（注：本文5200多字，阅读估计需要10分钟），今天小编就来聊一聊关于尿素肥料原理?接下来我们就一起去研究一下吧!
尿素肥料原理
（注：本文5200多字，阅读估计需要10分钟）
前言：尿素是化学合成的有机肥料的代表品种，而尿素这个有机物质最初在农业中应用的来源是来源于人畜的尿液。自古以来，在农业中把尿作为肥料来使用，而尿里面的主要成分为尿素（尿的全氮素中，人尿约80-90%、牛尿约30%、马尿约75%、猪尿约27%左右为尿素态氮素，也许是因为在尿液中作为主要成分，因此被这种含氮的有机物称为尿素），所以可以说尿素是人类最古老的一种肥料。而尿里发现尿素，是1773年叫罗雷（Rouelle）的人，从人尿中把它提取出来，这些尿素生成的原因，是作为蛋白质代谢的产物而生成的。而本文所涉及的尿素，并不是从这些天然的尿素来源中提取出来，而是通过化学方法人工合成的，象白砂糖一样，漂亮又干净，而这种肥料，成为现代农业化学肥料最重要的部分。尿素从最初的1828年，武勒在其实验室用氰酸铵加热制成了尿素，这是历史上非常有名的事情，因为这个试验的成功，初步证明了从无机物中也能用人工合成有机物。当然大量使有尿素作为农业中的肥料是在第一次世界大战后。二次世界大战后，兴起的化学工业能大量生产尿素，并成为规模化农业发展最重要的基础之一。然而到今天，化肥的过量使用成为农业生产和环境污染重要的一个方面，在对于农产品质量提升的要求中，化肥往往被认为是一个不好的内容，特别是消费升级后，对于化肥的一种偏见也正在形成，而正确认识化肥，特别是化肥中的最重要的一个成员-尿素，为我们生产者和消费者的正确的认识是具有较好的作用，虽然本系列比较专业，但这也是编辑本系列文章的主要目的。
本系列文章分五篇来介绍尿素，分别为：（一）尿素的一般性质和尿素肥料的特性；（二）、认识尿素副产物碳酸；（三）尿素与各类肥料的配合；（四）尿素的土壤施用;（五）尿素在根外追肥上的利用。
虽然在中专时学过土壤肥料学，但并不是很专业，因此本系列的文章主要还是以抄为主，所抄的书籍为：鎌仓武富著马复祥译的《尿素肥料详说》，由于该书成于上世纪50年代，因此在有些方面的研究是欠缺的，欢迎对此进行补充和更正，不胜感谢。
第一篇：尿素的一般性质和尿素肥料的特性
我自认为尿素是一个有机化合物的概念，而尿素肥料是一种肥料的概念，这里还是有所差别的，因为在观察一般性质时，作为化合物或有机物往往从纯粹的理化方面来看，而一旦成为化肥，那么就有了一个前提，其性质以肥料使用这个场景来考虑，主要了解其在土壤中的分解、吸着及被作物吸收的一般情况。
一、尿素的一般性质
纯粹的尿素，其分子式为（NH2）2CO2，是含氮 46.65%、碳20%、氧26.64%、氢6.71%的有机物。而肥料用尿素是保证氮含量46%的氮素肥料。尿素的一般性质如下：
（1）色。尿素的纯品为白色，肥料用的有稍带淡粉红色，这个颜色是由于制造过程中，溶有重金属（多数为铁，这种颜色以前有，现在基本不会出现），它的含量极其微少。
（2）气味。尿素是没有气味，稍有凉的感觉。这种凉的感觉，是由于尿素溶解时吸收热量有关，尿素对水的溶解热为57.8卡/克，这种凉的感觉不大。
（3）形状。尿素的结晶体，为针状或棱柱状。成作为肥料，往往进行了造粒，形成如粟米粒大小，为颗粒状。
（4）比重。尿素为有机物，所以它的比重一般比较轻，一般我们常见的粒状尿素真比重为1.40，而假比重为0.75，确实比较轻，同时容重也比较轻。因此尿素一袋重量为40kg。
（5）溶解度。尿素有易溶于水的性质，在20℃时，每100克水可溶解尿素105克，所以当尿素施用于土壤中时，只要少量的水分也会很好的溶解，在土中扩散，不仅容易被作物吸收，并且也适用于进行根外追肥。
（6）吸湿性。尿素放置于空气中时，具有吸收空气中水分而潮解的吸湿性。当然这个吸湿性也不是终年都会吸湿，尿素的吸湿性，仅在温度超过20℃以上，湿度超过80%以上时才会发生，一般被密封时不会发生吸湿。另外尿素与其它肥料混合时，吸湿性都会增强，因此应尽快使用。
（7）电离度。尿素作为有机物，几乎不电解，只有1.5x10-4（25℃），也就是说只有10万分之15的电离成为（NH2-）态的阴离子。因此将尿素施于土壤时，似不被土壤吸着，而直接溶解于土壤水中。尿素在土壤中的吸附，虽然不是通过离子形式，而是通过土壤对水分的吸着的方式吸着。并且尿素在土壤中，由于微生物作用，非常容易分解为碳酸铵，而碳酸铵是非常容易电离，能很好的被土粒吸附。
（8）主要成分。尿素的主成为是所谓尿素态氮素的有机态氮素。纯品含量为46.65%，根据肥料一般是要求含量为45-46%，是所有氮素类肥料含氮量最高的，尿素可以直接被作用吸收利用，在土壤中也容易被微生物分解，主要成为为氨或硝酸而被利用，它的肥效类似于天然的有机肥料，即于自古以来尿液中的主要成分一样。
（9）副成分。尿素的主要副成分为碳酸，这是尿素肥料的一个重要特征，含碳酸46.65%，这个含量与氮的含量相等。所以施入土壤中后，氮被吸收后而一部分转化为CO2，从而有助于光合作用中二氧化碳的供应，部分残留在土壤中，其形成的碳酸（H2CO3）可以使不溶的磷酸、钾、钙、镁、锰、铁等溶解，而变成可吸收态，对作物生长是有利的。而且碳酸作为弱酸，不会象硫酸铵的硫酸或氯化铵中的氯那样，容易造成土壤酸化，同时使代换性盐基硫失，并导致土壤瘠薄的情况不多，相对来说悄素中的碳酸是无害的，因为碳酸可以很容易分解为二氧化碳和水。另一个副成分是缩二脲，这种含量很低，因此在使用中不会成为问题。
（10）反应。尿素是完全中性的肥料，这是尿素的又一重要特征。因为尿素是和弱酸性的碳酸相结合，并且碳酸的一部分，成为CO2向空气中发散，一部分留在土壤中。正如上面所说，碳酸是一种弱酸，不致于土壤的强烈酸化，因此虽然连续使用，也不会破坏土壤。
（11）化合物的生成。尿素容易和直链的碳水化合物结合，成为结晶状附加化合物，因此将尿素施入土壤中，因腐植质的慧而流失很少。另外尿素还能于多种无机化合物形成复盐，如硝酸钼、硫酸镁、磷酸一钙等。
（12）有害性。尿素的有害性一般来自于过量使用造成的伤害，然而对于所有肥料或化合物来说，过量使用均会形成不良的后果。
（13）其它。由于尿素喷射叶面后，烧叶子程度小，不易引起原生质的分离，而且在引起原生质分离后，恢复也快，渗透性强，容易通过细胞膜和容易蛋白化等性质，可以作为根外追肥的肥料。另外尿素在反刍动物的第一胃中，可以成为微生物氮素的来源，簇能作为这些动物的蛋白饮料。
从上述的这些性质来看，尿素作为氮素补充肥料具有非常好的性质，虽然是有机物，但我认为不是有机肥，尿素还是作为化学肥料来看待。
二、尿素肥料的特性
如上所述，尿素肥料是为含氮量高达46%的肥料，所以运送方便，使用简单；其氮素是以尿素态的有机质氮素，肥效持久；它的副成分为碳酸，不仅不破坏土壤，反而在土壤中增进磷、钾、镁、钙等的有效性，同时助力于光合作用的碳供应等，作为肥料几乎找不出浪费的地方，这也是尿素作为最基础的化肥而广泛使用的重要因素。尿素可以以原形被作物吸收，但尿素作为肥料一旦施于土壤中，立即受土壤微生物的作用而被分解。下面我们了解下尿素在土壤中的分解、吸着和吸收的一些情况。
1、尿素在土壤中的分解
尿素在土壤中的分解，一般先进行氨分解，再进行硝酸分解。
（1）尿素在土壤中的氨分解（即氨化），指的是尿素被施入土壤后，在土壤微生物分泌的尿素分解酶（Ureaes），在土壤中水和二氧化碳的作用下，生成碳酸按或重碳酸铵。
-在土壤中碳酸少时：
（NH2）2CO2 2H2O → (NH4)2CO3 14.3Cal
-在土壤中碳酸多的时候（一般这种情况比较多）
（NH2）2CO2 2H2O H2CO3→ 2(NH4)HCO3 14.3Cal
在分解尿素的土壤微生物种类，分解力最旺盛的一群细菌，称这尿素分解菌，当然能分解尿素的，不单限于尿素分解菌，包括普通的蛋白分解菌、根瘤菌、丝状菌、放线菌、连酵母菌也会广泛的参与这种作用。而分解的速度与微生物的数量与活动力有关，一般情况下，微生物越多，活力越旺盛，尿素分解就越快。对于氨化的趋势的研究很多，这里主要说下有关的趋势：
1.1、不同土壤类型中：随着土壤粘粒的增加，分解也增加，这可能于砂土中一般含粘粒和腐植质少有关，因而也与微生物少有关，而粘土相对来说较为肥沃，微生物多有关。
1.2、关于土壤温度：温度对尿素分解影响极大，主要被认为由于土壤微生物的数量及活动力与温度关系较大，温度高则分解快，相反则慢。
1.3、土壤中水分的多少：一般低温时，旱田状态分解快，而在高温时，水田状态分解快。
1.4、土壤酸碱度：土壤的PH值对于土壤微生物的种类和数量有显著的影响，一般情况下PH值在7左右时，对于尿素分解菌繁殖最适合，分解氨化也最快，因此在酸性土壤中，使用石灰矫正，可以促进尿素的分解。
概括上面的这些趋势，总的来说，尿素在土壤中的分解，显著地受土性、土壤的肥沃度、水分、有机质多少以及温度等影响。尿素分解，是由于土壤微生物的作用，而微生物是以尿素为氮素营养的来源，因此，需要能量来源的碳素源，所以土壤中有机质的存在，是绝对必要的，在有机质少或有机质不好的土壤中，为促进尿素分解，最好同时应用堆肥。而如果使用没有腐熟或碳氮比（C/N）高的堆肥，可能存在氮的固定多而残留下来氨较少的情况。分解出来的氨，在水田的状态下，往往被土壤吸着，不大会流失，安全的保存着。而旱地状态下，如冬季施用可以留到翌年的2-3月，夏季则可以保存一个月左右氨即被硝化而消失。为促进尿素的氨化，可以加入5-10%的大豆的粉末，因为大豆含有0.012%尿素分解酶，混合施入后，可以使尿素容易氨化。
（2）、尿素在土壤中的硝化分解（硝化）
施入土壤中的尿素，如前所述，在土壤微生物的作用下，先分解为碳酸和氨。氨在水田状态下，因空气中氧被水隔断，所以除去空气影响的表层数毫米以后，就原状不变地保存下来。而表面的一层因为空气存在，以致氨因土壤中生存的硝化细菌的硝化作用，而向硝酸转变。
硝化作用按二个阶段进行，先由亚硝酸菌将氨变为亚硝酸，再由硝酸菌将亚硝酸变为硝酸，这个过程的化学式如下：
2NH3 3O2 → 2HNO2 2H2O 156.8Cal
2HNO2 O2 → 2HNO3 37.6Cal
由于硝化作用也是由于亚硝酸菌及硝酸菌的作用，所以也受土性、肥沃度、PH值、水分、温度等影响。在这里面，影响最大的是温度和酸碱度，温度或高（40℃）或低（4℃以下）硝化都较缓慢，而以30℃为最高。在酸碱度上，硝化菌的最适宜PH值 为中性或微碱性，所以矫正土壤的酸性，在促进硝化作用上，有很大好处的，至于土壤水分，少了就有害硝化细菌的发育，多了因氧的不足硝化就慢，所以最适宜的条件是土壤水分含量在50-60%。从时间上看，可以认为在旱地状态下，大约在夏季只要经过一个月，就能全部硝化，而冬季则需要2-3月，此外在硝化细菌的繁殖上，据说如磷酸、钙、铁、锰、铜是必要的，如果这类物质不足，硝化就慢，而且并不限于尿素这类氮源。另外值得注意的是，尿素的分解过程，于菜子饼（植物源氮白肥料）、鱼粉（运物源氮白肥料）相似，这是由于尿素是有机质的原因，因此单从氮素成分来看，可以用尿素来代替有机肥中的氮素的不足，这也是在堆肥过程中，加入尿素可以有效地提升整体堆肥的氮素水平和质量，而这种氮素水平的提升，可以看成堆肥中增加高氮的材料而增加的氮相同，这就有利于通过较低的成本来制作较高肥效地堆肥提供了一个可行性。
2、尿素在土壤中的吸着（吸附）
尿素为有机物，只有10万分之15的电离，而且电离是以NH2-离子，往往被认为以离子态的吸附是很少的，但在普通土壤中，大约有20%的施用量被吸着，这种吸着主要是和土壤中的粘土、腐植质、代换性钙等发生着一些关系，推测也许是由于分子吸着或者由于它忆变成了附加化合物的关系。因此土壤吸附尿素和氨吸附土壤，在机制上是不同的。尿素在土壤中分解成碳酸铵或重碳酸铵，溶于土壤中水中，即会分解，生成氢氧根离子，就增加了土壤粒子的阴离子，从而增大了土壤粒子的氨吸着力，因此尿素的氨，会更多的被土壤粒子吸附。由于氨的土壤吸着强，因此比其它肥料的流失也就少。虽然氨在土壤中不致于挥发，但尿素为高氮肥料，如果大量使用或施用于表面，或者在土壤PH值较高时，就不有不考虑氨的挥发。在实际的施肥时，因土壤性及风速、温度等有所不同，一般为2-3%，至多也没会超过5%，因此尿素的氨挥发还是少的，这主要是因为尿素分解氨化后，土壤对氨的吸附作用比较高的原因有关。
3、植物对尿素的吸收
前面说过尿素原状也可以被作物吸收利用，然而施于土中的悄素，往往立即被土壤微生物分解，在水田状态成为氨，在旱田状态虽然氨也能被吸收，但主要是成为硝酸才被吸收利用。
在还原下的水田，若连用含硫酸的肥料，则由此而发生的硫化氢，引起铁的流失、根的障碍；终至阻碍作物生育，而尿素为无硫酸的肥料，所以不致引起根的障害，不仅使氨的吸收良好，并因副成分为碳酸，可改善磷酸、钾、钙、镁、硅等吸收。而在旱田作物对尿素的吸收，是以土壤紧密吸着保持的氨逐渐硝化为主，因此氮素的肥效有持续性，副成分为碳酸（二氧化碳），也会参与作用，使钾、磷、钙、镁很好吸收，使作物健壮，并提升品质。在这里，尿素主要是分解后表现肥效的，因此如果担心肥效迟缓，但需要注意的不，尿素的分解，即使在冬季，最迟10天左右被分解，夏季则几天就全部分解，所以不能认为肥效那么迟缓。因此从这里可以看到，在尿素作为追肥时，应该注意施用时间的相关气候条件，并对于土壤条件进行了解 ，从而可以基本撑握到施肥的时间，并提升肥效。
（下篇：认识尿素（二）认识尿素的副产物碳酸）
作者简介：邱立军 浙江舟山人 定海区农技推广人员。
