（注：本文5200多字，閱讀估計需要10分鐘）
本系列文章分五篇來介紹尿素，分別為：（一）尿素的一般性質和尿素肥料的特性；（二）、認識尿素副產物碳酸；（三）尿素與各類肥料的配合；（四）尿素的土壤施用;（五）尿素在根外追肥上的利用。
雖然在中專時學過土壤肥料學，但並不是很專業，因此本系列的文章主要還是以抄為主，所抄的書籍為：鎌倉武富著馬復祥譯的《尿素肥料詳說》，由於該書成於上世紀50年代，因此在有些方面的研究是欠缺的，歡迎對此進行補充和更正，不勝感謝。
第一篇：尿素的一般性質和尿素肥料的特性
我自認為尿素是一個有機化合物的概念，而尿素肥料是一種肥料的概念，這裡還是有所差別的，因為在觀察一般性質時，作為化合物或有機物往往從純粹的理化方面來看，而一旦成為化肥，那麼就有了一個前提，其性質以肥料使用這個場景來考慮，主要了解其在土壤中的分解、吸著及被作物吸收的一般情況。
一、尿素的一般性質
純粹的尿素，其分子式為（NH2）2CO2，是含氮 46.65%、碳20%、氧26.64%、氫6.71%的有機物。而肥料用尿素是保證氮含量46%的氮素肥料。尿素的一般性質如下：
（1）色。尿素的純品為白色，肥料用的有稍帶淡粉紅色，這個顏色是由於製造過程中，溶有重金屬（多數為鐵，這種顏色以前有，現在基本不會出現），它的含量極其微少。
（2）氣味。尿素是沒有氣味，稍有涼的感覺。這種涼的感覺，是由於尿素溶解時吸收熱量有關，尿素對水的溶解熱為57.8卡/克，這種涼的感覺不大。
（3）形狀。尿素的結晶體，為針狀或稜柱狀。成作為肥料，往往進行了造粒，形成如粟米粒大小，為顆粒狀。
（4）比重。尿素為有機物，所以它的比重一般比較輕，一般我們常見的粒狀尿素真比重為1.40，而假比重為0.75，確實比較輕，同時容重也比較輕。因此尿素一袋重量為40kg。
（5）溶解度。尿素有易溶於水的性質，在20℃時，每100克水可溶解尿素105克，所以當尿素施用於土壤中時，只要少量的水分也會很好的溶解，在土中擴散，不僅容易被作物吸收，並且也適用於進行根外追肥。
（6）吸溼性。尿素放置於空氣中時，具有吸收空氣中水分而潮解的吸溼性。當然這個吸溼性也不是終年都會吸溼，尿素的吸溼性，僅在溫度超過20℃以上，溼度超過80%以上時才會發生，一般被密封時不會發生吸溼。另外尿素與其它肥料混合時，吸溼性都會增強，因此應儘快使用。
（7）電離度。尿素作為有機物，幾乎不電解，只有1.5x10-4（25℃），也就是說只有10萬分之15的電離成為（NH2-）態的陰離子。因此將尿素施於土壤時，似不被土壤吸著，而直接溶解於土壤水中。尿素在土壤中的吸附，雖然不是通過離子形式，而是通過土壤對水分的吸著的方式吸著。並且尿素在土壤中，由於微生物作用，非常容易分解為碳酸銨，而碳酸銨是非常容易電離，能很好的被土粒吸附。
（8）主要成分。尿素的主成為是所謂尿素態氮素的有機態氮素。純品含量為46.65%，根據肥料一般是要求含量為45-46%，是所有氮素類肥料含氮量最高的，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，主要成為為氨或硝酸而被利用，它的肥效類似於天然的有機肥料，即於自古以來尿液中的主要成分一樣。
（9）副成分。尿素的主要副成分為碳酸，這是尿素肥料的一個重要特徵，含碳酸46.65%，這個含量與氮的含量相等。所以施入土壤中後，氮被吸收後而一部分轉化為CO2，從而有助於光合作用中二氧化碳的供應，部分殘留在土壤中，其形成的碳酸（H2CO3）可以使不溶的磷酸、鉀、鈣、鎂、錳、鐵等溶解，而變成可吸收態，對作物生長是有利的。而且碳酸作為弱酸，不會象硫酸銨的硫酸或氯化銨中的氯那樣，容易造成土壤酸化，同時使代換性鹽基硫失，並導致土壤瘠薄的情況不多，相對來說悄素中的碳酸是無害的，因為碳酸可以很容易分解為二氧化碳和水。另一個副成分是縮二脲，這種含量很低，因此在使用中不會成為問題。
（10）反應。尿素是完全中性的肥料，這是尿素的又一重要特徵。因為尿素是和弱酸性的碳酸相結合，並且碳酸的一部分，成為CO2向空氣中發散，一部分留在土壤中。正如上面所說，碳酸是一種弱酸，不致於土壤的強烈酸化，因此雖然連續使用，也不會破壞土壤。
（11）化合物的生成。尿素容易和直鏈的碳水化合物結合，成為結晶狀附加化合物，因此將尿素施入土壤中，因腐植質的慧而流失很少。另外尿素還能於多種無機化合物形成複鹽，如硝酸鉬、硫酸鎂、磷酸一鈣等。
（12）有害性。尿素的有害性一般來自於過量使用造成的傷害，然而對於所有肥料或化合物來說，過量使用均會形成不良的後果。
（13）其它。由於尿素噴射葉面後，燒葉子程度小，不易引起原生質的分離，而且在引起原生質分離後，恢復也快，滲透性強，容易通過細胞膜和容易蛋白化等性質，可以作為根外追肥的肥料。另外尿素在反芻動物的第一胃中，可以成為微生物氮素的來源，簇能作為這些動物的蛋白飲料。
從上述的這些性質來看，尿素作為氮素補充肥料具有非常好的性質，雖然是有機物，但我認為不是有機肥，尿素還是作為化學肥料來看待。
二、尿素肥料的特性
如上所述，尿素肥料是為含氮量高達46%的肥料，所以運送方便，使用簡單；其氮素是以尿素態的有機質氮素，肥效持久；它的副成分為碳酸，不僅不破壞土壤，反而在土壤中增進磷、鉀、鎂、鈣等的有效性，同時助力於光合作用的碳供應等，作為肥料幾乎找不出浪費的地方，這也是尿素作為最基礎的化肥而廣泛使用的重要因素。尿素可以以原形被作物吸收，但尿素作為肥料一旦施於土壤中，立即受土壤微生物的作用而被分解。下面我們瞭解下尿素在土壤中的分解、吸著和吸收的一些情況。
1、尿素在土壤中的分解
尿素在土壤中的分解，一般先進行氨分解，再進行硝酸分解。
（1）尿素在土壤中的氨分解（即氨化），指的是尿素被施入土壤後，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銨。
-在土壤中碳酸少時：
（NH2）2CO2+2H2O → (NH4)2CO3+14.3Cal
-在土壤中碳酸多的時候（一般這種情況比較多）
（NH2）2CO2+2H2O+H2CO3→ 2(NH4)HCO3+14.3Cal
在分解尿素的土壤微生物種類，分解力最旺盛的一群細菌，稱這尿素分解菌，當然能分解尿素的，不單限於尿素分解菌，包括普通的蛋白分解菌、根瘤菌、絲狀菌、放線菌、連酵母菌也會廣泛的參與這種作用。而分解的速度與微生物的數量與活動力有關，一般情況下，微生物越多，活力越旺盛，尿素分解就越快。對於氨化的趨勢的研究很多，這裡主要說下有關的趨勢：
1.1、不同土壤類型中：隨著土壤粘粒的增加，分解也增加，這可能於砂土中一般含粘粒和腐植質少有關，因而也與微生物少有關，而粘土相對來說較為肥沃，微生物多有關。
1.2、關於土壤溫度：溫度對尿素分解影響極大，主要被認為由於土壤微生物的數量及活動力與溫度關係較大，溫度高則分解快，相反則慢。
1.3、土壤中水分的多少：一般低溫時，旱田狀態分解快，而在高溫時，水田狀態分解快。
1.4、土壤酸鹼度：土壤的PH值對於土壤微生物的種類和數量有顯著的影響，一般情況下PH值在7左右時，對於尿素分解菌繁殖最適合，分解氨化也最快，因此在酸性土壤中，使用石灰矯正，可以促進尿素的分解。
概括上面的這些趨勢，總的來說，尿素在土壤中的分解，顯著地受土性、土壤的肥沃度、水分、有機質多少以及溫度等影響。尿素分解，是由於土壤微生物的作用，而微生物是以尿素為氮素營養的來源，因此，需要能量來源的碳素源，所以土壤中有機質的存在，是絕對必要的，在有機質少或有機質不好的土壤中，為促進尿素分解，最好同時應用堆肥。而如果使用沒有腐熟或碳氮比（C/N）高的堆肥，可能存在氮的固定多而殘留下來氨較少的情況。分解出來的氨，在水田的狀態下，往往被土壤吸著，不大會流失，安全的保存著。而旱地狀態下，如冬季施用可以留到翌年的2-3月，夏季則可以保存一個月左右氨即被硝化而消失。為促進尿素的氨化，可以加入5-10%的大豆的粉末，因為大豆含有0.012%尿素分解酶，混合施入後，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，先分解為碳酸和氨。氨在水田狀態下，因空氣中氧被水隔斷，所以除去空氣影響的表層數毫米以後，就原狀不變地保存下來。而表面的一層因為空氣存在，以致氨因土壤中生存的硝化細菌的硝化作用，而向硝酸轉變。
硝化作用按二個階段進行，先由亞硝酸菌將氨變為亞硝酸，再由硝酸菌將亞硝酸變為硝酸，這個過程的化學式如下：
2NH3+3O2 → 2HNO2+2H2O+156.8Cal
2HNO2+O2 → 2HNO3+37.6Cal
由於硝化作用也是由於亞硝酸菌及硝酸菌的作用，所以也受土性、肥沃度、PH值、水分、溫度等影響。在這裡面，影響最大的是溫度和酸鹼度，溫度或高（40℃）或低（4℃以下）硝化都較緩慢，而以30℃為最高。在酸鹼度上，硝化菌的最適宜PH值 為中性或微鹼性，所以矯正土壤的酸性，在促進硝化作用上，有很大好處的，至於土壤水分，少了就有害硝化細菌的發育，多了因氧的不足硝化就慢，所以最適宜的條件是土壤水分含量在50-60%。從時間上看，可以認為在旱地狀態下，大約在夏季只要經過一個月，就能全部硝化，而冬季則需要2-3月，此外在硝化細菌的繁殖上，據說如磷酸、鈣、鐵、錳、銅是必要的，如果這類物質不足，硝化就慢，而且並不限於尿素這類氮源。另外值得注意的是，尿素的分解過程，於菜子餅（植物源氮白肥料）、魚粉（運物源氮白肥料）相似，這是由於尿素是有機質的原因，因此單從氮素成分來看，可以用尿素來代替有機肥中的氮素的不足，這也是在堆肥過程中，加入尿素可以有效地提升整體堆肥的氮素水平和質量，而這種氮素水平的提升，可以看成堆肥中增加高氮的材料而增加的氮相同，這就有利於通過較低的成本來製作較高肥效地堆肥提供了一個可行性。
2、尿素在土壤中的吸著（吸附）
尿素為有機物，只有10萬分之15的電離，而且電離是以NH2-離子，往往被認為以離子態的吸附是很少的，但在普通土壤中，大約有20%的施用量被吸著，這種吸著主要是和土壤中的粘土、腐植質、代換性鈣等發生著一些關係，推測也許是由於分子吸著或者由於它憶變成了附加化合物的關係。因此土壤吸附尿素和氨吸附土壤，在機制上是不同的。尿素在土壤中分解成碳酸銨或重碳酸銨，溶於土壤中水中，即會分解，生成氫氧根離子，就增加了土壤粒子的陰離子，從而增大了土壤粒子的氨吸著力，因此尿素的氨，會更多的被土壤粒子吸附。由於氨的土壤吸著強，因此比其它肥料的流失也就少。雖然氨在土壤中不致於揮發，但尿素為高氮肥料，如果大量使用或施用於表面，或者在土壤PH值較高時，就不有不考慮氨的揮發。在實際的施肥時，因土壤性及風速、溫度等有所不同，一般為2-3%，至多也沒會超過5%，因此尿素的氨揮發還是少的，這主要是因為尿素分解氨化後，土壤對氨的吸附作用比較高的原因有關。
3、植物對尿素的吸收
前面說過尿素原狀也可以被作物吸收利用，然而施於土中的悄素，往往立即被土壤微生物分解，在水田狀態成為氨，在旱田狀態雖然氨也能被吸收，但主要是成為硝酸才被吸收利用。
在還原下的水田，若連用含硫酸的肥料，則由此而發生的硫化氫，引起鐵的流失、根的障礙；終至阻礙作物生育，而尿素為無硫酸的肥料，所以不致引起根的障害，不僅使氨的吸收良好，並因副成分為碳酸，可改善磷酸、鉀、鈣、鎂、硅等吸收。而在旱田作物對尿素的吸收，是以土壤緊密吸著保持的氨逐漸硝化為主，因此氮素的肥效有持續性，副成分為碳酸（二氧化碳），也會參與作用，使鉀、磷、鈣、鎂很好吸收，使作物健壯，並提升品質。在這裡，尿素主要是分解後表現肥效的，因此如果擔心肥效遲緩，但需要注意的不，尿素的分解，即使在冬季，最遲10天左右被分解，夏季則幾天就全部分解，所以不能認為肥效那麼遲緩。因此從這裡可以看到，在尿素作為追肥時，應該注意施用時間的相關氣候條件，並對於土壤條件進行了解 ，從而可以基本撐握到施肥的時間，並提升肥效。
（下篇：認識尿素（二）認識尿素的副產物碳酸）
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