硼肥(
硼 fertilizer),是指具有硼标明量以提供植物硼营养的物质。常见的硼肥主要有
硼砂、
硼酸、硼镁肥等。由于不同种类硼肥的性质有较大差异,因此在生产中的利用方式也不同。溶解性不好的硼肥比较适合做基肥施用,而溶解性较好的硼肥则适合叶面喷施。
硼是植物必需的营养元素之一,以硼酸分子(H3BO3)的形态被植物吸收利用,在植物体内不易移动。硼能促进根系生长,对
光合作用的产物——碳水化合物的合成与转运有重要作用,对植物
受精卵过程的正常进行有特殊作用。
在硼含量较低的土壤,可以将土壤基施和植物叶片喷施结合使用。土施能够改善土壤的缺硼状况,作物不同生育阶段需硼量有所差别,硼元素释放具有均匀、长效的特点,满足整个生长季节对硼元素的基本需要。叶面喷施硼肥,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。
相关历史
1923年,
英国科学家凯瑟琳·沃林顿证实“硼”是植物生长所必需的矿物质营养素,开启了植物硼研究和工业应用。硼在肥料中的作用是在20世纪30年代被发现的,揭示了硼对植物的重要性。随后美、苏两国开始施用硼肥,
苏联1937~1939年间施用的硼肥(硼镁肥)达2700吨,
美国20世纪40年代后期年施用
硼砂达4148吨。
中国硼肥的研究和应用工作于二十世纪五十年代开始起步,主要是一些作物的肥效试验。六十年代中期,中国农科院油料作物研究所发现甘蓝型油菜发生“花而不实”症,经研究证明为缺硼症,施用硼肥可以有效防治。这是中国硼肥研究和应用的重大突破。1975年,原华中农学院(现
华中农业大学)的王云华教授发现缺硼导致棉花“蕾而不花”,并在湖北新州首次开展了中国硼营养研究。七十年代中期以来,相继发现
黑龙江省甘南等地小麦“不”症,以及一些地方的
苹果和
柑橘“不实”症,油橄榄“多头”症,经研究证实都属于缺硼症。从此,硼肥的研究和应用引起了科技工作者的关注,在国家
有关部门的支持下,硼肥工作进入了新的广泛发展阶段。
常见硼肥及其性质
硼肥是对用作肥料的含硼化合物(
硼 compounds)的统称。这些化合物包括
硼酸、
硼砂、五硼酸钠、四硼酸钠和硼玻璃等。此外,作为硼肥施用的还有工业上生产硼砂的下脚料——硼泥以及含硼
石膏和各种含硼复合肥。农业生产中应用最广泛的硼肥是硼砂,其次是硼酸和硼泥。
硼砂
其化学名称为十水四硼酸钠或硼酸钠,又称月石砂。
分子式为Na2B4O7·10H2O。工业硼砂为无色半透明或白色单斜结晶粉末。无臭,味咸。比重1.73,易溶于水,水溶液呈弱碱性,在干燥空气中易风化。硼砂无农用产品标准,在工业中,国家标准GB 537—84规定:一级品的Na2B4O7·10H2O含量为99.5%(折合硼含量为10.8%),二级品则含95%的Na2B4O7·10H2O(折合硼含量为10.3%)。
硼砂可以用于基肥、追肥、喷施和浸种。
硼酸
硼酸实际上是氧化硼的
水合物(B2O3·3H2O),
分子式为H3BO3。硼酸为白色粉末状结晶或三斜轴面的鳞片状带光泽结晶,有滑腻手感,无臭味。比重1.435(在15℃环境中)。溶于水、乙醇、
丙三醇、醚类及香精油中,水溶液呈弱酸性。硼酸在水中的
溶解度随温度升高而增大,并随水蒸气挥发;在
无机酸中的溶解度要比在水中的溶解度小。硼酸也没有农用产品标准,在工业品中,国家标准规定:一级品硼酸中H3BO3含量≥99%(折合硼含量为≥16.6%),二级品中H3BO3含量≥96%(折合硼含量≥16.1%)。
硼酸可作基肥、追肥、浸种、拌种和喷施用。
硼泥
硼泥是生产
硼砂的下脚料。硼泥含有可利用的硼。因含少量碱,通常呈碱性。除含有可利用的硼外,其他组成中镁、硅、钙、铁均对作物有一定作用,故可直接作硼肥使用。亦可以硼泥为原料制取硼镁肥、硼镁磷肥、硼镁
氮肥、硼镁沉淀
磷酸钙肥及含硼复合肥等。硼泥可做基肥,一般用量为每公顷 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归纳起来有8个方面,即促进
细胞壁的形成;促进植物体内
糖类物质的运输,硼能促进碳水化合物的运转,植物体内含硼量适宜,能改善作物各器官的
有机化合物供应,使作物生长正常,提高结实率和坐果率;促进
核酸和
蛋白质的合成;维持细胞膜的正常功能;影响植物体内酚的代谢和生长素的活性;提高
豆科根瘤菌的固氮活性,增加固氮量;影响叶绿素的形成并影响
光合作用及光合产物的合成与运输;参与
授精和结实过程,缺硼会引起大量落花落果或花而不实。同时,硼还可以显著降低植物病害的发生。硼抑制植物病害发生主要从两个方面起作用:一方面是硼以多种方式直接或间接地提高植物对
病原菌的抗性;另一方面硼对病原菌也能产生直接的抑制作用。
植物缺硼的症状主要表现为:生长点死亡,出现顶梢枯死;块根植物产生心腐病;小麦不育,甘蓝型油菜花而不实;
柑橘属叶柄出现褐色横向开裂,叶片脱落,果实内心发生褐变、外皮呈油浸渍状斑点;
苹果的缩果病及
甜菜的叶柄出现褐色环带。这些症状是植物体内代谢异常的外观表现。由于硼在植物体内的移动性很低,因此缺硼症状首先是在生长点和繁殖器官上出现。受缺硼影响最大的是近尖端
细胞和
分生组织细胞。
缺硼会引起植物的生理病害,当植物体内硼的含量过剩时也会造成植物硼中毒。引起硼过剩的原因可以是土壤含硼过高或者因不适当地施用硼肥,灌溉水含硼过高也会使植物出现硼中毒。当灌溉水含硼量为1 ppm时,许多对硼敏感的作物会出现硼伤害症状,到 10 ppm 时许多耐硼植物也会受到硼过剩的影响。一般认为桃、
葡萄、
菜豆和
无花果等属于对硼中毒敏感的植物;而
大麦、豌豆、玉米、马铃薯、
莴苣、烟草和番茄对硼的耐受力为中等;
青萝卜、
甜菜、棉花等对硼的耐受力强。总的来说,
十字花科、
豆科和根用植物的需硼量大且对高硼水平的耐受力强,而
禾本科对硼的需要量较少。许多果实类或
坚果类植物通过施用硼肥可以获得高产。
应用
作物缺硼时,可以通过施用硼肥得到补充,其方法一般有施基肥、追肥和种肥三种。施基肥,即在种植作物以前将硼肥施入土壤中,供给作物整个生育期的需要。追肥,即在作物生长到一定时期,给作物施用硼肥。追肥又有两种方法:一是喷施,即将硼肥溶化成一定浓度的水溶液,用
喷雾器喷在盆栽叶面上;二是土壤追肥,即在作物生长到一定时期后,将硼肥施到作物根系附近的土壤里。种肥,即在播种前先开沟或挖穴施硼肥并与土壤混合,然后再播种。施用种肥时要注意不让种子与硼肥接触,以免引起烧种而影响出苗。
硼砂一般可作为基肥施用于油菜、棉花、
豆科、果树等;硼酸水溶液一般可用于豆科植物、蔬菜、粮食作物等。硼元素是作物生长过程中必须的
微量元素之一,尤其是
十字花科、豆科植物对硼的要求较高,作物缺硼,会出现“蕾而不花”“花而不实”等现象,对缺硼植物合理施用硼肥可有效改善上述情况。
对
苹果果树适当的施用硼肥,可使果树树体生长健壮、叶色浓绿、枝叶繁茂;果实着色均匀、颜色鲜亮,烂果、病果数量减少。同时施用硼肥的果树果实可溶性糖含量有所提高、
可滴定酸含量有所下降,使得果实口感更好。对水稻施用硼肥可显著提高水稻产量,增加水稻的经济效益。合理施用硼肥可增加
油菜籽产量,显著增加油菜的单株
角果数和每角粒数。也可以提高油菜籽的含油量、
油酸和
亚麻酸含量。对棉花施用适当的硼肥可以促进棉花生长发育,使棉花早现蕾、早开花,减少蕾铃脱落率,提高棉花单铃重和衣分,改善棉花品质,显著提高棉花产量。硼肥的施用量与
花椰菜增产率为正相关,喷施的硼肥量不同对花椰菜的产量影响较明显,投入产出比基本随硼肥施用量增加而增加,但过多施用硼肥对花椰菜产量及产值的提升不显著,过少施用也达不到最佳增产效果。适量的硼肥施用对
柑橘、蓝莓、
荞麦、辣椒等的产量和品质具有不同程度的提升作用。
生产
常见硼肥的生产
硼砂
硼砂的生产方法主要有酸法、碱法和碳碱法等。
其中酸法是用酸加工
硼矿制得粗
硼酸,加入95~100℃的纯碱(Na2CO3)溶液中,冷却结晶得到十水硼砂,化学反应式为:
碱法制取硼砂的加工工艺视原料和控制条件的不同而异。如加工钠硼酸石,即将粉碎的钠硼酸石(Na2O·2CaO·5B2O3·12H2O)用纯碱及
碳酸氢钠作为分解剂进行蒸煮碱解、过滤,滤液经浓缩结晶得产品。其反应为:
碳碱法是将焙烧处理过的硼镁矿粉与
碳酸钠溶液混合,通入
二氧化碳进行
碳酸化、过滤,母液和洗水回用于碳酸化配料,滤液适度蒸发浓缩,冷却结晶,离心分离即得
硼砂。其化学反应式为:
硼酸
经过冷却、结晶、分离、干燥即可得到成品。
高浓度有机硼肥的生产
生产高浓度有机硼肥可以使用
无机化合物硼、含氮
有机化合物、
催化剂及水在一定的温度和压力下制得。无机硼是硼酸、
硼砂中的一种或两种;含氮有机物是
乙二胺四乙酸、
尿素、
三乙醇胺、
二乙胺中至少一种;催化剂是
醋酸铜、
硝酸锰、
硝酸钴中至少一种。