如何科学发展含硝态氮肥料？

施用化肥是提高作物产量的重要手段，其中氮肥的用量最大，主要的氮肥品种包括：碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、硝酸铵、硝酸钠和尿素等。我国用量最大的氮肥是碳酸氢铵和尿素。随着2010年中国氮肥工业协会硝酸硝铵专业委员会成立，以及2011年农业用硝酸铵钙和农业用改性硝酸铵被纳入肥料登记目录，含硝态氮肥料的发展得到关注。本文通过总结已有的研究结果，对如何科学发展含硝态氮肥料提出了自己的见解。
植物对铵态氮与硝态氮的吸收利用
土壤中的含氮化合物主要以有机态存在。有机氮经微生物氨化作用，可以释放出氨，氨可以进一步转化为铵，形成铵态氮。同时，在适宜的条件下，铵态氮可以经微生物硝化作用转变为硝酸盐，形成硝态氮。铵态氮在土壤中大多被吸附在土壤胶体表面，而硝态氮不被土壤胶体吸附，移动性较强。植物可以从土壤中吸收铵态氮和硝态氮，也可以少量吸收利用水溶性的简单有机氮。与其他形态的氮素相比，土壤中的铵态氮是主要的有效氮形式。
在生产中施用铵态氮肥同样存在硝化过程。云南农业大学教授李永梅等在云南的盆栽试验表明，在云南铵态氮硝化作用在施肥30天完成，且通气良好的土壤硝化速率较快。西北农林科技大学研究员张树兰等在陕西杨凌的试验中田间持水量60%，温度30℃硝化速率最快，供试的不同氮肥品种中消化速率硫酸铵>尿素和碳铵>氯化铵。可见在大田种植中，水分和温度适宜条件下，即使仅仅供应铵态氮肥，作物实际同时可以利用铵态氮和硝态氮。在通气良好的温带土壤中，硝态氮的含量超过铵态氮至少一个数量级，所以，在温带地区，大部分作物主要依靠吸收硝态氮满足作物需求。
植物吸收利用铵态氮，伴随着h+的释放，引起根际ph下降。当外部ph较低时，h+释放往往受到抑制，导致细胞内ph下降，不利于作物生长。另外，作物吸收铵态氮，需要马上与有机酸结合形成氨基酸或者酰胺，避免因为铵累积造成铵毒。同化铵态氮的过程中，伴随着碳水化合物和能量的消耗，影响植物根系生长。而植物吸收利用硝态氮，伴随着oh-和hco3-的释放，引起根际ph上升。同时，硝态氮进入植物体后，一部分还原为铵态氮参与植物代谢，另一部分累积在液泡中，一般对植物不会产生不良影响。低浓度条件下，铵态氮和硝态氮供应对植物生长影响差异较小，随着溶液浓度的升高，硝态氮作为唯一氮源的优势将增加，供应铵态氮抑制植物生长的效应则更加明显。
在实际的种植生产中，酸性土壤生长的嫌钙植物和适应低氧化还原势的土壤条件下的植物（如水稻、茶树）偏好铵态氮，而喜钙植物（如玉米、多数蔬菜、棉花、烟草等）优先利用硝态氮。尽管作物对铵态氮或硝态氮有偏好，但是同时供应两种氮素往往能够获得更好的生长速率和产量。主要原因是相比较于单一氮源，同时施用两种形态氮，植物更易调节细胞内的ph值，并且可以减少氮同化过程中的能量消耗。
铵态氮和硝态氮的肥效
按照化肥品种中氮素的存在形态，大致可分为铵态氮、硝态氮和酰胺态氮等几种类型。大量的试验研究结果表明，化肥产品中不同形态的氮素，在实际生产中，作物的吸收利用程度不同，对作物产量和品质的影响不同，即不同氮素的肥效存在差异。
河南农业大学教授马新明等利用盆栽方法研究了铵态氮（碳铵）、硝态氮(硝酸钠)和酰胺态氮（尿素）不同专用小麦叶片氮代谢和籽粒蛋白质及其组分的影响。试验结果表明，为实现较好的品质要求，强筋小麦豫麦34适宜用酰胺态氮（尿素），而中筋小麦豫麦49和弱筋小麦豫麦50适宜用铵态氮。西北农林科技大学教授曹翠玲等使用水培法研究了铵态氮（硫酸铵）、硝态氮（硝酸铵）、酰胺态氮（尿素）以及不同配比铵、硝态氮对小麦生长的影响。结果表明，单一氮源小麦产量铵态氮>酰胺态氮>硝态氮，产量最高为铵硝态氮比例为50:50的处理。马宗斌对单施铵态氮、硝态氮、酰胺态氮肥以及不同比例铵、硝态氮肥对专用小麦产量及品质做了系统的研究，结果表明单施情况下，硝态氮肥有利于强筋小麦豫麦34和弱筋小麦豫麦50获得较高的产量，而铵态氮肥有利于中筋小麦豫麦49获得较高的产量，铵态氮和硝态氮配施往往获得更高的产量。综合考虑产量和品质要求，认为按照适宜比例配施不同形态氮素有利于兼顾不同类型专用小麦产量和品质要求。
宁夏大学教授何文寿等人以硝酸铵（硫酸铵+硝酸钾配制）为氮源进行水培试验认为水稻偏好于铵态氮，累积吸收铵态氮的比例达到56.1%。在同时供应铵态氮和硝态氮的情况下，前期铵态氮吸收有明显的优势，而从拔节开始水稻对铵态氮和硝态氮的吸收则趋于等效。陈小琴等人利用盆栽试验研究了单施铵态氮（氯化铵）和硝态氮（硝酸钙）对水稻生长和养分吸收的影响。结果表明，在水稻生长早期(20天左右时)，以硝态氮作为氮源时，水稻的生物产量和氮钾养分吸收量均显著高于铵态氮作氮源的处理，但随着生长时期的延长。铵态氮作为氮源更能促进水稻的生长和养分吸收。因此，从整个营养生长时期来讲，铵态氮素作为水稻氮源更具有优越性。
中国农业大学教授左东峰在北京昌平的试验中对比了碳铵、硫铵、尿素以及硝铵在0kg/亩、5kg/亩、10kg/亩条件下对玉米产量的影响。结果表明，相同施氮量水平下，不同氮肥形态对玉米产量没有显著差异。广东省农科院研究员黄庆等人在广东赤红壤（ph5.6）条件下，进行玉米单施铵态氮、硝态氮以及铵、硝态氮混施肥效试验。结果表明，在当地种植条件下，单施铵态氮肥产量高于单施硝态氮肥，铵、硝态氮肥混施效果更好。河北北方学院教授王激清和刘社平在河北张家口的玉米田间试验中，不施用基肥氮的情况下，在十叶期（大喇叭口期）追施碳铵、尿素和硝酸铵钙，实验结果显示追施三种肥料均有较好的增产效果，但不同肥料品种间差异不显著。
上海化工研究院研究员沈振东的盆栽试验中，设置不同铵、硝态氮比例，研究其对萝卜和芹菜的影响。结果显示，单施硝态氮肥的萝卜和芹菜产量高于单施铵态氮肥的处理，但低于铵、硝态氮配施的处理。宁建凤等人的油麦菜网室盆栽试验结果表明，相同氮用量水平下，施用碳铵油麦菜鲜重低于尿素和硝酸铵，施用尿素与硝酸铵产量没有显著差异。王荣萍等人进行的小白菜田间试验表明，在华南区施用尿素能够取得较高的产量，而其他氮肥（硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸铵等）产量没有显著差异。
已有的不同氮形态肥料的肥效较少，而且缺乏不同时期使用不同氮肥效果的研究，综合以上研究，结果汇总如下：
按照不同的品质要求，不同品种的小麦需求不同的氮源。普通型小麦为中筋小麦，综合产量与品质需求，施用铵态氮肥能够获得较好的经济收益。
水稻偏好铵态氮源。即使同时供应当量的硝态氮与铵态氮，铵态氮的累积吸收量依然高出硝态氮。
施用不同形态的氮肥，对玉米产量没有显著影响。在南方低ph条件下，铵态氮肥效果好于硝态氮肥。
施用尿素和硝态氮肥利于蔬菜产量的提高
不同作物偏好不同的氮源，但往往按一定比例供应铵态氮和硝态氮能够取得更好的产量与品质效果。
含硝态氮肥料发展状况
在ifa统计的尿素、硫酸铵、硝酸铵以及硝酸铵钙中，全球表观消费量最高的是尿素，2009年达到6776万吨，硝酸铵的表观消费量也很高，达到1396万吨。对中国、美国以及欧盟不同类型的氮肥消费情况进行统计，尿素在各国消费量均较大，中国尿素消费量达到全球的35.4%，而中国的硝酸铵（部分农用）及硝酸铵钙的消费量占世界比例较低。欧盟的硝酸铵（部分农用）有较大的消费量，特别是硝酸铵钙，欧盟的消费量达到世界的76.7%。
王激清等研究也指出，自20世纪60年代以来，世界各国氮肥一直以单质肥为主，单质氮肥占总氮肥比例在80%左右。我国单质氮肥也占主导地位，其中尿素在氮肥中占有比重最高，其次为碳酸氢铵。而在西欧，氮肥以硝酸铵和硝酸铵钙为主，北美以高浓度液氨和氮溶液为主。中国农业科学院林葆总结的2000/2001年度一些国家硝酸铵生产占氮肥总产的比例，指出中国的硝酸铵仅占总产的3.2%，到2005年，全国生产氮肥约3600万吨（折纯n），硝酸铵约300万吨（折纯n）且用于化肥的约占50%，可见，含硝态氮肥料在中国的发展受到阻碍。
阻碍含硝态氮肥料在中国发展的主要原因：1、硝酸铵具有易燃、易爆的特点，因此，国家自2001年起将硝酸铵列入“民用爆炸品”管理体系，受此影响硝酸铵退出化肥市场。虽然国家规定通过对硝酸铵进行改性处理，可以作为农用硝酸铵使用，但国内硝酸铵改性工作未及时跟进，所以限制了硝态氮肥在我国的发展。2、很多研究表明施用硝态氮肥，更容易造成蔬菜中硝盐的累积，而叶菜类作物硝酸盐超标被认为对人类健康存在风险。所以国标gb18406.1—2001中规定，无公害蔬菜的硝酸盐含量必须低于限定标准。施用铵态或酰胺态氮肥虽然在土壤中存在硝化作用，产生大量硝酸盐，会造成硝酸盐累积，但部分仍为铵态氮，从而减少了硝态氮的吸收。ny/t394—2000中规定，生产a级绿色食品可以使用尿素、磷酸二铵等，但禁止使用硝态氮肥。3、我国液体肥料发展处于初步阶段。世界上发达国家如美国、欧盟各国的农业集约化和机械化施肥水平较高，为农业机械化耕作和机械化施肥创造了良好的条件，因此，液体肥料在这些国家得到发展。2000年美国基础化学肥料消费结构中，合成氨的75%，尿素的41%，农用硝酸铵的74%均作为液体肥料形式进行应用。可以看出，机械化、集约化农业中农用硝酸铵最为主要的应用形式是液体肥料。根据中化化肥有限公司科技管理部2011年4月通过各分公司进行的市场调研结果，我国仅有部分果蔬类作物和经济作物采用喷滴灌，水溶性液体肥料目前需求仍较为有限。
中国含硝态氮肥料的市场发展前景：2011年6月13-14日在新疆乌鲁木齐召开的“第二届国际水溶性肥料高峰论坛”上来自政府、科研单位以及企业界的与会代表认为，水溶性肥料的发展已经进入一个关键时期，中国的水溶性肥料市场前景广阔。而含硝态氮肥料是主要的水溶性肥料品种，国内已经开发出来的改性硝酸铵品种包括：硝酸铵钙、硝酸磷肥、硝基复合肥，另外还有专家提出用硫酸铵对硝酸铵进行改性或者在尿素中添加硝酸铵、硫酸铵等。
含硝态氮肥料的发展建议
综合以上讨论以及不同形态氮肥肥效试验的结果，为科学发展含硝态氮肥料，提出以下建议：1、主要粮食作物生产中，不需要大量投入硝态氮肥，继续应用酰胺态氮肥和铵态氮肥即可。从肥效试验结果来看，普通小麦和水稻适宜供应铵态氮，玉米种植中投入不同类型氮源没有显著产量差异。2、适应水溶肥发展需求，开发适于果树和蔬菜等经济作物种植需求的硝基复合肥以及专用肥。在我国果树蔬菜种植中，水肥一体化已经取得一定的进展并将继续发展，硝态氮肥有速溶速效的特点，且应用含硝态氮肥料能够增加蔬菜产量。同时通过技术手段消除含硝态氮肥料可能引起的作物硝酸盐累积。
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