硼肥(Boronfertilizer),是指具有硼標(biāo)明量以提供植物硼營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)。常見(jiàn)的硼肥主要有硼砂、硼酸、硼鎂肥等。由于不同種類硼肥的性質(zhì)有較大差異,因此在生產(chǎn)中的利用方式也不同。溶解性不好的硼肥比較適合做基肥施用,而溶解性較好的硼肥則適合葉面噴施。
硼是植物必需的營(yíng)養(yǎng)元素之一,以硼酸分子(H3BO3)的形態(tài)被植物吸收利用,在植物體內(nèi)不易移動(dòng)。硼能促進(jìn)根系生長(zhǎng),對(duì)光合作用的產(chǎn)物——碳水化合物的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)有重要作用,對(duì)傳粉過(guò)程的正常進(jìn)行有特殊作用,能刺激花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng),使授粉能順利進(jìn)行。因此,硼對(duì)防治油菜“花而不實(shí)”、棉花“蕾而不花”和小麥“不稔癥”等均有顯著效果。中國(guó)缺硼土壤在南方和北方都有,尤其是貴州省、四川省、湖北等地缺硼比例大于60%,合理施用硼肥對(duì)發(fā)展中國(guó)農(nóng)業(yè)有重要意義。土壤酸堿度對(duì)硼的有效性有一定影響,PH值在4.7~6.7時(shí),硼的有效性最高,而在PH值在7.1~8.1時(shí),硼的有效性則隨PH的升高而降低。酸性土壤中硼的有效性高,但容易淋洗損失。
在硼含量較低的土壤,可以將土壤基施和植物葉片噴施結(jié)合使用。土施能夠改善土壤的缺硼狀況,作物不同生育階段需硼量有所差別,硼元素釋放具有均勻、長(zhǎng)效的特點(diǎn),滿足整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)對(duì)硼元素的基本需要。葉面噴施硼肥,由于硼肥具有快速溶于水的特性,吸收快,效果更好,可在花蕾期、幼果期等需硼高峰期施用。
相關(guān)歷史
1923年,英國(guó)科學(xué)家凱瑟琳·沃林頓證實(shí)“硼”是植物生長(zhǎng)所必需的礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)素,開啟了植物硼研究和工業(yè)應(yīng)用。硼在肥料中的作用是在20世紀(jì)30年代被發(fā)現(xiàn)的,揭示了硼對(duì)植物的重要性。隨后美、蘇兩國(guó)開始施用硼肥,蘇聯(lián)1937~1939年間施用的硼肥(硼鎂肥)達(dá)2700噸,美國(guó)20世紀(jì)40年代后期年施用硼砂達(dá)4148噸。
中國(guó)硼肥的研究和應(yīng)用工作于二十世紀(jì)五十年代開始起步,主要是一些作物的肥效試驗(yàn)。六十年代中期,中國(guó)農(nóng)科院油料作物研究所發(fā)現(xiàn)油菜栽培發(fā)生“花而不實(shí)”癥,經(jīng)研究證明為缺硼癥,施用硼肥可以有效防治。這是中國(guó)硼肥研究和應(yīng)用的重大突破。1975年,原華中農(nóng)學(xué)院(現(xiàn)華中農(nóng)業(yè)大學(xué))的王云華教授發(fā)現(xiàn)缺硼導(dǎo)致棉花“蕾而不花”,并在湖北新州首次開展了中國(guó)硼營(yíng)養(yǎng)研究。七十年代中期以來(lái),相繼發(fā)現(xiàn)黑龍江省甘南等地小麥“不”癥,以及一些地方的蘋果和柑橘“不實(shí)”癥,黑橄欖“多頭”癥,經(jīng)研究證實(shí)都屬于缺硼癥。從此,硼肥的研究和應(yīng)用引起了科技工作者的關(guān)注,在國(guó)家有關(guān)部門的支持下,硼肥工作進(jìn)入了新的廣泛發(fā)展階段。
常見(jiàn)硼肥及其性質(zhì)
硼肥是對(duì)用作肥料的含硼化合物(硼 compounds)的統(tǒng)稱。這些化合物包括硼酸、硼砂、五硼酸鈉、四硼酸鈉和硼玻璃等。此外,作為硼肥施用的還有工業(yè)上生產(chǎn)硼砂的下腳料——硼泥以及含硼石膏和各種含硼復(fù)合肥。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的硼肥是硼砂,其次是硼酸和硼泥。
硼砂
其化學(xué)名稱為十水四硼酸鈉或硼酸鈉,又稱月石砂。分子式為Na2B4O7·10H2O。工業(yè)硼砂為無(wú)色半透明或白色單斜結(jié)晶粉末。無(wú)臭,味咸。比重1.73,易溶于水,水溶液呈弱堿性,在干燥空氣中易風(fēng)化。硼砂無(wú)農(nóng)用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),在工業(yè)中,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 537—84規(guī)定:一級(jí)品的Na2B4O7·10H2O含量為99.5%(折合硼含量為10.8%),二級(jí)品則含95%的Na2B4O7·10H2O(折合硼含量為10.3%)。硼砂可以用于基肥、追肥、噴施和浸種。
硼酸
硼酸實(shí)際上是氧化硼的水合物(B2O3·3H2O),分子式為H3BO3。硼酸為白色粉末狀結(jié)晶或三斜軸面的鱗片狀帶光澤結(jié)晶,有滑膩手感,無(wú)臭味。比重1.435(在15℃環(huán)境中)。溶于水、乙醇、丙三醇、醚類及香精油中,水溶液呈弱酸性。硼酸在水中的溶解度隨溫度升高而增大,并隨水蒸氣揮發(fā);在無(wú)機(jī)酸中的溶解度要比在水中的溶解度小。硼酸也沒(méi)有農(nóng)用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),在工業(yè)品中,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:一級(jí)品硼酸中H3BO3含量≥99%(折合硼含量為≥16.6%),二級(jí)品中H3BO3含量≥96%(折合硼含量≥16.1%)。硼酸可作基肥、追肥、浸種、拌種和噴施用。
硼泥
硼泥是生產(chǎn)硼砂的下腳料。硼泥含有可利用的硼。因含少量堿,通常呈堿性。除含有可利用的硼外,其他組成中鎂、硅、鈣、鐵均對(duì)作物有一定作用,故可直接作硼肥使用。亦可以硼泥為原料制取硼鎂肥、硼鎂磷肥、硼鎂氮肥、硼鎂沉淀磷酸鈣肥及含硼復(fù)合肥等。硼泥可做基肥,一般用量為每公頃 375~450kg。
功能
硼在植物中的特殊生理功能和在生化方面的作用歸納起來(lái)有8個(gè)方面,即促進(jìn)細(xì)胞壁的形成;促進(jìn)植物體內(nèi)糖類物質(zhì)的運(yùn)輸,硼能促進(jìn)碳水化合物的運(yùn)轉(zhuǎn),植物體內(nèi)含硼量適宜,能改善作物各器官的有機(jī)化合物供應(yīng),使作物生長(zhǎng)正常,提高結(jié)實(shí)率和坐果率;促進(jìn)核酸和蛋白質(zhì)的合成;維持細(xì)胞膜的正常功能;影響植物體內(nèi)酚的代謝和生長(zhǎng)素的活性;提高豆科根瘤菌的固氮活性,增加固氮量;影響葉綠素的形成并影響光合作用及光合產(chǎn)物的合成與運(yùn)輸;參與授精和結(jié)實(shí)過(guò)程,缺硼會(huì)引起大量落花落果或花而不實(shí)。同時(shí),硼還可以顯著降低植物病害的發(fā)生。硼抑制植物病害發(fā)生主要從兩個(gè)方面起作用:一方面是硼以多種方式直接或間接地提高植物對(duì)病原菌的抗性;另一方面硼對(duì)病原菌也能產(chǎn)生直接的抑制作用。
植物缺硼的癥狀主要表現(xiàn)為:生長(zhǎng)點(diǎn)死亡,出現(xiàn)頂梢枯死;塊根植物產(chǎn)生心腐病;小麥不育,甘藍(lán)型油菜花而不實(shí);柑橘屬葉柄出現(xiàn)褐色橫向開裂,葉片脫落,果實(shí)內(nèi)心發(fā)生褐變、外皮呈油浸漬狀斑點(diǎn);蘋果的縮果病及甜菜的葉柄出現(xiàn)褐色環(huán)帶。這些癥狀是植物體內(nèi)代謝異常的外觀表現(xiàn)。由于硼在植物體內(nèi)的移動(dòng)性很低,因此缺硼癥狀首先是在生長(zhǎng)點(diǎn)和繁殖器官上出現(xiàn)。受缺硼影響最大的是近尖端細(xì)胞和分生組織細(xì)胞。
缺硼會(huì)引起植物的生理病害,當(dāng)植物體內(nèi)硼的含量過(guò)剩時(shí)也會(huì)造成植物硼中毒。引起硼過(guò)剩的原因可以是土壤含硼過(guò)高或者因不適當(dāng)?shù)厥┯门鸱剩喔人疬^(guò)高也會(huì)使植物出現(xiàn)硼中毒。當(dāng)灌溉水含硼量為1 ppm時(shí),許多對(duì)硼敏感的作物會(huì)出現(xiàn)硼傷害癥狀,到 10 ppm 時(shí)許多耐硼植物也會(huì)受到硼過(guò)剩的影響。一般認(rèn)為桃、葡萄、菜豆和無(wú)花果等屬于對(duì)硼中毒敏感的植物;而大麥、豌豆、玉米、馬鈴薯、萵苣、煙草和番茄對(duì)硼的耐受力為中等;青蘿卜、甜菜、棉花等對(duì)硼的耐受力強(qiáng)。總的來(lái)說(shuō),十字花科、豆科和根用植物的需硼量大且對(duì)高硼水平的耐受力強(qiáng),而禾本科對(duì)硼的需要量較少。許多果實(shí)類或堅(jiān)果類植物通過(guò)施用硼肥可以獲得高產(chǎn)。
應(yīng)用
作物缺硼時(shí),可以通過(guò)施用硼肥得到補(bǔ)充,其方法一般有施基肥、追肥和種肥三種。施基肥,即在種植作物以前將硼肥施入土壤中,供給作物整個(gè)生育期的需要。追肥,即在作物生長(zhǎng)到一定時(shí)期,給作物施用硼肥。追肥又有兩種方法:一是噴施,即將硼肥溶化成一定濃度的水溶液,用噴霧器噴在盆栽葉面上;二是土壤追肥,即在作物生長(zhǎng)到一定時(shí)期后,將硼肥施到作物根系附近的土壤里。種肥,即在播種前先開溝或挖穴施硼肥并與土壤混合,然后再播種。施用種肥時(shí)要注意不讓種子與硼肥接觸,以免引起燒種而影響出苗。
硼砂一般可作為基肥施用于油菜、棉花、豆科、果樹等;硼酸水溶液一般可用于豆科植物、蔬菜、糧食作物等。硼元素是作物生長(zhǎng)過(guò)程中必須的微量元素之一,尤其是十字花科、豆科植物對(duì)硼的要求較高,作物缺硼,會(huì)出現(xiàn)“蕾而不花”“花而不實(shí)”等現(xiàn)象,對(duì)缺硼植物合理施用硼肥可有效改善上述情況。
對(duì)蘋果果樹適當(dāng)?shù)氖┯门鸱剩墒构麡錁潴w生長(zhǎng)健壯、葉色濃綠、枝葉繁茂;果實(shí)著色均勻、顏色鮮亮,爛果、病果數(shù)量減少。同時(shí)施用硼肥的果樹果實(shí)可溶性糖含量有所提高、可滴定酸含量有所下降,使得果實(shí)口感更好。對(duì)水稻施用硼肥可顯著提高水稻產(chǎn)量,增加水稻的經(jīng)濟(jì)效益。合理施用硼肥可增加油菜籽產(chǎn)量,顯著增加油菜的單株角果數(shù)和每角粒數(shù)。也可以提高油菜籽的含油量、油酸和亞麻酸含量。對(duì)棉花施用適當(dāng)?shù)呐鸱士梢源龠M(jìn)棉花生長(zhǎng)發(fā)育,使棉花早現(xiàn)蕾、早開花,減少蕾鈴脫落率,提高棉花單鈴重和衣分,改善棉花品質(zhì),顯著提高棉花產(chǎn)量。硼肥的施用量與花椰菜增產(chǎn)率為正相關(guān),噴施的硼肥量不同對(duì)花椰菜的產(chǎn)量影響較明顯,投入產(chǎn)出比基本隨硼肥施用量增加而增加,但過(guò)多施用硼肥對(duì)花椰菜產(chǎn)量及產(chǎn)值的提升不顯著,過(guò)少施用也達(dá)不到最佳增產(chǎn)效果。適量的硼肥施用對(duì)柑橘、藍(lán)莓、蕎麥、辣椒等的產(chǎn)量和品質(zhì)具有不同程度的提升作用。
生產(chǎn)
常見(jiàn)硼肥的生產(chǎn)
硼砂
硼砂的生產(chǎn)方法主要有酸法、堿法和碳?jí)A法等。
其中酸法是用酸加工硼礦制得粗硼酸,加入95~100℃的純堿(Na2CO3)溶液中,冷卻結(jié)晶得到十水硼砂,化學(xué)反應(yīng)式為:
堿法制取硼砂的加工工藝視原料和控制條件的不同而異。如加工鈉硼酸石,即將粉碎的鈉硼酸石(Na2O·2CaO·5B2O3·12H2O)用純堿及碳酸氫鈉作為分解劑進(jìn)行蒸煮堿解、過(guò)濾,濾液經(jīng)濃縮結(jié)晶得產(chǎn)品。其反應(yīng)為:
碳?jí)A法是將焙燒處理過(guò)的硼鎂礦粉與碳酸鈉溶液混合,通入二氧化碳進(jìn)行碳酸化、過(guò)濾,母液和洗水回用于碳酸化配料,濾液適度蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,離心分離即得硼砂。其化學(xué)反應(yīng)式為:
硼酸
硼酸可由硼砂硫酸中和法制備:
經(jīng)過(guò)冷卻、結(jié)晶、分離、干燥即可得到成品。
高濃度有機(jī)硼肥的生產(chǎn)
生產(chǎn)高濃度有機(jī)硼肥可以使用無(wú)機(jī)化合物硼、含氮有機(jī)化合物、催化劑及水在一定的溫度和壓力下制得。無(wú)機(jī)硼是硼酸、硼砂中的一種或兩種;含氮有機(jī)物是乙二胺四乙酸、尿素、三乙醇胺、二乙胺中至少一種;催化劑是醋酸銅、硝酸錳、硝酸鈷中至少一種。
參考資料 >
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