谢,但易随水流失。酰胺态氮肥以尿素为主,含氮量高,施用方式多样,高温高湿条件下易挥发。不同形态氮肥对作物根系、光合作用、氮代谢、产量与品质的影响不同,作物对其喜好因品种而异。合理施用氮肥需依据土壤性质、作物品种特性和生长阶段,科学选择肥料,这对提升作物产量与品质、减少环境污染、保障农业可持续发展具有积极作用。本文为农业生产实践中科学选用氮肥、提升肥料利用率和实现作物优质高产目标提供参考。

本文引用格式

何川 , 邹朋 , 艾立山 , 邢连强 , 李新柱 , 王军 , 朱晓洁 , 王慎强 . 不同形态氮肥的理化特性及其对作物生长的影响[J]. 安徽农学通报, 2026 , 32(4) : 80 -83 . DOI: 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2026.04.019

Abstract

This paper summarized the physicochemical characteristics of 3 forms of nitrogen fertilizers (ammonium, nitrate, and amide nitrogen fertilizers), the effects of nitrogen fertilizer forms on crop physiology and yield, as well as the selection of nitrogen fertilizers based on their properties and effects. The 3 forms of nitrogen fertilizers differ in chemical properties and nutrient release rates, leading to varying impacts on crops. Ammonium nitrogen fertilizer is easily adsorbed by soil colloids, providing long-lasting effects, making it suitable for paddy fields and low-temperature conditions. However, it is prone to volatilization in alkaline environments, and excessive long-term application can lead to soil acidification. Nitrate nitrogen fertilizer acts rapidly, making it suitable for alkaline soils, and can be directly involved in plant nitrogen metabolism, though it is easily lost with water. Amide nitrogen fertilizer, primarily urea, has a high nitrogen content and offers diverse application methods, but it is prone to volatilization under high temperature and humidity conditions. Different forms of nitrogen fertilizers have varying effects on crop root systems, photosynthesis, nitrogen metabolism, yield, and quality, and crop preferences for them vary by variety. Rational nitrogen fertilizer application requires selecting the appropriate fertilizer based on soil properties, crop variety characteristics, and growth stages. This approach plays a positive role in improving crop yield and quality, reducing environmental pollution, and ensuring sustainable agricultural development. This paper provides a reference for scientifically selecting nitrogen fertilizers in agricultural production practices, improving fertilizer efficiency, and achieving high quality and high yield crop production.

氮肥是农业生产中主要的肥料之一,对作物生长发育起着重要作用[1]。常见氮肥有铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥,研究表明,氮肥主要是以铵态氮和硝态氮形式被作物吸收利用[2]。不同形态的氮肥因其化学性质和养分释放速度不同,对作物生长、产量和品质的影响也可能存在差异[3-4]。作物对不同氮肥形态的喜好程度因作物种类不同而存在差异,如烟草、白菜和小麦等被认为是喜硝态氮的作物[5]。因此,研究不同形态氮肥的特点及对作物生长的影响,对于合理选择和施用氮肥,实现减肥增效具有重要意义。本文综述了3种形态的氮肥各自特点及对作物生长的影响,提出相应施用建议,为农业从业者科学选择和合理施用氮肥提供参考。

1 3种形态氮肥的理化特性

1.1 铵态氮肥

铵态氮肥是指含有铵离子( )的氮肥,常见的铵态氮肥包括硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等。其适用于多种作物,尤其在水田和低温条件下效果显著。铵态氮带有正电荷,能够被土壤中带负电荷的胶体颗粒吸附,从而减少因雨水冲刷或灌溉造成的养分流失,肥效相对持久。这一特性使其在保肥性较差的砂质土壤中表现尤为突出。铵态氮肥易溶于水,养分释放速度较快,易被作物吸收利用且价格相对较低。然而,铵态氮肥在土壤中容易被微生物转化为硝酸盐,造成氮素的流失和环境污染[6]。植物吸收 时会释放氢离子(H⁺),长期大量施用铵态氮肥可能导致土壤酸化[7]。因此,在酸性土壤中施用时可配合石灰等碱性物质调节土壤pH。在碱性土壤或高温条件下,部分铵态氮会转化为氨气(NH₃)进而挥发,造成氮素损失,因此,施用铵态氮肥后应及时覆土或灌溉以减少挥发。

1.2 硝态氮肥

硝态氮肥是指含有硝酸根离子( )的氮肥,常见的硝态氮肥包括硝酸铵、硝酸钙、硝酸钾等,被广泛应用于蔬菜、果树、花卉等经济作物,尤其在设施农业中应用效果显著[8]。硝态氮带有负电荷,不易被土壤胶体吸附,在雨水或灌溉过多的情况下容易随水流失,尤其在砂质土壤或降水量较大的地区施用时肥效相对较短,需分次施用以提高利用率。硝态氮肥易溶于水,能够迅速被植物根系吸收,肥效迅速,适合作追肥施用[9]。与铵态氮肥相比,硝态氮肥更适合在pH较高的土壤中施用[10]

1.3 酰胺态氮肥

酰胺态氮肥的主要成分是尿素[CO(NH₂)₂],其在土壤中需通过微生物作用转化为铵态氮( )和硝态氮( ),从而被植物吸收利用[11]。尿素含氮量在46%左右,易溶于水,便于通过灌溉或叶面喷施等多种方式施用。值得注意的是,尿素在高温高湿条件下易挥发损失,需深施或覆土以减少损失。此外,过量施用可能会导致土壤酸化或氮素淋失,需合理控制用量。综上,不同形态氮肥理化特性的差异及其在土壤中的转化、迁移与固持差异,影响作物根系对养分的获取及生理响应,最终引起产量与品质的差异。

2 氮肥形态差异对作物生理及产量的影响

2.1 对作物根系生长的影响

适量供应铵态氮有利于促进作物根系横向生长,使根系分支增多,然而高浓度的铵态氮会影响根系细胞的伸长与分裂[12]。硝态氮能够刺激主根伸长和侧根发育,还能影响根系的向地性,使根系在土壤中分布更为合理,以更高效地吸收养分和水分[13-14]。酰胺态氮在转化为铵态氮和硝态氮之前,对根系生长的直接影响相对较小。

2.2 对作物光合作用的影响

铵态氮供应充足时,有利于促进作物中叶绿素的合成,从而增强光合作用,过量施用时可能导致叶片气孔导度下降,阻碍二氧化碳进入,进而对光合作用产生负面影响[15]。硝态氮能够提高作物叶片中光合酶的活性,促进光合作用,同时有助于维持叶片的正常生理功能,延长叶片的光合寿命[16]。酰胺态氮通过转化为铵态氮后间接影响植株的光合作用。

2.3 对作物氮代谢的影响

铵态氮被作物吸收后可直接参与植物氨基酸和蛋白质的合成,但其在作物体内的积累可能会对部分酶的活性产生影响,从而干扰氮代谢过程[17]。硝态氮被作物吸收后,需先在硝酸还原酶等一系列酶的作用下还原为铵态氮,才能参与氮代谢过程。这一还原过程需要消耗能量,且受到作物生长环境和自身生理状态的影响[18]。酰胺态氮转化为铵态氮后参与氮代谢。

2.4 对作物产量和品质的影响

在适宜土壤条件和合理的施用水平下,铵态氮肥能够促进作物生长,提高作物产量。例如,在部分酸性土壤中,铵态氮肥的施用效果良好,能有效提升作物的结实率和千粒重等产量构成要素,在碱性土壤或施用量过大时,会因氨挥发等导致产量降低[19]。适量的铵态氮能提高作物产品中的蛋白质含量,改善农产品的营养品质,而铵态氮供应过多,可能导致作物产品中硝酸盐含量增加,降低产品安全性[20]
对于蔬菜等喜硝态氮的作物,硝态氮能显著提高其产量,但在易发生淋失的土壤中,其利用率降低,产量提升效果欠佳[21]。硝态氮还能促进作物中糖分的积累,对于部分以果实为主的作物,能提升果实的甜度和口感[22]。此外,硝态氮施用不当可能导致作物产品中硝酸盐含量超标,存在安全风险[23]
尿素是农业生产中广泛应用的氮肥,合理施用能为作物提供持续稳定的氮素供应,促进作物生长,从而提高产量。对于部分对氮素需求较高的作物(玉米等),尿素施用对其产量增加效果显著[24]。尿素施用还能在一定程度上提高作物产品的蛋白质含量和外观品质。例如,在小麦上施用尿素,能使麦粒饱满,提高面粉的蛋白质含量,改善面粉的加工品质[25]。综上,在生产实践上,需根据不同肥料的特性、土壤性质以及作物品种与生长阶段的需肥特点,科学选择肥料类型有利于实现作物高产、高品质。

3 基于特性与效应的氮肥选用

3.1 根据土壤性质选择氮肥形态

酸性土壤中,铵态氮(硫酸铵等)较为稳定,不易流失,适合施用;而硝态氮(硝酸钙等)在酸性土壤中易被反硝化作用转化为氮气,导致肥效降低。碱性土壤中,硝态氮较为稳定,适合施用;铵态氮则可能发生氨挥发,导致肥效损失[26]。砂质土壤的保水能力较差,硝态氮施用后易流失,建议施用尿素等酰胺态氮肥。黏重土壤的保水能力强,适合施用尿素[27]。有机质含量高的土壤中,尿素和硝态氮较为稳定。此外,湿润地区或水田中,适宜选择铵态氮和尿素,而干旱地区则适宜选择硝态氮[28]。因此,合理选择氮肥形态,可减少环境污染,促进农业可持续发展。

3.2 根据作物生长阶段选择氮肥形态

不同作物在各生长阶段对氮素形态和需求量存在差异,因此,科学选择氮肥形态和施用方式至关重要。作物早期生长阶段(播种后20~40 d),对氮的需求较低,此时可选择速效性较强的氮肥,如硝态氮,以满足快速吸收的需求[29]。在作物快速生长期(拔节期至抽穗期),植物对氮的需求达到高峰,此时应选择缓释性氮肥,如酰胺态氮,以延长氮素的供应时间,避免因氮素供应不足而影响生长[30]。例如,玉米在拔节期至抽雄期需要大量氮素,此时施用缓释肥料可以提高氮素利用效率[31]。在作物成熟期(开花后至收获前),对氮的需求逐渐减少,此时需减少氮肥的施用量,避免贪青晚熟和产量降低。例如,小麦在抽穗后应减少氮肥施用,以促进籽粒灌浆和提高产量[32]

3.3 根据作物品种选择氮素形态

根据作物品种特点,选择合适的氮素形态至关重要。例如,旱地作物小麦、玉米等通常对硝态氮的吸收能力较强,而水淹土壤中的作物(水稻等)则更偏好铵态氮[33]。此外,番茄、萝卜等作物对铵态氮敏感,而大白菜和菠菜则在低浓度铵态氮溶液中表现良好。不同作物对氮素形态的吸收偏好与其根区温度和土壤环境密切相关,例如,荔枝在不同温度条件下对不同形态氮素的吸收能力存在显著差异[34]

4 结语

本文总结了3种形态氮肥各自的理化特性、氮肥形态差异对作物生理和产量的影响,以及基于理化特性和效应的氮肥选择。铵态氮肥在土壤中稳定性较高,适合酸性土壤,但过量施用可能导致土壤酸化和植物毒害。硝态氮肥能提升作物品质,但过量施用可能降低产量并增加叶菜类作物中硝酸盐积累风险。酰胺态氮肥需通过促进特定微生物活性和氨转化,提高氮肥利用效率,尤其在中性土壤中表现优异。不同作物对氮肥的偏好也不同,氮肥施用需根据作物种类、土壤类型及气候条件进行优化。综上,科学选择和施用氮肥,不仅能提高作物的产量和品质,还能减少过量氮肥投入对环境的污染,促进农业可持续发展。
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