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化肥的基础知识
一切生物必须有适宜的生活条件，才能维持其生命活动。作物生长发育需要养分、光照、水分、空气、热量（温度）和机械支持（扎根）等条件。作物之需养分，犹如人类生存需要食物一样。作物生长需要多种养分，缺乏某种养分就生长不好，没有必需的养分更无法生长。这些养分来源于自然循环和人工制备。
第一节 作物养分的功能和作用
一、作物正常生长的必需养分
目前各国科学家公认，确定一作物必需的养分应符和三个条件：第一，对所有作物的生长发育过程都是不可缺少的。缺少某些养分，作物就不能完成其生长过程，即有种子萌发到开花结果，形成种子的生长周期。第二，缺乏这些养分时，作物会表现出特有的症状，其他养分不能完全代替其作用，而只有补施这种养分后，症状才会减轻或消失。第三，这种养分必须对作物起到直接营养作用，而不是起间接改善环境条件的作用。
用化学分析方法，发现作物体内有很多化学元素。目前国际上公认的有16种主要化学元素，如表1-1-1-1所列。
某些养分只对一些作物的生长有一定作用，如钠对纤维作物、硅对水稻等禾谷类作物、碘对紫云英，这些称为有益养分元素，而不是一般作物生长发育所必需。
随着科学的发展和实验技术的改进，可以预计将会发现更多的化学元素成为作物生长的必需养分。
对作物所需的养分，由于需要量的不同，可以分为主要养分、次要养分和微量养分三种。需要量最多的养分元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾，它们在作物体干物质中，一般占有百分之几到百分之几十，故称之为大量元素，其中氮、磷、钾常称为作物三要素（亦称主要养分）。作物体内较少的养分有锌、铁、锰、硼、铜、钼、氯等，它们在作物体干物质内，仅占万分之几到百分之几，甚至痕迹，故称为微量元素（亦称微量养分）。介于两者之间的，如钙、镁、硫等养分元素，在作物体内一般占百分之几到千分之几，故称中量元素（亦称次要养分）。
表1-1-1-1作物体内必需的营养元素
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序 号 |
化学 元 素 |
占作物
%（干） |
来 源 |
序号 |
化学 元 素 |
占作物
%（干） |
来 源 |
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1 |
碳（C） |
45.0 |
空气和水 |
9 |
镁（Mg） |
0.3 |
土壤中吸收 |
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2 |
氧（O） |
43.0 |
空气和水 |
10 |
锰（Mn） |
0.05 |
土壤中吸收 |
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3 |
氢（H） |
6.5 |
空气和水 |
11 |
铁（Fe） |
0.02 |
土壤中吸收 |
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4 |
氮（N） |
2.0 |
土壤中吸收，豆类作物固定空气中氮 |
12 |
锌（Zn） |
0.01 |
土壤中吸收 |
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5 |
钾（K） |
1.5 |
土壤中吸收 |
13 |
硼（B） |
0.005 |
土壤中吸收 |
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6 |
钙（Ca） |
0.6 |
土壤中吸收 |
14 |
铜（Cu） |
0.001 |
土壤中吸收 |
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7 |
磷（P） |
0.5 |
土壤中吸收 |
15 |
钼（Mo） |
0.0001 |
土壤中吸收 |
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8 |
硫（S） |
0.5 |
土壤中吸收 |
16 |
氯（C1） |
痕迹 |
土壤中吸收 |
这些养分元素中，碳、氢、氧是构成作物的最主要的元素，通常占作物体干物质总重量的94%左右，它们通常可以从空气和水中获得。氮素占作物体干物质总重量得2%左右，除豆类作物可以从空气中固定一定数量的氮素外，一般作物主要从土壤中获得氮素。其余养分元素均包括在作物体干物质总重量的4%左右的灰分之中，他们都来自土壤。
二、养分的生理功能
尽管作物分析出的养分含量差别如此之大，但它们对作物的生长发育却担负着不同生理功能。从作物养分角度来说，它们在作物体内所起的生理作用都是同等重要的，各种养分之间一般也是不可相互代替的，这对科学施肥具有重要的意义。
（一） 主要养分
1、 碳、氢、氧
碳、氢、氧在作物体内含量多达干物质的90%以上，其中以碳素为最多，约占干物质总量的45%左右。这三种养分主要通过光合作用从空气中取得。作物体内各种重要有机化合物，如碳水化合物、蛋白质、脂肪、有机酸等，主要都是由它们构成的。光合作用的最初产物——糖，是一种最简单的碳水化合物，它是作物呼吸作用的基本原料，是一切代谢作用所需能量的提供者。在作物体内合成各种其它有机化合物也需要以糖作为基础原料，再进一步形成复杂的淀粉、纤维等。
氢、氧在作物体内参与生物氧化和还原过程，并起重要作用。
2、氮
氮是作物体内许多重要有机化合物的主要组分之一，蛋白质、叶绿素、酶、纤维素、生物碱的元素组成中都含有氮素。
(1)蛋白质是生命的基础：蛋白质中氮素是一个基本成分，平均含氮量约为16%~18%。由于每个细胞中都含有蛋白质，因此氮素就直接参与每个细胞的生命活动。
(2)氮素是叶绿素的组成元素之一：叶绿素α和叶绿素β都含有氮素。绿色作物通过叶绿素吸收太阳能将空气中的CO2和土壤中吸收的水分合成为作物体内最基本的有机物质——糖。
(3)氮素是作物体内多种酶的组成：酶是细胞进行物质代谢最重要的调节者，酶在作物体内对各种代谢过程具有催化作用。生活细胞中的许多化学反应的方向和速度都由酶系统控制，酶使反应和阶段有条不紊地进行。氮素是以酶的形式对作物代谢长生积极的影响。
(4)氮素是一些维生素和生物碱的组分：如维生素B1、B2、B6 以及烟碱、茶碱等都含有氮素。
3：磷
磷在作物体内的含量除C、H、O以外，仅次于N、K，一般在种子中含量最高。作物体内许多重要的有机化合物都含有磷，有些化合物中虽然不含磷，但在其形成和转化过程中，必须有磷参加，如糖和脂肪的代谢过程。
(1)磷是作物体内细胞的组分，存在于染色体内，使细胞分裂和组织发育不可的物质。细胞核和原生质的主要成分是核蛋白，核酸是核蛋白的重要组分，磷又是核酸的主要组分，这些物质对作物生长发育和代谢作用都极为重要。核酸是携带遗传特性的物质。磷对于根系伸长有良好作用，特别是在作物生长初期，磷又促进根系发育、幼苗健壮生长以及新器官形成等作用。在作物生育期间，充分供给磷素，既有利于细胞分裂、增殖，又有利于保持优良品种的遗传特性。
(2)磷脂是重要含磷有机物，作物体内的磷肥类化合物很多，如植素是环已磷酸酯的钙镁盐，使作物体内储存的一种磷的形态，较多地积累与作物的种子内。在种子萌发以后，它可以水解，释放出磷酸供幼苗利用。
(3)磷肥和糖脂、胆固醇等膜质物质一起构成原子质的生物膜，它是物质出入细胞的门户，并对出入的物质有选择性，几乎所有的生命活动都与膜有关。
（4）植物体内还有很多含磷化合物，如腺苷三磷酸［简称腺三磷（ATP）］、各种脱氢酶、氨基转移酶、辅酶等。腺三磷式高能磷酸化合物，当水解时可释放大量的能量，供作物生长、运行、合成以及代谢等方面的需要。当作物光合作用中有多余能量时，可由腺三磷贮存起来。
（5）磷参与作物体内的碳水化合物、含氮化合物、脂肪等代谢作用。在代谢过程中，磷酸转化成多种含酸有机化合物，如在碳水化合物代谢中，磷酸参与光合磷酸化作用，将日光能转化为化学能，，并合成光合作用的产物——糖。这些简单的碳水化合物在作物体内运送并进一步合成蔗糖、淀粉以及纤维素等，都须有磷参与。施用磷肥有利于作物体内干物质的积累，对谷物的籽粒饱满，对块根、块茎作物合成并积累淀粉，对浆果、甜菜中积累糖分，都有良好的作用。
（6）磷是氮素代谢过程中一些酶的组分，对氮化合物的代谢十分重要。转氨酶的辅酶中就含有磷酸。对转氨酶催化氨基的转移、促进氨基化和脱氨基以及氨基转移等，磷都起作用。合成蛋白除了氮素外，还需要有机酸，它是作物呼吸作用的产物，所需的能量也是呼吸作用中产生的，而作物的呼吸作用离不开磷。
（7）脂肪是由糖转化而来的，需要在磷的参与下进行。施用磷肥对提高油料作物产量和种子含油量具有明显的作用。
（8）磷能提高作物的抗逆性和适应性。磷能提高细胞中原生质胶体的水合程度和细胞结构的充水性，增强原生质胶体持水能力，使水分不易丧失。磷能促进根系发育，使根伸入较深的湿润土层中吸收水分，因而可以提高作物的抗旱能力。
（9）磷能提高作物体内可溶性糖的含量，使细胞原生质的冰点下降，因此含可溶性糖较多的作物能在较低温度下保持原生物质处于正常状态，增强抗寒能力。对越冬作物增施磷肥可以减轻冻害，有利于安全过冬。
（10）增加磷素，可提高作物体内无机态磷酸盐的含量，这种无机态磷酸盐主要以磷酸二氢钾和磷酸氢二钾形态存在，他们在细胞里起缓冲作用，使原生质在酸碱度保持在比较稳定的范围，有利于作物的正常生长和发育。磷酸二氢钾在碱性条件下形成磷酸氢二钾，可减缓变碱程度；磷酸氢二钾在酸性条件下形成磷酸二氢钾，可减缓变酸程度。
缓冲作用在pH 6~8范围内最强。碱性土上施用磷肥，可以提高作物的抗碱能力。
（11）磷在作物内常向生长发育旺盛的位部移动。在生长后期，大量磷酸化的葡萄糖逐步合成淀粉，释放出无机磷酸盐，它可与环已六醇结合成植酸，贮于种子里，供种子萌发和幼苗生长其利用。这样既有利于淀粉的形成，又可为后代贮存必要的养分。 （12）新吸收的磷酸盐经常向代谢作用旺盛的幼嫩部分集中，当作物生长并形成更幼嫩组织时，它又会向新生的组织运转，如此多次转移。在作物生长后期，大部分磷酸盐从茎叶转到种子中去。磷在作物体内的转移和再分配的能力比氮素要高，因此作物吸收磷的时间越早，对作物生长所发挥的作用越长。磷肥作为种肥进早供给作物吸收利用，既能促进根系发育，又可提高磷的再利用率。
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