土壤学与植物营养-第三讲-植物的氮素营养与氮肥
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第九章 植物的氮素营养与氮肥施用PPT课件
供氮对马铃薯伤流液中细胞分裂素含量的影响
细胞分裂素含量（µmol）
天
连续供氮
连续不供氮
0
196
196
3
420
26
6
561
17
三、植物对氮的吸收与同化
吸收的形态
无机态：NH4+－N、NO3-－N （主要） 有机态：NH2 －N、氨基酸、 （少量） 核酸等
（一）植物对硝态氮的吸收与同化 1. 吸收：植物主动吸收NO3-－N
（二）植物对铵态氮的吸收与同化
1. 吸收 机理：
①被动渗透
(Epstein,1972)
膜外 NH4+
H+
膜 膜内 ATPase
②接触脱质子 NH4+
NH3
(Mengel,1982)
H+
外界溶液
NH4+
H+
细胞质
NH3
质 膜
质膜上NH4+脱质子作用的示意图
氨
酮酸
酮戊二酸
谷氨酸
还原性胺化作用
氨
酰胺
转氨基作用 各 种 新 的 氨 基 酸
0.005 0.005 5.0 5.0
叶片预处理 (供钼μg/L)
0 100
0 100
硝酸还原酶活性
（μmolNO2/g 鲜重 ) 24小时 70小时
0.2
0.3
2.8
4.2
─
8.0
─
8.2
(Randall，1969)
大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还 原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：
表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982）
氮素营养与氮肥
2.2肥料种类介绍
（一）液氨： N83%
特点：
高养分含量 ， 强挥发，液体肥料
（二）氨水： NH3.nH2O N15-18% 特点： 碱性强， 易挥发，易烧苗，需稀释50倍 后才能使用。
• （三）碳酸氢铵： NH4HCO3 N16.5-16.8%
• 特点：
白色结晶、易挥发，易溶解
• 施用要点： • 1、温度条件 • 2、土壤性质 • 3、施肥方法 • 4、施肥量
良好的氮源，但在不同pH条件下，作物对 NH4+-N和NO3--N的吸收量有明显的差异。 NH4+-N肥效不好主要是由于酸性所造成的。
（二）氮素过多的危害
作物贪青晚熟，生长期延长。 细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏） 和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐 斑病）。
大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐 贮存性；
规定尿素中缩二脲< 0.5%
（七）氰氨态氮肥CaCN2
• 有两种类型: • 白色,N34-35% • 黑色,N21-23% • 在酸性土壤中会不断水解转化成尿素,但
在碱性土壤中会转化成双氰氨,具有很强 毒性. • 强碱性,只能作基肥,不能作种肥
八、长效氮肥
（一）长效氮肥与速效氮肥的特点比较
特点
优点
含义：施用后在环境因素（如微生物、水）作用下 缓慢分解，释放养分供植物吸收的肥料。
品种：脲甲醛 丁烯叉二脲 异丁叉二脲 草酰铵
控释肥料 (Controlled Release Fertilizers，CRF)
含义：通过包被材料控制速效氮肥的溶解度和氮素释 放速率，从而使其按照植物的需要供应氮素的 一类肥料。
① 难以满足作物早期及吸肥高峰期的需要 ② 大多数品种价格过高难以在大田推广应用，多用 于园艺及多年生观赏植物 ③ 其中的优良品种也难以满足环境特别是可持续发 展的要求
第九章 植物的氮素营养与氮肥 土壤肥料学 教学课件
（一）植物的喜铵性和喜硝性
➢喜铵植物： ➢喜硝植物：
水稻、甘薯、马铃薯 大部分蔬菜，如黄瓜、 番茄、莴苣；甜菜、 烟草
19
（二）产生原因
1. 植物的遗传特性 2. 环境因素
❖介质反应：酸性：有利于硝的吸收 中性至微碱性：有利于铵的吸收
❖介质通气状况、土壤水分状况
20
五、作物氮素缺乏与过多症状
（一）缺氮症状
10～30％在根还原 70～90％运输到茎叶还原 小部分贮存在液胞内
10
2. 同化
NR，Mo
NiR，Fe、Mn
NO3- 根、叶细胞质 NO2- 根其它细胞器、 NH3
叶绿体
影响硝酸盐还原的因素：光照不足、温
度过低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不 足等
11
植物体内硝酸盐含量的分级：
世界卫生组织和联合国粮农组织(WHO/ FAO ) 于1973年规定了人体摄入硝酸盐的限量 指标，硝酸盐（NO3－）的日允许量为3.6mg/kg （体重）。
≤1440 高度 允许熟食
4
≤3100 严重 不允许食用
降低植物体内硝酸盐含量的有效措施：选
用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加采前
光照、改善微量元素供应等。
13
（二）植物对铵态氮的吸收与同化
1. 吸收 （1）机理：
①主动吸收
(Epstein,1972)
②接触脱质子
(Mengቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl,1982)
膜外 NH4+
根据这一限量指标，假设成人体重60kg，日 食蔬菜0.5kg，则蔬菜硝酸盐含量的允许上限为 432mg/kg（鲜重）。
12
表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982） (mg/kg鲜重)
➢喜铵植物： ➢喜硝植物：
水稻、甘薯、马铃薯 大部分蔬菜，如黄瓜、 番茄、莴苣；甜菜、 烟草
19
（二）产生原因
1. 植物的遗传特性 2. 环境因素
❖介质反应：酸性：有利于硝的吸收 中性至微碱性：有利于铵的吸收
❖介质通气状况、土壤水分状况
20
五、作物氮素缺乏与过多症状
（一）缺氮症状
10～30％在根还原 70～90％运输到茎叶还原 小部分贮存在液胞内
10
2. 同化
NR，Mo
NiR，Fe、Mn
NO3- 根、叶细胞质 NO2- 根其它细胞器、 NH3
叶绿体
影响硝酸盐还原的因素：光照不足、温
度过低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不 足等
11
植物体内硝酸盐含量的分级：
世界卫生组织和联合国粮农组织(WHO/ FAO ) 于1973年规定了人体摄入硝酸盐的限量 指标，硝酸盐（NO3－）的日允许量为3.6mg/kg （体重）。
≤1440 高度 允许熟食
4
≤3100 严重 不允许食用
降低植物体内硝酸盐含量的有效措施：选
用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加采前
光照、改善微量元素供应等。
13
（二）植物对铵态氮的吸收与同化
1. 吸收 （1）机理：
①主动吸收
(Epstein,1972)
②接触脱质子
(Mengቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl,1982)
膜外 NH4+
根据这一限量指标，假设成人体重60kg，日 食蔬菜0.5kg，则蔬菜硝酸盐含量的允许上限为 432mg/kg（鲜重）。
12
表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982） (mg/kg鲜重)
土壤与植物氮素营养及化学氮肥--土壤肥料学通论
土壤与植物氮素营养及化学氮肥--土壤肥料学通论7土壤与植物氮素营养及化学氮肥本章提要：氮是植物生长的必需营养元素，它与植物产量和品质的关系很大。
本章首先介绍了土壤中氮的形态与含量，继而介绍了土壤氮素的转化过程及其有效性，在此基础上阐述了植物的氮素营养，最后以较大的篇幅介绍了化学氮肥的种类、性质、施用方法与技术。
土壤氮素7.1.1 土壤氮素的含量与形态7.1.1.1 土壤氮素的含量土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、温度和降水量等影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及灌溉等措施的影响。
我国自然植被下土壤表土中氮素的含量与有机质含量密切相关。
在温带，由东向西，随着降水量的逐渐降低和蒸发量的逐渐增大，植物生物量逐渐减少，分解速率逐渐增大。
因此氮素含量依黑土—黑钙土—漠钙土的序列逐渐减少；由北向南，随着温度的增高，分解速率增大，但同时植物生物量也明显增多，因而土壤氮素含量的变化稍显复杂。
耕地土壤氮素含量除受到自然因素的影响外，更强烈地受到人为耕作施肥等因素的影响。
自然因素的影响表现在：各地区耕地土壤耕层中氮素含量的变化趋势，大体上与自然植被下的土壤相似。
以东北黑土地区为最高，旱地2.63±1.04g/kg，水田2.58±0.77g/kg。
以黄土高原0.70±0.28g/kg和黄淮海平原旱地0.63±0.29g/kg及水田0.93±0.29g/kg为最低。
一般农业土壤耕层氮素含量在0.5~3.0g/kg之间。
当然，极少数肥沃的耕地、草地、林地及一些未扰动的表层土壤氮素含量可达到5.0~6.0g/kg以上，而冲刷严重、贫瘠地的表层土壤氮素含量可低到0.5g/kg以下。
较高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。
一般认为，肥沃水稻土的养分指标为：有机质含量20~40g/kg，全氮1.3~2.3 g/kg。
土壤氮素含量的剖面分布也因各种土壤的内部及环境因素有较大的差异。
第十章 氮素营养与 氮肥
当前位置:氮素营养与氮肥/氮肥的合理分配和施用
土壤N年矿化量＝130-25-15＝90 kg/hm2 土壤有机质年分解量＝90×10-3 × 10×1.8＝1.62 t/hm2 计算式1 自然归还有机质年积累量＝3×0.5×0.4×1.8＝ 1.08 t/hm2 应归还的有机质年积累量＝1.62 -1.08＝0.54 t/hm2 应施用修剪下的枝叶的数量： 应施用枝叶的C量＝0.54÷0.3÷1.8＝1 t/hm2 应施用枝叶干物重＝1÷0.5＝2 t/hm2 应施用新鲜枝叶重＝2÷0.4＝5 t/hm2 设调节修剪下的枝叶C/N至25:1需施尿素xkg： 2000×0.5 ＝25×（2000×0.005+ 0.45x） X＝ 66.67 kg/hm2 尿素N量＝66.67×0.45＝30 kg/hm2 需施:普钙＝15÷0.2＝75 kg/hm2 氯化钾＝15 ÷0.6＝25 kg/hm2 设10吨混合肥料分析式的最大公倍数为y，则 （2y÷0.45）+（y÷0.2）+（y÷0.6）＝100 y＝9 ；分析式：18－9－9 配合式：尿素＝0.18÷0.45×10t＝4 t 普钙＝0.09÷0.20×10t＝4.5 t 氯化钾＝0.09÷0.6×10t＝1.5 t
设 施 土 壤 与 露 地 土 壤 的 差 异
Cl-
Cl-
NO3-
20 C处理
化 肥 N量 (mmol/pot)
D处理
F处理
15
10
5
0 0 30 60 施 用 后 的 日 数 （ d） 90 120
化肥N在土壤中的变化趋势 化肥N在土壤中的变化趋势
20
化 肥 N量 (mmol/pot)
15
不同处理土壤N供应特征
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
03第三章 植物氮素营养与氮肥
在这个还原过程中，还原力来源于NADH 和NADPH 。 在大麦和玉米的根和地上部发现了 一个 NADH-specific 酶, 在根中发现了 一个N.RⅡ,一个 NAD(P)H-bispecific 酶,但是 未在绿色组织中发现该酶。后者可以利用 NADH 或 NADPH作为还原力。 NADH型 N.R.占优势。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。 注意：在线粒体中每氧化 1mole NADH 能够产生2.5 to 3 moles ATP. 将 N 有5价 (NO3-)完全变成 -3 价(NH4+) 需要 8 电子。硝态氮的还原大约消耗光合作用产生的 20% 的电子。 最重要的是NO3- 还原产生对细胞有毒的，或能引起突变的 物质NO2-。因此通过控制NR调节这一步的另一个重要原因。
氧化还原变化
NO2- 中N (+3)转化成NH4+的N（ -3 ）需要6个电子。这些还 原力由光合过程中光反应产生的还原态铁氧还蛋白提供。 从 NO2- 到 NH4+ 的还原反应如下： NO2- + 6Fdred + 8H+--->NH4+ + 6Fdox +2H2O 在非绿色组织之中，尽管有一个类似于铁氧还蛋白的蛋白质，它 具有叶子铁氧还蛋白的抗原特性，直接为NO2-提供电子， NADPH 是还原力。因此，看起来从 NADPH 到 Fd-like 蛋白质， 再到 NO2- 的电子传递链将电子传给NO2- 。 NO2- + 3NADPH + 5H+------->NH4+ + 3NADP+ +2H2O
氧化还原变化
NO2- 中N (+3)转化成NH4+的N（ -3 ）需要6个电子。这些还 原力由光合过程中光反应产生的还原态铁氧还蛋白提供。 从 NO2- 到 NH4+ 的还原反应如下： NO2- + 6Fdred + 8H+--->NH4+ + 6Fdox +2H2O 在非绿色组织之中，尽管有一个类似于铁氧还蛋白的蛋白质，它 具有叶子铁氧还蛋白的抗原特性，直接为NO2-提供电子， NADPH 是还原力。因此，看起来从 NADPH 到 Fd-like 蛋白质， 再到 NO2- 的电子传递链将电子传给NO2- 。 NO2- + 3NADPH + 5H+------->NH4+ + 3NADP+ +2H2O
植物营养教学课件3植物的氮素营养与氮肥
NO2-
反硝化细菌
N2 、N2O、NO
(3)最适条件：土壤通气不良，新鲜有机质丰富
pH5～8，温度30～35oC
稻田氮素损失的主要途径：占氮肥损失的35％
铵态氮肥 (或尿素)
氧化氮或氮气
水层
耕 氧化亚层 作
硝化作用
铵态氮
硝态氮
层 还原亚层 （铵态氮稳定）
反硝化作用 氧化氮
硝态氮
氮气
犁底层
稻田土壤中硝化作用和反硝化作用示意图
（二）含量
一般耕作土壤含氮量为0.02%～0.5%，大部分在0.2% 以下，我国主要农业耕层土壤全氮含量多为0.04%~0.35%。
我国土壤含氮量的地域性规律：
增加
北
西 长江 东 增加
主要影响因素:
南
气候、地形、植被、母质、利用方式、
施肥制度
全国主要区域有机质及全氮含量（g/kg）
地区
利用情况
有机质（g/kg）
增加途径
减少途径
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
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：20%~50%
第二节 植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量与分布 1. 含量：占植物干重的0.3～5％
挥发损失 反硝化作用
有
机 氮
矿化作用 生物固定
铵态氮
硝化作用 硝酸还原作用
硝态氮
吸附固定 淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
硝酸盐氨化 NH4+
土壤中N循环过程
N2O 硝化过程
氮素营养与氮肥PPT课件
氮素是可以再利用的元素，作物缺氮的显著特 征是下部叶片首先失绿黄化，然后逐渐向上部叶 片扩展。
作物缺氮不仅影响产量，而且使产品品质也下降。
7
缺8氮
缺9氮
缺10氮
缺11氮
缺12氮
缺13氮
缺14氮
缺15氮
缺16氮
缺17氮
缺18氮
缺19氮
缺20氮
缺21氮
缺22氮
缺23氮
缺氮
• 有机氮则是小分子的有机态氮，如各种 氨基酸等。
5
• 1.4氮的丰缺问题
施氮区作物吸氮量-不施氮区作物吸氮量
氮肥利用率(%)=
施入氮肥中的氮量
*100
6
1.5植物缺氮症状与供氮过多的危害
（一）作物缺氮的外部特征 叶片黄化，植株生长过程迟缓..
苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄 而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎杆细长；双 子叶则表现为分枝少。若继续缺氮，禾本科作物 表现为穗小粒瘪早衰。
良好的氮源，但在不同pH条件下，作物对 NH4+-N和NO3--N的吸收量有明显的差异。 NH4+-N肥效不好主要是由于酸性所造成的。
36
（二）氮素过多的危害
作物贪青晚熟，生长期延长。 细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏） 和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐 斑病）。
大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐 贮存性；
2、植物种类 木本植物还原能力>一年生草本 一年生草本植物因种类不同而有差异，其还原 强度顺序为： 油菜>大麦>向日葵>玉米>苍耳 3、温度 温度升高，酶的活性也高，所以也可 提高根中还原NO3--N 的比例。
30
大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还 原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：
作物缺氮不仅影响产量，而且使产品品质也下降。
7
缺8氮
缺9氮
缺10氮
缺11氮
缺12氮
缺13氮
缺14氮
缺15氮
缺16氮
缺17氮
缺18氮
缺19氮
缺20氮
缺21氮
缺22氮
缺23氮
缺氮
• 有机氮则是小分子的有机态氮，如各种 氨基酸等。
5
• 1.4氮的丰缺问题
施氮区作物吸氮量-不施氮区作物吸氮量
氮肥利用率(%)=
施入氮肥中的氮量
*100
6
1.5植物缺氮症状与供氮过多的危害
（一）作物缺氮的外部特征 叶片黄化，植株生长过程迟缓..
苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄 而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎杆细长；双 子叶则表现为分枝少。若继续缺氮，禾本科作物 表现为穗小粒瘪早衰。
良好的氮源，但在不同pH条件下，作物对 NH4+-N和NO3--N的吸收量有明显的差异。 NH4+-N肥效不好主要是由于酸性所造成的。
36
（二）氮素过多的危害
作物贪青晚熟，生长期延长。 细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏） 和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐 斑病）。
大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐 贮存性；
2、植物种类 木本植物还原能力>一年生草本 一年生草本植物因种类不同而有差异，其还原 强度顺序为： 油菜>大麦>向日葵>玉米>苍耳 3、温度 温度升高，酶的活性也高，所以也可 提高根中还原NO3--N 的比例。
30
大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还 原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：
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
土壤学与植物营养-第三讲-植物的氮素营养与氮肥PPT96页
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
土壤学与植物营养-第三讲-植物的氮 素营养与氮肥
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
土壤学与植物营养-第三讲-植物的氮 素营养与氮肥
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人
土壤学与植物营养第三讲植物的氮素营养与氮肥
注意：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。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、植物体内含氮化合物的种类 （氮的生理功能）
1. 氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16～ 18％）—生命物质
2. 氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约 占植株全氮的10％）—合成蛋白质和决定 生物遗传性的物质基础
CH2 COOH
2-亚氨基戊二酸
谷氨酸 合成酶
(GOGAT)
谷氨酸脱氢酶
NHDH2 NAD+
1 COOH
H2N CH CH2 CH2
COOH
谷氨酸
3 1 氨基转
移作用
蛋白质 核酸 其他含氮化合物
氨同化途径模式:1,2-谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶途径
①NH3供给量低 ②NH3供给量高 ③谷氨酸脱氢酶途径 GOGAT:谷氨酰胺-酮戊二酸转移酶
土壤学与植物营养第三讲植 物的氮素营养与氮肥
主要内容
要求
1. 土壤中的氮素及其转化 了解
2. 植物的氮素营养
掌握
3. 氮肥的种类、性质与施用 掌握
4. 氮肥施用对环境的影响 了解
5. 氮肥的合理分配和施用 掌握
第一节 土壤中的氮素及其转化
一、土壤中氮素的来源及其含量 （一）来源
1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4＋-N和NO3--N
生物固氮
反硝化作用
雷电降雨
硝酸盐淋失
生物和吸附固定(暂时)
化学氮肥的当季利用率：20%~50%
第二节 植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量与分布 1. 含量：占植物干重的～5％
二、植物体内含氮化合物的种类 （氮的生理功能）
1. 氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16～ 18％）—生命物质
2. 氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约 占植株全氮的10％）—合成蛋白质和决定 生物遗传性的物质基础
CH2 COOH
2-亚氨基戊二酸
谷氨酸 合成酶
(GOGAT)
谷氨酸脱氢酶
NHDH2 NAD+
1 COOH
H2N CH CH2 CH2
COOH
谷氨酸
3 1 氨基转
移作用
蛋白质 核酸 其他含氮化合物
氨同化途径模式:1,2-谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶途径
①NH3供给量低 ②NH3供给量高 ③谷氨酸脱氢酶途径 GOGAT:谷氨酰胺-酮戊二酸转移酶
土壤学与植物营养第三讲植 物的氮素营养与氮肥
主要内容
要求
1. 土壤中的氮素及其转化 了解
2. 植物的氮素营养
掌握
3. 氮肥的种类、性质与施用 掌握
4. 氮肥施用对环境的影响 了解
5. 氮肥的合理分配和施用 掌握
第一节 土壤中的氮素及其转化
一、土壤中氮素的来源及其含量 （一）来源
1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4＋-N和NO3--N
生物固氮
反硝化作用
雷电降雨
硝酸盐淋失
生物和吸附固定(暂时)
化学氮肥的当季利用率：20%~50%
第二节 植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量与分布 1. 含量：占植物干重的～5％
植物的氮素营养与氮肥笔记
第三章植物的氮素营养与氮肥第一节植物的氮素营养一、植物体内氮的含量与分布1. 含量：占植物干重的0.3～5％影响因素：植物种类：豆科植物>非豆科植物品种：高产品种>低产品种器官：种子>叶>根>茎秆组织：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织，生长点>非生长点生长时期：苗期>旺长期>成熟期>衰老期，营养生长期>生殖生长期2. 分布：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织，生长点>非生长点原因：氮在植物体内的移动性强在作物一生中，氮素的分布是在变化的：营养生长期：大部分在营养器官中（叶、茎、根）生殖生长期：转移到贮藏器官（块茎、块根、果实、籽粒），约占植株体内全氮的70％注意：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。
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、植物体内含氮化合物的种类（氮的生理功能）1. 氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16～18％）——生命物质2. 氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约占植株全氮的10％）——合成蛋白质和决定生物遗传性的物质基础3. 氮是酶的成分——生物催化剂4.氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质45～60％）——光合作用的场所5. 氮是多种维生素的成分（如维生素B1、B2、B6等）－－辅酶的成分6. 氮是一些植物激素的成分（如IAA、CK）－－生理活性物质7. 氮也是生物碱的组分（如烟碱、茶碱、可可碱、咖啡碱、胆碱－－卵磷脂－－生物膜）氮素通常被称为生命元素三、植物对氮的吸收与同化吸收的形态无机态：NO3-－N、NH4+－N （主要）有机态：NH2 －N、氨基酸、核酸等（少量）（一）植物对硝态氮的吸收与同化1. 吸收：旱地作物吸收NO3-－N为主，属主动吸收吸收后：10%～30%在根还原；70%～90%运输到茎叶还原；小部分贮存在液胞内(硝酸根在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义。
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2. 过程：
NH4
＋
OH－ H＋
NH3 ＋ H
＋
3. 影响因素：① pH值
6 7 8 9
NH3挥发 0.1% 1.0% 10.0% 50.0%
② 土壤CaCO3含量：呈正相关 ③ 温度：呈正相关
④ 施肥深度：挥发量 表施>深施
⑤ 土壤水分含量 ⑥ 土壤中NH4＋的含量
4. 结果：造成氮素损失
（四）硝化作用
氮素通常被称为生命元素
三、植物对氮的吸收与同化
无机态： NO3-－N、NH4+－N （主要） 吸收的形态
有机态：NH2 －N、氨基酸、 核酸等 （少量）
（一）植物对硝态氮的吸收与同化 1. 吸收：旱地作物吸收NO3-－N为主，
属主动吸收 吸收后：10%～30%在根还原 70%～90%运输到茎叶还原 小部分贮存在液胞内(硝酸根在液泡 中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要 意义)
植物因素: 种类、品种、部位 肥料因素: 种类、用量、时间 气候因素: 温度、光照 收获因素: 施肥后安全期、一天内时间 降低植物体内硝酸盐含量的有效措施： 选用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加 采前光照、改善微量元素供应等。
（二）植物对铵态氮的吸收与同化
1. 吸收
（1）机理： ①被动渗透
(Epstein,1972)
离子状态 阴离子、在酸性条 件下易吸收 阳离子、在中性条件 下易吸收
影响两者肥效高低的因素：
（一）作物种类
不同植物对两种氮源有着不同的喜好程度， 可人为地分为 “喜铵植物”和“喜硝植物”。
植物的喜铵性和喜硝性
喜铵植物： 水稻、甘薯、马铃薯 兼性喜硝植物：小麦、玉米、棉花等 喜硝植物： 大部分蔬菜，如黄瓜、 番茄、莴苣等 专性喜硝植物：甜菜
膜外 NH4+ H+ 膜 ATPase 膜内
②接触脱质子
(Mengel,1982)
NH4+
NH3 H+ NH4+
H+
水稻幼苗对NH4+的吸收与H+释放的关系
NH4+的吸收 (μmol/L)
158 184 174 145
H+的释放 (μmol/L)
149 183 166 145
（2）特点：释放等量的H＋， 使介质pH值
晶格固定：NH4＋进入2:1型膨胀性粘土矿物的晶 层间而被固定的作用（掌握）
2. 过程
液相NH4
+
吸附作用 解吸作用
交换性NH4
+
固定作用 释放作用
固定态NH4
+
3. 结果：
＋ 减缓NH4 的供应程度
（三）氨的挥发损失
1. 定义：在中性或碱性条件下，土壤中的
NH4＋转化为NH3而挥发的过程（掌握）
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）
＋
（二）土壤粘土矿物对NH4＋的固定
1. 定义
吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷 ＋ 而引起的对NH4 的吸附作用（掌握）
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
全
土壤矿化氮、硝态氮
稻田：全氮、碱解氮、铵态氮
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 减少途径 增加途径
施肥(有机肥、化肥) 氨化作用 植物吸收带走
ATP NO 3 还原 NH3
移作用
氨同化途径模式:1,2-谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶途径 ①NH3供给量低 ②NH3供给量高 ③谷氨酸脱氢酶途径 GOGAT:谷氨酰胺-酮戊二酸转移酶
（三）植物对有机氮的吸收与同化
1. 尿素（酰胺态氮）
(1) 吸收：根、叶均能直接吸收
(2) 同化：
脲酶 水解
①脲酶途径：尿素
2. 同化 (1) 部位：在根部很快被同化为氨基酸 (2) 过程：
氨 酮酸
酮戊二酸
还原性胺化作用
谷氨酸
转氨基作用
氨
酰胺
各 种 新 的 氨 基 酸
NH4+-N的同化（了解）
2 COOH H 2 N CH 谷氨酰胺 CH2 CH2 C O NH2 铁氧还蛋白 谷氨酰胺 合成酶 2e NAD(P)H COOH H2 N CH CH2 CH2 COOH 谷氨酸 1 2 1 三羧酸循环 COOH O CH 2-酮戊二酸 CH2 NH3 CH2 2-亚氨基戊二酸 COOH NHDH2 谷氨酸 谷氨酸脱氢酶 合成酶 NAD+ (GOGAT) COOH H2N CH CH2 CH2 COOH 谷氨酸 3 1 氨基转 蛋白质 核酸 其他含氮化合物
第三类，效果 < 尿素：如脯氨酸、缬氨酸等
第四类，有抑制作用：如蛋氨酸
四、铵态氮和硝态氮营养特点的比较
硝态氮 土壤条件 耕地和石灰性土壤 铵态氮 水田和酸性土壤
作物
毒害
小麦、玉米、棉花、 水稻、喜酸嫌钙植物 向日葵、蔬菜
安全肥料 过多会有氨中毒
氧化还原状态 氧化态、氧化性有 还原态、形成还原物 机物较多（有机酸） 较多（挥发油）
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)
硝化作用(喜硝作物)
生物固氮 雷电降雨
化学氮肥的当季利用率：20%~50%
第二节
植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量与分布
1. 含量：占植物干重的0.3～5％
影响因素： 植物种类：豆科植物>非豆科植物
品种：高产品种>低产品种
注意：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。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、植物体内含氮化合物的种类 （氮的生理功能）
1. 氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16～ 18％）—生命物质
2. 氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约 占植株全氮的10％）—合成蛋白质和决定 生物遗传性的物质基础
1. 定义：通气良好条件下，土壤中的NH4＋ 在微
生物的作用下氧化成硝酸盐的现象。 （掌握）
2. 过程：
NH4+
＋O2
O2
亚硝化细菌 硝化细菌
NO2-＋ 4H+
2NO2-＋
2NO3-
3. 影响条件：土壤通气状况、土壤反应、
土壤温度等
最适条件：铵充足、通气良好、
pH6.5~7.5、25~30oC
4. 结果：形成NO3- -N
2. 同化
(1) NO3-－N的还原作用
过程：
NO3-
NR，Mo
根、叶细胞质
NO2-
NiR，Fe、Mn
根其它细胞器、 叶绿体
NH3
NR：硝酸还原酶 NiR：亚硝酸还原酶
硝酸还原酶
NAD(P)H+H+ 2e-
亚硝酸还原酶
NO3
_
光合系统
I
e铁氧还蛋白
FADH2 FAD
CytFeII CytFeIII
反硝化作用 硝化作用 硝酸还原作用 生 物 固 定
有 机 质
矿化作用 生物固定
铵态氮
硝态氮
有 机 氮
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
（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
机质分解形成氨或铵的过程。（掌握）
2. 过程：
有机氮
水解酶
异养微生物
第三讲 植物的氮素营养与氮肥
主要内容
1. 土壤中的氮素及其转化 2. 植物的氮素营养
要求
了解 掌握
3. 氮肥的种类、性质与施用
4. 氮肥施用对环境的影响 5. 氮肥的合理分配和施用
掌握
了解 掌握
第一节
土壤中的氮素及其转化
一、土壤中氮素的来源及其含量
（一）来源
1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4 -N和NO3 -N
不同形态氮肥对玉米和水稻幼苗生长的影响 （幼苗培养15天）
以NaNO3为氮源 以(NH4)2SO4为氮源
干重 原来pH 最终pH 干重 原来pH 最终pH
玉米 0.40 水稻 0.12
5.2 5.2
6.8 6.0
0.72 0.30
5.1 5.1
4.0 2.9
（二）环境条件
1. 介质反应
酸性：利于NO3－的吸收；中性至微碱性：利于NH4＋ 的吸收 而植物吸收NO3－时，pH缓慢上升，较安全 植物吸收NH4＋时，pH迅速下降，可能危害植物(水培尤甚)
3. 氮是酶的成分—生物催化剂
4. 氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质45～ 60％）—光合作用的场所
5. 氮是多种维生素的成分（如维生素B1、 B2、B6等）－辅酶的成分
6. 氮是一些植物激素的成分（如IAA、CK） －生理活性物质 7. 氮也是生物碱的组分（如烟碱、茶碱、可 可碱、咖啡碱、胆碱、卵磷脂－生物膜）
＋ -
（二）含量
我国耕地土壤全氮含量为0.04%~0.35% 之间，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： 增加
北 西
长江
东
增加
主要影响因素: 气候、地形、植被、母质、 南 利用方式、施肥制度