氮的营养功能和氮肥

氮的营养功能和氮肥

第⼀节植物的氮素营养

第⼆节⼟壤中的氮

第三节氮肥的种类与施⽤

第⼀节植物氮营养

在所有必需营养元素中，氮是限制植物⽣长和形成产量的⾸要因素，对产品品质也有多⽅⾯影响。⼀般植物含氮量约占作物体⼲重的0.3-5%，⽽含量的多少与作物种类、器官、发育阶段有关。

氮是植物体内许多重要有机化合物的组分，例如蛋⽩质、核酸、叶绿素、酶、维⽣素、⽣物碱和⼀些激素等，这些物质涉及遗传信息传递、细胞器建成、光合作⽤、呼吸作⽤等⼏乎所有的⽣化反应。在细胞内硝酸盐具有渗透调节作⽤

⼀、植物体内氮的含量和分布

⼀般植物含氮量约占植物体⼲物重的0.3%-5%,

含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关，且受氮肥使⽤量影响。

种类：⼤⾖>⽟⽶>⼩麦>⽔稻

器官：叶⽚>⼦粒>茎秆>苞叶

发育：同⼀作物的不同⽣育时期，含氮量也不相同。

营养⽣长期，N素⼤部分在幼嫩器官中，茎叶中含氮量较⾼。⽣殖⽣长期时，茎叶各部分的N素则向贮存器官。成熟期，作物体内含N量的70%左右转⼊并贮存在⽣殖器官或贮存器官中去。

氮肥使⽤：含氮量和分布受施氮⽔平影响，施N量增加时，器官中N含量上升。通常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。

⼏种农作物体内的含氮量

⼆、氮的营养功能

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。

（⼀）蛋⽩质的重要组分蛋⽩质中平均含氮16%-18%；

（⼆）核酸和核蛋⽩质的成分核酸中含15%-16%的氮，没有核酸就不能合成蛋⽩质；

（三）叶绿素的组分元素叶绿素a C55H72O5N4Mg，叶绿素b C55H70O6N4Mg 缺氮时抑制叶绿素的形成；

（四）许多酶的组分（酶本⾝就是蛋⽩质）；

（五）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、优质的有效措施。

⼆、氮的营养功能

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。

（⼀）蛋⽩质的重要组分蛋⽩质中平均含氮16%-18%；

（⼆）核酸和核蛋⽩质的成分核酸中含15%-16%的氮，没有核酸就不能合成蛋⽩质；

（三）叶绿素的组分元素叶绿素a C55H72O5N4Mg，叶绿素b C55H70O6N4Mg 缺氮时抑制叶绿素的形成；

（四）许多酶的组分（酶本⾝就是蛋⽩质）；

（五）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、优质的有效措施

氮的吸收

⼟壤中可被植物吸收利⽤的氮素主要是铵态氮(ammonium)和硝态氮(nitrate)。某些可溶性的有机含氮化合物，如氨基酸、酰胺和尿素(urea)，也能被植物直接吸收，但数量很有限。旱⽥⼟壤中作物吸收的主要是N03-N。

1.NO3-的吸收

植物根细胞吸收NO3-是逆电化学势梯度进⾏的，⾸先需要由细胞膜上的质⼦泵(H+-ATP酶)⽔解ATP，并向膜外释放H+，使膜电化学势下降，产⽣驱动⼒，最后由硝酸盐转运蛋⽩（载体）2H+:1NO3-共运的⽅式，将NO3-运⼊细胞膜内。是⼀个主动吸收过程。

影响NO3--N吸收的主要因素：

光照通过影响植物体内的代谢，影响根系对NO3-N的吸收

介质的pH pH值升⾼，NO3-N的吸收减少OH-与NO3-有竞争作⽤细胞内的pH 值上升

NO 3- + 8H+ +8e-NH3 + H2O + OH-

2.NH4+的吸收

植物对NH4-N的吸收主要为被动吸收。

植物可能以两种⽅式吸收NH4+。⼀是NH4+在质膜上发⽣脱质⼦作⽤以NH3的形态跨膜运输；⼆是植物根细胞质膜上有多种NH4+转运蛋⽩，通过主动运输⽅向将NH4+运⼊细胞内。NH4+的吸收伴随H+向膜外的释放，从⽽导致根际H+浓度的升⾼（根际酸化）。NH4+吸收的这⼀特点⾮常重要，因为根际酸化对其它难溶

性养分的有效性有很⼤影响。

氮的同化- NO3-的还原

NO3-＋8H+＋8ｅ-→NH3+ 2H2O + OH-

氮的同化包括由NO3-还原为氨，再同化为氨基酸的过程。NO3-进⼊植物体后，多数情况下以NO3-的形式直接通过⽊质部运往地上部，其余⼀部分在根系中同化为氨基酸、蛋⽩质，或在根细胞的液泡中贮存起来。

1 NO3-的还原

硝酸还原酶是⼀种黄素蛋⽩酶，含两个相同的亚基，每个亚基由黄素腺嘌呤⼆核苷酸(FAD)、细胞⾊素557(Cyt c)和钼辅基(Mo cofactor)三部分组成。在还原过程中，由NAD(P)H作为电⼦供体，经过⼀系列电⼦传递，最后由钼辅基将电⼦转移给硝酸根，使它还原为亚硝酸根。（细胞质中进⾏）

亚硝酸还原酶是⼀种含⾎红素(Siroheme)和⼀个4Fe-4S中⼼的单体酶（图）。它以还原态的铁氧还蛋⽩作为电⼦供体，转移给亚硝酸，使亚硝酸根还原为氨。（叶绿体）

NO3-和NH4+营养作⽤的⽐较

从⽣理的⾓度看，NO3-和NH4+都是良好的

氮源，但在⽔培条件下，单纯供应铵态氮抑制

植物⽣长，这是由于根际酸化所造成的。

⽥间条件下，有些在硝态氮下⽣长较好(喜硝

性)，另外⼀些则在铵态氮下⽣长较好(喜铵

性)。这在⼀定程度上与作物进化过程中对⼟

壤⽣态条件的适应性有关。

⽔稻是典型喜铵的作物，施⽤铵态氮肥的效果⽐硝态氮肥好。⽽⼤多数旱地作物则表现喜硝性。

这在⼩麦、⽟⽶、⽔稻等作物上都有相同的结果。不过在⼟壤中很难实现这⼀点。

-吸收与还原的调节

NO

3

1、硝酸盐对NR的诱导作⽤

2、光照对NR活性的影响>>>

3、不同叶龄叶⽚中NR的活性>>>

⼤⾖叶发育过程中硝酸还原酶（NR）活性的变化（⽰意图）

4、植物体内氨基酸、铵离⼦对NO3-吸收的调节