土壤肥料学-第2章-氮素营养与氮肥-1

多种维生素和激素的成分，既可促进作物的生长发 育，又能提高农产品的质量。
三、作物对氮的吸收与利用
作 物 从 土 壤 中 吸 收 的 氮 NO3--N： 旱田作物的主要吸收形态 NH4+-N： 水田作物的主要吸收形态 酰胺
小分子有机N化合物
尿素 氨基酸
氮的吸收及同化
形态 吸收方式
主动吸收
同化及分配 可通过木质部运往地上部
优点
可以不必像施用液氨那样深
不需要高压施用设备
缺点
易挥发性使之必须与土壤很好的融合以防止氨
挥发损失
如果没有靶入土壤，可导致全部的氨都损失掉
3、碳酸氢铵（NH4HCO3）
N 含氮量为17％
不稳定；易溶于水
优点：
可作基肥和追肥；在土壤中无残留；为植 物提供CO2 缺点：
温暖潮湿的环境中不稳定，易分解；如果 不耙入土壤可造成损失
合成有机长效氮肥
包膜长效氮肥
可控缓释肥料
水分通过膜孔 放 进入膜内
膜内养分溶解
养分通过膜孔释
§4
项目
氮肥的有效施用
含义
氮肥利 指当季作物从所施氮肥中吸收氮素 15N标记肥料的 用率 占施氮量的百分数 生物试验 无氮区 土壤供 当季作物种植时土壤所能提供给作 评价土壤肥力 氮能力 物的有效氮量。 的指标 当季作物种植时土壤中已经积累的 估算氮肥用量 矿质氮量+作物生长期内土壤氮素 的参数 的矿化量
4、硫铵 (NH4)2SO4
纯品为白色结晶，含少量杂质时呈微黄色 氮21％，含硫24.1％ 易溶于水 稳定 遇碱性物质会引起氨的挥发损失 生理酸性肥料
概
念
由于作物选择性吸收所产生的酸性属于生理 酸性，能产生生理酸性的肥料称为生理酸性 肥料。如：NH4Cl, NH4SO4 和KCl 由于作物选择性吸收所产生的碱性属于生理 碱性，能产生生理碱性的肥料称为生理碱性 肥料。如：Ca(NO3)2 和KNO3
在根系中直接同化为氨基酸 液泡是NO3--N的贮存库 谷氨酸是主要的同化途径 氮素供应充足时，多余的铵 还可形成酰胺 直接被吸收和同化 由脲酶水解产生氨和二氧化 碳，进入合成氨基酸代谢中
NO3--N NH4+-N
被动吸收
尿素态氮
直接被吸收 或转化为
或NH4+-N
NO3--N
酰胺的形成及意义
酰胺的合成将植物体内 多余的氮贮存起来
成熟期：作物体内 70% 左右的 N 转入并贮存在
生殖器官或贮存器官中去。
二、氮的营养作用
蛋白质的重要组分 蛋白质中含16%～18%的氮。 核酸的成分 核酸中含15%～16%的氮
叶绿素的成分 叶绿素a C55H72O5N4Mg，叶绿素b C55H70O6N4Mg 缺氮时抑制叶绿素的形成。
多种酶的组分 没有酶植物体内的代谢很难进行。
优点
最经济的氮源--是美国最常见的氮肥种类
方便--可以在耕地的同时将肥料施入
可以在秋季施，补苗或追肥也可以
缺点
必须耙入土壤，使之与土壤结合，表层15cm以下 液氨对水有很强的亲和力，极易伤害皮肤，眼睛、肺， 因此液氨的使用需要特殊处理
2、氨水
将NH3施压使之溶于水中
含氮量16%
易挥发
碱性
无色或浅黄色
Ch.2 氮素营养与氮肥
刘智蕾 资源与环境学院
§1
土壤氮素营养
一、土壤中氮的含量
土壤中氮素的含量受自然因素的影响，同时也受人为因 素的影响。 自然土壤表土中氮的含量与有机质含量密切相关。
耕地土壤氮素含量除受自然因素的影响外，更强烈的受 到人为耕作、施肥等因素的影响。
东北黑土最高：旱地2.63g/kg，水田2.58g/kg 黄土高原和黄淮海平原最低：0.7g/kg和0.63 g/kg 一般农业土壤耕层：0.5-3.0 g/kg，
优点 比硫铵的含氮量高 缺点 可使土壤变酸，对酸性土 壤不利 不能用作种肥 氯含量高限制了它的应用
对水稻比硫铵好
可同时提供氮和氯，更适 于椰树，油栗等 硝化速率比其他氮肥慢
氨气 铵态氮肥
4 NH4+
(NH4)2 SO4 NH4Cl
Ca++ + SO4 = CaSO4
1
2
3
土壤 Ca++ 胶粒 NH4+
硫铵的优缺点
优点 缺点 比其他氮肥更容易导致土 壤的酸性 不适于pH较低的土壤 施用量过多可以导致土壤 板结 氮含量低，运输费用高
不易挥发，不必耙入土壤
稳定，吸湿性小，易于操 作 适于pH较高的土壤或是喜 酸的作物
5、氯化铵 NH4Cl
纯品为白色结晶，含少量杂质时呈微黄色
氮26％，含氯66％
生理酸性肥料
酰胺的形成能消除因氨 浓度过高而产生的毒害 作用
酰胺的形成有促进氮素 在体内运转的作用
四、氮素缺乏与过多症状
1、缺氮症状
缺氮时植株矮小；
叶色变淡，呈浅绿或黄绿色，色泽均一；
分蘖少，叶片直立，茎杆细瘦，根量少；
缺氮先从老叶开始黄化，逐渐扩展到上部叶片
缺氮使作物提早成熟，籽粒不饱满，产量、品 质下降。
0.5%的尿素溶液最易做叶面喷肥
尿素
CO(NH2)2
NH4+ 土壤 胶粒 NH4+
1
2
(NH4)2CO3
3
NO3
淋失
尿素在土壤中的转化示意图
四、缓（控）释氮肥
养分释放时间和释放量与作物的需肥规律相 吻合，既可满足作物养分吸收，又可最大限 度地减少肥料损失。 是现代化学工艺生产与植物营养调控技术紧 密结合的多学科交叉的前沿技术
缺氮引起老叶黄化失绿
低
高
2、氮素过多的症状
细胞增长过大，细胞壁薄，细胞多汁， 易受机械损伤和病害侵染。 消耗大量碳水化合物，影响作物品质。
易造成作物贪青晚熟。
番茄施用尿素过多造成氨害引起的焦枯病
Fertilizer 肥料
Atmospheric N2 大气N2
NO3-,NH4+
1 2 soil-N 土壤-N
元素间平衡，有机无机平衡可显著提高 氮肥肥效
根据作物营养特性科学施用氮肥
叶菜类尤其是绿叶菜类、桑、茶、水稻、小麦、 高粱、玉米等作物需氮较多，应多分配氮肥
而大豆、花生等豆科作物可利用根瘤进行共生固 氮，只需在生长初期施用少量氮肥 甘薯、马铃薯、甜菜、甘蔗等淀粉和糖类作物只 在生长初期需要充足的氮素 同种作物的不同品种之间也存在类似的差异，耐 肥品种一般产量较高，需氮量也较大；而耐瘠品 种，需氮量较小，产量通常也较低。
. ..
. . .3 . .. .
Fixation of N2 by legume 豆科植物生物固氮
N Source of plant 植株氮素的来源
§3 氮肥的种类、性质和施用
主要氮肥种类
铵态氮肥：液氨、氨水、硫酸铵、氯 化铵、碳酸氢铵 硝态氮肥：硝酸铵、硝酸钾、硝酸钙
酰铵态氮：尿素 缓效氮肥：控释尿素、长效碳铵
二、优化氮肥的施用方法
根据作物营养特性科学施用氮肥
根据氮肥特性合理施用、分配氮肥 （如深施覆土是提高氮肥利用率） 根据土壤特性合理施用氮肥
元素间平衡，有机无机平衡可显著提高 氮肥肥效
根据氮肥特性合理分配氮肥 如液氨、氨水和碳铵等肥料中的氨极易挥发，因 此应强调深施。 硝态氮只宜作旱田追肥，而且要避免在雨季大量 施用。 硫铵和硝铵可作种肥，但要避免肥料与种子直接 接触。
冲刷严重、贫瘠的表层可低到0.5g/kg以下。
土壤氮素含量被看成是土壤肥沃程度的重要标志
二、土壤氮素形态
固定态铵 铵态氮
数量最大 最易被植物吸收
交换性铵
溶液中的铵
无机态氮
硝态氮 亚硝态氮
土 壤 氮 素 有机态氮
氮氧化合物 与有机质或粘土矿物结合 与多价阳离子结合 存在于生物体（如微生物）中
三、土壤氮素转化
一、铵态氮肥
凡氮肥中的氮素以NH4+或NH3形态存 在的均属铵态氮肥。 根据肥料中铵的结合稳定程度不同， 又可分为:
挥发性氮肥:液氨、氨水和碳酸氢铵。
稳定性氮肥:硫酸铵和氯化铵等。
1、液氨
将氨气压缩为液态直接用作肥料 N% :82%
NH4+能通过库仑力和静电引力吸附到土壤颗粒 表面 将液氨注入到土壤中可导致土壤局部较高的 氨或铵的浓度，这一局部区域具有较高的pH 值和较高的渗透压； 施肥区域的微生物可能会被杀死。如果施肥 点距离根系过近，可导致植株受损甚至被杀 死
一、确定氮肥适宜用量
既要考虑当季作物的产量效应，又要考 虑氮肥后效和提高土壤供氮能力的要求。 低肥力地区可适当提高施氮量，以充分 发挥氮肥的增产效果； 高肥力地区则宜以经济效益最佳的施氮 量作为指导施肥的依据，避免过多施用 氮肥带来的负效应；
二、优化氮肥的施用方法
根据作物营养特性科学施用氮肥
根据氮肥特性合理施用、分配氮肥 （如深施覆土是提高氮肥利用率） 根据土壤特性合理施用氮肥
氧化层
铵态氮
NO3
还原层
土壤 胶粒 NH4+ NH4+
NO3地下水 地下水
反硝化
犁底层
氮肥在水稻土中的转化
三、酰胺态氮肥-尿素
〔CO(NH2)2〕，含 N 46%，化学合成的有机 氮。白色颗粒，易溶于水，吸湿性小，物理 性质好 尿素中含有缩二脲，当含量超过2％就会抑 制种子发芽，易烧种子和幼根 施肥时注意与种子隔开
5.0 4.5
FFP SSNM1 SSNM2
叶片含氮量（%）
4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 7.02 7.10 7.22 8.04 8.25
小区试验水稻叶片含氮量
生育时期的差异：
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：茎叶各部分的 N素则向贮存器官
转移。
NH4+
NO3-
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土壤板结
Ca ++ + 2Cl -
CaCl2
铵态氮在土壤中的转化
Ca2+流失
二、硝态氮肥
肥料 种类 含氮量 % 理化特性 吸湿性大；硝、铵态氮各半，对 土壤酸度影响不大
硝酸铵 35
硝酸钙 13-15
适宜酸性土壤上施用，可增加土 壤的钙含量
不宜做种肥，因为容易淋失
有机肥 铵态氮
N2 、 N2O 硝态氮
固定态铵 释放
铵态氮 固定
交换性铵
硝化
无机态氮 硝态氮
解吸
溶液中的铵
吸附
氨挥发
淋洗 NH3
土 壤 氮 素
固 定
反硝化(土壤通气性不强的情况） 矿 化 氮氧化合物
有机态氮
§2
作物的氮素营养
一、作物体内氮的含量和分布
作物含氮量约占干物重的 0.3~5%，氮含量的多少 还受多种因素的影响而有差异。
种类差异：豆科 > 禾本科，如大豆籽粒中含 N 为 4.5~5%，而小麦籽粒含N量为2.2~2.5%。 器官差异：种子 > 叶 > 茎秆 > 根部，如大豆籽粒中 含N为4.5~5%，其茎秆中含N为1~1.4%。 氮肥用量的影响：施 N 量增加时，器官中 N 含量上 升，营养器官受氮的影响较大，而生殖器官受影 响较小，但后期施肥籽粒中贮氮量增加。