化学肥料氮素营养与氮肥

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1、氮素营养与氮肥,N,氮,缺氮,缺氮,植株缺氮的症状,植物氮素营养与氮肥,第一节 植物氮素营养 第二节 植物土壤氮素营养 第三节 氮肥的种类、性质和施用 第四节 提高氮肥利用率的途径,P163,第一节 植物氮素营养,一、作物体内氮素含量与分布 植物体含氮量一般为0.35%。 豆科作物高于禾本科作物； 籽粒、叶片茎杆、根系 生育前期叶片生育后期的叶片； 氮素含量随代谢中心的转移而变化； 含氮量还受土壤供氮水平和施肥的影响； 氮在植物体中的运动性较强，在利用率在70 80%。,1）、不同作物种类含量不同 豆科植物含有丰富的蛋白质，含氮量也高。按干重计，大豆含氮2.25%，紫云英含氮2.25%；而禾本

2、科作物一般含氮量较低，大多在1%左右。同为禾本科作物，小麦小麦水稻 2）、作物不同器官含量不同 一般，幼嫩器官和种子中含氮量较高，而茎杆含量较低，尤其是老熟的茎杆含量更低。如小麦子粒含氮量为2.0%-2.5%，而茎杆仅为0.5%左右；豆科作物子粒含氮量为4.5%-5%，而茎杆仅为1.4%。,2、分布,3）、作物不同生育时期含量不同 在各生育期中，作物体内氮素的分布在不断变化。在营养生长阶段，氮素大多集中在茎叶等幼嫩器官，当转入生殖生长时，茎叶中的氮素就基本向子粒、果实、块根或块茎等储藏器官转移；成熟时，大约有70%的氮素已转入种子、果实、块根或块茎等储藏器官。 如水稻，分蘖期含量高于苗期，通常

3、在分蘖盛期含量达到最高峰，其后。随生育期推移而逐渐下降。,作物体内氮素的含量和分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响 随施氮量增加，作物各器官中氮的含量均有明显提高。通常是营养器官的含量变化大，生殖器官则变动小，但生长后期施用氮肥，则表现为生殖器官中的含氮量明显上升。,（二）、氮在植物生长发育中的作用,氮对作物的重要作用不在于它在作物体内含量多少，重要的是氮是植物体内许多重要有机化合物的组分，也是遗传物质的基础。,1、蛋白质的重要组分（蛋白质中平均含氮16%-18%） 2、核酸和核蛋白质的成分 3、叶绿素的组分元素 4、许多酶的组分（酶本身就是蛋白质） 氮还是一些维生素的组分，而生物碱和植物激素

4、也都含有氮。 总之，氮对植物生命活动以及作物产量和品质均有极其重要的作用。合理施用氮肥是获得作物高产的有效措施。,P164,供氮状况对马铃薯伤流液中细胞分裂素的影响（Sattelmacher等，1978）,氮素的吸收与利用,一）氮素吸收形态 NH4+、NO3-、NO2- 可溶性有机氮：氨基酸、酰胺等 豆科植物可以通过共生固氮，直接利用空气中的N2,二）各种形态氮素的吸收利用,1、NO3-N吸收与利用 NO3-N被主动吸收后，一般有下面几条去向： a. 穿过液泡膜储存在液泡中。 b. 从根系中运输到木质部，然后被运输到地上部。 c. 在根系中或地上部被硝酸还原酶（nitrate reductas

5、e (N.R.) ）还原成亚硝酸。,还原力,在这个还原过程中，还原力来源于NADH 和NADPH 。 将NO3- 的5价 N 转化成 NO2- 的3价N, 需要 2电子: NO3- + 2H+ + 2e- - NO2- +H2O (NR) 是非常重要的酶，因为它是 NO3-同化反应的第一步，因此似乎有调节作用；另外，这是一个耗能过程。,4-6um, 2-3um, 50-200, 40% in V,2.氨(NH3)的同化,氨的同化有两条途径： 1）谷氨酸脱氢酶（GDH）途径 2）谷酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶与氨基转移酶（GOGAT）),氨基转移作用,植物体内，主要是通过谷氨酸的氨基转移作用

6、形成其它各种氨基酸，这个过程需要氨基转移酶。该酶的辅酶是磷酸吡哆醛（Vb6）。已经知道，植物体内有17种或18种酮酸可与谷氨酸进行转氨基作用。,酰胺在植物体内的作用,储藏氮素 当氨过剩时，形成谷酰胺和天门冬酰胺； 消除氨毒 在亚麻、高粱、三叶草和香豌豆等植物中，将HCN掺入半胱氨酸而再转化为天门冬酰胺，消除毒害； 运输氮素,三）NH4-N和NO3-N的营养特点,1、NO3-N的吸收是一个主动过程；吸收NO3-N可是根际pH升高；NH4-N吸收机制不清楚，吸收后，可使根际pH下降。 2、水稻、茶树、甘薯和马铃薯等比较喜欢氨态氮肥外，大多数植物喜欢硝态氮。烟草喜欢铵态氮与硝态氮配合施用。 3、在低

7、温条件下（8），植物吸收铵态氮多于硝态氮；随温度升高，硝态氮的吸收逐渐增加；在高温条件下（2635），植物吸收的硝态氮多于铵态氮。 4、与硝态氮相比，以铵态氮为营养时，消耗的能量少（667160焦耳/摩尔）。,表3-6植物在不同氮源下生长量的比较,四、植物的氮素缺乏与过剩,氮素缺乏 生长过程缓慢 叶片黄化 根冠比较大 分枝分蘖少 谷类作物穗数及穗粒数减少，千粒重下降，产量降低。 缺素首先出现在老叶上,P164,左为正常的秋季苹果叶；右为缺氮的苹果叶,西红柿缺氮，生长矮小，茎和叶柄变硬变脆，叶片为淡绿色，偶尔为淡紫色，下部黄化。,梨树缺氮；亮黄、紫色或红色叶片,小麦缺氮：缺少分蘖、茎变细，发红；

8、叶片淡绿色，老叶黄化，早死脱落。,大麦缺氮：类似于小麦。缺少分蘖，茎变细，基部发红；叶片淡绿，老叶黄化，死亡，脱落。,蒜缺氮、磷：右为缺氮，生长矮小、瘦弱、叶片淡绿，叶点死亡； 左为缺磷：生长缓慢、矮小，叶片暗绿、叶点死亡。,缺氮,缺氮,小麦地块由于施肥不匀造成的缺氮现象,氮素过多,植物枝叶茂盛，群体过大，通风透光不好，碳水化合物消耗太多，使茎杆细弱，机械强度小，容易倒伏；体内可溶性氮化合物过多，容易遭受病虫害；贪青晚熟，结实率下降，产量降低；瓜果的含糖量降低，风味差，不耐贮藏，品质低；叶菜类植物中硝酸盐高，危害健康。,P164,老叶萎焉、下垂、无生气，接着，下部叶片黄化、出现褐斑。,三）、土

9、壤中氮的转化,铵态氮 硝态氮,吸附态铵或固定态铵,水体中的硝态氮,矿化作用 硝化作用 生物固定 硝酸还原作用,NH3 N2、NO、N2O,挥发损失 反硝化作用,吸附固定 淋洗损失,有机质,有机氮,生物 固定,P165,地壳中的氮素平衡（Werner，1980）,第二节 土壤中的氮,一、耕作土壤中的氮素来源 1、施入的肥料氮素 2、生物固氮 非共生固氮（4.68.4公斤/公顷）和共生固氮（57600公斤/公顷） 3、降水 英国洛桑为4公斤/公顷年；美国为2 32公斤/公顷年）；浙江金华为23.1公斤/公顷年 4、尘埃为0.1 0.2公斤/公顷年 5、土壤吸附 0.025 0.1克/公顷年 6、灌

10、水：泰国为0.1公斤/公顷年 7、成土母质中也有少量的氮素,中国每公顷施氮量图,二、土壤中的氮素含量与形态,一）土壤含氮量一般为0.04 0.35%，多数在0.05 0.1%之间。 土壤含氮量与土壤有机质具有密切关系，有机质越高含氮量越高； 在自然条件下，由东到西，由北到南逐渐下降；东北黑土最高，华南、西南和青藏高原次之，黄淮地区、黄土高原最低； 在农田土壤中，含氮量还与施肥历史及施肥量有关。,二）、土壤中氮的形态 水溶性 速效氮源 98%) 非水解性 难利用 占3050% 离子态 土壤溶液中 2. 无机氮 吸附态 土壤胶体吸附 (12) 固定态 2：1型粘土矿物固定,P165,三）、土壤中氮

11、的转化,铵态氮 硝态氮,吸附态铵或固定态铵,水体中的硝态氮,矿化作用 硝化作用 生物固定 硝酸还原作用,NH3 N2、NO、N2O,挥发损失 反硝化作用,吸附固定 淋洗损失,有机质,有机氮,生物 固定,（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）,1. 定义：在微生物作用下，土壤中的含氮 有机质分解形成氨的过程。 2. 过程： 有机氮 氨基酸 NH4N有机酸,异养微生物 水解酶,氨化微生物 水解、氧化、还原、转位,3. 发生条件：各种条件下均可发生 最适条件：温度为2030oC， 土壤湿度为田间持水量的60， 土壤pH7，C/N25:1 4. 结果：生成NH4N（有效化）,三）、土壤中氮的转化,铵态氮

12、 硝态氮,吸附态铵或固定态铵,水体中的硝态氮,矿化作用 硝化作用 生物固定 硝酸还原作用,NH3 N2、NO、N2O,挥发损失 反硝化作用,吸附固定 淋洗损失,有机质,有机氮,生物 固定,三）、土壤中氮的转化,铵态氮 硝态氮,吸附态铵或固定态铵,水体中的硝态氮,矿化作用 硝化作用 生物固定 硝酸还原作用,NH3 N2、NO、N2O,挥发损失 反硝化作用,吸附固定 淋洗损失,有机质,有机氮,生物 固定, 土壤CaCO3含量：呈正相关 温度：呈正相关 施肥深度：挥发量 表施深施 土壤水分含量 土壤中NH4的含量 4. 结果：造成氮素损失（无效化）,三）、土壤中氮的转化,铵态氮 硝态氮,吸附态铵或固

13、定态铵,水体中的硝态氮,矿化作用 硝化作用 生物固定 硝酸还原作用,NH3 N2、NO、N2O,挥发损失 反硝化作用,吸附固定 淋洗损失,有机质,有机氮,生物 固定,最适条件：氨充足、通气良好、 pH6.57.5、2530oC 4. 结果：形成NO3 N 利：为喜硝植物提供氮素（有效化） 弊：淋失、发生反硝化作用（无效化）,（五）无机氮的生物固定 1. 定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象 2. 过程： 铵态氮 硝态氮 生物固定 生物固定 有机氮,硝化作用 硝酸还原作用,3. 影响条件 土体的C/N比、温度、 湿度、pH值 4. 结果：减缓氮的供应（暂时

14、无效化）； 可减少氮素的损失,（七）反硝化作用 NO3 N2 、NO、NO2,1. 生物反硝化作用（嫌气条件下） (1)过程： NO3 NO2 N2 、N2O、NO (2)最适条件：含氮量510，新鲜有机质丰富 pH58，温度3035oC,2. 化学反硝化作用（可在好气条件下进行） NO2 N2 、N2O、NO 发生条件： NO2存在 3. 结果：造成氮素的气态挥发损失(无效化)， 并影响大气(破坏臭氧层、加剧温室效应),(八）硝酸盐的淋洗损失 NO3 N 随水渗漏或流失，可达施入氮量的510 结果：氮素损失(无效化),并污染水体(富营养化),四、土壤的供氮能力及氮的有效性 有效氮：能被当季作物利用的氮素，包括 无机氮(2)和易分解的有机氮 旱地：全氮、碱解氮、 供氮能力 土壤矿化氮、硝态氮 稻田：全氮、碱解氮、铵态氮 全氮 土壤供氮潜力 无机氮 土壤供氮强度,小结：土壤有效氮增加和减少的途径,增加途径 施肥(有机肥、化肥) 氨化作用 硝化作用(喜硝作物) 生物固氮 雷电降雨,减少途径 植物吸收带走 氨的挥发损失 硝化作用(喜铵作物) 反硝化作用 硝酸盐淋失 生物和吸附固定(暂时),化学氮肥的当季利用率：2050,影响氮素淋失的因素,降雨量或灌水量 土壤质地 地表植被 施肥量,第三节 氮肥的种类、性质与施用,