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水溶肥的原料有哪些(三)

作者:施瑞德 时间:2020-01-13 阅读量:

  磷元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,影响作物产量与品质。作物主要从土壤中吸收.h2po4-或HPO/-形态存在的正磷酸离子,大多数作物吸收h2po4-的速率比吸.HPO-快。然而不同pH对正磷酸盐形态的影响不同o作物对正磷酸盐吸收主要以H2PO为主,以HPO-为次P较难吸收,因此,当土壤pH.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.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或二铵;生产水溶性肥料常选用磷酸一铵、二铵与磷酸二氢钾等。

  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氧化物发生化学反应,当加热至呈浆状时,磷酸能腐蚀石英。磷酸的氧化.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。纯磷酸在常温下为透明单斜结晶,在空气中易潮解,密度为1.88克/厘米、熔点为42°,纯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,其成本比磷酸低20%-30%,经适当方法净化后,产品纯度高。

  磷酸一铵

  磷酸一铵又名磷酸二氢铵,分子式NH4H2PO是将氨气通入磷酸反应而制得。纯品.酸一铵外观为白色结晶,密度为803克/立方厘米,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%的水溶液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。

  磷酸二铵

  磷酸二铵又名磷酸一氢铵,分子式(NHQ2HPO4。纯品磷酸二铵外观为白色结晶,纯品含磷(P2O5.53.7%,含氮(N.21%,对液体肥的pH变化有一定缓冲能力。磷酸二铵密度为1.619克/立方厘米,熔点为190°,易溶于水,不溶于乙醇,具有一定的吸湿性,在潮湿空中易分解,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三铵。

水溶肥原料——磷酸二铵

  磷酸二氢钾

  磷酸二氢钾外观为白色结晶或粉末,分子量为136.09,密度为2.338克/立方厘米,熔点为252.6度,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,但贮存在湿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,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,已成为水溶肥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。

  聚磷酸盐

  聚磷酸包括焦磷酸、三磷酸(H5P3)和长链聚磷酸,聚磷酸的通式可写作Hn+2PnO3n+,是由磷酸加热聚合得到的产物。磷酸和聚磷酸有一定的腐蚀性,盛装和储存时需选用耐腐蚀的槽罐,一般釆用PE材质或30(316)不锈钢材质容器运输贮存。

  聚磷酸铵又称多聚磷酸铵或缩聚磷酸铵(简称APP),聚磷酸铵是一种含N和P的聚磷酸盐,按其聚合度可分为低聚、中聚和高聚3种,其聚合度越髙水溶性越小,反之则水溶性越大。聚磷酸铵的分子通式为(NHQ(n+2)Pn()m+n,当n为3-20时,为水溶性;当n大于20时,为难溶性;用于液体肥的聚磷酸铵的n不大于10时水溶性最好。

  我国从20世纪80年代开始研制该类产品,生产企业有几十家,主要用作阻燃剂;可以在农业上应用的全水溶聚磷酸铵产品更少,目前生产厂家一般釆用磷酸一尿素热聚合法生.低聚合度聚磷酸铵,产品含量为24-45-0。国内生产聚磷酸铵的企业较少,因此常常需要进口,价格偏贵。

  常见的含磷基础液肥,如8-24-0基础液肥,可以由氨水和磷酸中和反应生成,或磷酸一铵加氨水制成,也可由磷酸二铵加磷酸制成,总之保证溶液体系内P2O3。.磷酸铵类10-34-0、11-37-0基础液肥,是由美国TVA开发岀管式反应工艺,以湿法过磷制成高质量的聚磷酸铵溶液,有易溶性、分散性好、有一定的螯合功能等优点,它可与湿法磷酸中普通杂质如镁、铁、铝等螯合,不产生沉淀,也不会损失有效磷,加入的微量元素可以被螯合,成为均匀一致的多元溶液肥料,聚磷酸铵溶液可以提高溶入其中化肥的溶解度,特别是微量元素。这些基础液肥可以与氮溶液、尿素、氯化钾和水配制出近几十种NPK复合肥。与农药和天然植物生长调节剂也有良好的可混性。由聚磷酸铵制成的复混肥盐析温度可达0P以下,有些可达-18°,便于寒冷地区贮存。聚磷酸能够延迟分解,故具有一定的缓释。

  聚磷酸盐具有一定的缓释性。低聚合度聚磷酸盐虽水溶性好,养分易被作物吸收利用,是不能被作物直接吸收利用,必须在土壤中缓慢水解成正磷酸盐后,才能被作物吸收用,因此具有一定的缓效作用。聚磷酸铵在水溶液中会逐渐发生水解反应,使得所有P-O—P键断裂,随着水解的进行,其聚合度逐渐减小,直至最后全部成为正磷酸铵。聚.酸铵的水解速率与温度、pH、酶素以及金属离子的强度有关。水解速率随温度升高而加快,由冰点至沸点,水解加快1.5-1.6倍;由碱性至酸性,水解加快1.3-1.4倍,酸对低聚磷酸铵的水解起催化作用,当pH增至9左右,一般水解停止;某些磷酸盐酶能极迅速催化聚磷酸铵水解,比无酶催化时水解速度快10倍以上;此外,水解速率随金属离子强度降低依次减少,金属离子强度次序为A13+>Mg2+>Ca2+>H+>Na*>K+。

  水溶性聚磷酸盐的应用效果明显。Kova.(2006)研究发现,施于土壤表面的聚磷酸铵液体肥料,经过一段时间后有效磷向土壤深层迁移,最大深度可达15厘米。Venugopala.(1989)等,通过对比重过磷酸钙(TSP)、磷酸二铵(DAP)、硝酸磷肥(NP)、固体聚.酸铵和液体聚磷酸铵等肥料的小麦肥效试验,表明施用固体聚磷酸铵的小麦产量高于磷酸二铵和硝酸磷肥。Hollowa.(2005)等在谷物肥效试验中发现,液态聚磷酸铵优于其他颗粒固体肥料,很适合作为水溶肥的原料。第一年施用前者比后者使谷物增产14%,第二年残留肥效比后者使谷物增.15%。在国内,王方进(2014)通过培养试验表明,低聚磷酸盐肥料能不同程度地提高土壤土、酸性土壤土、盐碱土中有效磷含量,其中对盐碱土壤中有效磷的增加量最大,217.07毫克/千克,占施肥量的27.13%。此外,将低聚磷酸盐肥料施入到酸性土壤中,起到了土壤改良的作用,如可将酸性土壤PH从5.39提高到5.98;而施入到土壤中,能使土壤pH从8.01降至7.02。

  亚磷酸盐

  亚磷酸盐是一种新型的药肥兼备的磷肥原料。单质磷在自.界中易迅速与氧和氢(H)结合,当氧化完全时,磷与4个氧结合,形成磷酸分子,但当氧化不完全时,一个氢原子占据一个氧原子的位置,而形成亚磷酸。

  亚磷酸盐在我国台湾以及日本、英国均已作为肥料应用,是一种高效磷肥,施用后具有无污染、无毒、无残留等优点,适合作为水溶肥和叶面肥原料使用。亚磷酸盐具有杀菌防病作用,.杀灭灰霉病、黄瓜枯萎病、西瓜枯萎病以及猝倒病等效果显著;同时,由于亚磷酸盐中的磷形态为+3价态,可在木质部和韧皮部双向运输,吸收速度高于普通的磷酸盐,因此能够促进作物生长,提高作物产量。

  亚磷酸的抗病作用是一种后天获得的系统性抗病(SAR)和诱导系统性抗病(ISR.共同作用的结果,被认为是典型广义生物防治的一个例子。施用亚磷酸盐后,亚磷酸.被作物叶片及根系快速吸收,运送至植株体内,发挥其直接杀菌功能,同时启动抗病.御系统,病原菌入侵植株时,刺激植株产生植物防御素,进而产生抗病能力。当病原菌入侵时,病原菌可被亚磷酸盐直接侵袭,使病原菌部分被控制住。病原菌被作物细胞辨识,使亚磷酸盐启动防御系统,激发植物产生抗御素和PR蛋白质,直接攻击病原菌并发岀信号,诱导其他尚未受侵袭的细胞启动防御系统,使多糖类物质增加,加强细.壁,进而杀死病原菌或抵抗病原菌入侵。

  国际上利用亚磷酸盐作杀菌剂的登记种类很多,如德国的Aliette,美国的ProPhyt.Phostrol等产品,且杀菌剂在作物抗病方面的研究也较多。研究表明,亚磷酸对鳄梨根腐病和菠萝心腐病等有良好的防治效果;Bock等(2013)研究发现,亚磷酸盐能够降低山核桃叶片与果实黑星病的发生,可以作为叶面肥使用;Silva等(2011)通过大豆施用亚磷酸钾的试验表明,亚磷酸钾能够控制大豆的霜霉病,提高作物产量。此外,叶面喷施亚磷酸盐能够显著减少马铃薯甲虫的数量,降低马铃薯甲虫的发病率;亚磷酸盐对马铃薯晚疫病有一定的抗病作用.亚磷酸盐能够减轻种薯块镰刀菌引起的干腐病,其中普通抗病品种施用亚磷酸钾和亚磷酸钙之后,病情指数平均分别减少55%和75%;在叶面肥喷施高浓度(2%和1.5%)亚磷酸盐情况下,高抗病品种马铃薯在14天后晚疫病发病率开始下降。

  作为水溶肥的生产原料,亚磷酸的溶解性大,可与钙、镁和钾反应生成亚磷酸盐,磷的浓度高,而亚磷酸盐被土壤矿物吸附固定的可能性比磷酸盐要小得多,能够增加土壤施肥区或滴灌滴头处磷的移动性;被作物叶片及根部快速吸收,通过木质部和韧皮部双渠道运输,加快营养在作物体内吸收与运输,进而使作物增产,是优秀的水溶肥原料。Tambascio等(2014)研究表明,施用亚磷酸钾能够增加马铃薯干物质含量。亚磷酸盐被氧化为磷酸盐才能被作物吸收利用,而其在空气中被氧化的速.较慢,因此具有一定的缓释性。Thao等(2009)通过水生蔬菜施用亚磷酸盐的试验结果表明,施用亚磷酸盐能够显著提高水生蔬菜地上部和根系中总磷、正磷酸盐以及亚磷酸盐的含量,并显著增加地上部与根系中正磷酸盐的浓度。

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