复合肥(化合物 fertilizer),又称复合肥料,是通过化合(化学)作用或氨化造粒过程制成的,含有作物营养元素氮、磷、钾或其中任何两种养分的化肥。
这类肥料形态多样,可以是粉剂、颗粒或液体,既可通过土壤施用,也能直接作用于植株。含两种养分的叫二元复合肥,例如氮磷二元复合肥;含三种养分的叫氮磷钾三元复合肥。除三种养分外,同时还含有微量营养元素的叫多元复合肥。复合肥料的有效成分一般用氮-五氧化二磷氧化钾(N-P2O5-K2O)的相对含量来表示,若含有其他营养元素,则在三元素之后标出。
复合肥可以通过撒施、追肥或与土壤混合的方式施用。它们适用于各种作物和农业实践,为养分管理提供了灵活性和便利性。土壤分析揭示了现有土壤养分缺乏或失衡的情况,指导农民和农学家选择合适的复合肥配方和比例。
复合肥料研发始于20世纪初,化学工程与农业科学的协同创新推动其发展。研究者发现将多种养分整合至单一产品中可为植物提供更均衡高效的营养供给,标志着农业生产效率进入新阶段。哈伯-博施(Haber-Bosch)工艺的发明实现氨的工业化合成,为氮肥大规模生产奠定基础,成为现代农业氮素供应的核心支撑。
词源定义
复合肥是经化学合成而得且同时含有氮、磷、钾三元素或其中两种养分的化学肥料。是通过化合作用或混合氨化造粒过程制成的,有明显化学反应,区别于复混肥料。
历史沿革
自农耕文明伊始,农民发现连作导致地力衰退,不同土壤类型肥力差异显著。通过施用畜粪(放牧系统自然产出)、草木灰、石膏及海鸟粪等天然物质进行地力修复,但受制于气象条件、土壤物理化学性质及生物因素,肥效呈现显著不稳定性。在19世纪40年代,德国化学家李比希提倡向土壤中施用特定养分以促进植物生长,这使得肥料的效果得到了提升。由于他是第一个发现氮有助于生长更健康的作物的人,李比希被誉为“肥料工业之父”。他能够识别磷和钾作为植物充分生长所需的关键营养元素的重要性。此外,李比希还提出了“最小养分律”,该定律描述了植物生长依赖于最稀缺的营养资源,而不是可用资源的总量。
在20世纪,又引入了三种提高土壤中氨态氮含量的方法:1、弗里茨·哈伯博施工艺:通过氢气和氮气合成氨。2、厄林·约翰逊方法:将富含磷的岩石暴露于硝酸中,生产出磷酸和硝酸钙,可用于制造氮肥或复合肥(硝酸磷肥)。3、威廉·奥斯特瓦尔德工艺:在铂的催化作用下,将氨与氧气和水反应,生成硝酸。这些方法是在1899年美国发生粮食危机时研发出来的,并在20世纪30年代美国长期干旱导致的"黑风暴"期间成功地用于应对粮食供应的不稳定性。持续的研究已经促成了肥料的发展,这些肥料可以根据特定作物和特定生长条件进行定制,使它们足够坚固,能够在最严酷的运输方式和最极端的天气变化中保持其质量和效果。
基本内容
成分
复合肥料结合了植物生长所需的几种主要营养元素,通常包括氮(N)、磷(P)和钾(K)。有些复合肥还含有次级营养元素,如钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S),以及微量元素,如铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、铜(Cu)、硼(B)、钼(Mo)。
营养素组成与比例
常规营养配比
复合肥提供多种营养比例,以满足不同作物的需求。常见的比例包括平衡配方如10-10-10、高氮配方如30-10-10、以及高磷配方如10-25-10。选择哪种比例取决于作物的具体营养需求和土壤状况。
定制配方
除了标准比例,许多复合肥制造商还提供定制配方。这些配方是为满足特定作物或生长条件的独特营养需求而设计的。定制配方通常与农业专家和研究人员合作开发。
次要营养元素的作用
虽然氮、磷和钾是复合肥中的主要营养元素,但钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)等次要营养元素在植物生长中也发挥着重要作用。包含这些次要营养元素的复合肥能够提供更全面的营养供应,促进植物整体健康和抗逆性。
特点
优点
复合肥料具有单质肥料所没有的许多优点:①养分种类多,含量高。复合肥料所含的营养元素种类较多,养分含量一般较高,能满足作物对多种营养元素的需求,并且可以发挥营养元素之间的相互促进作用,提高肥效。②副成分少。单质肥料一般都含有相当数量的副成分,而植物对这些副成分的需求较少,大量施用一方面造成浪费,一方面会对土壤性状产生不良影响。复合肥料含有的副成分较少甚至不含,所含的都是作物需要的营养元素,对土壤的不利影响较小。③成本低。生产养分含量相同的复合肥料比生产单质肥料的成本低,同时由于复合肥体积较小,可以减少包装、运输及仓储的费用。④与科学施肥紧密结合。科学施肥要求根据土壤供肥能力、作物吸收养分的特点、栽培制度、耕作措施及管理水平等,确定肥料种类及施用量和施用时期。在复合肥生产过程中,可以根据当地实际情况,随时调整养分含量及配比。⑤物理化学性状好。复合肥一般呈颗粒状,物理性状好、吸湿性小、不易结块,便于仓储及施用。
缺点
但复合肥也具有以下缺点:①养分比例固定。化成复合肥料的养分比例是固定的,难以完全满足各类土壤及各类作物对营养的需求,往往需要配合施用单质肥料才能获得较好的施肥效果。②难以满足施肥技术的要求。氮的移动性较强,肥效短,适宜作追肥施用,而磷肥移动性差,肥效长,适宜作基肥施用。因此,施用氮磷复合肥很难满足施肥技术的需要。
分类
按养分种类分类
含两种养分的叫二元复合肥,例如氮磷二元复合肥;含三种养分的叫氮磷钾三元复合肥。除三种养分外,同时还含有微量营养元素的叫多元复合肥。
按化学结构分类
复合肥料可根据其化学结构和所含特定养分进行分类。以下是基于化学结构划分的几种典型复合肥料类型:①无机化合物复合肥料:由矿物质制成,不含有机质。通常养分浓度高,少量施用即可提供特定营养元素。代表品种包括硝酸铵、硝酸钙和氯化钾。②有机复合肥料:由有机物质加工而成,可能含有氮、磷、钾等多种养分。养分释放速度普遍慢于无机肥料,需更频繁施用。典型实例涵盖堆肥、厩肥及骨粉。③合成复合肥料:通过化学原料及化学制品制造业生产,专为作物提供特定营养元素设计。多呈高浓度形态,少量施用即可满足作物需求。代表性产品包含尿素和三重过磷酸钙。④水溶性复合肥料:可快速溶于水,便于通过灌溉系统或直接浇灌施用。通常具有高浓度特性,少量施用即可精准补充特定养分。硝酸铵、硝酸钙和氯化钾均属此类典型产品。⑤缓释复合肥料:设计为在数周至数月内持续释放养分。多采用包膜材料控制养分释放速率,适用于需稳定供肥的作物,可降低过量施肥风险。硫包衣尿素和聚合物包膜肥料为常见类型。⑥生物肥:由固氮菌、真菌等活性微生物制备,可将空气中的氮转化为植物可利用形态。常用于改良土壤健康度和提升养分有效性,代表产品包括根瘤菌剂和菌根真菌制剂。
制备方式
制造商通过使用基础肥料原料(如氨(NH₃)、磷酸铵、尿素、硫(S)和钾(K)盐)生产复合肥料。其制造方法多样,具体工艺取决于可用基础成分和成品所需的养分含量。以下是四种简要示例:①压实法(造粒):通过机械压实、粘结剂或化学键将细小肥料颗粒结合。可利用不适合其他用途的尺寸过小颗粒组合多种养分比例。②积聚法:通过反复添加养分浆料的薄层并持续干燥,逐层堆积直至达到所需颗粒尺寸。③管式交叉反应器法:通过化学反应将NH₃、含硫或磷(P)的酸类物质,以及钾源和微量元素等养分熔融成具有目标养分含量的固体肥料。④硝酸磷肥法:用硝酸分解磷矿生成含氮和磷的化合物混合物。若在此过程中添加钾源,则形成含氮、磷、钾的固体肥料。
应用
复合肥可以通过撒施、追肥或与土壤混合的方式施用。它们适用于各种作物和农业实践,为养分管理提供了灵活性和便利性。土壤分析揭示了现有土壤养分缺乏或失衡的情况,指导农民和农学家选择合适的复合肥配方和比例。复合肥料的特点是每个颗粒中均含有多种养分。与简单混合不同配方肥料形成的掺混肥相比,这种特性使农民在施用时可确保每个溶解颗粒释放均衡营养组合,避免运输或撒施过程中出现养分分离。其多养分颗粒结构还能实现中微量元素在根区的均匀分布。该肥料特别适合作为基肥在播种前施用。经销商根据土壤与作物特性提供特定配比产品(如缺钾土壤推荐15-5-20配方),这种"套餐式"方案简化了复杂配肥决策,但牺牲了按需调配的灵活性。因此,高尔夫球场养护和家庭园艺场景尤其青睐复合肥料。
施用方法
复合肥料可分为颗粒状和液态等形态。颗粒肥料通常通过撒施或侧施方式施用,液态肥料则适用于叶面喷施或灌溉施肥(通过灌溉系统施肥)。每种方法都有其优势,需根据作物特性和种植体系选择适用方式。土壤施用是将肥料混入土壤中供植物根系吸收,而叶面施用则是将肥料直接喷洒在植物叶片表面。叶面施肥能快速补充养分,尤其在作物出现缺乏症或逆境胁迫时效果显著。为充分发挥复合肥料效益,需遵循以下最佳实践:进行土壤检测以确定养分需求;按推荐用量精准施肥;根据作物关键生长阶段适时施肥;规范肥料的储存与操作流程,确保肥效与安全性。
影响
复合肥料的核心优势在于其经济性。单一产品即可提供均衡营养组合,减少施肥次数,节省人工与运输成本。这种特性使其成为小规模农户和大型农场均可负担的经济选择。使用复合肥料有助于减少养分流失,这是主要的环境问题之一。通过提供均衡的营养供应,这些肥料最大限度地减少了过量养分渗入水体并造成污染的风险。正确的施用技术进一步提高了养分利用效率,减少了环境影响。复合肥料通过促进高效养分利用和减少浪费,支持可持续农业实践。它们的平衡养分配置有助于保持土壤肥力,减少对额外化学投入的需求。这有助于实现长期农业可持续性和环境保护。
销量
根据联合国粮食及农业组织(FAO)的数据,过去几十年来,全球复合肥料消费量稳步增长。2019年,全球消费了约5670万吨复合肥料,消费量最大的国家是中国、美国和印度。仅这三个国家在2019年就占了全球复合肥料消费量的一半以上。
中国是复合肥料的最大消费国,2019年占全球消费量的27%左右。中国农业规模庞大且多样化,不同地区种植各种作物。因此,对肥料的需求量很高,以支持作物生产。美国是复合化肥的第二大消费国,2019年约占全球消费量的11%。美国农业高度发达,注重集约化种植和高产。因此,美国农民高度依赖化肥,包括复合化肥,以维持土壤肥力和促进作物生长。印度是复合化肥的第三大消费国,2019年约占全球消费量的8%。印度农业规模庞大,养活着超过13亿的人口。为了满足人口需求,印度依赖多种化肥,包括复合化肥,以支持作物生产。
相关标准
2023年12月20日,行业标准《复合肥料行业绿色工厂评价要求》(HG/T 6199-2023)发布,2024年7月1日实施,该标准由中国石油和化学工业联合会归口上报,主管部门为工业和信息化部。主要起草单位为上海化工研究院有限公司、史丹利农业集团股份有限公司、华昌化工等。主要起草人为商照聪、何耀、张广忠等。
2024年9月29日,国家标准《复合肥料中钾含量的测定》(GB/T 8574-2024)发布,2025年4月1日实施。该标准由TC105(全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会)归口,TC105SC3(全国肥料和土壤调理剂标准化技术委员会磷复肥分会)执行,主管部门为中国石油和化学工业联合会。
其他相关概念
复混肥料(complexfertilizer)是含有氮、磷、钾三种元素中两种和两种以上养分标明量的复合肥料和混合肥料的统称。复混肥料是将两种或三种单元肥料,或用一种复合肥料与一二种单元肥料,通过机械混合的方法制取不同规格即不同养分配比的肥料。适应农业要求,尤其适于作为专用肥料。由于复混肥料由两种以上化肥或化肥与有机肥料经粉碎造料等物理过程混合而成,含有两种以上常量养分,根据所选用肥料种类、养分种类和含量,品种繁多。
氮、磷、钾三元复混肥按总养分含量分为高浓度(总养分含量≥40%)、中浓度(总养分含量≥30.0%)和低浓度(总养分含量≥25.0%)3档。复混肥料的肥料规格或肥料配方中,习惯上按氮(N)-磷(P)-钾(K)的顺序表示复混肥料中营养元素成分和含量。即分别用阿拉伯数字表示,“0”表示无对应次序的营养元素成分。如,18-46-0表示为含氮18%,含磷(五氧化二磷)46%,总养分为64%的氮磷二元复混肥料;15-15-15表示为含氮、磷(P2O5)、钾(K2O)各15%,总养分为45%的三元复混肥料。复混肥料中含有中、微量营养元素时,则在后面的位置上标明含量并加括号注明元素符号,如18-9-12-4(S)为含中量元素硫的多元复混肥料。商品复混肥料的营养元素成分和含量在肥料包装上都明确标记。
相关争议
在探讨复合肥中黑粒与白粒的优劣时,需深入其成分、制造工艺及适用场景等多维度进行细致剖析。首先,颜色并非衡量肥料品质的唯一标准,但它往往能微妙地反映出生产工艺的差异与可能的功能侧重点。黑粒复合肥,犹如土壤中的黑金,常因其富含有机质或特定微量元素而呈现深邃色泽。这类肥料往往经过特殊的炭化、包膜或微生物处理技术,使得养分释放更为缓慢而持久,仿佛为作物提供了源源不断的“能量库”。它不仅能有效改善土壤结构,增强土壤保水保肥能力,还能促进作物根系发育,提高抗逆性,特别适合于长期种植、土壤贫瘠或需改良的地块。而白粒复合肥,则纯白无瑕,通常意味着其成分更为直观、配比清晰。这类肥料在生产过程中可能更注重营养元素的均衡搭配与快速溶解性,确保作物在生长关键期能够迅速吸收到所需养分。白粒复合肥在促进作物快速生长、提高产量方面有着一定优势,尤其适合对养分需求量大、生长周期短的作物。
黑粒复合肥与白粒复合肥各有千秋,选择何种类型应基于具体作物需求、土壤条件及种植目标综合考量。正如烹饪中调料的选择,关键在于如何恰到好处地搭配,以达到最佳的风味与效果。因此,在农业生产中,科学合理地选用复合肥,方能真正实现作物增产、提质、增效的目标。
参考资料
复合肥.中国大百科全书.2025-04-20
复合肥料.中国大百科全书.2025-04-20
What is compound fertilizer?.king-boron.2025-04-20
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Compound Fertilizer.cropnuts.2025-04-20
What are compound Fertilisers?.plantingfertilizer.2025-04-20
复合肥料行业绿色工厂评价要求.全国标准信息公共服务平台.2025-04-20
复合肥料中钾含量的测定.全国标准信息公共服务平台.2025-04-20
复合肥黑粒好还是白粒好?这不是太重要.百家号.2025-04-20