| 单词 | 世界尿素生产和使用发展动态 |
| 释义 | 【世界尿素生产和使用发展动态】 氮是维持生命活动的基本养分元素，它是植物组织中活跃的成分和原生质重要组成成分。植物对氮的需求量较大，由于一般农田土壤矿物部分不含氮，故土壤对作物氮素的保证率极低，必须通过施用氮肥才能满足高产作物对氮的需要。 世界上氮肥的生产一直朝向高浓度、高效益、不污染环境和便于机械化施用方向发展。50年代硝酸铵取代硫酸铵，70年代尿素取代硝酸铵。1988／1989世界肥料年度，共生产尿素3208．5万t，约占世界氮肥总产量的37．8%；生产硝酸铵1618．1万t，占19．1%；复合肥1223万t，占14．4%；硫酸铵378．7万t，占4．5%；其它品种2059．8万t，占24．3%。生产尿素最多的地区是亚洲、中东和南美。在这些地区尿素占氮肥总产量份额东欧为31．7%，中东为88．2%，东南亚为78．7%，非洲为40．4%，南美为60%。生产尿素较多的国家有美国，1977年尿素生产量占氮肥生产总量的10%，1980年上升为30%；中国80年代尿素生产量占氮肥生产总量的30．8%，预计到20世纪末将上升到60%。发达国家与发展中国家相比，又以发展中国家发展最快。发展中国家尿素生产总量约占氮肥生产总量的65%。近年，世界尿素贸易额保持稳定增长趋势。1980年，世界尿素贸易额为623万t氮，1984年为773万t氮，1986年804万t氮，1989年达934万t氮。自1773年罗雷(Rouelle)从尿的结晶离析中发现尿素，1828年韦赫勒(Wohler)用氰酸铵(NH4CNO)加热制得尿素，尿素始成为世界上第1个用无机化学方法制得的简单有机分子化合物。1928年，杜邦公司用氰氨化钙进行工业规模生产尿素。现代则以合成氨和二氧化碳为原料，经高温、(170～198C)高压在高压锅炉内直接反应生产尿素。反应的最初产物为氨基甲酸铵，然后经脱水、结晶造粒制成尿素。由工业生产的尿素含氮44%～46%，为目前世界固体氮肥品种中含氮量最高的品种。尿素虽为简单低分子有机化合物，但因施入土壤后不能合成腐殖物质和易于水解为碳酸铵，所以仍将其归属于无机铵态氮肥范畴。目前，世界生产的尿素主要用作肥料，其次用作饲料，再其次才用作工业原料。尿素具有优良的物理性能。据试验，尿素水解前，无论在水溶液、稀酸溶液或稀碱溶液中都较稳定，不会丧失养分。同时，尿素在贮、运过程中也不会像硝酸盐一样引起爆炸。另外，尿素不易潮解，颗粒硬度大，含氮浓度高，便于储、运和机械化施用，实为一种经济、结构合理的氮肥。尿素在为作物吸收利用之前，必须首先通过土壤尿素细菌分泌的脲酶催化，水解为铵盐或进一步通过硝化细菌经硝化作用将铵盐转变成硝酸盐。尿素的这种特性，使其具有缓慢供氮的性能，以满足作物生长发育过程中生理上对氮的持续需要。这即是尿素肥效表现比其它氮肥肥效较为稳长的缘故。在热带和亚热带地区，为利用这一特性，在尿素中添加脲酶抑制剂，使脲酶活性钝化以延缓尿素水解过程，从而达到延缓尿素供氮的目的。一般作物在生长过程中不仅需要氮，还需要磷、钾等多种养分。尿素含氮浓度高，性质稳定，适合与其它肥料复合与掺混，有利作物生长。如用尿素和磷酸铵复合成尿素磷酸铵，既能同时供应氮、磷，其氮、磷比又不像磷酸铵那样固定，可以任意调节；另外，它还可以降低施肥位点附近的H+浓度而减少氨的挥发损失。又如尿素一硫，极适于在缺硫土壤和喜硫作物上施用。西欧、美国和日本，还将尿素制成与大多数磷、钾肥颗粒相匹配的肥料或制成含有尿素和其它养分的溶液肥料，这既能平衡作物对养分的吸收，又能充分发挥养分间的互作效益，提高尿素的肥效。发展以尿素为基质的缓效肥料，可满足作物整个生育期对氮素养分的需要，它既具有化学氮肥的速效性，又具有有机肥料持续供氮的缓效性，因而能将尿素的损失减低到最小。据近期研究，在某些渗漏率高、日渗漏量为20mm的农田深施尿素，仍然避免不了尿素的大量淋失。同时，世界作物育种和栽培正朝向高产优质方向发展，而高产作物在获得高产之前，必须在生长发育过程中累积更多的光合产物，这势必延长其生育期和从土壤中不断吸取更多的氮素养分。另外，按作物生理需求持续供氮，还能避免供氮一时过多或过少引起的不良影响，因而也就能提高农产品的质量。目前，市场上供应的小批量生产和销售的以尿素为基质的缓效肥料，主要有由尿素衍生物制成的脲甲醛(CFU)、脲乙醛(CPV)、异丁叉二脲(TBDC)和丁烯叉二脲(CDV)；包裹尿素的肥料，有裹硫尿素(SCV)、大颗粒裹硫尿素(GSCV)和硅、钙胶粒尿素(SLCV)；尿素压粒肥料，有大粒尿素(Fg－SCV)和压块尿素(BSCV)。研究和鉴定表明，用价格较低廉的硫涂层和改变涂硫层厚度，看来有希望克服目前缓效肥生产成本高、供氮过于迟缓等缺陷。在欧洲起始发现尿素有许多不良的农艺性状。1939年，德国Limburagerhof试验站首先发现表施尿素能造成氨的挥发损失。据英国和荷兰试验，表施尿素的利用率仅为硝酸铵的80%～85%。此后发现将尿素与土层混和或在耕作前施用尿素则其肥效与硝酸铵相当，并和硝酸铵一样速效。后者是因为尿素在它能被农作物吸收利用前，必须转化为铵盐或硝酸盐。但在欧洲早春的冻土带，尿素转化为铵盐和硝酸盐极为缓慢，因而，在欧洲尿素被称为缓效肥。另外，德国的试验还表明，若施用尿素不当，施用过量或施肥不匀能使小麦籽实产量减少。在热带、亚热带和温带大多数植稻国家，大部分水稻都在淹水缺氧条件下生长，由于硝酸盐在淹水稻田中极不稳定，易于淋失和造成脱氮损失，不论用作基肥或追肥其肥效均不及铵肥。在日本还发现施用硫酸铵能导致硫化还原产物对水稻根系的危害。因而，日本水田的氮肥品种主要为尿素和氯化铵。另外，由于这些地区植稻期间气温较高，尿素水解迅速，也不致延误尿素的肥效。在美国，认为尿素具有一定的植物毒性，特别是将尿素靠近种子施用时，尿素水解过程中产生的高浓度氨，以及生产尿素过程中在高温(150～160℃)条件下尿素能部分缩合成缩二脲或形成异构体氰酸氨等毒物。因而在美国不主张采用尿素与种子接触或靠近种子的施肥方法；此后，发现将种子与尿素间隔适当距离约3～5cm，即可消除尿素的毒害。我国氮肥品种一直以碳酸氢铵为主，同时我国也是世界上唯一使用这种肥料的国家。很早就进行过土壤对碳铵吸附和减少碳铵中氨挥发损失的深施方法的研究。在深施条件下，发现碳铵的肥效与其它大多数氮肥品种的肥效相当。而尿素经水解生成的碳酸铵实与碳酸氢铵属同一性质。因而，在土壤深层，无论是尿素水解生成的碳酸铵和碳铵中的铵都能为土壤胶体牢固吸附，同时尿素在水解前具有的许多优点，又正是碳铵的致命弱点，特别是尿素易于随水移动的特性，目前在中国以水带肥深施方法得到广泛运用，在很大程度上简化了尿素深施技术。一般认为施用氮肥的损失主要是氨的挥发，其次才是淋失和反硝化作用造成的脱氮损失。尿素特别易于遭受氨的挥发损失。据研究，尿素氨的挥发损失为10%～60%，损失数量主要取决于施用条件。(1)尿素经脲酶催化水解生成碳酸铵，其化学性质极不稳定，容易分解成挥发性氨和二氧化碳。(2)尿素为浓缩氮肥，尿素水解产氨过程因质子化作用，能在施肥位点附近形成高浓度氨，从而提高施肥位点附近土壤的H+浓度，促进氨的挥发损失。这是为什么在H+浓度＞10－7mol／L的土壤上表层施用尿素比施用硫酸铵氨的挥发损失更为严重的重要原因。(3)水田多呈中性反应，同时据国际水稻研究所(IRRI)和国际肥料研究中心(IFDC)协作研究，由于水田表面生长有藻类，施用尿素有利于藻类繁殖，当藻类白天营光合作用时，需从田面水中吸收大量碳酸，因而也会促使田面水中H+浓度下降和促进氨的挥发。另外，尿素为一易于随水移动的养分，在有水层存在的条件下，尿素多分布在田面水层中，也易造成氨的挥发损失。因而，大多数东南亚国家认为，在淹水层中撒施尿素实质上是一种浪费。用作叶面肥和反刍动物补充饲料 用尿素作叶面肥，尿素氮的回收率高达80%以上；同时，通过叶面施肥还能促进根系发育和扩大根系对土壤固定铵的吸收。但由于根外施肥的施氮量受到很大限制，目前正在研究喷施大剂量氮而又不致损伤作物的可能性，看来与其他养分配合或采用与喷灌相结合的方法很有希望。用尿素代替部分蛋白质作牛、羊的食料是一种节约蛋白质饲料的好方法。这是因为反刍动物的瘤胃中含有大量尿素细菌能分泌的脲酶，脲酶则能催化尿素水解为氨，瘤胃中的微生物可以以氨作为氮源大量繁殖，但当微生物一旦进入皱胃，又能被皱胃分泌的酸杀死，死亡微生物的残体即能以菌体蛋白质被牛、羊消化。尿素易于淋失 尿素极易溶解于水，尿素在水中的溶解度随温度升高而增加。尿素在水解前以分子态溶解在土壤溶液中，其电离度极小。尽管土壤中的粘土矿物和有机质能吸附呈分子态的尿素，但这种吸附是靠氮键相结合，其吸附力仅约20%，在流动的雨水或灌溉水中很容易断键。通常尿素被视作一种不易被土壤胶体吸附和易于流动的养分。因而，尿素在水田施用条件下极易淋失。尿素易于随水移动至土壤深层 尿素极易溶于水和随水移动的特性，也有有利的一面，那就是可以使尿素随水移动至土壤深层，而能起到深层施用氮肥的作用。土壤胶体对尿素的吸附 尿素在土壤中一经转化为碳酸铵，由于其形成的强碱环境能促使土壤溶液中的钙、镁离子沉淀。借助土壤溶液中钙、镁离子与土壤胶体上被吸附的钙、镁离子间的动态平衡作用，能使土壤胶体上被吸附的钙、镁离子不断解释出来，而能空出更多的吸附位来吸持铵离子。这可能是土壤胶体吸附尿素水解产生的铵比土壤胶体对其它铵肥中的铵更为牢固的原因。这种作用一方面能使尿素免于淋失，另一方面能在较大程度上减轻氨的挥发和抑制由微生物引起的硝化反应，又能对作物起到缓冲供氮的作用。已知水稻为一嗜铵作物。这大概是尿素特别适宜于水田，同时也是为什么至今世界上大多数植稻国家特别喜欢用尿素作为水稻主要氮源的真实原因所在。但由于硝化细菌和脲酶主要分布在水田表层，表施尿素即能使产生的这种有益作用减低到最小。倘若能将尿素施入土壤深层，则更能充分发挥这一有益作用。尿素的有效施用技术有：(1)深施法：在水田应首先排干水，然后撒施尿素，随即将尿素翻入耕层；也可采用机械将尿素施入土壤深层；或采用以水带肥的方法，通过灌水让尿素随水渗入土壤深层。但无论采用哪种方法，深施尿素后均忌马上灌水，否则会使尿素重新上移至表层或表面水中；应当在尿素渗入深层并全部被水解为碳酸铵后再灌水，在这种条件下，还能充分发挥土层和淹水层的淹闭保氮作用。在旱土上则应先开沟将尿素深施于沟底，然后随即覆土2～5cm，或经条施覆土后随即浇水，但切忌浇水过量或采用漫灌方法，以免尿素随水移出耕层。在石灰性土壤上施用尿素，更应采用深施方法，并适当增加深施深度。(2)分施法：分施氮肥能在更大程度上满足作物对氮素营养的生理需求。同时在作物根系相当发达的中后期追肥，能明显提高作物对氮素的吸收。特别是水田繁茂生长的稻丛还能抑制藻类的生长，减轻地表(旱地)和水面(水田)蒸发以及降温等作用，从而能使中后期追施尿素的损失减低到最小。分施法，一般采用基肥深施，前、中和后期撒施方法。基肥主要采用深施法，倘若前期追肥也能通过撒施后耘田(水田)和中耕(旱土)，使尿素充分与耕层混合的施肥方法，或采用以水带肥深施法，则更能提高尿素的肥效。尿素基肥用量一般以每公顷150～300kg为宜，追施以每公顷用量35～150kg为宜。(湖南省土壤肥料研究所廖兴其撰) |
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