7.3 常用化学氮肥的种类、性质和施用
氮肥工业一般以空气中的氮气（N2）和燃料（煤、石油、天然气）中的氢气（H2）为原料，在高温、高压和催化条件下合成氨，再经多种氨加工流程，生产各种商品氮肥。合成氨的基本反应如下：
合成的氨可直接作氮肥施用，也是加工其它氮肥的基本原料。氨在常温常压是气体，部分理化性质如表7-2。
20世纪60年代以来，美国的肥料以液氨和由液氨配制的流体复混肥比例较高，西欧、前苏联生产硝铵较多，中国、日本以及多数发展中国家主要发展尿素。1995年我国的氮肥结构中，碳酸氢铵氮899.7×104吨，占总产量的48.4%；尿素氮805.7×104吨，占43.4%，其余的含氮肥料包括：氯化铵、硝酸铵、磷铵、硝酸磷肥、硫酸铵、氨水等一共151.4×104吨，占8.2%。
表7-2 氨的部分理化性质
）性质
氨（NH
3
分子量17.03
含N，% 82.0
沸点-33.4℃
冰点-77.7℃
液体密度637.8g/L(0℃)
蒸气密度0.708g/L(0℃)
气化热 4.42kJ/g(-33.4℃)
对化学氮肥来说，有不同的分类方法。最常用的是按含氮基团进行分类。据此，可以将化学氮肥分为铵（氨）态氮肥、硝态（硝铵态）氮肥、酰胺态氮肥、氰氨态氮肥四类。通过各种物理和化学方法可将肥料加工成缓释的长效肥料，由于其性质有别于一般化学肥料，故也将之作为一类肥料加以介绍。
7.3.1 铵（氨）态氮肥
养分标明量为铵盐（氨）形态氮的单质氮肥称为铵（氨）态氮肥。如碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨等。它们的共同点包括：（1）易溶于水，作物能直接吸收利用，肥效快速；（2）肥料中的铵离子解离后能与土壤胶体上的交换态阳离子交换而被吸附在胶粒上，在土壤中移动性不大，不易流失；（3）在碱性环境中易分解释放出氨气，尤其是液态氮肥和不稳定的固态氮肥本身就易挥发，与碱性物质接触后挥发损失加剧；（4）在通气条件良好的土壤中，铵（氨）态氮可进行硝化作用，转化为硝态氮，使化肥氮易遭流失和反硝化损失。
7.3.1.1 碳酸氢铵（ammonium bicarbonate）
碳酸氢铵简称碳铵。自1958年我国第一套小型生产装置试产以来，已生产了近半个世纪，一直是我国主要的氮肥品种。到1995年，年产量达899.7×104吨，占氮肥总产量的48.4%，仍居各氮肥品种之首。其主要成分的分子式为NH4HCO3，含氮17%左右。碳铵是一种无色或白色化合物，呈粒状、板状、粉状或柱状细结晶，比重1.57，容重0.75，易溶于水，0℃时的溶解度为11%，20℃时为21%，40℃时为35%。
碳铵是酸式碳酸盐。由于碳酸是一种极弱的酸，常温下氨是一个活泼的气体分子。二者结合生成的碳铵分子极不稳定，即使在常温（20℃）条件下，也很易分解为氨、二氧化碳和水。其反应式为：
由该反应式可见，碳铵分解的过程是一个损失氮素和加速潮解的过程，是造成贮藏期间碳铵结块和施用后可能灼伤作物的基本原因。影响碳铵分解的因素主要是温度和肥料本身的含水量。随着温度的升高，由碳铵分解的三个组分，将迅速提高其蒸汽分压（表7-3）10℃时的碳铵蒸气分压仅为0.171千帕，占正常大气压101千帕的0.17%，此时碳铵分解很慢。20℃时，碳铵蒸汽分压上升到0.597千帕，虽比10℃时增加近3.5倍，但碳铵分解仍较慢，30℃时，碳铵蒸汽分压达到10℃时的11.3倍。碳铵开始大量分解。随着温度的进一步提高，碳铵蒸汽分压迅速增加，碳铵剧烈分解。
表7-3 不同温度下碳铵的蒸汽分压
温度(℃)蒸汽分压(kPa) 温度(℃)蒸汽分压(kPa)
10 20 30 0.171 0.597 1.930 40 50 60 5.69 42.70 101.00
由于碳铵生产过程中不能用常法加热干燥，故碳铵产品常含有吸湿水约3.5%，高的可达5.0%。较高的水分含量导致碳铵潮解、结块，敞开时加速其挥发。一般来说，碳铵水分含量<0.5%称干燥碳铵，常温下不易分解；含水量<2.5%时分解较慢；若含水量>3.5%，分解明显加快。农用碳铵的含水量一般控制在3.5%以下。
碳铵结晶体的粒度，由于影响其表面积和吸湿水含量，因此也能明显影响其分解挥发（表7-4）
表7-4 不同粒度碳铵的分解挥发（20±5℃）
结晶粒度 (mm) 不同放置天数后碳铵的分解失重
（%） 3 5 7 10
>0.9 0.85 0.45 <0.18 1.5 2.0 2.0 5.0 4.5 6.0 7.5 14.0 9.5 13.5 18.0 34.0 20.0 26.5
34.5 62.0
目前，小氮肥厂广泛采用添加阴离子表面活性剂来增大碳铵晶粒。如添加十五烷基磺酰氯、十烷基苯磺酸铵等，效果很好。
虽然碳铵的化学性质不稳定，但其农化性质较好。碳铵是无酸根残留的氮肥，其分解产物氨、水、二氧化碳都是作物生长所需要的，不产生有害的中间产物和终产物，长期施用不影响土质，是较安全的氮肥品种之一。
碳铵施入土壤后很快电离成铵离子和重碳酸根离子，铵离子很容易被土粒吸附，不易随水移动。因此，只要碳铵能较完全地接触土壤，被土粒充分吸附，则施用后的挥发并不比其它氮肥明显的高。有些条件下，如在石灰性土壤上，深施后还可能比其它氮肥具有更好的作用效果。
经过相当长一段时间的实践，我国对碳铵的生产、运销和施用已积累了较成熟的经验。生产上以降低产品含水量和防止结块、分解为中心，已广泛采用加入添加剂、机械压粒及化学改性等多种方法提高产品质量。机械压粒是将细晶状碳铵压成粒重约1克的颗粒状，可减少表面积，降低分解挥发程度。化学改性是指在碳铵产品中加入一定量的磷酸铵和氧化镁，使其发生反应以吸收碳铵中的吸湿水，形成磷酸镁铵，使产品稳定和干燥。反应式如下：
改性碳铵可较长期存放而不致结块。田间肥效亦高于普通碳铵。并可作为生产三元复合肥的原料。
碳铵的合理施用原则和方法一直在不断发展。施用时应注意以下几个方面：一是掌握不离土、不离水的施肥原则。把碳铵深施覆土，使其不离开水土，这样有利于土粒对肥料铵的吸附保持，持久不断地对作物供肥。深施的方法包括作基肥铺底深施、全层深施、分层深施，也可作追肥沟施和穴施。其中，结合耕耙作业将碳铵作基肥深施，较方便而省工，肥效较高而稳定，推广应用面积最大。
7.3.1.2硫酸铵(ammonium sulfate)
