第十一章 植物氮素营养与施肥
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化学肥料氮素营养与氮肥
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。
P164
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。
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。
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
reductase (N.R.) ）还原成亚硝酸。
还原力
表3-6植物在不同氮源下生长量的比较
化学肥料氮素营养与氮肥PPT
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. 过程
液相NH4＋吸附作用 交换性NH4＋固定作用固定态NH4＋
解吸作用
释放作用
3. 结果：减缓NH4＋的供应程度(暂时无效化)
三）、土壤中氮的转化
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失 反硝化作用
有 机 质
矿化作用 生物固定
铵态氮
硝化作用 硝酸还原作用
硝态氮
生 物 固
定
有 机 氮
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
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（26℃～35℃），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）。
氨基酸
氨化微生物 水解、氧化、还原、转位
NH4＋－N＋有机酸
3. 发生条件：各种条件下均可发生
最适条件：温度为20～30oC， 土壤湿度为田间持水量的60％， 土壤pH＝7，C/N≤25:1
4. 结果：生成NH4＋－N（有效化）
三）、土壤中氮的转化
NH3
N2、NO、N2O
植物氮素营养和氮肥2
精品课程建设
（3）施用 应注意氨的挥发损失和氨伤害作物。
工业措施：加表面活性剂（十五烷基磺酰氯、十烷基 苯磺酸铵等）、机械压粒和化学改变性质 （MgO+NH4H2PO4+5H2O=MgNH4PO4.6H2O）
农 业 措 施 ： 可 作 基 肥 （ 375-600kg/ 公 顷 ） 、 追 肥 （225-300kg/公顷） ，不能作种肥。
气温较高的时段施用。高温季节可选其他氮肥品种， 如尿素、硫酸铵等。
3.以水带肥
碳铵施肥结合灌水对氨挥发的影响
施肥后天数
1 3 5 10
表面撒施
不灌水 灌水
17.4
4.6
20.0
7.0
22.7
7.8
25.9
8.4
覆土
不灌水 灌水
0.0
0.0
0.1
0.0
0.3
0.0
1.4
0.2
精品课程建设
2.硫酸铵
精品课程建设 液氨施肥系统
精品课程建设 液氨施肥系统
精品课程建设
（2）施用 施入土壤后立即气化，土壤pH和氨的浓度提高， 硝化作用受阻，亚硝态氮大量累积，产生脱氮损失。
只宜作基肥，并要提前施用。一般是秋季施用， 来年春播作物利用，900～1350kg/公顷。在高压状 态下将液氨直接注入到15cm以下的土壤中。同时注 意安全，切记与皮肤接触，防止冻伤和烧伤。 砂质、干旱、疏松的土壤应加大施肥深度。
氨的液化或制成溶液，即液态氮肥；
氨由酸根固定或碳化，即铵态氮肥；
氨的硝酸化，即硝态氮肥；
氨的碳化并脱水，即酰胺态氮肥。
NH3
+
H2O
NH3 ·nH2O
植物营养学 氮素肥料
原为H2S，造成水稻根系的毒害。由于硫铵性质稳
定，习惯上施用时多撒施土面，但为了减少氨的 挥发损失也应提倡深施。此外，硫铵中含24％的 硫，同时也是一种硫肥，供给作物硫的需求。
生理酸性（碱性）肥料
化学肥料进入土壤后，如植物吸收肥料中的阳 离子比阴离子快时，土壤溶液中就有阳离子过 剩，生成相应酸性物质，久而久之就会引起土 壤酸化。这类肥料称为生理酸性肥料。反之，
氮溶液（氮肥混合溶液，含氮20~50%）是一种
由氨与其他固体氮肥混合而成的液体氮肥，其基 本组成为氨、硝铵和尿素，也可加入少量硫铵或 亚硫酸氢铵 。 氮溶液是一种性质和养分含量介于液氨和氨水之 间的高效液体肥料，可以与农药和除草剂一起施 用。
（二）铵态氮肥
铵态氮肥主要有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵 等。其共同特点是：
硝酸态氮肥
N2 NOx
硝酸态氮NO3
1
吸收
4 反硝化微生物 反硝化作用
NO3 2
淋失
NO2
地下水
土壤中硝态氮肥变化示意图
1.
硝酸铵
硝酸铵(NH4NO3 ，含N33-35%)简称硝铵，它是 一种白色晶体，含氮量高。其中铵态氮和硝态 氮各占一半，兼有两种形态氮肥的特性。由于 它具有极易溶于水，吸湿性极强以及易燃、易 爆等硝态氮肥的特性，因此常把硝铵归入硝态 氮肥。
表2 碳铵施肥结合灌水对氨挥发的影响
施肥后天数
1 3 5 10 表面撒施 不灌水 灌水 17.4 4.6 20.0 7.0 22.7 7.8 25.9 8.4 覆土
不灌水 0.0 0.1 0.3 1.4
灌水 0.0 0.0 0.0 0.2
碳铵适用于各种土壤和作物，可作基肥
和追肥，不应作种肥，以免影响出苗。
植物氮素营养及化学氮肥共54页
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
植物氮素营养及化学氮肥
51、没有哪个社会可以制——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
最新植物氮素营养及化学氮肥
二）、氮素的生理功能
▪ 1.氮是组成蛋白质和核酸的重要成分。 ▪ 2.氮是组成叶绿素的成分。 ▪ 3.氮是酶和多种维生素等的成分。
三）、植物对氮的吸收和同化。
▪ 植物从土壤吸收的氮主要是铵离子 （NH4+）和硝酸根离子（NO3-）。低浓 度的亚硝酸根离子（NO3-）也可被植物 吸收，但浓度较高，则对植物有害。
• 有效性氮－在作物生长期间能被作物吸收的氮 素称为有效性氮。它的含量较少，其中包括铵 态氮、硝态氮，及少量的氨基酸。
• 速效性氮－在有效性氮中，铵态氮和硝态氮更 易为植物吸收，称为速效性氮。
三）、土壤中氮素的转化
土壤有机氮的矿化与释放
土壤无机态氮的损失和固定
1.土壤有机氮的矿化与释放
1）、氮的矿化作用(氨化作用)。 土壤有机态氮在酶的催化作用下释放出铵或氨的过
▪ 定义： ▪ 肥料中的离子态养分经植物吸收
利用后，其残余部分导致介质酸度 降低的过程
四）、植物氮素不足或过多的症状
▪ 1.植物缺氮的症状
植株矮小。缺氮时，由于蛋白质和细胞分裂素的 合成受阻，影响细胞的分裂和伸长，细胞小而壁 厚。所以，植物生长缓慢，植株矮小。 叶子发黄。缺氮会降低叶绿素的含量，叶黄素含 量相对增加，使叶片失去绿色，变淡发黄。
+N
Celery leaves with N deficiency
缺氮
供氮
2.植物氮素过多的症状
▪ 氮肥施用过多，由于氨基酸增多，促进细胞
－N
＋N
大麦 燕麦
－N ＋N
小麦
玉米
禾本科作物 缺氮的症状
苗期缺氮
绿色V字症
老叶缺氮
不同时期和部位的缺氮症状
Potato Plants马铃薯
《土壤肥料学》重点复习要点
一、名词解释土壤：是陆地表面由矿物质、有机质、水、空气和生物组成的，具有肥力、能生长植物的未固结层。
肥料：凡能直接供给植物生长发育所必需养分、改善土壤性状以提高植物产量和品质的物质。
复混肥料：含有N、P、K三要素中的任何两个或两个以上要素的肥料。
枸溶性磷肥（弱酸溶性磷肥）：不溶于水，能溶于2％的柠檬酸或中性柠檬酸铵溶液的磷肥，如钙镁磷肥、钢渣磷肥。
能被土壤中的酸和作物根系分泌的酸逐渐溶解为作物吸收，肥效慢。
土壤吸附：指土壤吸收保持气态、液态和固态养分物质的能力，即分子和离子或原子在固相表面富集的过程。
分为交换性吸附、专性吸附、负吸附。
土壤容重：自然状态下单位容积（包括孔隙）中干燥土粒质量与标准状况下同体积水的质量比，单位是g/cm3。
土壤肥力：土壤供给和调节植物生长发育所需要的水、肥、气、热等生活因素的能力。
又分为自然肥力和人为肥力，潜在肥力和有效肥力。
有效肥力：可被植物利用并通过土壤的物理学、化学、生物学性状表现出来的肥力。
潜在肥力：在植物生长过程中，土壤中没有被直接反映出来的肥力。
一定生产条件下可转化为有效肥力。
土壤保肥性：指土壤吸持和保存植物养分的能力，其大小受土壤对植物养分的多种作用：分子吸附、化学固定、离子交换的影响。
土壤供肥性：土壤在植物整个生育期内为其持续不断提供有效养分的能力，与土壤养分强度因素和容量因素关系密切。
土壤生产力：土壤产出农产品的能力，由土壤本身肥力属性和发挥肥力的外部条件共同决定。
土壤腐殖质：是在微生物作用下，在土壤中重新合成的，结构比较复杂的，性质比较稳定的，疏松多孔的一类高分子混合物的聚合物。
腐殖化系数：每克有机物（干重）施入土壤后，所能分解转化成腐殖质的克数（干重）。
Ｃ/Ｎ：有机物中C总量与N总量的比。
不仅影响有机残体分解速度，还影响土壤有效氮的供应，通常以25:1较为合适。
根圈（根际）：泛指植物根系及其影响所及的范围。
根圈微生物与植物的关系更加密切。
根/土比值（R/S）：即根圈土壤微生物与邻近的非根圈土壤微生物数量之比。
土壤肥料学通论-9
生产上要求：全面供给养分
一 、 植 物
体 内 的 营
养 元 素
二 、 植 物 对 养 分 的 吸 收
三
、
四
影 响 植 物
、 施 肥
吸
的
收
基
养
本
分 的 条
原 理
件
五 、 如 何
合 理 施 肥
第二节 植物对养分的吸收
一、根系对养分的吸收 二、根外器官对养分的吸收 三、养分在植物体内的运转和利用
LateraLlatreoraol trsoots
1. 快 2. 强 3. 省
缺铜土壤上叶面施铜对小麦生长和产量的影响
处理
穗数/m2
(CuSO4/kg.hm2)
不施Cu
37.0
10.0（soil） 28.8
0.04（leaf） 63.8
穗粒数
0.14 2.3 17.1
籽粒数/g.m2
0.03 1.0 14.0
1.溶液的组成
不同溶液组成叶片吸收速度不同 KCl>KNO3 >KH2PO4 尿素>其它N肥
土壤肥力下降 土壤结构改变
未来的挑战
• ——需要养活更多的人口
肥料是 必需的！
• ——需要用更少的土地生产出数量更多 和品质更优的食品
肥料养活了整个世界——不争的事实 但肥料的使用是不平衡的——存在的问题
1.1 为什么要施肥？
• 植物是人（动物）的粮食 • 肥料是植物的粮食
1.2 肥料的起源与发展
绪论
1.1 为什么要施肥？ 1.2 肥料的起源与发展 1.3 肥料有哪些作用？ 1.4 肥料的负效应有哪些？ 1.5 营养元素的迁移、转化和再利用
We have to properly “feed” plants before we can feed ourselves.
一 、 植 物
体 内 的 营
养 元 素
二 、 植 物 对 养 分 的 吸 收
三
、
四
影 响 植 物
、 施 肥
吸
的
收
基
养
本
分 的 条
原 理
件
五 、 如 何
合 理 施 肥
第二节 植物对养分的吸收
一、根系对养分的吸收 二、根外器官对养分的吸收 三、养分在植物体内的运转和利用
LateraLlatreoraol trsoots
1. 快 2. 强 3. 省
缺铜土壤上叶面施铜对小麦生长和产量的影响
处理
穗数/m2
(CuSO4/kg.hm2)
不施Cu
37.0
10.0（soil） 28.8
0.04（leaf） 63.8
穗粒数
0.14 2.3 17.1
籽粒数/g.m2
0.03 1.0 14.0
1.溶液的组成
不同溶液组成叶片吸收速度不同 KCl>KNO3 >KH2PO4 尿素>其它N肥
土壤肥力下降 土壤结构改变
未来的挑战
• ——需要养活更多的人口
肥料是 必需的！
• ——需要用更少的土地生产出数量更多 和品质更优的食品
肥料养活了整个世界——不争的事实 但肥料的使用是不平衡的——存在的问题
1.1 为什么要施肥？
• 植物是人（动物）的粮食 • 肥料是植物的粮食
1.2 肥料的起源与发展
绪论
1.1 为什么要施肥？ 1.2 肥料的起源与发展 1.3 肥料有哪些作用？ 1.4 肥料的负效应有哪些？ 1.5 营养元素的迁移、转化和再利用
We have to properly “feed” plants before we can feed ourselves.
植物营养学302512413
1. 植物矿物质营养学说
（1840年，《化学在农业和生理学上的应用》）
要点：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，
厩肥及其它有机肥料对于植物生长所起的作用，并 不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质 在分解时所形成的矿物质。
表4 良种和地方种小麦对养分吸收的差异
单产 国 品种 （吨/ 家 公顷） 地方 2.8 德 种 国 良种 6.0 地方 2.2 印 种 度 良种 6.0 养分吸收量 （公斤/公顷） N 84 P2O5 36 单位产量养分吸 收量（千克/100 千克） P2O5 1.29 K2O 2.67
K2O N 73 3.0
二.植物营养与肥料在农业中的作用
1.提高农作物产量 2.改善农产品品质
3.改良土壤，提高土壤肥力
4.发挥良种的增产潜力 5.补偿耕地不足
1.提高农作物产量
• 粮食的“粮食”----肥料 • 尽管农业生产依赖于诸多的自然与社会条件； 依赖于作物品种、水利、植物保护等多种农业 技术的进步，但肥料的种类和数量是影响作物 产量和品质的基本因素。 • 联合国资料：50% • 西欧：40-65% • 美国单产增加的原因：50-60%是肥料 • 中国52.35%（1978-1984），水稻40.8%，小麦 56.6%，棉花48.6%，油菜64.4% • 黄土高原地区平均46.63%，最高达79.86%；小 麦57.25%，玉米41.97%，水稻38.69%。（彭琳） • 使用化肥，不论在发达国家还是发展中国家都 是最快、最有效、最重要的增产措施。
营养物质
营养作用 吸收 运输 转化 利用
植物
营养物质和 能量交换
环境
4.肥料 (fertilizers)
直接或间接供给植物所需养分， 改善土壤性状，以提高作物产量和 改善产品品质的物质。
植物营养学课件：植物的氮素营养与氮肥
影響因素： 植物種類：豆科植物>非豆科植物 品種：高產品種>低產品種 器官：種子>葉>根>莖稈
組織：幼嫩組織>成熟組織>衰老組織， 生長點>非生長點
生長時期：苗期>旺長期>成熟期>衰老期， 營養生長期>生殖生長期
2. 分佈：
幼嫩組織>成熟組織>衰老組織，
生長點>非生長點 原因：氮在植物體內的移動性強
如TIPs 尿素
尿素
液泡 細胞內
CO2
氨
低親和力 系統(LAT)
高親和力 系統(HAT)
外界環境 脲酶 中的尿素
直 接 吸 收 CO2 + NH3
植物對尿素的吸收和轉運示意圖（引自Wang等，2008）
（2）氨基態氮
可直接吸收，效果因種類而異
第一類，效果 > 硫酸銨：如甘氨酸、天門冬醯胺等
第二類，尿素 < 效果 < 硫酸銨：如天門冬氨酸等
全氮（g/kg）
東北黑土
旱地
57.0
2.6
水田
50.0
2.6
內蒙古、新疆
旱地
18.0
1.1
青藏高原
旱地
28.0
1.4
黃土高原
旱地
10.0
0.7
黃淮海
旱地
9.7
0.6
水田
15.1
0.93
長江中下游
旱地
15.8
0.93
茶園
14.5
0.81
水田
22.7
1.34
江南
旱地
15.7
0.9
茶、橘園
18.3
水田
24.6
組織：幼嫩組織>成熟組織>衰老組織， 生長點>非生長點
生長時期：苗期>旺長期>成熟期>衰老期， 營養生長期>生殖生長期
2. 分佈：
幼嫩組織>成熟組織>衰老組織，
生長點>非生長點 原因：氮在植物體內的移動性強
如TIPs 尿素
尿素
液泡 細胞內
CO2
氨
低親和力 系統(LAT)
高親和力 系統(HAT)
外界環境 脲酶 中的尿素
直 接 吸 收 CO2 + NH3
植物對尿素的吸收和轉運示意圖（引自Wang等，2008）
（2）氨基態氮
可直接吸收，效果因種類而異
第一類，效果 > 硫酸銨：如甘氨酸、天門冬醯胺等
第二類，尿素 < 效果 < 硫酸銨：如天門冬氨酸等
全氮（g/kg）
東北黑土
旱地
57.0
2.6
水田
50.0
2.6
內蒙古、新疆
旱地
18.0
1.1
青藏高原
旱地
28.0
1.4
黃土高原
旱地
10.0
0.7
黃淮海
旱地
9.7
0.6
水田
15.1
0.93
長江中下游
旱地
15.8
0.93
茶園
14.5
0.81
水田
22.7
1.34
江南
旱地
15.7
0.9
茶、橘園
18.3
水田
24.6
植物营养学 氮素
22
六、土壤和作物体内氮的丰缺指标
2013-6-4
23
第二节：氮肥种类、性质与施用 一、铵（氨）态氮肥（NH4+—N、NH3）
1、铵（氨）态氮肥的共性
⑴容易被土壤胶体吸附，部分进入黏土矿物晶层；
⑵在旱地，容易被氧化为硝酸盐；
⑶在碱性环境中，氨容易挥发损失；
⑷高浓度铵态氮对作物容易产生毒害；
⑸作物吸收过量铵态氮对钙、镁、钾的吸收有一定 抑制作用。
B.核酸和核蛋白质的成分；
C.叶绿素的组分元素；
2013-6-4 2
D.许多酶的组分（酶本身就是蛋白质）； E. 氮还是一些维生素的组分，而生物碱和植 物激素也都含有氮。 总之，氮对植物生命活动以及作物产 量和品质均有重要的作用。人类种植作物 的重要目的之一就是期望从中获得各种植 物蛋白，因此合理施用氮肥是获得作物优 质、高产的有效措施。
水稻幼苗对NH4+的吸收与H+释放的关系
NH4+的吸收 (μmol/L) H+的释放 (μmol/L)
2013-6-4
158 184 174 145
149 183 166 145
7
外界溶液
质 膜
细胞质
NH4+ NH3
H+
质膜上NH4+脱质子化作用示意图
2013-6-4 8
④NH4-N的同化 氨 酮酸 谷氨酸 各 种 新 的 氨 基 酸
NH4+易被土壤胶体吸附，Cl－残留在土壤中，长期单一在酸性土 壤上施用会引起土壤进一步酸化和土壤板结，其速度与强度大于硫铵， 也是生理酸性肥料；但在碱性土壤上，氨挥发量小于硫铵；由于Cl－ 的存在，铵离子硝化的强度减弱。 ③施用
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2. 过程:
有机氮
水解酶
异养微生物
水解酶
水 解 酶
氨基酸
氨化微生物 水解，氧化 还原和转位
水解酶
NH4＋—N＋有机酸
有机态氮的矿化
3. 发生条件： 各种条件下均可发生 最适条件:20～30oC 土壤湿度:田间持水量60％ 土壤pH＝7 4. 结果： 生成NH4＋—N 实现有效化 C/N≤25:1
NH4+的吸附固定
反硝化作用
(六) 反硝化作用 1. 生物反硝化作用(嫌气条件) (1)定义:缺氧条件下反硝化细菌还原硝酸盐,释放N2或N2O (2)过程: (3)最适条件:新鲜有机质丰富，含氮量5～10％ pH5～8， 温度30～35oC 是稻田氮素损失的主要途径:占氮肥损失的35％
反硝化作用
(六) 反硝化作用
水稻—矮小僵化,叶片黄化无光泽
四. 植物氮素营养失调症状及丰缺指标 氮过量对作物品质的影响
粮食作物(主要是块茎) 使作物碳水化合物含量降低,硝酸 盐含量增加,降低品质 水果 含糖量下降,水果形状,颜色,和口 感变差,过量硝酸盐产生毒性 蔬菜 硝酸盐积累增加,营养价值降低 (人致死量15-70mg/kg体重) 经济作物 生物量增加,但有效成分含量减少
硝化细菌
NO2－ ＋4H＋
2NO3－
反硝化作用
N2+NO2/NO
3. 影响条件: 通气状况,土壤反应和土壤温度等 最适条件: ①氨充足 ②通气良好 ③ pH6.5～7.5 ④ 25～30oC 4. 结果：形成NO3—N 利:喜硝植物供氮—有效化 弊:淋失或发生反硝化—无效化
硝酸还原作用
(五) 硝酸还原作用
四. 植物氮素营养失调症状及丰缺指标 氮素丰缺指标及营养诊断 形态诊断 —缺素症&过剩症 外表形态变化反映生理代谢 异常—因此以作物外表形 态变异可以判断营养丰缺 1.表征(叶色,株型)诊断 主要手段,依靠经验和症状 易误诊,此时受害已较严重 2.显微结构诊断 辅助手段,精确但繁琐费时
四. 植物氮素营养失调症状及丰缺指标 植株化学诊断 1.组织速测诊断 速度快,田间采样,试纸比色 2.全量化学分析 精度高,只能在实验室进行 3.叶片分析 用于果树及营养稳定的作物
(三）氨的挥发损失
1. 定义: 中性或碱性条件下,土壤NH4＋转为NH3而挥发
2. 过程: NH4＋ 3. 影响因素:
OH－ H＋
NH3 ＋ H＋
② 土壤CaCO3含量: 呈正相关 ① pH值 NH3挥发 ③ 温度: 呈正相关 6 0.1% ④ 施肥深度: 挥发量 表施>深施 7 1.0% ⑤ 土壤水分 8 10% ⑥ 土壤中NH4＋含量 9 50% 4. 结果: 造成氮素损失（使其无效化）
2.化学反硝化作用（可在好气条件下进行）
(1)定义:亚硝基经过系列化学反应形成N2或N2O,NO,NO2 (2)条件:有亚硝基NO2—存在 (3)结果:a.氮素的气态挥发损失(无效化) b.影响大气(破坏臭氧层、加剧温室效应)
反硝化作用
N2、NO、 N2O NH4+－N
+ O2
水耕表层 A
水层 氧化亚层A1
能被当季作物利用的氮素
含无机氮(<2％)和易分解有机氮
2.供氮能力衡量:
旱地: 全氮 碱解氮 硝态氮
稻田: 全氮 碱解氮 铵态氮
全氮 反映 供氮潜力
无机氮 反映 供氮强度
第三节
化学氮肥的种类性质及其施用方法
氮肥的制造原理：
1. 合成氨原理：（哈伯法）
3H2＋N2 NH3
O2 催化剂 高温 高温、高压 催化剂 O2 加压
(二)土壤粘粒矿物对NH4+的吸附固定
1. 定义:
吸附固定: 土壤粘土矿物表面带负电荷对NH4＋的吸附作用 2. 过程:
晶格固定: NH4＋进入2:1型膨胀性粘土矿物晶层间而被固定 液相NH4＋ 吸附 交换性NH4＋ 固定
解吸 释放
固定态NH4＋
3. 结果: 减缓NH4＋的供应程度(暂时无效化)
土壤中氮的转化
正常 茶叶 缺氮
四. 植物氮素营养失调症状及丰缺指标
西瓜—徒长茎蔓不结果
2. 氮过量症状及表现
叶绿素 , 蛋白过量合成 大量 消耗用于组建胞壁的光合产 物,机械支持减弱,易倒伏
氨基酸积累促使细胞分裂素 (KT)形成积累 使作物长期 保持嫩绿徒长,延迟成熟
稻田？是的！—氮过量导致大量倒伏
氮素过剩 使作物成熟期灌浆 慢,贪青晚熟,成穗结实性差, 千粒重下降,经济产量降低
3. NH3的挥发损失 4. 降雨和径流淋溶流失
第二节
二. 土壤氮素形态 有机氮
占全氮>98% 水溶性-酰胺等 水解性-蛋白类 非水解-腐殖酸 直接/分解吸收
土壤中的氮素及其转化
无机氮 速效氮
占全氮<2% 銨态-生物矿化 硝态-氧化硝化 气态氮-反硝化 不作依据仅参考
缓释氮
全氮
土壤供氮潜力
无机氮
土壤供氮强度
四. 植物氮素营养失调症状及丰缺指标
水稻—矮小僵化,叶片黄化无光泽
1. 缺氮症状及表现: 叶绿素合成受抑制,叶色变浅 含氮生长激素减少,生长受抑制 氮可再利用再分配,优先供应新 生部位,缺素症由老叶开始 外观表现
棉花—生长迟缓,茎杆细弱,叶小而黄 整株:植株矮小,瘦弱 叶片:细小直立,叶色转淡变黄 茎:细小,分蘖分枝少,基部变红黄色 花:数量稀少,提前开放完成生活史 种子(果实):量少且小,早熟不充实 根:色白而细长,量少,后期呈褐色
无机氮的生物固定
(四)无机氮生物固定 1. 定义:N2,铵态和硝态氮被微
生物同化为躯体而暂时固定
2. 过程:
3. 结果: 减缓氮的供应(暂时无效化) 可减少氮素的损失
硝化作用
（四）硝化作用
1. 定义:好氧条件下NH4＋ 在微生物作用下氧化成硝酸盐 2. 过程: NH4＋＋O2 2NO2－＋O2
亚硝化细菌
二、植物体内含氮化合物的种类—氮的生理功能
• 蛋白质成分 生命物质 含N 16～18％ • 2. 核酸成分 遗传物质基础 含N 约10％ • 3. 酶的成分 生物催化剂 • 4.叶绿素组分 光合作用场所 含N 7.2～10.8％
二、植物体内含氮化合物的种类—氮的生理功能 5. 维生素成分： 组装辅酶的关键部位 如维生素B1、B2、B6等
尿素毒害：介质尿素浓度过 高时，植物出现受害症状
三. 植物对氮素的吸收利用
(2). 氨基态氮： —以氨基酸形式存在的氮 从外界吸氮越多, 体内氨基态 氮含量越多 据体内氨基态氮含量可知外界 供氮及植物需氮情况 效果因种类而异
一类 >硫酸铵 甘氨酸等 二类 >尿素 <硫酸铵 天门冬氨酸等 三类 <尿素 脯氨酸等 四类 对植物生长有抑制 如蛋氨酸
ATPase
1.对铵态氮的吸收与同化
(1)部位:在根部被同化为氨基酸 (2)过程:NH3 酰胺 蛋白质 (3)酰胺的形成及意义: ①贮存氨基②解除氨毒③参与代谢
三. 植物对氮素的吸收利用 2. 硝态氮的吸收与同化
1. 吸收:主动吸收NO3-—N
2. 同化: 10～30％于根内同化 70～90％运输到茎叶同化 小部分贮存液胞内待用
第十一章 植物氮素营养与氮肥
ห้องสมุดไป่ตู้
本章内容
第一节 植物的氮素营养
第二节 土壤中的氮素及其转化 第三节 氮肥的种类,性质及施用 第四节 氮肥的合理利用
第一节 植物氮素营养
含量 分布 种类
植物干重0.3～5％ 豆科>非豆科 高产品种>低产品种 种子>叶>根>茎秆 生长点>非生长点 幼嫩组织>成熟衰老组织 有机物质: 蛋白质,核酸, 酶,生物碱,激素类 无机盐:硝酸盐,铵盐,氨
四. 植物氮素营养失调症状及丰缺指标 缺氮对作物品质的影响
粮食作物
影响蛋白质含量、质量(必需氨 基酸含量),影响淀粉含量
水果
影响糖分/淀粉等的合成,使果形, 光泽、营养成分和口感变差
蔬菜
小或畸形; 口感下降,粗纤维含量 高,水分少, 营养价值降低
经济作物
生物碱及商用有效成分含量减少
3.影响硝酸盐还原的因素:
光照不足、温度过低,施氮过 多、钾及微量元素缺乏
结果:硝酸盐过剩转为亚硝酸盐
三. 植物对氮素的吸收利用
降低植物体内硝酸盐含量的措施 1.选用优良品种 3.增施钾肥 5.改善微量元素供应等 2.控施氮肥用量防止过剩 4.增加采前光照
三. 植物对氮素的吸收利用
3.植物对有机氮的吸收同化 (1). 酰胺态氮—尿素 吸收:根、叶均能直接吸收 同化: ①脲酶途径: 间接同化 尿素 NH3 氨基酸 ②非脲酶途径: 直接同化 尿素 氨甲酰磷酸 氨基酸
对易于被其他元素 或土壤固定的元素
第二节
(一)来源
土壤中的氮素及其转化
一.土壤氮素含量与来源
1. 施入土壤的化学氮肥和有 机肥料 2. 动植物残体归还
3. 生物固氮
4. 雷电降雨
NH4＋—N和NO3-—N
5.土壤吸附的NH3
第二节
(二)氮素消耗支出
土壤中的氮素及其转化
1. 植物吸收形成收获物带走 2. 反硝化作用 NO3 N2O N2
第二节
我国耕地土壤含量
土壤中的氮素及其转化
全氮含量0.04～0.35％,与土壤有机质含量呈正相关
我国土壤含氮量的地域性规律：
北 增加
西
长江
南 增加
东 增加
第二节
三. 土壤氮的转化
土壤中的氮素及其转化
矿化作用 固定作用
有机氮
无机氮
土壤中氮的转化
(一)有机态氮的矿化—氨化作用 1. 定义: 微生物作用下,土壤含氮有机质分解成氨的过程