7.3 常用化学氮肥的种类、性质和施用氮肥工业一般以空气中的氮气（N2）和燃料（煤、石油、天然气）中的氢气（H2）为原料，在高温、高压和催化条件下合成氨，再经多种氨加工流程，生产各种商品氮肥。
合成氨的基本反应如下：合成的氨可直接作氮肥施用，也是加工其它氮肥的基本原料。
氨在常温常压是气体，部分理化性质如表7-2。
20世纪60年代以来，美国的肥料以液氨和由液氨配制的流体复混肥比例较高，西欧、前苏联生产硝铵较多，中国、日本以及多数发展中国家主要发展尿素。
1995年我国的氮肥结构中，碳酸氢铵氮899.7×104吨，占总产量的48.4%；尿素氮805.7×104吨，占43.4%，其余的含氮肥料包括：氯化铵、硝酸铵、磷铵、硝酸磷肥、硫酸铵、氨水等一共151.4×104吨，占8.2%。
表7-2 氨的部分理化性质）性质氨（NH3分子量17.03含N，% 82.0沸点-33.4℃冰点-77.7℃液体密度637.8g/L(0℃)蒸气密度0.708g/L(0℃)气化热 4.42kJ/g(-33.4℃)对化学氮肥来说，有不同的分类方法。
最常用的是按含氮基团进行分类。
据此，可以将化学氮肥分为铵（氨）态氮肥、硝态（硝铵态）氮肥、酰胺态氮肥、氰氨态氮肥四类。
通过各种物理和化学方法可将肥料加工成缓释的长效肥料，由于其性质有别于一般化学肥料，故也将之作为一类肥料加以介绍。
7.3.1 铵（氨）态氮肥养分标明量为铵盐（氨）形态氮的单质氮肥称为铵（氨）态氮肥。
如碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨等。
它们的共同点包括：（1）易溶于水，作物能直接吸收利用，肥效快速；（2）肥料中的铵离子解离后能与土壤胶体上的交换态阳离子交换而被吸附在胶粒上，在土壤中移动性不大，不易流失；（3）在碱性环境中易分解释放出氨气，尤其是液态氮肥和不稳定的固态氮肥本身就易挥发，与碱性物质接触后挥发损失加剧；（4）在通气条件良好的土壤中，铵（氨）态氮可进行硝化作用，转化为硝态氮，使化肥氮易遭流失和反硝化损失。
7.3.1.1 碳酸氢铵（ammonium bicarbonate）碳酸氢铵简称碳铵。
自1958年我国第一套小型生产装置试产以来，已生产了近半个世纪，一直是我国主要的氮肥品种。
到1995年，年产量达899.7×104吨，占氮肥总产量的48.4%，仍居各氮肥品种之首。
其主要成分的分子式为NH4HCO3，含氮17%左右。
碳铵是一种无色或白色化合物，呈粒状、板状、粉状或柱状细结晶，比重1.57，容重0.75，易溶于水，0℃时的溶解度为11%，20℃时为21%，40℃时为35%。
碳铵是酸式碳酸盐。
由于碳酸是一种极弱的酸，常温下氨是一个活泼的气体分子。
二者结合生成的碳铵分子极不稳定，即使在常温（20℃）条件下，也很易分解为氨、二氧化碳和水。
其反应式为：由该反应式可见，碳铵分解的过程是一个损失氮素和加速潮解的过程，是造成贮藏期间碳铵结块和施用后可能灼伤作物的基本原因。
影响碳铵分解的因素主要是温度和肥料本身的含水量。
随着温度的升高，由碳铵分解的三个组分，将迅速提高其蒸汽分压（表7-3）10℃时的碳铵蒸气分压仅为0.171千帕，占正常大气压101千帕的0.17%，此时碳铵分解很慢。
20℃时，碳铵蒸汽分压上升到0.597千帕，虽比10℃时增加近3.5倍，但碳铵分解仍较慢，30℃时，碳铵蒸汽分压达到10℃时的11.3倍。
碳铵开始大量分解。
随着温度的进一步提高，碳铵蒸汽分压迅速增加，碳铵剧烈分解。
表7-3 不同温度下碳铵的蒸汽分压温度(℃)蒸汽分压(kPa) 温度(℃)蒸汽分压(kPa)10 20 30 0.171 0.597 1.930 40 50 60 5.69 42.70 101.00由于碳铵生产过程中不能用常法加热干燥，故碳铵产品常含有吸湿水约3.5%，高的可达5.0%。
较高的水分含量导致碳铵潮解、结块，敞开时加速其挥发。
一般来说，碳铵水分含量<0.5%称干燥碳铵，常温下不易分解；含水量<2.5%时分解较慢；若含水量>3.5%，分解明显加快。
农用碳铵的含水量一般控制在3.5%以下。
碳铵结晶体的粒度，由于影响其表面积和吸湿水含量，因此也能明显影响其分解挥发（表7-4）表7-4 不同粒度碳铵的分解挥发（20±5℃）结晶粒度 (mm) 不同放置天数后碳铵的分解失重（%） 3 5 7 10>0.9 0.85 0.45 <0.18 1.5 2.0 2.0 5.0 4.5 6.0 7.5 14.0 9.5 13.5 18.0 34.0 20.0 26.534.5 62.0目前，小氮肥厂广泛采用添加阴离子表面活性剂来增大碳铵晶粒。
如添加十五烷基磺酰氯、十烷基苯磺酸铵等，效果很好。
虽然碳铵的化学性质不稳定，但其农化性质较好。
碳铵是无酸根残留的氮肥，其分解产物氨、水、二氧化碳都是作物生长所需要的，不产生有害的中间产物和终产物，长期施用不影响土质，是较安全的氮肥品种之一。
碳铵施入土壤后很快电离成铵离子和重碳酸根离子，铵离子很容易被土粒吸附，不易随水移动。
因此，只要碳铵能较完全地接触土壤，被土粒充分吸附，则施用后的挥发并不比其它氮肥明显的高。
有些条件下，如在石灰性土壤上，深施后还可能比其它氮肥具有更好的作用效果。
经过相当长一段时间的实践，我国对碳铵的生产、运销和施用已积累了较成熟的经验。
生产上以降低产品含水量和防止结块、分解为中心，已广泛采用加入添加剂、机械压粒及化学改性等多种方法提高产品质量。
机械压粒是将细晶状碳铵压成粒重约1克的颗粒状，可减少表面积，降低分解挥发程度。
化学改性是指在碳铵产品中加入一定量的磷酸铵和氧化镁，使其发生反应以吸收碳铵中的吸湿水，形成磷酸镁铵，使产品稳定和干燥。
反应式如下：改性碳铵可较长期存放而不致结块。
田间肥效亦高于普通碳铵。
并可作为生产三元复合肥的原料。
碳铵的合理施用原则和方法一直在不断发展。
施用时应注意以下几个方面：一是掌握不离土、不离水的施肥原则。
把碳铵深施覆土，使其不离开水土，这样有利于土粒对肥料铵的吸附保持，持久不断地对作物供肥。
深施的方法包括作基肥铺底深施、全层深施、分层深施，也可作追肥沟施和穴施。
其中，结合耕耙作业将碳铵作基肥深施，较方便而省工，肥效较高而稳定，推广应用面积最大。
7.3.1.2硫酸铵(ammonium sulfate)硫酸铵肥料主要成分的分子式为(NH4)2SO4, 简称硫铵，俗称肥田粉。
硫铵是我国使用和生产最早的氮肥品种。
1906年，上海进口的第一批化肥就是硫铵。
硫酸铵肥料为白色结晶，若为工业副产品或产品中混有杂质时常呈微黄、青绿、棕红、灰色等杂色，含氮率为20%~21%。
硫酸铵肥料较为稳定，分解温度高达280℃。
不易吸湿，20℃时的临界吸湿点在相对湿度81%。
易溶于水，0℃时溶解度达70g/100g水，肥效较快，且稳定。
硫铵在世界氮素化肥发展初期增长很快，应用广泛，在氮肥中所占比例高。
我国长期将硫铵作为标准氮肥品种，商业上所谓的“标氮”，即以硫铵的含氮量20%作为统计氮肥商品数量的单位。
目前，硫铵在我国氮肥总量中所占比重已很小，多数是炼焦等工业的副产品。
我国现行硫铵产品标准的主要内容包括：含氮20.5%~21.0%、含水分0.1%~0.5%、含游离酸<0.3%。
硫酸铵肥料中除含有氮之外，还含硫25.6%左右，也是一种重要的硫肥。
硫铵与普通过磷酸钙肥料一样，是补充土壤硫素营养的重要物质来源。
硫酸铵肥料施入土壤以后，很快地溶于土壤溶液并电离成铵离子和硫酸根离子。
由于作物对营养元素吸收的选择性，吸收铵离子的数量多于硫酸根的数量，在土壤中残留较多的硫酸根离子，与氢离子（来自土壤或根表面铵的交换或吸收）结合，使土壤变酸。
肥料中离子态养分经植物吸收利用后，其残留部分导致介质酸度提高的肥料称之为生理酸性肥料。
硫酸铵肥料中的硫酸根在还原性较强的土壤上可通过生物化学过程还原为硫化氢，硫化氢可侵入作物根细胞，使根变黑，部分乃至全部丧失吸收功能。
当土壤中有较多的亚铁离子存在时，由于亚铁离子可与硫化氢形成硫化亚铁沉淀，而作为硫化氢的解毒剂。
当然，如果在根内输导组织中形成硫化亚铁沉淀则同样会阻碍作物根系的吸收。
除还原性很强的土壤外，硫酸铵适用于在各种土壤和各类作物上施用。
可作基肥、追肥、种肥。
作基肥时，不论旱地或水田宜结合耕作进行深施，以利保肥和作物吸收利用，在旱地或雨水较少的地区，基肥效果更好。
作追肥时，旱地可在作物根系附近开沟条施或穴施，干、湿施均可，施后覆土。
硫酸铵较宜于作种肥，注意控制用量，以防止对种子萌发或幼苗生长产生不良影响。
7.3.1.3 氯化铵(ammonium chloride)氯化铵肥料主要成分的分子式为NH4Cl，简称氯铵。
氯化铵肥料可以直接由盐酸吸收氨制造，但其主要来源则是作为联碱工业的联产品。
氯铵中的氯根来自食盐，铵离子来自碳酸氢铵。
生产过程的总反应式为：每生产一吨纯碱，可联产约1吨氯铵，随着我国联碱工业的发展，联产氯铵的数量将会不断增加。
氯铵肥料为白色结晶，含杂质时常呈黄色，含氮量为24%~25%。
氯铵临界吸湿点较高，20℃时为相对湿度79.3%，接近硫铵，但肥料产品中由于混有食盐、游离碳酸氢铵等，有氨味，吸湿性比硫铵稍大，易结块，甚至潮解，生产上有时将之精制并粒状化来降低其吸湿性。
氯铵的溶解度比硫铵低，20℃时，100g水中可溶解37g。
氯铵肥效迅速，与硫铵一样，也属于生理酸性肥料。
作为联碱工业的联产品，其质量标准为：含NH4Cl 90%~95%，含N24%~25%，NaCl 0.6%~1.0%，碳铵等其它杂质<3.0%，水分1.5%~3.0%。
氯铵施入土壤后，遇水很快电离成铵离子和氯根，铵离子被土壤胶体吸附，氯根则与被交换出来的阳离子生成水溶性化合物。
在酸性土壤中，氯根与被交换下来的氢离子结合生成盐酸，使土壤溶液酸性加强。
在中性或石灰性土壤中，氯铵与土壤胶体作用的结果生成氯化钙。
氯化钙易溶于水，在雨季及排水良好的地区可被淋洗流失，可能造成土壤胶体品质下降。
而在干旱地区或排水不良的盐渍土壤中，氯化钙在土壤溶液中积累，造成溶液盐浓度增高，也不利于作物生长。
氯铵在土壤中的硝化作用比硫铵慢，这是由于氯铵肥料中含有的大量氯根对硝化作用具有明显的抑制作用。
这就使得氯铵中的铵态氮的硝化流失减少。
氯铵不象硫铵那样在强还原性土壤上会还原生成有害物质，因而施用于水田的效果往往比硫铵更好、更安全。
但由于其副成分氯根比硫酸根具有更高的活性，能与土壤中两价、三价阳离子形成可溶性物质，增加土壤中盐基离子的淋洗或积聚，长期施用或造成土壤板结，或造成更强盐渍化。
因此，在酸性土壤上施用应适当配施石灰，在盐渍土上应尽可能避免大量施用，氯铵不宜作种肥，以免影响种子发芽及幼苗生长。