chapter2-N功能_2012

1、一般植物含氮量约占植物体干物重的0.3%-5%,而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。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。一、植物体内氮的含量和分布一、植物体内氮的含量和分布注意：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。氮是植物体内许多重要有机化合物的组分，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。也是遗传物质的基础。（一）蛋白质的重要（一）蛋白质的重要组分组分（蛋白质中平均含氮（蛋白

2、质中平均含氮16%-18%）；有机体不可缺少的元素，生命元素。）；有机体不可缺少的元素，生命元素。（二）核酸和核蛋白质的（二）核酸和核蛋白质的成分成分；（遗传物质的基础）；（遗传物质的基础）（三）（三） 叶绿素的叶绿素的组分元素组分元素；（叶绿素；（叶绿素a,b)（四）许多酶的（四）许多酶的组分组分（酶本身就是蛋白质）（酶本身就是蛋白质）；氮还是一些维生素的氮还是一些维生素的组分组分，而生物碱和植物激素也，而生物碱和植物激素也都含有都含有氮氮。 总之，氮对植物生命活动以及作物产量和品总之，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质均有极其重要的作用。合理施用氮

3、肥是获得作物高产的有效措施。物高产的有效措施。二、氮的营养功能二、氮的营养功能三、植物对氮的吸收、同化和运输三、植物对氮的吸收、同化和运输 植物吸收的氮素主要是铵态氮（植物吸收的氮素主要是铵态氮（20-200 um)和硝态氮和硝态氮(1-5 mM)。在旱地农田中，硝态氮是作物的主要氮源。在旱地农田中，硝态氮是作物的主要氮源。由与土壤中的铵态氮通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，由与土壤中的铵态氮通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，作物吸收的硝态氮多于铵态氮。一些有机含氮化合物也可作物吸收的硝态氮多于铵态氮。一些有机含氮化合物也可被植物吸收。数量有限。被植物吸收。数量有限。三、植物对氮的吸收、同化和

4、运输三、植物对氮的吸收、同化和运输 （一）（一）NO3-N的吸收和同化的吸收和同化 1、 NO3-N的吸收的吸收 逆电化学势梯度的主动吸收；逆电化学势梯度的主动吸收；介质介质pH显著影响植物对其吸收。显著影响植物对其吸收。pH值升高，吸收减少；值升高，吸收减少；进入植物体后，大部分在根系中同化为氨基酸、蛋白质，进入植物体后，大部分在根系中同化为氨基酸、蛋白质，也可直接通过木质部运往地上部；也可直接通过木质部运往地上部；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。意义。硝酸还原成氨是由两种硝酸还原成氨是由两种独立的酶分别进行催化的。独

5、立的酶分别进行催化的。硝酸还原酶硝酸还原酶(诱导酶）可使诱导酶）可使硝硝酸盐酸盐还原成还原成亚硝酸盐亚硝酸盐，而亚，而亚硝酸还原酶可使亚硝酸盐还硝酸还原酶可使亚硝酸盐还原成原成氨氨。2、NO3-N的同化的同化NO2_NO3_NH31、硝酸盐供应水平硝酸盐供应水平 当硝酸盐数量少时，主要当硝酸盐数量少时，主要在根中还原在根中还原;2、植物种类植物种类 木本植物还原能力木本植物还原能力一年生草本一年生草本一年生草本植物因种类不同而有差异，其还原一年生草本植物因种类不同而有差异，其还原强度顺序为：强度顺序为：油菜油菜大麦大麦向日葵向日葵玉米玉米苍耳苍耳3、温度温度 温度升高，酶的活性也高，所以也可温

6、度升高，酶的活性也高，所以也可提高根中还原提高根中还原NO3-N 的比例。的比例。大多数植物的根和地上部都能进行大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：4、植物的苗龄植物的苗龄 在根中还原的比例随苗龄的在根中还原的比例随苗龄的增加而提高增加而提高;5、陪伴离子陪伴离子 K+能促进能促进NO3-向地上部转移，向地上部转移，所以钾充足时，在根中还原的比例下降；而所以钾充足时，在根中还原的比例下降；而Ca2+和和Na+为陪伴离子时则相反为陪伴离子时则相反;6、光照光照 在绿色叶片中，光合强度与在绿色叶片中

7、，光合强度与NO3-还还原之间存在着密切的相关性。原之间存在着密切的相关性。考虑以上因素可采取相应措施降低温室或塑考虑以上因素可采取相应措施降低温室或塑料大棚中的蔬菜体内的硝酸盐含量。料大棚中的蔬菜体内的硝酸盐含量。大多数植物的根和地上部都能进行大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素： （二）（二）NH4+-N的吸收和同化的吸收和同化1、 NH4+-N的吸收的吸收NH4+的吸收与的释放存在着相当严格的等摩尔关系 (K.Mengel et al, 1978) 。水稻幼苗对NH4+的吸收与H+释放的关系

8、NH4+的吸收的吸收 H+的释放的释放(mol/L) (mol/L)158158184184174174145145149149183183166166145145COOHH N CHCHCHC ONH2222谷氨酰胺COOHH N CHCHCHCOOH 222谷氨酸NH 吸收NO 还原N 固定光呼吸NH334+谷氨酰胺合成酶ATP212铁氧还蛋白2eNAD(P)HCOOHO CHCHCHCOOH222-酮戊二酸COOHCHCHCHCOOH 222谷氨酸谷氨酸合成酶3谷氨酸脱氢酶12-亚氨基戊二酸(GOGAT)1三羧酸循环NHDHNAD+2蛋白质核酸其他含氮化合物氨基转移作用2NH3H N氨同

9、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NH4+-N的同化的同化GS-GOGAT叶绿体叶绿体谷氨酸和天门冬氨酸形成谷氨酰胺NH3浓度过高，产生毒害，使光和磷酸化解偶联浓度过高，产生毒害，使光和磷酸化解偶联酰胺是植物体内氮素的解毒形式，也是氮素的储存形式。酰胺是植物体内氮素的解毒形式，也是氮素的储存形式。目前关于尿素被同化的途径有两种见解：目前关于尿素被同化的途径有两种见解：其一、尿素在植物体内可由脲酶水解产生氨其一、尿素在植物体内可由脲酶水解产生氨和二氧化碳；和二氧化碳；其二、尿素是直接

10、被吸收和同化的其二、尿素是直接被吸收和同化的 尿素尿素 磷酸磷酸 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸精氨酸精氨酸鸟氨酸鸟氨酸瓜氨酸瓜氨酸尿素同化的特点是：对植物呼吸作用的依尿素同化的特点是：对植物呼吸作用的依赖程度不高，而主要受尿素浓度的影响。赖程度不高，而主要受尿素浓度的影响。 （三）（三）CO(NH2) 2-N的吸收和同化的吸收和同化（一）作物缺氮的外部特征（一）作物缺氮的外部特征 叶片黄化，植株生长过程迟缓叶片黄化，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；双而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎杆细长；双子叶

11、则表现为分枝少。若继续缺氮，禾本科作物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。表现为穗小粒瘪早衰。 氮素是可以再利用的元素，作物缺氮的显著特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，然后逐渐向上部叶征是下部叶片首先失绿黄化，然后逐渐向上部叶片扩展。片扩展。四、植物缺氮症状与供氮过多的危害四、植物缺氮症状与供氮过多的危害作物缺氮不仅影响产量，而且使产品品质也下降。作物缺氮不仅影响产量，而且使产品品质也下降。作物贪青晚熟，生长期延长。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）细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏）和病害侵袭（大

12、麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病）。斑病）。（二）氮素过多的危害（二）氮素过多的危害大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；存性；棉花蕾铃稀少易脱落；棉花蕾铃稀少易脱落；甜菜块根产糖率下降；甜菜块根产糖率下降；纤维作物产量减少，纤维品质降低纤维作物产量减少，纤维品质降低。蔬菜硝酸盐超标蔬菜硝酸盐超标 氮素过多时容易促进植株体内蛋白质和氮素过多时容易促进植株体内蛋白质和叶绿素大量形成，使营养体徒长，叶面积增叶绿素大量形成，使营养体徒长，叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫，影响通大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫，影响通风透光

13、，作物茎杆较弱，抗病虫、抗倒伏能风透光，作物茎杆较弱，抗病虫、抗倒伏能力差，延迟成熟增加空秕粒，叶菜类作物氮力差，延迟成熟增加空秕粒，叶菜类作物氮素过多，组织含水量高不易贮藏，苹果体内素过多，组织含水量高不易贮藏，苹果体内氮素过多，则枝叶徒长，不能充分进行花芽氮素过多，则枝叶徒长，不能充分进行花芽分化，且易发生病虫害，果实品质差，缺乏分化，且易发生病虫害，果实品质差，缺乏甜味，着色不良，熟期也晚。甜味，着色不良，熟期也晚。 复习题复习题1. 大量元素和微量元素的界限是多少大量元素和微量元素的界限是多少2. 最晚发现的必需营养元素是什么最晚发现的必需营养元素是什么3. 我国农业生产中的最小养分一般是什么我国农业生产中的最小养分一般是什么4. 植物体内的氮素含量一般是多少植物体内的氮素含量一般是多少5. 简述植物体内硝态氮的同化过程简述植物体内硝态氮的同化过程6. 氮素同化过程中谷氨酰胺有什么作用氮素同化过程中谷氨酰胺有什么作用7. 氮素有哪些主要营养功能氮素有哪些主要营养功能8. 植物吸收利用的主要氮素形态是什么植物吸收利用的主要氮素形态是什么9. 硝酸还原酶含有什么金属元素，起什么作用硝酸还原酶含有什么金属元素，起什么作用10.硝态氮和氨态氮的吸收有什么不同硝态氮和氨态氮的吸收有什么不同11.植物根系吸收氨态氮和硝态氮对介质的酸碱植物根系吸收氨态氮和