第二节土壤氮素与环境质量综述
植物氮素营养及化学氮肥
氮过量
Slight symptoms of N toxicity in cucumber
水稻田氮肥过多，群体太大，遇风倒伏
ห้องสมุดไป่ตู้
N over-fertilization causes “Blotchy ripening”
氮素过多对苹果的影响
NO ov re mr alf Ne Nr ut ti rl
▪
1）、 碳酸氢铵简称碳铵，它 是用氨水吸收CO2制成的。 NH3＋H2O＋CO2－NH4HCO3
碳铵含N量为17％左右。它为白 色的细粒结晶，易溶于水，肥效快 ，易吸湿，易挥发，具有强烈的氨 臭味。当温度升高而空气湿度增大 时，则易吸湿分解，造成氨的挥发 损失。其反应式如下：
NH4HCO3 一一 H2O + CO2 + NH3
三、 氮肥的种类、性质和施用
氮肥种类
氨态氮肥 NH4HCO3、NH4Cl、(NH4)2SO4 硝态氮肥与硝铵态氮肥 NH4NO3 酰胺态氮肥 C尿素2)2
一）、铵态氮（NH4一 N）肥
▪ 铵态氮肥包括液氨、碳酸氢铵、硫酸 铵、氯化铵等，它们所含的氮素是呈离 子态NH4+，因此具有以下共同特点：溶 于水，易被植物吸收，是速效性肥料； 属生理酸性肥料；所含的NH4+能被土壤 胶体吸附，不易流失；与碱性物质作用 易引起氨的挥发损失；在通气条件下， 经硝化细菌作用能转化成硝态氮。
十H2O＋CO2 （NH4）2SO4＋K2CO 3一一 K2SO4＋2NH＋H2O＋CO2
因此，硫铵不能与石灰、草木 灰、碱性农药等混合贮存和施用。
▪
▪ 2）、在土壤中的转化
▪ 硫铵施人土壤后，很快溶解于土壤溶液中，并解高
成吸N收H后4+和同时SO释42放-，出二H者+均,加能上被植作物物对吸养收分。的当又N有H4选+被择
土壤氮素与环境质量综述共26页文档
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0
、
倚
南
窗
以
寄
傲，审容膝之易
安
。
谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
土壤氮素与环境质量综述
6
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露
凝
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游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
高教版土壤肥料第三章第二节氮肥的性质及施用
3、施用 （1）可做基肥和追肥，但不宜做种肥和秧田追 肥。 （2）适宜施在酸性和石灰性土壤上，不宜施在 排水不良的低洼地、盐碱地和干旱土壤。 （3）忌氯植物不能施用氯化铵，以免降低产品 品质；缺氯土壤和喜氯植物，适当增加氯化铵 可以提高产量和品质。
（四）硝酸铵
硝酸铵简称硝铵，含氮量33%-34%，是目前我国 大量生产的一种高效氮肥。 1、性质 硝酸铵为白色晶体，含杂质时为淡黄色，其中铵 态氮和硝态氮各半，兼有两种形态氮素的特性。 硝酸铵具有易吸湿结块的性质，当空气湿度大时， 吸湿后会变成糊状直至溶解成液体，给运输、贮藏和 施用带来不便。 硝酸铵具有易燃性，在高温下分解，体积骤增， 可发生爆炸。存放时应在冷凉干燥处存放。
（三）酰胺态氮肥
凡是含有酰胺基（-CONH2）或在分解过 程中产生酰胺基的氮肥，均属酰胺态氮肥。包 括尿素和石灰氮等，农业生产中常用的是尿素。 其特点是植物不能直接吸收利用，必须转 化为铵态氮或硝态氮后才能吸收利用，肥效较 铵态氮肥慢。
常用氮肥的性质和施用
（一）碳酸氢铵 俗称碳铵，含氮量16.8﹪-17.5﹪。 1、性质 白色粉末状结晶，易溶于水，水溶液呈碱 性，pH8.2-8.4。化学性质不稳定，常温下能 进行自行分解，但分解较慢。温度升高，湿度 较大时，分解挥发明显加快，并有刺鼻的氨臭 味。
（五）硝酸钙
硝酸钙含氮量13%-15%，含氮量较低，为 钙质肥料，有改良土壤结构的作用。 硝酸钙吸湿性很强，易结块；施入土壤后 移动性强，为生理碱性肥料。 硝酸钙适宜施用于各类土壤和各种作物。 不宜做种肥，适宜做追肥。由于硝酸钙易随水 淋失，不适宜在水田施用。
（六）尿素
• 尿素CO（NH2）2含氮量46%，是目前我国常用的固 体氮肥种含氮量最高的化学肥料。 • 性质： • 尿素为白色晶体，一般吸湿性不大。目前生产上应用 的颗粒状尿素都是为降低吸湿性，外包一层石蜡等疏 水物质。 • 尿素中含有缩二脲，对作物有毒害作用，尿素产品中， 缩二脲不能超过1%，根外追肥中，不能超过0.5% • 尿素易溶于水，水溶液呈中性反应
B732-土壤肥料学-第四章 土壤的肥力要素-土壤养分
其中第一条最重要。但要通过实验来证明这几点往往很困 难。除了C、H、O三元素外，还有九种元素对所有的植物 都是必需的：N、P、K、Mg、S、Fe、Mo、Zn、Cu
Mo对全部高等植物及大部分微生物是必需的；
Na和Co对藻类、细菌与高等植物是必需的；
水分：50~60%
温度：35℃ ＜ 2℃ STOP!
养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺钙，不利。
（2）硝化作用
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
以(Nitrobacter为主)
条件：硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同亚硝化 作用
在通气良好的条件下，硝化作用的速率＞亚硝化 作用＞铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝 态氮和铵态氮及氨的积累。
4）有硝态氮存在
5）pH 7 - 8.2 pH < 5.2 - 5.8 或 pH > 8.2 - 9时，反硝化 作用减弱。
(2)化学脱氮过程
主要是指在一些特殊的情况下，如强酸反应，温度较 高和水分含量很低等，亚硝酸协与一些其他化合物（包 括有机化合物）进行化学反应而生成分子态氮或氧化亚 氮的过程
A . 亚硝酸分解反应
所谓土壤养分，就是指这些主要靠土壤 提供的植物必需营养元素。
三、土壤养分的形态及有效性
• 水溶态：溶解于土壤溶液中的养分，有效性很高， 很容易被作物吸收。
• 交换态：被吸附于土壤胶体上的养分离子，有效 性高。
• 缓效态：存在于某些矿物中，如固定于矿物中的 K，有效性较低。
• 难溶态：存在于土壤矿物中的养分，难溶解，难 被利用，基本无效。
三、土壤钾的转化
第七章土壤与植物氮素营养及化学氮肥
第七章土壤与植物氮素营养及化学氮肥第一节土壤氮素营养一、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(二)、土壤氮素的含量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、气候等影响，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。
我国土壤含氮量的地域性规律：北增加西长江东增加南增加一般农业土壤耕层氮素含量在0.5-3.0g/kg之间。
较高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。
表层含氮量最高，以下各层随深度增加而锐减。
(三)、土壤中氮的形态1. 无机氮吸附态土壤胶体吸附(1～2％) 固定态2：1型粘土矿物固定水溶性速效氮源<全氮的5%2. 有机氮水解性缓效氮源占50～70%(>98%) 非水解性难利用占30～50%离子态土壤溶液中（1）土壤无机态氮:位于粘土矿物晶层间的固定态铵是数量最大的一部分。
（1）土壤无机态氮交换性NH4+、溶液中NH4+和NO3-最易被植物吸收，一般为几个mg/kg，具有重要的农学意义。
土壤无机氮还包括NO2-,一些含氮气体，如NH3、N2O、NO、NO2等。
N2O是温室气体之一。
（2）土壤有机态氮一般情况下土壤有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。
土壤有机态氮的组成较为复杂，以前已分离鉴定出的含氮化合物单体有氨基酸、氨基糖，嘌呤、嘧啶以及微量存在的叶绿素及其衍生物、磷脂、各种胺、维生素等。
绝大多数有机态氮存在于土壤固相中，只有很少量的存在于土壤液相中。
(四)、土壤中氮的转化NH3 N2、NO、N2O矿化作用硝化作用生物固定有机质铵态氮硝态氮有机氮生物固定硝酸还原作用吸附态铵水体中的硝态氮或固定态铵（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）与生物固持作用矿化作用：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解生成氨的过程。
第二节-土壤氮素与环境质量综述
……
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施用氮肥对环境质量的影响
➢ 据估计，我国农业中氮损失正以惊人速度增加，如 1969-1973年农业中氮（化肥和有机肥）年损失500万 吨，其中化肥为200万吨，是同期化肥氮用量69%；
➢ 1994-1998年，氮年损失2300万吨，其中化肥氮为1900 万吨，为同期化肥氮的84%。
第三章 土壤中碳、氮、硫、磷 与环境质量
第二节 土壤氮素与环境质量
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主要内容
1. 土壤中氮素的含量及其来源 2. 土壤中氮素的形态 3. 土壤中氮素转化过程 4. 土壤氮素管理与环境质量
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1. 土壤氮素的含量及其来源
含量：
一般土壤含量范围：0.02%~0.50% 我国耕地含量：0.04%~0.35% 表层高，心、底土低
在土壤中主要以游离态存速在效。氮：土壤溶液中的铵、
•
亚硝态氮(NO2-
—
N)：主交要换在性嫌铵气和性硝条态件氮下因才能有直可接能存在， 被植物根系所吸收，常被称
而且数量也极少。在土壤为里速主效要态以氮游。离态存在。
• 其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。
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几个概念
全氮：土壤中氮素的总量。
➢ 目前氮和磷是我国湖泊富营养化的主要诱因，五大淡水湖泊 （太湖、洪泽湖、鄱阳湖、洞庭湖和巢湖）水体中营养盐均 远超过氮磷富营养化发生浓度，尤其总氮浓度高达10倍以上。 我国几乎所有的江湖河海和局部的地下水都不同程度遭到了 氮和其化合物的污染 。
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施用氮肥的大气污染
土壤氮素营养
〔3〕两种肥料都是化学中性,生理酸性肥料. 〔4〕NH4Cl和<NH4>2SO4都能通过硝化作用使NH4+N转化为NO3—N. 〔5〕 <NH4>2SO4可做基肥、种肥、追肥,但NH4Cl不 宜做种肥和在秧田上施用
〔6〕忌氯作物不宜施NH4Cl
第六章 土壤与植物氮素营养与氮肥
040475gkg75gkg平均为平均为29gkg29gkg一土壤氮素的含量一土壤氮素的含量我国自然植被下土壤表层的全我国自然植被下土壤表层的全含量含量从东向从东向全氮含量沿黑土黑钙土棕钙灰钙土漠境土全氮含量沿黑土黑钙土棕钙灰钙土漠境土的顺序的顺序逐渐减少逐渐减少第六章土壤与植物氮素营养与氮肥第六章土壤与植物氮素营养与氮肥二土壤二土壤素的形态素的形态无机态氮无机态氮含量含量110110左右左右有机态氮有机态氮含量含量9090土壤土壤氮素氮素铵态氮铵态氮溶解态铵溶解态铵交换性铵交换性铵固定态铵固定态铵有机氮一般不能被植物直接吸收利用必须经有机氮一般不能被植物直接吸收利用必须经过矿化作用分解成无机态过矿化作用分解成无机态才能被植物吸收利用才能被植物吸收利用第六章土壤与植物氮素营养与氮肥第六章土壤与植物氮素营养与氮肥712712土壤氮素的转化土壤氮素的转化素的矿化与生物固持作用素的矿化与生物固持作用有机态有机态是指土壤中有机态是指土壤中有机态在微生物的作用在微生物的作用下分解释放出铵或氨的过程
7.1.2土壤氮素的转化
一、N素的矿化与生物固持作用
N素的矿化是指土壤中有机态N在微生物的作用下分 解释放出铵或氨的过程.
N素的生物固持作用是指土壤中的微生物同化无机态 氮并将其转化为细胞体有机态氮的过程
1、有机态N的矿化 有机态N的矿化大体上可分为两个阶段
土壤氮素与氮肥PPT演示课件
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田间水稻缺氮
11
生长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。
24
三、氮肥的种类、性质和施用
氮肥
铵态氮肥 硝态氮肥 酰胺态氮肥
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（一）、铵态氮肥
包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵
1. 共同特性（均含有NH4＋ ）
（1）. 易溶于水，易被作物吸收
（2）. 易被土壤胶体吸附和固定
（3）. 可发生硝化作用 NH4＋
NO3－
（4）. 碱性环境中氨易挥发 NH4＋ + OH－
NH3
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氨气 挥发
铵态氮肥
吸收 铵态氮肥 吸附
土壤 胶粒
NH4+ NH4+
硝化作用 硝态氮
土壤中铵态氮肥变化示意图
27
2.在土壤中的转化和施用
表 铵态氮肥在土壤中的转化和施用
品种
转化及结果
施用
液氨 氨水
NH3＋H2O
NH4＋＋OH－ 基肥, 追肥及深施
对土壤和作物影响不大
基生物 水解、氧化、还原、转位
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NH4＋－N＋有机酸 （有效化）
2.硝化作用
（1）. 定义：在通气的条件下,土壤中的NH4＋ ，在微
生物的作用下氧化成硝酸盐的现象
（2）. 过程：
NH4＋＋ O2
亚硝化细菌
NO2－ ＋ 4H＋
2NO2－＋O2
硝化细菌
土壤养分介绍
三、影响土壤有效N的因素
有机质含量和全氮含量 质地 温度 湿度 酸度 施肥
1、有机质含量和全氮含量 2、质地 3、温度 4、湿度 5、酸度 6、施肥
1、有机质含量与全氮量
有机N是土壤全N的主要来源，有效N随土壤全N和有 机质含量的升高而升高；
2、质地
粘质土壤有机质含量高，但有机质的分解较慢，所 产生的有效N也较少。 砂质土壤有机含量较低，但有机质的分解较快，所 产生的有效N较多。
1、化学沉淀机制
游离磷酸根与Fe2+、Al3+、Ca2+等离子及其氧化物和氢氧 化物形成磷酸铁、铝、钙等沉淀的过程。 如： Fe3+ + H2PO4- + 2H2O=2H+ +Fe(OH)2H2PO4
2、表面反应机制
在酸性条件下，H2PO4-与土壤固相表面的OH发生配 位体交换反应而被吸附。但与这种方式而被吸附的 磷酸根在碱性条件下仍然是有效的。
无机态N
一般只占土壤全N的1-2%，最多不超过5-8%。 主要是NH4+，NO3-，可以直接被作物吸收利用
（二）含量
土壤全N量与土壤有机质有显著的相关性，全N一般 占有机质含量的5%左右。 除少数土壤外，我国大部分土壤全N含量大都在0.2% 以下。
二、土壤氮素的转化
三种主要转化过程： --有机N的矿化作用； --脱N作用； --氮素的固定作用。
（一）土壤有机N的矿化作用
包括氨基化、氨化和硝化等三个步骤。以蛋白质为 例： （1）氨基化作用：蛋白质水解成为肽，最后变为氨基 酸的过程。 （2）氨化作用：氨基酸进一步分解成为NH3的过程。 （3）硝化作用：氨在亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用下， 氧化成为硝酸的过程。
土壤中氮、硫、磷的循环与环境质量
土壤氮素循环对环境的影响
1.土壤中氮的损失 无机氮肥的损失：氨挥发、硝化-反硝化、淋洗、
径流、侧渗以及通过作物地上部直接损失。 有机氮损失：主要取决与本身的化学性质和C/N比
3．游离态氮（N2）
氮循环主要过程
土壤中氮的转化过程
1．有机态氮的矿化过程
（1）水解过程
水解 水解
蛋白质 多肽 氨基酸、酰胺等
朊酶
肽酶
条件：① 真菌、细菌、放线菌等；
②在通气良好； ③ 温度较高；
④ 水分60~70%； ⑤ pH值适中；
⑥ C/N比适当
（2）氨化过程
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2
RCH2COOH + NH3 + E
酶
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ③对低温特别敏感；
④ 水分60~70%； ⑤ pH值要求在4.8~5.2
⑥C/N比适当。
2．氨的硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
硝态氮化合物
亚硝化微生物
2HN4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
•土壤有机质含量
土壤氮素和土壤有机质二者呈正相关关系。土壤氮素的 含量大致占土壤有 机质含量的5%左右。
•质地
质地 砂性土 壤性土 粘性土
N% 低
高
•地形及地势
土壤氮素的存在形态
1．有机态氮 （1）可溶性有机氮 < 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐
（速 效 氮）及酰胺类化合物 （2）水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包
农田土壤氮素损失与环境污染
［1］ 它在人体内可诱导致变、 致畸物质 。 其当缺乏维生素 7 之类的抑制剂时，
医学研究表明， 饮用水中硝酸盐含量超过 /* 89 3 : 时， 将会危及人类的健康， 而国际上通常将饮用 水中硝酸盐含量的最大允许量限定在 -* 89 3 ［ 。在 ;’# 颁布的饮用水的质量标准中， : /］ !#% & ! 的最大 我国的相应标准是 "* 89 3 :， 如果以此为准， 则我国许多地区地下水的 !#% & ! 含量 允许浓度为 .* 89 3 :，
［5］ 占输入到海洋总氮量的 . 3 ( 。土壤 !#% & ! 淋洗是土壤氮素损失的一个主要途径， 这不 * $ ./ 0 .*1 2 3 4， ［6］ 仅浪费大量的能源和资金， 而且污染环境， 危害人、 畜健康， 破坏水域中的生态平衡 。人体摄入 !#% &
血液中高铁血红蛋白增高， 限制了氧气的运载， 而且可生成致癌的 ! & 亚硝酸胺和次生胺物质； 尤 ! 后，
［!］ 氮肥主要消费国， 目前已是世界上的化肥使用量最大的国家， 并且这种消费量将可能进一步增加 。近
年来， 国内外对田间条件下土壤—作物系统中氮损失途径进行了许多系统的研究， 这些研究为今后在农 业生产中合理施用氮肥、 提高氮肥利用率、 减少氮肥损失、 保护人类的生存环境等都具有重要的意义。 因此， 目前农业生产中氮肥的施用应在注意其农业效益的同时兼顾环境效益。
土壤氮素与环境
施用氮肥对环境质量的影响
据估计，我国农业中的氮损失正以惊人的速度 增加，如1969-1973年农业中的氮（化肥和有 机肥）年损失500万吨，其中化肥为200万吨， 是同期化肥氮用量的69%； 1994-1998年，氮年损失2300万吨，其中化肥 氮为1900万吨，为同期化肥氮的84%。 氮损失量增加与氮肥利用率有很大关系，氮肥 利用率低可能是氮肥损失的原因，也可能是氮 肥损失的结果。20世纪60年代氮肥利用率为 0.6，70至80年代为0.5~0.4，90年代则进一步 下降为0.35~0.32
有机态氮
有机态氮的组成复杂，目前已分离鉴定出的含氮化合
物单体有：氨基酸、氨基糖、嘌呤、嘧啶、以及微量 存在的叶绿素及其衍生物、磷酯、各种胺、维生素等 很多种。 在土壤中它们与其它土壤有机质或与粘土矿物相结合， 或与多价阳离子形成复合体，还有一小部分存在于生 物体中、绝大部分有机态氨存在于土壤固相中，只有 很少量存在于土壤液相中。 土壤有机态氮的形态分布与氮素的生物分解性之间并 无直接的联系，大部分有机态氮难于分解．只有少量 存在于土壤中活的或死的生物体中的有机态氮比较易 于分解，从而被植物吸收利用。在作物生长过程中通 过有机态氮矿化作用释放出来的氮是作物重要的氮索 来源。土壤有机态氮在作物氮索营养中起着重要的作 用。
（3）反硝化微生物需要有机物质作为电子供体和细胞能源，因此土壤中 的生物有效性直接影响反硝化速率；
（4）研究发现，免耕能促进反硝化作用，主要是与免耕时作物残茬的覆 盖有利于土壤保持较多的水分和提供能源物质有关；
（5）由于植物根系分泌物和脱落物进入土壤增加了碳源，以及植物根系 的活动使根系周围土壤的通气状况和水分条件以及pH与根外土壤不同， 因此植物根系能提高反硝化作用； （6）氮肥施用量高时反硝化量明显高。
氮素对植物生长和品质的影响研究
氮素对植物生长和品质的影响研究氮素是植物生长过程中必不可少的营养元素之一，它不仅影响着植物的整体生长状态，同时也与植物的产量和品质密切相关。
氮素的供应方式、用量及施肥时间等因素都会对植物生长和品质产生不同的影响。
一、氮素对植物生长的影响氮素是构成植物生命体系必需的营养元素之一，植物在营养生长过程中必须吸收足够的氮素。
氮素不足会导致植物过早凋萎，影响植物的正常生长。
相反，植物吸收过量的氮素时也会对植物产生负面影响，包括生长过快、易生病、过度生长造成秆粗叶瘤等。
因此，植物在营养生长过程中需要得到适量的氮素供应，达到保证正常生长的需求。
二、氮素的施肥方式和用量氮素的施肥方式和用量是决定植物生长和品质的关键因素之一。
不同作物在不同生长期对氮素的需求量也不同，同时，不同氮肥施用方式也会影响植物对氮素的吸收。
将化肥加到土壤中，营养物质就会被土壤中的微生物吸收分解、转换成植物可利用的形式, 因此土壤环境对于管理植物生长过程中非常重要。
确切的施肥时间和合适的用量，有助于保障植物获得足够的氮素供应。
三、氮素对植物品质的影响氮素在供应稳定的情况下，对植物的生长是有正面促进作用的，尤其是在植物形态上的影响，使牲畜在食用植物后对于氮素的吸收效率更高、更易于消化吸收。
但是，当氮素过量时，植物则会生长上升而不是优化其营养价值。
对于部分蔬菜，特定种类的氮素过量还会造成硝化作用导致的毒性问题。
因此，在发展农业生产过程中需要严格控制氮素施用量，以避免对环境和人体健康产生负面影响。
总结来说，氮素是植物生长和品质的重要决定因素。
适量的氮素施用对于植物的生长和品质有积极作用，但过量氮素则会对植物品质产生负面影响。
为了保护环境和人类健康，我们需要合理的氮素施用方式，减轻氮素对环境和人类的影响，并加强对植物营养组成的研究，以优化植物生长和品质，促进人们的健康生活。
土壤氮素与环境质量综述26页PPT
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢你的阅读
❖ 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Байду номын сангаас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
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％
农田氮素流失对环境的污染现状及防治对策_葛鑫
u土壤肥料农田氮素流失对环境的污染现状及防治对策葛鑫戴其根霍中洋许轲(扬州大学农学院农学系稻麦室江苏扬州225009)摘要从地表水、地下水、大气以及农产品这4个方面,概述了农田氮素流失对环境的污染现状:全面阐述了控制农田氮素流失的防治对策,指出实施生态农业政策、优化氮肥管理、选育氮高效品种以及控制/缓释肥料的应用,将是今后农业生产的发展方向。
关键词农田氮素流失污染防治对策氮素是农作物从土壤中吸收数量最多的营养元素,氮肥的施用对提高农作物产量效果十分显著。
为实现作物高产更高产的目标,80年代以来氮肥的施用量迅速增长,目前中国已是世界上消费化肥最多的国家,施肥水平已位居世界前列,而肥料利用率却远远低于世界先进国家水平[1]。
氮肥的大量流失,不仅造成了经济上的巨大损失,而且严重地污染了环境,对人类健康构成了潜在的威胁。
因此,如何有效地控制农田氮素流失已是农业生产中迫切需要解决的问题。
1农田氮素流失对环境的污染有研究认为氮素施入土壤后,15N损失为33%~ 74%[2],残留土壤中的氮素占肥料氮的10%~40%[3]。
氮素的损失率高低与土壤类型、施氮量、氮肥品种等多种因素有关。
造成这些损失的原因主要归结为淋洗损失、硝化O反硝化损失、挥发损失以及地表径流损失。
以上各种途径损失的氮素主要从4个方面污染环境:进入地下水和地表水,造成地下水和地表水中N O-3O N,NO-2O N和N+4O N的富集外,以硝酸盐的形式在植物体内累积,降低食品和饲料品质,以气体的形式逸散到大气中,造成对大气的污染。
1.1对地表水的污染近年来,我国湖泊、水库的水质富营养化问题日趋严重,处于富营养化状态的湖泊和水库,大部分位于我国东部平原地区,特别是长江中下游密集型农业区。
对江苏太湖地区的地表水调查结果表明,各河流(均为缓河流)总氮偏量超标率88%~100%,湖水样总N含量超标率100%。
太湖97%面积的水体已经呈中富营养状态,使近几年大面积蓝藻爆发。
植物生产环境-氮肥的合理施用
氮肥的合理施用氮素是限制作物产量和品质的主要元素之一。
称为生命元素。
一、土壤氮素（一）土壤氮素的含量我国土壤全氮含量变化很大，变幅0.4--3.8g/kg,平均为1.3g/kg,多数和土壤在0.5--1.0g/kg。
土壤中的氮素含量与气候、地形、植物、成土母质、农业利用的方式及年限。
（二）土壤氮素的来源耕作土壤中氮的来源主要有：生物固氮、降水、尘埃、施入的肥料、土壤吸附空气中的NH3、灌溉水和地下水的补给，其中生物固氮和施肥是主要来源方式。
（三）土壤氮素的形态（四）土壤氮素的转化1.矿化作用矿化作用是指在土壤中的有机物经过矿化作用分解成无机氮素的过程。
矿化作用主要分为两步：水解作用和氨化作用。
水解作用是指在蛋白质水解酶、纤维素水解酶、木酵素菌等各种水解酶的作用下将高分子的蛋白质、纤维素、脂肪、糖类分解成为各种氨基酸。
氨化作用是指土壤中的有机氮化物在微生物——氨化细菌的作用下进一步分解成为铵离子（NH4+）或氨气（NH3）。
2.硝化作用土壤中的氨（NH3）或铵离子（NH4+）在硝化细菌的作用下转化为硝酸的过程叫硝化作用。
硝化作用产生的硝态氮是作物最容易吸收的氮素。
3.反硝化作用反硝化作用是硝酸盐或亚硝酸盐还原为气体分子态氮氧化物的过程中。
4.土壤中的生物固氮作用土壤中的生物固氮作用是指通过一些生物所有的固氮菌将土壤空气中气态的氮被植物根系所固定而存在于土壤中的氮，生物固氮作用一般发生在豆科植物的根系。
5.土壤对氮素的固定与释放土壤中的氮素在处于铵离子状态时可以从土壤溶液中被颗粒表面所吸附，另一方面被土壤吸附的铵离子还可以被释放出返回土壤溶液中。
在一定条件下铵离子在固相和液相之间处于一种动态平衡状态。
6.氮素在土壤中的淋溶作用土壤中以硝酸或亚硝酸形态存在的氮素在灌溉条件下，随着灌溉水的下渗作用。
7.氨的挥发作用铵转化成氨气损失掉的过程。
二、氮肥的性质和施用氨态氮肥 NH4HCO3、NH4Cl、(NH4)2SO4根据氮素的形态分硝态氮肥与硝铵态氮肥 NH4NO3酰胺态氮肥 CO(NH2)2速效氮肥根据肥效分缓（长）效氮肥（一）铵态氮肥的特点与施用1.铵态氮肥的特点氮素形态以氨或铵离子形态存在的氮肥称为铵态氮肥。
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移 – 使用改性氮肥，延长肥效 – 利用作物与微生物共生固氮
……
施用氮肥对环境质量的影响
➢ 据估计，我国农业中氮损失正以惊人速度增加，如 1969-1973年农业中氮（化肥和有机肥）年损失500万 吨，其中化肥为200万吨，是同期化肥氮用量69%；
主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失， 但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。
• 硝态氮(NO3- — N) ：移动性大；通气不良时易反硝化损失；
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
碱解氮：测得的有效氮。
速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮。
速
有
全
效 氮
效
氮
氮
中国不同地区耕层土壤的全氮含量
3. 土壤中氮素的转化
有 机 矿化作用 态 生物固定 氮
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失
反硝化作用
无机态氮
• 铵态氮(NH4+)； • 硝态氮(NO3-)； • 亚硝态氮(NO2-)。
有机态氮
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%，
主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物； • 水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。
包括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类； • 非水解性有机氮30~50%，
北方的土壤中，能固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少，而 南方水田的铵态较多，而能固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的 粘土矿物固定在我国的意义不大。
• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片
NH4+
淋
硅铝片
洗
4. 土壤氮素管理与环境质量
现状：氮肥生产效率趋于下降，农业环境污染则趋于加重 任务：保障粮食安全和农产品供应，减少农业环境污染环境 目标：降低农田中化肥氮损失、提高氮肥利用率 途径：
在土壤中主要以游离态存速在效。氮：土壤溶液中的铵、
•
亚硝态氮(NO2-
—
N)：主交要换在性嫌铵气和性硝条态件氮下因才能有直可接能存在， 被植物根系所吸收，常被称
而且数量也极少。在土壤为里速主效要态以氮游。离态存在。
• 其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。
几个概念
全氮：土壤中氮素的总量。
有效氮：能被当季作物利用的
土壤氮素有效化 ——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
a. 水解：
水解
蛋白质 朊酶
水解
多肽 肽酶
氨基酸
b. 氨化：
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2 酶
RCH2COOH + NH3 + 能量
土壤氮素有效化 ——硝化过程：
定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化
土壤氮素损失 ——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
a. 氨态氮挥发
a. NH4+ + OH- NH3 + H2O b. 在碱性条件下进行
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
土壤氮素损失 ——其他损失途径
• 粘粒矿物对铵的固定
施用氮肥对土壤健康质量的影响
➢ 对于氮肥来说，最易引起土壤变化的性质就是pH。连续施 用氮肥会导致土壤pH降低，在酸性土壤上问题尤为明显。
➢ 土壤中氮可以通过一系列化学反应和物理过程以各种 形态进入大气和水体，对局部乃至全球环境产生种种 负面影响。围绕施用氮肥产生的效益与弊端的讨论一 直是土壤、肥料、地球物质循环、农产品品质、环境 科学等多个研究领域密切关注的问题。
2. 土壤中氮素的形态
有机态氮
• 可溶性有机氮 < 5%； • 水解性有机氮50~70%； • 非水解性有机氮30~50%。
硝化作用
铵态氮
硝态氮
硝酸还原作用
吸附固定
淋洗损失
有
生 物
机
固态 定氮
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
土壤氮素的有效化
• 有机氮的矿化（有机氮
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发） • 粘粒对铵的固定 • 生物固定 • 氮素淋洗
➢ 1994-1998年，氮年损失2300万吨，其中化肥氮为1900 万吨，为同期化肥氮的84%。
➢ 氮损失量增加与氮肥利用率有很大关系，氮肥利用率 低可能是氮肥损失原因，也可能是氮肥损失的结果。 20世纪60年代氮肥利用率为0.6，70至80年代为0.5~0.4， 90年代则进一步下降为0.35~0.32
为硝酸的生物化学过程。
第一步：亚硝化作用
2HN4+ + 3O2 亚硝化微生物 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。
第二步：硝化作用因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态
氮及氨的积累。
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
硝化作用：NH4+或NH3经NO2-氧化为NO3-
土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3-
硝酸盐 还原酶
NO2-
硝酸盐 还原酶
氧化氮
氧化亚氮
NO
还原酶
N20
还原酶
N2
N2
+ 2H+ -2H2O
2NO
- 4H+
+2H2O
N2O
- H20
厌氧 微生物
HN03
厌氧微生物 +4H+ - 2H2O
2HNO2
+4H+ -2H2O
H2N2O2
反硝化作用：硝酸盐等较复杂含氮化合物 转化为N2、NO、N2O
第三章 土壤中碳、氮、硫、磷 与环境质量
第二节 土壤氮素与环境质量
主要内容
1. 土壤中氮素的含量及其来源 2. 土壤中氮素的形态 3. 土壤中氮素转化过程 4. 土壤氮素管理与环境质量
1. 土壤氮素的含量及其来源
含量：
一般土壤含量范围：0.02%~0.50% 我国耕地含量：0.04%~0.35% 表层高，心、底土低
来源：
A 生物固氮：包括自生固氮 、共生固氮和联合固氮； B 降水：1.5-10.5 kg/hm2.a； C 灌水； D 施肥；有机肥、无机化肥
目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
➢ 氮素是土壤中活跃营养元素，作物需求量大。和植物 需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的应用有力 地促进农业生产的发展，开创了农业历史的新纪元。