植物的氮素营养与氮肥笔记

1、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03 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

2、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）氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16 18%）生命物质氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约占植株全氮的1 0 %）合成蛋白质和决定生34567氮是酶的成分生物催化剂氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质氮是多种维生素的成分（如维生素氮是物遗传性的物质基础4560 % ）光合作用的场所B1、B2、B6等）辅酶的成分 些植物激素的成分（如IAA、CK ）生理活性物质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

3、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有机态：NH2 N、氨基酸、核酸等（一）植物对硝态氮的吸收与同化吸收：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在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义。）同化NO3- N的还原作用过程：NO3-NR:硝酸还原酶总反应式：NO3- + 8H+ +8e-结果：产生OH-,一部分用于代谢；NO2-NiR :亚硝酸还原酶（主要）（少量）NH3（硝酸根NH3 +2H2O + OH-一部分排出体外，介质pH值？（资料：植物吸收的NO3-与

4、排出的OH-的比值约为10： 1）(2)影响硝酸盐还原的因素植物种类：与根系还原能力有关，如木本植物 一年生草本植物；油菜 大麦 向日葵 玉米光照：光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还要作用变弱，造成植物体内NO3- N浓度过高温度：温度过低，酶活性低，根部还原减少施氮量：施氮过多，吸收积累也多(奢侈吸收)微量元素供应：钥、铁、铜、锰、镁等微量元素缺乏，NO3 - N难以还原陪伴离子：如K + ,促进N03 一向地上部转移，使根还原比例减少；若供钾不足，影响NO3-N的还原作用当植物吸收的N03N来不及还原，就会在植物体内积累影响蔬菜硝酸盐含量的因素植物因素:种类、品种、部位肥料因素:种类、用

5、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吸收(1)机理：被动渗透接触脱质子同化部位：在根部很快被同化为氨基酸反应式：NH3 +谷氨酸+ ATP谷氨酰胺+ ADP + Pi谷氨酰胺+ a -酮戊二酸+ 2e+ 2H +谷氨酸+ 17酮酸17种2谷氨酸氨基酸蛋白质酰胺的形成及意义形成：意义：贮存氨基；解除氨毒；参与代谢。(三)植物对有机氮的吸收与同化尿素(酰胺态氮)吸收：根、叶均能直接吸收同化：脲酶途径：尿素NH3氨基酸非脲酶途径：直接同化尿素

6、氨甲酰磷酸瓜氨酸精氨酸尿素的毒害：当介质中尿素浓度过高时，植物会出现受害症状氨基态氮可直接吸收，效果因种类而异第一类，效果 硫酸铵：如甘氨酸、天门冬酰胺等第二类，尿素 效果 硫酸铵：如天门冬氨酸等第三类，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N03-N是阴离子，为氧化态的氮源，NH4+-N是阳离子，为还原态的氮源。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素有关。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

7、、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、蔑苣等；专性喜硝植物：甜菜（二）环境条件介质反应酸性：利于N03 的吸收；中性至微碱性：利于NH4 +的吸收而植物吸收N03 一时，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）伴随离子Ca2 +、Mg2 +等利于NH4+的吸收（而NH4+、H+对K+、Ca2 +、Mg2 +的吸收有拮抗作用）；钥酸盐利于N03 的吸收与还原介质通气状况通气良好，两种氮源的吸收均较快水分水分过多，N03-易随水流失普氏结论：只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各自所需要的最适条件，那么，它们在生理上是具

8、有同等 价值的。第一节植物的氮素营养小结：氮素是植物体中、等的组成成分。植物吸收的氮素以 形态的 和 为主,也可以吸收少量 形态的氮。旱地植物吸收N03-以 吸收为主，被吸收的N03-在同化之前，必需先还原为。植物在吸收NH4 +时，会释放等量的 ，因此，介质的pH值将会。酰胺具有、等作用。植物的喜铵性和喜硝性是由 和 共同决定的。植物在营养生长期缺氮通常表现为。五、植物氮素营养失调症状1.氮缺乏（1）外观表现整株：植株矮小，瘦弱叶片：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叶脉、叶柄：有些作 物呈紫红色茎：细小，分蘖或分枝少，基部呈黄色或红黄色花：稀少，提前开放种子

9、、果实：少且小，早熟，不充实根：色白而细长，量少，后期呈褐色（2）对品质的影响影响蛋白质含量和质量（必需氨基酸的含量）；影响糖分、淀粉等的合成2.氮过量（1）外观表现营养体徒长，贪青迟熟；叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫；茎秆软弱，抗病虫、 抗倒伏能力差；根系短而少，早衰（2）作物例子禾谷类：无效分蘖增加；迟孰，秕粒多叶菜类：水分多，不耐贮存和运输；体内硝酸盐含量 增加麻类：纤维量减少，纤维拉力下降苹果树：枝条徒长，花芽分化不充足；易发生病虫害；果实不甜，着 色不良，晚熟第二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）来源施入土壤中的化学氮肥和有机肥料动植物残体的归还生物固氮

10、雷电降雨带来的NH4 + -N和NO3-N（二）含量我国耕地土壤全氮含量为0.04%035%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：二、土壤中氮的形态水溶性速效氮源98%)非水解性难利用占 30%50%离子态土壤溶液中2.无机氮吸附态土壤胶体吸附(1%2%)固定态2： 1型粘土矿物固定有机氮无机氮（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的过程。2.过程：有机氮氨基酸NH4 + - N +有机酸发生条件：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 433生理碱性盐

11、少量多次硝酸钙Ca （NO 3） 12.615吸湿性（水培营养硝酸钾KNO314 J助燃性液氮源）四、酰胺态氮肥 尿素（urea）（一）理化性质分子式：CO （NH2） 2含氮量：46%基本性质：有机物；纯品为白色针状结晶；肥料为颗粒状；易溶于水，呈中性（二）在土壤中的转化两种形态氮素的性质和某些特性的比较铵态氮素（NH4+-N）硝态氮素（NO -N）3带正电荷，是阳离子能与土壤胶粒上的阳离子进行交换而被吸附被土壤胶粒吸附后移动性减少，不随水流失进行硝化作用后，转变为硝态氮，但不降低肥效带负电荷，是阴离子不能进行交换吸收而存在于土壤溶液中在土壤溶液中随土壤水分运动而移动，流动性大，易流失进行反

12、硝化作用后，形成氮气或氧化氮气而丧失肥效少部分以分子态被土壤胶体吸附和被植物吸收；大部分在脲酶作用下水解水解作用CO （NH2） 2（NH4） 2CO3 NH3 + C02 + H20影响因素：脲酶活性与pH值、水分、温度、有机质含量、质地等有关如：10oC712天20 oC45天完全转化30 oC23天结果：局部土壤暂时变碱（注意氨挥发）；措施：深施、加脲酶抑制剂（如:氢醌制剂）硝化作用：NH4+NO3因pH值适宜，能旺盛进行，且比氯化铵和硫铵的快结果：可能造成氮素的损失；措施：使用硝化抑制剂（如:西毗：2-氯-6三氯甲基毗啶）1和2均是影响尿素肥效的主要原因（三）施用可作基肥、追肥，深施覆

13、土；宜作根外追肥原因：尿素分子体积小，易透过细胞膜；尿素溶液呈中性，电离度小，不易引起质壁分离；尿素具有 一定的吸湿性，能使叶面保持湿润状态，以利叶片吸收；尿素进入细胞后很快参与同化作用，肥效快 做法：浓度0.2 2.0% ;次数2 3次，7 10天喷一次；规定尿素中缩二脲 0.5%铵态氮肥、硝态氮 肥、尿素均为速效氮肥，它们有什么优点和缺点？优点：水溶性、肥效快、价格较易接受缺点：易挥发、易硝化、易流失、易反硝化（利用率低）；一次过多施用会造成减产且污染环境（二）长效氮肥的种类1.缓释肥料含义：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

14、异丁叉二脲草酰铵2.控释肥料五、长效氮肥（一）长效氮肥与速效氮肥的特点比较特点优点缺点易挥发、易硝化、易流失、 易反硝化（利用率低）一次过多施用会造成减产且污染环境速效氮肥水溶性、肥效快 价格较易接受作物早期生长供氮不足价格较昂贵多次追肥；对环境污染轻长效氮肥抗淋溶、损失少 肥效长（利用率高） 一次性施肥可代替含义：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。特点：可根据作物不同生长阶段对养分的需求，人为地控制养分的供应和释放速度，从而一次施用能满足作物各个生育阶段的需要；基本上能消除养分在土壤中的淋失、退化、挥发等损失； 能在很大程度上避免养分

15、在土壤中的生物、化学固定；能基本满足现代农业规模化的需求，省工、省时、 省力，一次大量施用不会对作物根系产生伤害；价廉、养分含量高、利用率高等种类：长效碳铵（钙镁磷肥包裹，石蜡-沥青封面）涂层尿素（钙镁磷肥包裹，无机酸-缓溶剂封）硫衣尿素（包膜：硫磺粉、胶结剂、杀微生物剂）添加硝化抑制剂的肥料新型包膜尿素（包膜：热塑性材料）热塑性材料包膜尿素： 特点：包膜材料随温度的变化而控制养分的释放（养分释放情况与作为生长快慢及养分需要量相一致） 效果：一次施用较尿素4次施用的平均增产幅度高；氮素利用率达60% 70 %;可在100360天内控制尿素的释放速度 缺点：价格昂贵；污染环境 小结：在农业生产应

16、用方面受到极大的限制（三）长效氮肥的存在问题及改进措施存在问题难以满足作物早期及吸肥高峰期的需要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改进措施以框架结构的大分子有机物质作包裹材料以分解快慢不同的包膜材料分层包裹把分解快慢不同的颗粒按一定比例混合 第四节氮肥施用对环境的影响一、氨的毒害浓度：开始毒害浓度：015mM致死浓度：6-0mM症状：根：根尖分泌粘性物质，根呈褐 黄色，无根毛，不长新根，根量减少，毒害严重时，老根发黑、坏死叶：叶片最初表现为凋萎软弱，色泽暗绿，随后发黄焦枯机理：在根部：抑制根部呼吸，破坏氧化磷酸化；

17、 影响其它离子吸收在叶部：抑制植物光合磷酸化作用预防措施：改进施肥方法，控制肥料用量，选好施肥时机二、硝酸盐的污染硝酸盐在植物体内的积累（1）不会毒害植物（奢侈吸收）（2）通过食物链危及动物和人研究发现：硝酸盐是一种对人和动物有害的物质，对成人的致命剂量为1570mg/kg （体重）。硝酸盐在硝化系统和泌尿系统里通过大肠杆菌还原为亚硝酸盐。食用蔬菜后，在口腔即可形成亚硝酸盐。亚硝酸盐破坏血液吸收氧的能力，致使哺乳动物患正血红蛋白症，严重者 致死，亚硝酸盐对成人的致命剂量约为20mg/kg （体重）。（3）植株硝酸盐和亚硝酸盐限量指标世界卫生组织和联合国粮农组织（WHO/FAO）于1973年规定

18、了人体摄入硝酸盐的限量指标，硝 酸盐（N03 -）的日允许量为3-6mg/kg （体重）。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）。蔬菜亚硝酸盐含量的允许上限为4mg/kg （鲜重）。硝酸盐流失对水体的污染（1）造成水体富营养化如：我国长江河口河水的N03-含量为0-490-95mg/L ；世界平均值为01mg/L（2）使水生生物死亡（因藻类大量繁殖，造成水体缺氧）（3）引起潜在性致癌突变体硝酸盐反硝化作用对大气的影响（1）破坏臭氧层：反硝化作用产生的NO2，在平流层参与重要的大气反应而消耗臭氧。据估计，大气中的N02

19、浓度增加一倍，臭氧含量就会减少10%。（2）加剧温室效应：一分子N2O的增温效应约为一分子CO2的200多倍。据估计，大气中的N2O浓 度每增加0-2 0-3%温室效应将增加5%。第五节氮肥的合理分配和施用讨论题：怎样测定氮肥利用率？我国的氮肥利用率约为多少？ 如何根据气候条件和土壤肥力条件合理分配和施用氮肥？如何根据作物需肥特性合理分配和施用氮肥？如何根据氮肥特性合理分配和施用氮肥？为什么提倡氮肥深施？具体如何实施？氮肥与有机肥料及磷钾肥配合施用有什么好处？怎样估算氮肥的用量？目前氮肥适宜用量的范围是多少？ 一、氮肥利用率（-）定义：指当季作物从所施肥料中吸收氮素的数量占施氮量的百分数（二）

20、测定方法1-差值法2- 15N示踪法1-差值法：一般是通过测定施N区和无N区作物吸N量的差值，再计算其占小区施N量的百分数，即 氮肥利用率。2- 15N示踪法：是一种直接测用N肥利用率的方法。它是由富集15N （高15N原子百分超）生产一定 形态的标记氮肥，将其施用后测定吸入植物体中氮素的15N原子百分超，进而根据15N丰度的稀释原理计算氮肥利用率。应用15N示踪法测定作物对氮肥利用率的主要优点在于，能直接测出氮肥中15N丰度在植株体内的稀释程度，从而计算出肥料N的利用率。所以，15N标记肥料的应用被公认为研究氮肥利用率的 一项有效手段。另外，15N法还可以测定作物不同生育阶段土壤供应的有效氮

21、素（即A值），肥料氮的 平衡或去向等。差值法计算的结果往往与N肥增产效果更为一致。15N法测定的氮肥利用率一般略低于差值法的测定值。 （三）影响因素：作物种类、土壤条件、施肥技术等施肥技术：是肥料品种、施肥量、养分配比、施肥时 期、施肥方法和施肥位置等项技术的总称。二、提高氮肥利用率的途径目的：减少损失、提高利用率、延长肥效一）气候条件在干旱条件下，作物对肥料用量的反应小，增产不明显在水分供应充分时，作物对肥料用量的反应大，增产明显根据我国气候条件：北方干旱缺雨，可分配硝 态氮肥；南方湿润雨多，宜分配铵态氮肥（二）土壤条件 肥力状况着重中、低产田（不宜用氯化铵）各种均可瓜果类和根菜类；高产品种

22、 低产品种其它时期NH4 +- N :水田、旱地，深施（覆土）-N :旱地追肥，少量多次NO3土壤质地 砂质土壤酸性土轻后重，少量多次”；粘质土壤“前重后轻”中性 土壤反应 区、水田区土区；碱性土区、盐碱地水分状况不宜用硝态氮肥；旱地（三）作物种类需氮量：双子叶植物 单子叶植物；叶菜类作物常杂交水稻规水稻；营养最大效率期（四）肥料品种NH2 -N： 水田、旱地，深施（覆土）（2）追肥一一“以水带氮”深施尿素“以水带氮”深施技术一一在施肥前，稻田停止灌水，晾田数日，尽可能控制土壤处于水不饱和状态，氮肥表施后立即复浅水，使肥随水下渗，深施入土。2-采用合理的水、肥综合管理一一稻田（1）基肥一一无水

23、层混施和犁沟条施碳铵效果：显著减少氮素的损失优点：60%的表施氮肥被带入土 层，肥效缓、稳、长；施肥量比习惯施肥法减少约1/3 ；田间耗水量比常规施肥每季度减少750 1 200m3 hm-2 ； 农药用量减少，有利于环境保护和农田生态平衡（1）和（2）相结合（改进法）与基、追肥都采用有水层混施（习惯法）相比较，前者氮肥利用率提高22%30%，氮素损失减少29-35%o（五）施用方法1.氮肥深施优点：提高肥料利用率、肥效持久表施和深施氮肥的利用率和肥效比较施肥方式氮肥利用率肥效表施30%50%10 20 天深施50%80%30 40 天深度：根系集中分布的土层方法：基肥深施、种肥深施、追肥深施施用量一一根据目标产量法确定目标产量