王-植物的氮素营养与氮肥

1、 第三章第三章植物的氮素营养与氮肥施用植物的氮素营养与氮肥施用Nitrogen(N)Nitrogen(N)2存在问题存在问题l土壤中氮素养分的不足是限制作物产量的主要因素土壤中氮素养分的不足是限制作物产量的主要因素l不合理、过量施用氮肥对环境造成污染不合理、过量施用氮肥对环境造成污染l硝酸盐过量问题危害人体健康硝酸盐过量问题危害人体健康3主要内容主要内容1. 1. 植物的氮素营养植物的氮素营养2. 2. 土壤中的氮素及其转化土壤中的氮素及其转化3. 3. 氮肥的种类性质与施用氮肥的种类性质与施用 4. 4. 氮肥的合理施用氮肥的合理施用4第一节第一节 植物的氮素营养植物的氮素营养一、植物体内氮

2、的含量与分布一、植物体内氮的含量与分布1. 1. 含量：含量：占植物干重的占植物干重的0.30.35 5 影响因素：影响因素： 植物种类：植物种类：豆科植物豆科植物 非豆科植物非豆科植物 品品 种：种： 高产品种高产品种 低产品种低产品种 生长时期：生长时期：苗期苗期 旺长期旺长期 成熟期成熟期 衰老期，衰老期， 营养生长期营养生长期 生殖生长期生殖生长期 供氮水平：供氮水平：52. 2. 分布：分布： 器官：器官：种子种子 叶叶 根根 茎茎 组织：组织：幼嫩组织幼嫩组织 成熟组织成熟组织 衰老组织，衰老组织， 生长点生长点 非生长点非生长点原因：原因：氮在植物体内的移动性强氮在植物体内的移动

3、性强6二、氮在植物生长发育中的作用二、氮在植物生长发育中的作用1. 1. 氮是蛋白质的重要成分氮是蛋白质的重要成分（含氮（含氮16161818）2. 2. 氮是核酸和核蛋白的成分（含氮约氮是核酸和核蛋白的成分（含氮约7 7）3. 3. 氮是叶绿素的成分氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质（叶绿体含蛋白质45456060）Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization74. 4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白质）氮是酶的成分（酶本身是蛋白质）5. 5. 氮是多种维生素的成分（维生素氮是多种维生素的成分（维生素B1B1、 B2B2、B6B6等）等）6. 6

4、. 氮是一些植物激素的成分（如吲哚乙酸：氮是一些植物激素的成分（如吲哚乙酸：IAAIAA）7. 7. 磷脂和生物碱也含氮磷脂和生物碱也含氮氮素通常被称为氮素通常被称为 生命元素生命元素Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization8三、植物对氮的吸收与同化三、植物对氮的吸收与同化（不作要求）（不作要求）吸收的形态吸收的形态无机态：无机态：NHNH4 4+ +NN、NONO3 3- -NN（主要）（主要）有机态：有机态：NHNH2 2 NN、氨基酸、氨基酸、 核核苷苷酸等酸等 （少量）（少量）Laboratory of Plant Nutritio

5、n and Fertilization9（一）植物对铵态氮的吸收与同化（一）植物对铵态氮的吸收与同化 1. 1. 吸收吸收 1 1）机理：）机理：被动渗透被动渗透 (Epstein,1972) (Epstein,1972) 接触脱质子接触脱质子 (Mengel,1982)(Mengel,1982)ATPaseATPaseNHNH4 4+ +HH+ + 膜外膜外 膜膜 膜内膜内NHNH4 4+ +HH+ +NHNH3 3Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization10 水稻幼苗对水稻幼苗对NHNH4 4+ +的吸收与的吸收与HH+ +释放的关系释

6、放的关系NHNH4 4+ +的吸收的吸收 HH+ +的释放的释放(mol/L) (mol/L)(mol/L) (mol/L)158158184184174174145145149149183183166166145145 2 2）特点：）特点：释放等量的释放等量的HH， 使介质使介质pHpH值值Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization112. 2. 同化同化(1)(1) 部位：部位：在在根部根部很快被同化为氨基酸很快被同化为氨基酸(2) (2) 过程：过程：酮戊二酸酮戊二酸氨氨谷氨酸谷氨酸各各种种新新的的氨氨基基酸酸酮酸酮酸酰胺酰胺氨氨还原

7、性胺化作用还原性胺化作用转氨基作用转氨基作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization12反应式：反应式：NHNH3 3谷氨酸谷氨酸ATP ATP 谷氨酰胺谷氨酰胺ADPADPPiPi谷氨酰胺谷氨酰胺-酮戊二酸酮戊二酸2 2e e2H2H 2 2谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸1717酮酸酮酸 1717种种氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶转氨酶转氨酶 合成合成 Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization133. 3. 酰胺的形成及意义酰胺的形成及意义形

8、成：形成：NHNH3 3意义：意义：贮存氨基；贮存氨基； 解除氨毒；解除氨毒； 参与代谢。参与代谢。 谷氨酸谷氨酸 酰胺合成酶酰胺合成酶 谷氨酰胺谷氨酰胺 天门冬氨酸天门冬氨酸 ATPATP 天门冬酰胺天门冬酰胺Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization14 吸收后，吸收后，10103030在根同化在根同化 70709090运输到茎叶同化运输到茎叶同化 小部分贮存在液胞内小部分贮存在液胞内 2. 2. 同化：同化：（二）植物对硝态氮的吸收与同化（二）植物对硝态氮的吸收与同化 1. 1. 吸收：吸收：植物主动吸收植物主动吸收NONO3 3- -

9、NNNONO3 3- - NO NO2 2- - NH NH3 3NR,FeNR,Fe、Mo NiRMo NiR，FeFe、MnMn 硝酸还原酶硝酸还原酶 亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶 ( (叶绿体叶绿体) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization15影响硝酸盐还原的因素影响硝酸盐还原的因素 植物种类：植物种类：与根系还原能力有关，如与根系还原能力有关，如: : 木本植物木本植物 一年生草本植物一年生草本植物 油菜油菜 大麦大麦 向日葵向日葵 玉米玉米 光照：光照：光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还 原原

10、作用变弱，造成植物体内作用变弱，造成植物体内NONO3 3N N 浓浓 度过高度过高 温度：温度：温度过低，酶活性低，根部还原减少温度过低，酶活性低，根部还原减少Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization16 施氮量：施氮量：施氮过多，吸收积累也多（奢侈施氮过多，吸收积累也多（奢侈吸收）吸收） 微量元素供应：微量元素供应：钼、铁、铜、锰、镁等钼、铁、铜、锰、镁等微量元素缺乏微量元素缺乏，NONO3 3N N 难以还原难以还原 陪伴离子：陪伴离子：如如KK，促进促进NONO3 3向地上部转向地上部转移，使根还原比例减少；移，使根还原比例减少；

11、若供钾不足，影响若供钾不足，影响NONO3 3NN 的还原作用的还原作用, ,当植当植物吸收的物吸收的 NONO3 3NN 来不及还原，就会在植物体内来不及还原，就会在植物体内积累。积累。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization17 影响蔬菜硝酸盐含量的因素影响蔬菜硝酸盐含量的因素u植物因素植物因素: : 种类、品种、部位种类、品种、部位u肥料因素肥料因素: : 种类、用量、时间种类、用量、时间u气候因素气候因素: : 温度、光照温度、光照u收获因素收获因素: : 施肥后安全期、一天内时间施肥后安全期、一天内时间 Laboratory of

12、 Plant Nutrition and Fertilization18u选用优良品种选用优良品种u控施氮肥控施氮肥u增施钾肥增施钾肥u增加采前光照增加采前光照u改善微量元素供应等改善微量元素供应等降低植物体内硝酸盐含量的措施：降低植物体内硝酸盐含量的措施：Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization19（三）植物对有机氮的吸收与同化（三）植物对有机氮的吸收与同化1. 1. 尿素（酰胺态氮）尿素（酰胺态氮） 吸收：吸收：根、叶均能直接吸收根、叶均能直接吸收同化：同化：脲酶途径：尿素脲酶途径：尿素 NHNH3 3 氨基酸氨基酸 脲脲 酶酶水水 解

13、解 非脲酶途径：直接同化非脲酶途径：直接同化尿素尿素 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 尿素的毒害：尿素的毒害：当介质中尿素浓度过高时，植物当介质中尿素浓度过高时，植物会出现受害症状会出现受害症状2. 2. 氨基态氮：氨基态氮：可直接吸收，效果因种类而异可直接吸收，效果因种类而异Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization20四、铵态氮和硝态氮的营养特点四、铵态氮和硝态氮的营养特点（不作要求）（不作要求）NONO3 3- -N-N是阴离子，为是阴离子，为氧化态氧化态的氮源；的氮源； NHNH4 4+ +-N-N是阳离子，为是阳离

14、子，为还原态还原态的氮源。的氮源。不能简单的判定哪种形态好或是不好，不能简单的判定哪种形态好或是不好，因为肥效高低与各种影响吸收和利用的因因为肥效高低与各种影响吸收和利用的因素有关。素有关。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization21( (一一) ) 植物的喜铵性和喜硝性植物的喜铵性和喜硝性喜铵植物：喜铵植物： 水稻、甘薯、马铃薯水稻、甘薯、马铃薯兼性喜硝植物：兼性喜硝植物：小麦、玉米、棉花等小麦、玉米、棉花等喜硝植物：喜硝植物： 大部分蔬菜，如黄瓜、大部分蔬菜，如黄瓜、 番茄、莴苣等番茄、莴苣等专性喜硝植物：专性喜硝植物：甜菜甜菜Labo

15、ratory of Plant Nutrition and Fertilization22( (二二) ) 原因原因1. 1. 植物的遗传特性植物的遗传特性2. 2. 环境因素环境因素介质反应：介质反应：酸性：有利于酸性：有利于硝硝的吸收的吸收 中性至微碱性：有利于中性至微碱性：有利于铵铵的吸收的吸收 植物植物吸收吸收NONO3 3时，时，pHpH缓慢上升，较安全缓慢上升，较安全 植物植物吸收吸收NHNH4 4时，时，pHpH迅速下降，可能危害迅速下降，可能危害植物植物( (水培尤甚水培尤甚) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization23

16、NONO3 3- -NHNH4 4+ +植物吸收不同形态氮源对根际植物吸收不同形态氮源对根际pHpH值的影响值的影响24伴随离子：伴随离子： CaCa2 + 2 + 、MgMg2 +2 +等等有利于有利于NHNH4 4+ +的吸收（而的吸收（而NHNH4 4+ +、HH+ +对对KK+ +、CaCa2 + 2 + 、MgMg2 +2 +的吸收有拮抗作用）；的吸收有拮抗作用）； 钼酸盐钼酸盐有有利于利于NONO3 3- -的吸收与还原的吸收与还原介质通气状况介质通气状况： 通气良好，两种氮源的吸收均较快通气良好，两种氮源的吸收均较快水分水分：水分过多，水分过多，NONO3 3- - 易随水流失易

17、随水流失 结论：结论：只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各自所需要的各自所需要的最适条件最适条件，那么，它们在，那么，它们在生理上是具生理上是具有同等价值有同等价值的。的。25五、植物氮素营养失调症状五、植物氮素营养失调症状1. 1. 氮缺乏氮缺乏 (1) (1) 外观表现外观表现 整株：整株：植株矮小，瘦弱植株矮小，瘦弱 叶片：叶片：细小直立，叶色转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色，细小直立，叶色转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色， 从下部老叶开始出现症状从下部老叶开始出现症状 叶脉、叶柄：叶脉、叶柄：有些作物呈紫红色有些作物呈紫红色 茎：茎：细小，分蘖或分枝少，基部呈

18、黄色或红黄色细小，分蘖或分枝少，基部呈黄色或红黄色 花：花：稀少，提前开放稀少，提前开放 种子、果实：种子、果实：少且小，早熟，不充实少且小，早熟，不充实 根：根：色白而细长，量少，后期呈褐色色白而细长，量少，后期呈褐色26田间水稻缺氮田间水稻缺氮Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization27 生长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。生长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。老老叶叶发发黄黄枯枯死，死， 新新叶叶色色淡淡NN是是叶叶绿绿素素的的成成分分缺缺NNCKCKLaboratory of Plant Nutrition and Fertiliza

19、tion28Nitrogen DeficiencyNitrogen DeficiencySmall plants, yellow leaves starting from old leavesSmall plants, yellow leaves starting from old leavesLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization29Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization30 玉米缺玉米缺NN：老叶：老叶发黄，新叶色淡，基发黄，新叶色淡，基部发红部发红( (花色苷积累花色苷积累其中

20、其中) )。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization31Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization32Nitrogen recycling on Nitrogen recycling on grapefruit(grapefruit(葡萄柚）葡萄柚） twigs with inadequate twigs with inadequate N (left)N (left)(A)(A)Green terminal leaves Green terminal leaves (B) (B) Yel

21、lowingYellowing(C) (C) DefoliationDefoliation332.2.氮素过多的危害氮素过多的危害实例：实例：n 大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；n 棉花蕾铃稀少易脱落；棉花蕾铃稀少易脱落；n 甜菜块根产糖率下降；甜菜块根产糖率下降；n 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。l 营养体徒长，叶面积增大，叶色浓绿。营养体徒长，叶面积增大，叶色浓绿。l 茎秆变得嫩弱，易倒伏。茎秆变得嫩弱，易倒伏。l 作物贪青晚熟，籽粒不充实，生长期延长。作物贪青晚熟，籽粒不充实，生长期延长。l 细胞壁薄，植株柔软

22、，易受机械损伤细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤( (倒伏倒伏) )和病害侵和病害侵袭袭( (大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病) )。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization34Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization35 水稻田氮肥过多，群体太大，遇风倒伏水稻田氮肥过

23、多，群体太大，遇风倒伏Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization36Nitrogen ToxicityNitrogen ToxicityDark green, Dark green, ammonia toxicityammonia toxicityTobaccoTobaccoLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization37六、土壤与作物体内氮的丰缺指标六、土壤与作物体内氮的丰缺指标u形态学观察法形态学观察法u化学分析法化学分析法 测土施肥：根据土壤氮素供应情况确定测土施肥：根据土壤氮素供应情况

24、确定 测植株施肥：植株体内氮含量确定测植株施肥：植株体内氮含量确定Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization38第二节第二节 土壤中的氮素及其转化土壤中的氮素及其转化一、土壤中氮素的来源及其含量一、土壤中氮素的来源及其含量( (一一) ) 来源来源1. 1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料施入土壤中的化学氮肥和有机肥料2. 2. 动植物残体的归还动植物残体的归还3. 3. 生物固氮生物固氮4. 4. 雷电降雨带来的雷电降雨带来的NHNH4 4NN和和NONO3 3NNLaboratory of Plant Nutrition and Fert

25、ilization39( (二二) ) 含量含量 我国耕地土壤我国耕地土壤全氮含量全氮含量为为0.040.040.350.35之之间，与土壤有机质含量呈正相关间，与土壤有机质含量呈正相关 我国土壤含氮量的我国土壤含氮量的地域性规律：地域性规律： 北北 增加增加 西西 长江长江 东东 增加增加 南南 增加增加Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization40影响氮含量的因素影响氮含量的因素a a） 植被覆盖：植被覆盖：u草本植物草本植物 木本植物木本植物u草本植物：豆科草本植物：豆科 非豆科非豆科u木本植物：阔叶林针叶林木本植物：阔叶林针叶林b b

26、） 气候：气候：u温度愈高，有机质分解愈快，温度愈高，有机质分解愈快，OMOM含量低，含量低，NN少；少；u湿度愈高，有机质分解愈慢，湿度愈高，有机质分解愈慢，OMOM积累的多，积累的多，NN多。多。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization41C C）质地）质地 质地质地 砂性土砂性土 壤性土壤性土 粘性土粘性土 N%N% 低低 高高d d）地形和地势）地形和地势 地形和地势是通过对温度和湿度因素，以及对地形和地势是通过对温度和湿度因素，以及对土壤的侵蚀来影响土壤含氮量土壤的侵蚀来影响土壤含氮量 Laboratory of Plant Nu

27、trition and Fertilization42二、土壤中氮的形态二、土壤中氮的形态 水溶性水溶性 速效氮源速效氮源 95%)(95%) 非水解性非水解性 难利用难利用 占占303050%50% 离子态离子态 土壤溶液中土壤溶液中2. 2. 无机氮无机氮 吸附态吸附态 土壤胶体吸附土壤胶体吸附 (1(15 5) ) 固定态固定态 2 2：1 1型粘土矿物固定型粘土矿物固定 有机氮有机氮 无机氮无机氮矿化作用矿化作用固定作用固定作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization43（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）（一）有机态氮的矿化作用（

28、氨化作用） 1. 1. 定义：定义：在微生物作用下，土壤中的含氮在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。有机质分解形成氨的过程。 2. 2. 过程：过程： 有机氮有机氮 氨基酸氨基酸 NHNH4 4NN有机酸有机酸 异养微生物异养微生物 水解酶水解酶 氨化微生物氨化微生物 水解、氧化、还原、转位水解、氧化、还原、转位Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization443. 3. 发生条件：发生条件：各种条件下均可发生各种条件下均可发生 最适条件：最适条件：温度为温度为20203030o oC C， 土壤湿度为田间持水量的土壤湿度为田间持

29、水量的6060， 土壤土壤pHpH7 7，C/N25:1C/N25:14. 4. 结果：结果：生成生成NHNH4 4NN（有效化）有效化）Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization45( (二二) ) 土壤粘土矿物对土壤粘土矿物对NHNH4 4的固定的固定1. 1. 定义定义 吸附固定：吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对起的对NHNH4 4的吸附作用的吸附作用 晶格固定：晶格固定：NHNH4 4进入进入2 2：1 1型膨胀性粘土矿物的晶型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用层间而被固定的作用2

30、. 2. 过程过程 液相液相NHNH4 4 交换性交换性NHNH4 4 固定态固定态NHNH4 43. 3. 结果：结果：减缓减缓NHNH4 4的供应程度的供应程度( (暂时无效化暂时无效化) )吸附作用吸附作用 固定作用固定作用解吸作用解吸作用 释放作用释放作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization46( (三三) )氨的挥发损失氨的挥发损失 1. 1. 定义：定义：在中性或碱性条件下，土壤中的在中性或碱性条件下，土壤中的NHNH4 4转化为转化为NHNH3 3而挥发的过程而挥发的过程 2. 2. 过程过程： NHNH4 4 NHNH3

31、 3 HH 3. 3. 影响因素：影响因素： pHpH值值 NHNH3 3挥发挥发 6 6 0.1%0.1% 7 7 1.0%1.0% 8 8 10.0%10.0% 9 9 50.0%50.0% OHOHHHLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization47 土壤土壤CaCOCaCO3 3含量：含量：呈正相关呈正相关 温度：温度：呈正相关呈正相关 施肥深度：施肥深度：挥发量挥发量 表施表施 深施深施 土壤水分含量土壤水分含量 土壤中土壤中NHNH4 4的含量的含量 4. 4. 结果：结果：造成氮素损失造成氮素损失（无效化）（无效化）Laborat

32、ory of Plant Nutrition and Fertilization48 （四）硝化作用（四）硝化作用 1. 1. 定义：定义：在通气的条件下在通气的条件下, ,土壤中的土壤中的NHNH4 4 ，在在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象 2. 2. 过程：过程： NHNH4 4 OO2 2 NO NO2 2 4H4H 2NO2NO2 2OO2 2 2NO2NO3 3 3. 3. 影响条件：影响条件：土壤通气状况、土壤反应、土壤通气状况、土壤反应、 土壤温度等土壤温度等亚硝化细菌亚硝化细菌硝化细菌硝化细菌Laboratory of Plant Nutrit

33、ion and Fertilization49 最适条件：最适条件：氨充足、通气良好、氨充足、通气良好、 pH6.5pH6.57.57.5、25253030o oC C 4. 4. 结果：结果：形成形成NONO3 3 NN 利：利：为喜硝植物提供氮素为喜硝植物提供氮素（有效化）（有效化） 弊：弊：淋失、发生反硝化作用淋失、发生反硝化作用（无效化）（无效化）（五）硝酸还原作用（五）硝酸还原作用 NONO3 3 NHNH4 4 作用机理仍不清楚作用机理仍不清楚 ？ 嫌气条件嫌气条件( (硝酸还原酶硝酸还原酶) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertiliza

34、tion50（六）无机氮的生物固定（六）无机氮的生物固定 1. 1. 定义：定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生土壤中的铵态氮和硝态氮被微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。 2. 2. 过程：过程： 铵态氮铵态氮 硝态氮硝态氮 生物固定生物固定 生物固定生物固定 有机氮有机氮 硝化作用硝化作用硝酸还原作用硝酸还原作用 3. 3. 结果：结果：减缓氮的供应减缓氮的供应（暂时无效化）（暂时无效化）； 可减少氮素的损失可减少氮素的损失Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization51（七）反硝化作用

35、（七）反硝化作用 NONO3 3 NN2 2 、NONO、NN2 2OO 1. 1. 生物反硝化作用生物反硝化作用（嫌气条件下）（嫌气条件下） (1)(1)定义：定义： (2)(2)过程：过程： NONO3 3 NONO2 2 NN2 2 、NN2 2OO、NONO (3)(3)最适条件：最适条件：含氮量含氮量5 51010，新鲜有机质丰富，新鲜有机质丰富 pH5pH58 8，温度温度30303535o oC C 硝酸盐硝酸盐还原细菌还原细菌反硝化细菌反硝化细菌Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization522. 2. 化学反硝化作用化学反硝化

36、作用（可在好气条件下进行）（可在好气条件下进行）NONO2 2 NN2 2 、NN2 2OO、NONO 发生条件：发生条件： NONO2 2存在存在3. 3. 结果：结果：造成氮素的气态挥发损失造成氮素的气态挥发损失( (无效化无效化) )， 并影响大气并影响大气( (破坏臭氧层、加剧温室效应破坏臭氧层、加剧温室效应) )( (八）硝酸盐的淋洗损失八）硝酸盐的淋洗损失NONO3 3N N 随水渗漏或流失，可达施入氮量的随水渗漏或流失，可达施入氮量的5 51010结果：结果：氮素损失氮素损失( (无效化无效化) )，并污染水体并污染水体( (富营养化富营养化) )Laboratory of Pl

37、ant Nutrition and Fertilization53三、土壤中氮的转化三、土壤中氮的转化 铵态氮铵态氮 硝态氮硝态氮 吸附态铵或吸附态铵或固定态铵固定态铵水体中的水体中的硝态氮硝态氮 矿化作用矿化作用 硝化作用硝化作用 生物固定生物固定 硝酸还原作用硝酸还原作用NH3 N2、NO、N2O 挥发损失挥发损失 反硝化作用反硝化作用吸附固定吸附固定 淋洗损失淋洗损失 有有机机氮氮有机氮有机氮生物生物 固定固定Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization54小结：土壤有效氮增加和减少的途径小结：土壤有效氮增加和减少的途径增加途径增加途径u

38、施肥施肥( (有机肥、化肥有机肥、化肥) )u氨化作用氨化作用u生物固氮生物固氮u雷电降雨雷电降雨减少途径减少途径u植物吸收带走植物吸收带走u氨的挥发损失氨的挥发损失u反硝化作用反硝化作用u硝酸盐淋失硝酸盐淋失u生物和吸附固定生物和吸附固定( (暂时暂时) )化学氮肥的当季利用率：化学氮肥的当季利用率：20205050Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization55四、土壤的供氮能力及氮的有效性四、土壤的供氮能力及氮的有效性有效氮：有效氮：能被当季作物利用的氮素，包括能被当季作物利用的氮素，包括 无机氮无机氮(5(5) )和易分解的有机氮和易分

39、解的有机氮 旱地：旱地：全氮、碱解氮、全氮、碱解氮、供氮能力供氮能力 土壤矿化氮、硝态氮土壤矿化氮、硝态氮 稻田：稻田：全氮、碱解氮、铵态氮全氮、碱解氮、铵态氮 全氮全氮 土壤供氮潜力土壤供氮潜力 无机氮无机氮 土壤供氮强度土壤供氮强度 Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization56一、我国氮肥的生产概况一、我国氮肥的生产概况l19351935年我国在大连和南京建成了两座氮肥厂生产年我国在大连和南京建成了两座氮肥厂生产硫铵；硫铵；l19531953年我国氮肥产量以养分计算为年我国氮肥产量以养分计算为5 5万吨；万吨；l19691969-197

40、81978年为各类肥料厂大发展时期，全国新年为各类肥料厂大发展时期，全国新建建10001000余座小氮肥厂和余座小氮肥厂和1010余座年产余座年产3030万吨合成氨万吨合成氨的大型氮肥厂；的大型氮肥厂；l19831983年全国氮肥产量猛增至年全国氮肥产量猛增至11091109万吨万吨(N)(N)，列世，列世界第二位；界第二位；l19911991年以后全国氮肥产量一直稳居世界第一年以后全国氮肥产量一直稳居世界第一第三节第三节 氮肥的种类、性质和施用氮肥的种类、性质和施用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization57二、氮肥的制造原理二、氮肥的制

41、造原理1. 1. 合成氨原理：合成氨原理：( (哈伯法，始于哈伯法，始于19131913年年) )3H3H2 2NN2 22NH2NH3 3QQ2. 2. 硝酸制造原理：硝酸制造原理：( (氨氧化法氨氧化法) ) NH NH3 3 NO NO NO NO2 2 HNO HNO3 3NONO3. 3. 氮肥制造过程：氮肥制造过程：高温、高压高温、高压 催化剂催化剂 OO2 2催化剂催化剂 高温高温 OO2 2 加压加压HH2 2OO58 H H2 2OO NHNH3 3 nHnH2 2OO H H2 2O + COO + CO2 2 NHNH4 4HCOHCO3 3 HCl HCl NHNH4

42、4ClCl NaCl + CO NaCl + CO2 2 + H + H2 2OO NHNH4 4ClCl + + NaHCONaHCO3 3 H H2 2SOSO4 4 ( NH( NH4 4) )2 2SOSO4 4 COCO2 2 CO(NHCO(NH2 2) )2 2 + H+ H2 2OO NH NH4 4NONO3 3 + CO(NH + CO(NH2 2) )2 2 + H + H2 2O O 含氮溶液含氮溶液 HH3 3POPO4 4 NHNH4 4HH2 2POPO4 4+(NH+(NH4 4 ) )2 2HPOHPO4 4 O O2 2 HNOHNO3 3 NH NH3 3

43、 NHNH4 4NONO3 3 Na Na2 2COCO3 3 NaNONaNO3 3+H+H2 2COCO3 3 CaCO CaCO3 3 Ca(NOCa(NO3 3) )2 2+H+H2 2COCO3 3 KCl KCl KNOKNO3 3 + HCl+ HCl+NH3 +Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization59三、铵态氮肥三、铵态氮肥包括：包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵( (一一) ) 共同特性共同特性（均含有（均含有NHNH4 4 ）1. 1. 易溶于水，易被作物吸收易溶于水，易被

44、作物吸收2. 2. 易被土壤胶体吸附和固定易被土壤胶体吸附和固定3. 3. 可发生硝化作用可发生硝化作用 NHNH4 4 NONO3 3 4. 4. 碱性环境中氨易挥发碱性环境中氨易挥发 NHNH4 4 + OH+ OH NHNH3 35. 5. 高浓度对作物，尤其是幼苗易产生毒害高浓度对作物，尤其是幼苗易产生毒害（氨中毒）（氨中毒）6. 6. 对钙、镁、钾等的吸收有颉颃作用对钙、镁、钾等的吸收有颉颃作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization60 ( (二二) ) 理化性质理化性质 铵态氮肥的基本性质铵态氮肥的基本性质品种品种 分子式分子

45、式 含氮量含氮量(%) (%) 稳定性稳定性 理理 化化 性性 质质液氨液氨 NHNH3 3 82 82 差差 液体液体, ,碱性碱性, ,易挥发易挥发氨水氨水 NHNH3 3 nHnH2 2OO 1518 1518 差差 液体液体, ,碱性碱性, ,易挥发易挥发碳铵碳铵 NHNH4 4HCOHCO3 3 16.517.5 16.517.5 较差较差 结晶结晶, ,碱性碱性, ,易吸湿和分解易吸湿和分解氯化铵氯化铵NHNH4 4Cl Cl 2425 2425 较好较好 结晶结晶, ,酸性酸性, ,有吸湿性有吸湿性硫铵硫铵 (NH(NH4 4) ) 2 2SOSO4 4 2021 2021 好好

46、 结晶结晶, ,酸性酸性, ,吸湿性弱吸湿性弱Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization61（三）在土壤中的转化和施用（三）在土壤中的转化和施用铵态氮肥在土壤中的转化和施用铵态氮肥在土壤中的转化和施用品种品种 转化及结果转化及结果 施施 用用 液氨液氨 NHNH3 3HH2 2O NHO NH4 4OHOH 基肥基肥, , 追肥及深施追肥及深施氨水氨水 对土壤和作物影响不大对土壤和作物影响不大 基肥基肥, , 追肥追肥, , 深施深施碳铵碳铵 NHNH4 4HCOHCO3 3 基肥基肥, , 追肥追肥, , 深施深施 对土壤没有副作用，对土壤

47、没有副作用，适于各种土壤和大适于各种土壤和大多多数作物数作物Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization62 铵态氮肥在土壤中的转化和施用铵态氮肥在土壤中的转化和施用 品种品种 转化及结果转化及结果 施用施用 氯化铵氯化铵 NHNH4 4ClCl 基肥基肥 ( (配施石灰和配施石灰和 使土壤酸化使土壤酸化( (生理酸生理酸, ,硝化酸硝化酸, , 有机肥有机肥) )，追肥，适于，追肥，适于 代换酸代换酸) )、脱钙板结、脱钙板结 稻田和一般作物，稻田和一般作物， 不宜忌氯作物不宜忌氯作物硫硫 铵铵 NHNH4 4SOSO4 42 2 基肥基肥(

48、 (配施石灰和配施石灰和 使土壤酸化使土壤酸化( (游离酸生理酸游离酸生理酸, , 有机肥有机肥) )，追肥，追肥，种肥种肥 硝化酸，代换酸硝化酸，代换酸) )、板结、板结 适于各种作物适于各种作物 不宜稻田不宜稻田Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization63土壤中铵态氮肥变化示意图土壤中铵态氮肥变化示意图氨气氨气吸收吸收吸附吸附挥发挥发NHNH4 4+ +NHNH4 4+ +硝化作用硝化作用铵态氮肥铵态氮肥铵态氮肥铵态氮肥硝态氮硝态氮土壤土壤胶粒胶粒Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizati

49、on64四、硝铵态和硝态氮肥四、硝铵态和硝态氮肥包括：包括：硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾( (一一) ) 共同特性共同特性 1. 1. 易溶于水，易被作物吸收（主动吸收）易溶于水，易被作物吸收（主动吸收） 2. 2. 不被土壤胶体吸附，易随水流失不被土壤胶体吸附，易随水流失 3. 3. 易发生反硝化作用易发生反硝化作用 4. 4. 促进钙镁钾等的吸收促进钙镁钾等的吸收 5. 5. 吸湿性大，具助燃性（易燃易爆）吸湿性大，具助燃性（易燃易爆） 6. 6. 硝态氮含氮量均较低硝态氮含氮量均较低Laboratory of Plant Nutrition and Fer

50、tilization65( (二二) ) 理化性质与施用理化性质与施用 硝铵态和硝态氮肥的基本性质和施用硝铵态和硝态氮肥的基本性质和施用 品种品种 分子式分子式 含氮量含氮量 (%) (%) 性质性质 施用施用硝酸铵硝酸铵 NHNH4 4NONO3 3 3435 3435 ( (生理中性盐生理中性盐) ) 旱地追肥旱地追肥硝酸钠硝酸钠 NaNONaNO3 3 1516 1516 生理碱性盐生理碱性盐 少量多次少量多次硝酸钙硝酸钙 Ca(NOCa(NO3 3) )2 2 12.615 12.615 吸湿性吸湿性 ( (水培营养水培营养硝酸钾硝酸钾 KNOKNO3 3 14 14 助燃性助燃性 液

51、氮源液氮源) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization66 生理酸性盐生理酸性盐: : 植物吸收阳离子多于盐的其他组分而使植物吸收阳离子多于盐的其他组分而使介质变酸的化合物介质变酸的化合物, , 如如(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4, NH, NH4 4Cl, KCl, K2 2SOSO4 4等。等。 生理碱性盐生理碱性盐: : 植物吸收阴离子多于盐的其他组分而植物吸收阴离子多于盐的其他组分而使介质变碱的化合物使介质变碱的化合物, , 如如NaNONaNO3 3, Ca(NO, Ca(NO3 3) )2 2等。等。 生理中性盐

52、生理中性盐: : 植物吸收阳离子和阴离子的量比较接近植物吸收阳离子和阴离子的量比较接近, , 从而不影响介质酸碱度的化合物从而不影响介质酸碱度的化合物, , 如如NHNH4 4NONO3 3等。等。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization67土壤中硝态氮肥变化示意图土壤中硝态氮肥变化示意图吸收吸收反硝化反硝化作用作用NHNH4 4+ +NHNH4 4+ +淋洗流失淋洗流失土壤土壤胶粒胶粒硝态氮肥硝态氮肥硝态氮硝态氮气态氮气态氮硝酸还原作用硝酸还原作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizatio

53、n68两种形态氮素性质和某些特性的比较两种形态氮素性质和某些特性的比较铵态氮素（铵态氮素（NHNH4 4+ +-N-N）u带正电荷，是阳离子带正电荷，是阳离子u能与土壤胶粒上的阳离子进行交能与土壤胶粒上的阳离子进行交 换而被吸附换而被吸附u被土壤胶粒吸附后移动性减小，被土壤胶粒吸附后移动性减小， 不随水流失不随水流失u进行硝化作用后，转变为硝酸态进行硝化作用后，转变为硝酸态 氮，但不降低肥效氮，但不降低肥效u带负电荷，是阴离子带负电荷，是阴离子u不能进行交换吸收而存在于土壤不能进行交换吸收而存在于土壤 溶液中溶液中u在土壤溶液中随土壤水分运动而移在土壤溶液中随土壤水分运动而移 动，流动性大，易

54、流失动，流动性大，易流失u进行反硝化作用后，形成氮气或氧进行反硝化作用后，形成氮气或氧 化氮气而丧失肥效化氮气而丧失肥效硝酸态氮素（硝酸态氮素（NONO3 3- -N-N）Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization69五、酰胺态氮肥五、酰胺态氮肥 尿素尿素( (一一) ) 理化性质理化性质分子式：分子式：CO(NHCO(NH2 2) )2 2含氮量：含氮量：4646基本性质：基本性质：有机物有机物 纯品为白色针状结晶，纯品为白色针状结晶， 肥料为颗粒状；肥料为颗粒状； 易溶于水，呈中性易溶于水，呈中性 缩二脲含量（缩二脲含量（2%2%）针状结

55、晶针状结晶颗粒状颗粒状Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization70( (二二) ) 在土壤中的转化在土壤中的转化 少部分少部分以分子态被土壤以分子态被土壤胶体吸附胶体吸附和和被植物吸收被植物吸收 大部分大部分在在脲酶脲酶作用下水解作用下水解1. 1. 水解作用水解作用CO(NHCO(NH2 2) )2 2 (NH (NH4 4) ) 2 2COCO3 3 NHNH3 3COCO2 2HH2 2OO 影响因素：影响因素：脲酶活性脲酶活性与与pHpH值、水分、温度、有机值、水分、温度、有机 质质含量、质地等含量、质地等 如：如：1010o oC 7C 71212天天 2020o oC 4C 4 5 5 天天 完全转化完全转化 3030o oC 2C 2 3 3 天天脲酶脲酶HH2 2OONHNH4 4HCOHCO3 3NHNH4 4OHOHLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization712. 2. 硝化作用硝化作用 因因pHpH值适宜，能旺盛进行，值适宜，能旺盛进行，尿素的硝化作用尿素的硝化作用且比且比氯化铵和硫铵的快氯化铵和硫铵的快 结果：结果：可能造成氮素的损失可能造成氮素的损失 措施：措施：使用硝化抑制剂使用硝化抑制剂尿素长期施用对土壤无副作用尿素长期施用对土壤无副作用“