肥料與植物生長植物如何吸收 有機肥與化肥螯合剂

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螯合剂 

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金属原子或离子与含有两个或连两个以上配位原子的配位体作用，生成具有环状结构的络合物，该络合物叫做螯合物。能生成螯合物的这种配体物质叫螯合剂，也成为络合剂。

中文名

螯合剂

外文名

chelating agent

别    称

螯合配体,络合剂

目录

1简介

2化学性质

3螯合效应

4用途

1简介

金属原子或离子与含有两个或连两个以上配位原子的配位体作用，生成具有环状结构的络合物，该络合物叫做螯合物。能生成螯合物的这种配体物质叫螯合剂，也成为络合剂。又称螯合配体（chelating ligand）,螯合基团（chelating group）或多齿配体（mutidentate ligand）。

配体中有两个或两个以上配位原子，且同时与一个中心原子（或离子）形成螯合环。由于螯合剂的成环作用使螯合物比组成和结构相近的非螯合配位化合物的稳定性高。

螯合剂大多数是有机配体。目前已发现的螯合剂最多的达十四齿。螯合剂中的配位原子以氧和氮为最常见，其次是硫，还有磷、砷等。

用“螯”描述这类化合物，就是因为分子结构很像“蟹”的两个大“钳”夹住金属原子或离子。

2化学性质

由一个正离子(称为中心离子)和几个中性分子或离子(称为配位体)结合而成的复杂离子叫配离子(又称络离子)，含有配离子的化合物叫配位化合物。这种具有环状结构的配位化合物。其稳定性高于组成和结构相近的非螯合物。

在配合物中中心离子与配位体通过配位键结合。配位键是一种特殊的共价键，通常的共价键是由两个成键原子各出一个电子形成共同电子对的，而在配位键中是由一个原子提供电子对，另一原子提供空轨道形成的。为了区别把共价键用“一”表示，如H·+·H=H：H(H—H)，配位键用“←”表示，箭头指向提供空轨道的原子，如Cu+NH₃=CuNH₃(Cu←NH₃)。

如果配位体中只有一个配位原子，则中心离子与配位体之间只能形成一个配位键。而有些配位体分子中含有两个以上的配位原子而且这两个原子间相隔着两至三个其他非配位原子时，这个配体就可以与中心离子(或原子)同时形成两个以上的配位键。直接与中心离子配位的原子数目叫做配位数，通常配位数多为4或6，也有2和8的。配位数的多少取决于中心粒子的电子结构与空间因素。

最常见的配位原子有氧、硫、氮。磷、砷、硒也可生成螯合物。在螯合剂分子中，配位原子是通过其他原子（主要是碳原子）连接成适宜的结构。根据螯合剂分子中所含可以参加配位的配位原子数目，分为二啮、三啮、四啮、六啮螯合剂。

螯合剂包括无机和有机两类。大多数是有机类化合物。常用的螯合剂有多磷酸盐、氨基羧酸、1,3-二酮，羟基羧酸、多胺等。

螯合剂的结构式多样的，有直链的也有带支链的结构。也有环状螯合剂如卟啉类衍生物和冠醚类衍生物等。

3螯合效应

同一金属离子与一种螯合剂形成的螯合物，比具有相同配位原子的单啮配体形成的络合物要稳定，这种特殊的稳定性是由于成环产生的，因此把这种由于螯合环的形成所产生的稳定性增高称之为螯合效应。

螯合物的稳定性是以螯合物的稳定常数来衡量的，稳定常数越大，螯合物的稳定性就越高。假设螯合剂与金属离子生成的螯合物为ML（最简单的情况）。严格的说螯合物的稳定常数应该表示为：

式中 α-型体的活度；

KT_ML：在一定温度下为一个常数，成为活度常数或者热力学常数。[1] 

4用途

螯合作用在化学研究和工业生产中有着广泛的应用。

在化学工业和工业生产过程中，加入螯合剂使金属离子生成性质完全不同的螯合物，是降低和控制金属离子浓度的主要方法。

螯合物在矿物浮选过程、湿法冶金、金属元素的提取与分离、物质的催化合成、水的软化、电镀工艺、医药工业、染色过程等中都有广泛的应用。

螯合物广泛应用于过氧化氢及次氯酸类作漂白剂的化学、机械和脱墨纸浆的漂白。部分螯合剂在医学上可用于铅及汞等中毒的治疗等。具体用途如下：

1、能有效抑制金属离子对过氧化氢及次氯酸类漂白剂引起的催化分解，提高漂白效率，节约漂液，降低漂白成本。

2、对Fe3+离子有极强的捕捉能力和分散效果，避免Fe3+离子与纸浆中的酚基团反应形成深颜色的复合物，保护纤维，提高纸浆白度，减少纸浆返黄。

3、能有效阻止钙、镁等金属离子在纸浆漂白过程中发生化学反应形成沉淀物，从而防止系统设备、管道结垢，并能逐步去除漂洗系统原有的结垢。

4、具有一定的分散能力，可提高硅酸钠的分散性。

5、保护纸浆纤维，防止NaOH剥皮反应对纤维的破坏。

6、与传统的DTPA相比，具有良好性价比。

7、用于金属元素的分离和提纯、织物的染色以及制造有机颜料等[2] 。

http://blog.xuite.net/mmk168167/twblog/134302531-%E6%9C%89%E6%A9%9F%E8%82%A5%E8%88%87%E5%8C%96%E8%82%A5+++%E6%A4%8D%E7%89%A9%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%90%B8%E6%94%B6

植物如何吸收  有機肥與化肥

化學肥料會產生硝酸鹽，所以會致癌，施用有機肥料不會有硝酸鹽的問題。這是現今很多人普遍存在的觀念，但是正確嗎？我們從幾個角度來看：

1. 植物需要的養分是什麼？

        人類每天必須攝取五穀、蔬菜、肉類、水果，經過我們的消化系統分解成醣類、蛋白質、脂肪、維生素等基本物質後，才能被人體吸收利 用，然後再經同化作用合成我們維持生命所需的各種物質。但是植物到底是靠什麼維持生命的呢？大家一定會想到的就是肥料，然而肥料只一個大的名詞，是要是能 提供植物生長或是維持生命所需的東西都可稱為肥料，因此在講得詳細一點，植物至少需要十六種必要的元素，才可以維持生命，這十六種必要元素分別為碳、氫、 氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、鐵、錳、鉬、鋅、銅、硼、氯，這些養分中除了碳、氫、氧可由空氣與水分中獲得補充，其餘的養分除了原本存在於土壤膠體中的養 分外，需要靠肥料來補充。其中氮磷鉀是需求量最大的元素，因此又有肥料三要素之稱。

 施入肥料之後，植物就會自己拿來吃嗎？

        答案是不可能的，植 物不是動物，他不會移動沒有辦法任意移動組織去尋找食物，只能藉由吸收水分，將溶解於水中的養分，藉由吸收水分時代入植物體內，偶而當某種養分缺乏且在根 系細胞附近時，才會耗費能量行主動置換養分，但這情形較少見絕大部分是吸收水分而吸收養分。既然養分是需溶解在水中，就會有一定的型態才可以被植物所吸 收，不是隨隨便便都可以被帶入植物體內。

       

例如我們施用尿素，整個尿素是無法直接被帶入植物體內，尿素必須先溶在水中，然後再解離形成硝酸根離子、銨根離子 財會被植物所吸收利用，所以植物如果需要氮肥時，他最主要吸收氮素的型態為硝酸根離子與銨根離子，而且以硝酸根離子為主，吸收量約為銨根離子的二倍。植物 雖然也可以吸收銨根離子，但大部分的銨根離子會經過硝化菌的作用轉換成硝酸根離子，讓植物吸收利用，在這一過程，部分會形成一氧化氮或是氮氣而逸散到空氣 中。

2. 有機肥是如何被植物所吸收利用？

        我們在推廣有機肥、有機堆肥、醱酵的液肥、牛奶、廚餘......等等有機資材內中的養分又是如何被植物所吸收利用呢？之 前提到植物吸收養分是靠吸收水份，將溶在水中的養分帶入植物體內，又提到植物吸收氮素最主要是硝酸根離子與銨根離子二種型態，有機資材也是必須依循次依原 則才可為植物所吸收利用，但是有機資材無法直接溶於水，也無法直接解離形成硝酸根離子與銨根離子，他必須先經微生菌的分解，將有機質分解成硝酸根離子與銨 根離子才能為植物所吸收利用，在部分的文獻中有提及，有機資材會產生有機氮，亦可為植物所吸收利用，但是微生菌分解生成硝酸根離子與銨根離子的量，遠大於 形成有機氮的量，因此有機資材最主要也是以硝酸根離子與銨根離子被植物所吸收利用。

        既然，不管施用化學肥料或是有機肥料，最主要都是以硝酸根離子 與銨根離子來被植物所吸收利用，那麼一味的指責化學肥料會產生硝酸鹽累積，來作為必須推行有機肥料的論述依據，是否站得住腳？如果只是用想的，沒有認清植 物吸收養分的型態，只是以以前的人施用有機肥沒有那麼多的癌症，現在人施用化肥癌症變多，所以反對化肥的施用，是不客觀且不公平的。

        施肥的目的在 於有效的提供植物生長所需，每個時期，植物所需要的養分是不一致的，需要做調整，不管是施用有機肥料或是化學肥料，只要是施用過量，都有可能會造成硝酸鹽 的累積，對於土壤都是負擔，施用有機肥和化肥一樣，時間久了，也是會造成土壤的酸化，並不是施用有機肥就不會造成土壤酸化，只是施用有機肥會讓土壤酸化的 時間較長，因為土壤在酸化的過程中並不是直線的，他是一個類似S型的曲線，有機質多，土壤的緩衝能力較大，土壤要變酸的時間較久。化肥多施雖然不好，但是 絕對不是罪惡，有機肥好，但也不是盲目的使用，唯有認清植物吸收養分的機制，養分在土壤中的移動機制，配合植物的生理特性與需求，才能有效的降低肥料使用 量，減少污染，農友才可以降低成本、增加產量，而消費者也才能買到真正高品質的健康蔬果，以台灣的氣候條件，不能只是以有機、化肥二個方向來思考，必須全 面的考量，才能讓台灣的農業更進步。

http://www.taifer.com.tw/taifer/tf/044002/12.htm

專題報導

肥料與植物生長

　　植物體的組成元素一部分從空氣中，一部分從水，一部分從土壤礦物質中取得，供應量不足的部分則必須以人為的方式供應，此不足部份稱為肥料。植物所需的肥料以要素需要量的多少可分為多量要素肥料、次量要素肥料和微量要素肥料三類，從農作物栽培的經驗得知，在一般土壤栽培作物時最限制作物生長的要素是氮、磷和鉀，通常就稱為肥料三要素。

■ 新創事業處 簡道南

　　人類需要吃肉、蔬菜、五穀雜糧才能正常生長，植物的生長也需要食物，只是植物較人類低等，其食物以無機礦物質為主。

　　植物自一粒小小的種子發育成一棵植株，其組成元素全自土壤和空氣中取得，將植物體乾燥後分析其構成元素，大約如表一所列。

　　植物體的組成元素一部分從空氣中，一部分從水，一部分從土壤礦物質中取得，供應量不足的部分則必須以人為的方式供應，此不足部份稱為肥料。植物所需的肥料以要素需要量的多少可分為多量要素肥料、次量要素肥料和微量要素肥料三類，請參考表二。

施用肥料的基本原則：

一、最少養分率

　　雖然植物的生長所需的元素有量多量少的區分，但是為維持正常生長，這些元素間的需要量必須維持一定程度的平衡，只要當中某一元素比例偏低，則整棵植物的生長即受其支配，此即植物生長的最少養分律。所以施肥時一定要有養分平衡的觀念。

二、報酬漸減率

　　從農作物栽培的經驗得知，在一般土壤栽培作物時最限制作物生長的要素是氮、磷和鉀，通常就稱為肥料三要素。

　　假設氮素是某一栽培作物最缺乏的營養要素，那麼施用氮肥很快就會看到施肥增進生長的效果，但是植物生長量並不會隨著氮肥增施呈現固定比率增加，反而有逐漸遞減的現象，終至再補施氮肥也不見生長量，甚至有減產現象，此即施肥的報酬漸減率。所以施肥時也要有施肥的效益觀念，應該講求適量施肥，過量施肥不僅得不到作物增長的回報，反而有肥傷之虞。

三、施肥時機和植物需肥階段要配合

　　植物發育生長的生命過程可約略分成營養生長期、分化期、和生殖生長期三階段，各階段所需的肥料種類和量均有差異，要求植物正常生長究應配合植物營養生理需求，適時適量施用肥料。

植物生育和肥料三要素的關係

一、氮素肥料（俗稱葉肥）

　　氮素肥料是植物葉部和莖部綠色部分所不可或缺的養分，特別是觀葉植物和葉菜栽培需要施用的肥料，故又成為葉肥。

● 氮肥的種類

　　植物所吸收利用的氮素是無機態的硝酸態氮素（NO3－）和銨態氮（NH4＋）。至於有機態氮素，例如尿素、動物皮粉、豆餅等也被當氮肥使用，不過其等要在土壤中經過細菌分解成硝酸態氮和銨態氮才能被作物吸收利用。茲將氮素肥料的種類和特徵整理如表三。

　　植物生長過程中氮的營養是否恰當、不足或是過量，可由植物體氮素含量的化學分析值來研判，不過這需要化學分析實驗室才能做，一般栽培可從植物生長的表徵來判斷氮肥不足或過量的約略狀況，茲將氮素不足或過量影響植物生長的表徵整理如表四。

二、磷素肥料（俗稱花果肥）

　　磷素是植物要生長健壯、根發育良好、開花繁盛、果實豐收所必須的元素成分，所以又稱為花果肥。

● 氮肥的種類

植物只吸收包括H2PO4－，HPO42－，PO43－等離子態磷酸根。磷肥的種類分為無機態磷肥和有機態磷肥。無機態磷肥依其溶解特性可分為水溶性磷酸肥料和檸檬酸銨溶性磷酸肥料。有機態磷肥則包括米糠和豆餅類的有機磷酸鹽。茲將磷素肥料的種類和特徵整理如表五。

　　植物生長過程中磷肥不足和過量是常見的問題，植物體化學分析可協助判斷磷素含量不足或是過量，一般栽培者可由植物生長的表微做摡約判斷。茲將磷素不足或過量影響植物生長的表徵整理如表六。

三、鉀素肥料（俗稱根肥）

　　植物對鉀的需求量頗高，植物要正常生長需要足夠量的鉀素。植物行光合作用合成的葡萄糖需要鉀素幫助運輸、分配到其他部門，或合成澱粉或合成其他種碳水化合物。另外，鉀素可促進根系的生長，根部木質部的形成和發育都受到鉀素的影響；鉀素可調節水分，維持細胞膨壓，增加植物對低溫環境的抵抗力；鉀素也可以增加植物對病蟲害的抵抗力。

● 鉀肥的種類

　　植物只吸收鉀離子（K＋），所以水溶性的硝酸鉀、硫酸鉀和氯化鉀是最常用的鉀肥，水不溶性的矽酸鉀肥亦有商品價值。至於各種植物豆餅、乾海草等亦含有水可溶性的鉀，在此，依其來源以有機態鉀肥稱之。茲將鉀肥的種類和特徵整理成表七。

　　由植物體化學分析之鉀素含量可以協助判斷其鉀素含量是不足或是過量，一般栽培者可由植物生長的表徵做摡約判斷。茲將鉀素不足或過量影響植物生長的表徵整理如表八。

肥料的吸收率和植物發育生長的關係

　　肥料的吸收率和植物發育生長的生命過程有密切的關係，植物發育生長的生命過程可約略分成營養生長期、分化期、和生殖生長期三階段。

一、	營養生長期：
	是發育根、莖和葉的植物生長階段，植物在此期間由種子發育成株葉繁茂的植株。
二、	分化期：
	植物經過營養生長期，株葉繁茂到某一程度，即開始組織分化，孕育花蕾，準備開花，授精和結果。
三、	生殖生長期：
	是花的生長、開花、授精到結果成熟的階段。

肥料三要素的吸收率

　　植物從種子發芽、生根、枝葉繁茂到開花結果的生理過程，每個階段所需吸收利用的肥料三要素的量有顯著的差異。若以全期所需要吸收的氮、磷、鉀之總量各為100%，則各個生長階段所吸收的各要素量佔其總量之百分比稱為肥料吸收率。

　　在營養生長期，植物對氮素和鉀素的需求較多，對磷素的需求較少。在分化期，植物開始對磷素要求轉旺，吸收量達到高峰，同時仍需要吸收多量的鉀素，至於氮素的需求則逐漸減弱。在生殖生長期的花蕾孕育，開花，結果期間，植物對三要素的需求量，基本上和分化期相當，直到植物進入果實成熟期才開始降低對三要素的需求。

　　整體而言，植物的一生中：

● 氮素的需求：

　　在營養生長期，要長根，長枝條，長葉，需要很多氮素合成蛋白質，以支持根、莖、葉茂盛生長，所以氮的吸收率在此期達到高峰，進入分化期以後直至結果期，基本上是氮素在植物體內的移轉和重新分配為主，所以氮的吸收率逐漸降低。

● 磷素的需求：

　　植物開始由營養生長期進入分化期，在花芽分化、花蕾形成、開花、授精、結果等過程，需要很多由磷素組成的ATP、ADP等植物體內能源以供細胞分裂，分化形成新組織，也需要磷素供合成核酸RNA、DNA等遺傳物質。所以磷素的吸收率在開花期達到高峰，等進入結實期，則對磷素不再需求，吸收率快速降低。

● 鉀素的需求：

　　由於鉀素在植物體內一直以鉀離子（K＋ ）型態分布在細胞和組織內，並不直接參與植物體內細胞和根、莖、葉、花、果等器官之構成，但是光合作用所生成糖分在植物體內運輸、分配以及轉化成澱粉和其他碳水化合物，將硝酸鹽還原轉化成蛋白質等都要用到鉀素，所以植物一生中對鉀素需求較為平均。一般而言，和營養生長期對氮的需求傾向相同，於根、莖、葉生長的旺盛期，鉀素吸收率達到最高峰，進入發蕾期和開花期吸收率稍減，只到結實期才逐漸明顯下降。

　　有關肥料吸收率與植物生長各階段的關係可參考圖一。

施用肥料三要素的基本方法

　　前面已經說明植物對肥料三要素的吸收率是依據各生長階段的需求而有所改變，因此施用肥料補充三要素的方案，理想上，要與植物對三要素的需求期和吸收率相配合。

　　實際上，一般的施肥方式是將肥料施到土壤中，肥料三要素經過水分溶解，隨水分進入土壤當中，到達根圈活動範圍再被根系吸收進入植物體內，所以肥料要素和植物根系之間有土壤介質的居間影響。土壤粒子表面帶負電荷，為了中和電性，其上吸附許多帶正電荷的鈣、鎂、鐵等陽離子，這些離子很容易和磷肥的磷酸根陰離子結合成水溶性低的磷酸鈣鹽、磷酸鎂鹽、磷酸鐵鹽等，因此，磷肥在土壤中的移動性很差，亦即不易隨著土壤水分長距離移動，被分配到整體根圈範圍，所以在以土壤為栽培介質的系統，磷肥通常在基肥時，即將整個植物生長週期所需的磷肥要素全部拌入土壤之中。至於氮肥和鉀肥則因容易溶於水中，且可隨土壤水分移動到根圈範圍內，所以可以分期分量施用。通常在基肥時，將整個植物生長週期所需的氮肥和鉀肥2/3拌入土壤中，其餘1/3則在植株旺盛生長期當追肥施用。這樣的分量分次施用肥料顯然很粗放，並非最符合植物發育需求的方案。所以開發延效性肥料（Slow release fertilizers）和控制釋放性肥料（Controlled release fertilizers）以達到省工、省時和符合吸收率的要求是肥料產業仍需努力的課題。

　　如果是水耕栽培系統，植物根系是直接和肥料要素接觸，植物各生長階段所需吸收的肥料要素就可以用水溶性肥料的供應量和供應頻率作較精準的配合。