[农学]植物营养学氮素

[农学]植物营养学氮素

第二章植物的氮素营养与氮肥第一节氮的营养作用一、含量和分布：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：子粒>叶片>茎秆>苞叶发育：同一作物的不同生育时期，含氮量也不相同。8/12/20211\n二、作物体内含氮化合物的种类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。A.蛋白质的重要组分（蛋白质中平均含氮16%-18%）；B.核酸和核蛋白质的成分；C.叶绿素的组分元素；8/12/20212\nD.许多酶的组分（酶本身就是蛋白质）；E.氮还是一些维生素的组分，而生物碱和植物激素也都含有氮。总之，氮对植物生命活动以及作物产量和品质均有重要的作用。人类种植作物的重要目的之一就是期望从中获得各种植物蛋白，因此合理施用氮肥是获得作物优质、高产的有效措施。8/12/20213\n植物吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮。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，作物吸收的硝态氮多于铵态氮。三、氮的吸收、同化和运输8/12/20214\n①NO3-N的吸收:逆电化学势梯度的主动吸收；介质pH显著影响植物对NO3-N的吸收。pH值升高，NO3-N的吸收减少；进入植物体后，大部分在根系中同化为氨基酸、蛋白质，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意义。8/12/20215\n硝酸还原成氨是由两种独立的酶分别进行催化的。硝酸还原酶可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而亚硝酸还原酶可使亚硝酸盐还原成氨。②NO3-N的同化NO2-NO3_NH38/12/20216\n③NH4+-N的吸收NH4+的吸收与H+的释放存在着相当严格的等摩尔关系(K.Mengeletal,1978)。水稻幼苗对NH4+的吸收与H+释放的关系NH4+的吸收H+的释放(μmol/L)(μmol/L)1581841741451491831661458/12/20217\n质膜上NH4+脱质子化作用示意图外界溶液NH3质膜细胞质NH4+H+8/12/20218\n酮戊二酸氨谷氨酸各种新的氨基酸酮酸酰胺氨还原性胺化作用转氨基作用④NH4-N的同化8/12/20219\nNO3--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。四、NO3--N和NH4+-N营养作用的比较不能简单的判定那种形态好或是不好，因为肥效高低与各种影响吸收和利用的因素有关。8/12/202110\nA:作物种类水稻是典型的喜NH4+-N作物。（水稻幼苗根内缺少硝酸还原酶；NO3--N在水田中易流失，并发生反硝化作用。）烟草是典型的喜NO3--N作物。B:环境反应（pH）从生理角度看，NH4+-N和NO3--N都是良好的氮源，但在不同pH条件下，作物对NH4+-N和NO3--N的吸收量有明显的差异。8/12/202111\n不同形态氮肥对玉米和水稻幼苗生长的影响（幼苗培养15天）以NaNO3为氮源以（NH4）2SO4为氮源干重原来pH最终pH干重原来pH最终pH玉米0.405.26.80.725.14.0水稻0.125.26.00.305.12.98/12/202112\n作物缺氮的外部特征叶片黄化，植株生长过程迟缓..苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎杆细长；双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。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，然后逐渐向上部叶片扩展。。五、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。8/12/202113\n缺氮缺氮8/12/202114\n缺氮缺氮缺氮8/12/202115\n缺氮缺氮缺氮8/12/202116\n缺氮缺氮缺氮缺氮8/12/202117\n缺氮缺氮缺氮8/12/202118\n缺氮缺氮缺氮8/12/202119\n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）和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病）。（二）氮素过多的危害大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；棉花蕾铃稀少易脱落；甜菜块根产糖率下降；纤维作物产量减少，纤维品质降低。蔬菜硝酸盐超标8/12/202120\n蔬菜可食部分硝酸盐含量的食用卫生分级级别一级二级三级四级累积程度轻中重严重NO3-（mg/kg）<432<785<1440<3100卫生性生食允许生食不宜盐渍允许熟食允许生食不宜盐渍允许熟食允许生食不宜盐渍允许熟食允许蔬菜种类韭、葱、番茄、水芹、花菜长豇豆、青蚕豆、芜荽、茄子、甜椒、黄瓜、冬瓜、茭白菠菜、金花菜、莴苣、芹、刀豆、豌豆、青蒜、洋葱、马铃薯雪里蕻、榨菜、萝卜、胡萝卜、青菜、大白菜、蕹菜、卷心菜、苋菜、塌菜、荠菜蔬菜数目58911%15.224.227.333.3FAO/WHO日允许摄入量NO3-：3.6mg/kg体重；NO2-：0.13mg/kg体重8/12/202121\n蔬菜硝酸盐国标（2001.10.1执行）叶菜类3000mgkg-1根菜类1200mgkg-1瓜果类600mgkg-1NO2<4mg/kg8/12/202122\n六、土壤和作物体内氮的丰缺指标8/12/202123\n第二节：氮肥种类、性质与施用一、铵（氨）态氮肥（NH4+—N、NH3）1、铵（氨）态氮肥的共性⑴容易被土壤胶体吸附，部分进入黏土矿物晶层；⑵在旱地，容易被氧化为硝酸盐；⑶在碱性环境中，氨容易挥发损失；⑷高浓度铵态氮对作物容易产生毒害；⑸作物吸收过量铵态氮对钙、镁、钾的吸收有一定抑制作用。8/12/202124\n2、铵（氨）态氮肥品种及特性（1）液氨（NH3，又称无水氨）①理化性质氨气液化的产物，含N82~83%，是含氮量最高的氮肥，密度0.617，沸点－33.33℃，系有压液体。②在土壤中的转化NH3在常压下气化、扩散，施肥点附近pH急剧上升，而后溶解于土壤溶液，形成NH4OH，随后pH逐步恢复到原来状态。③施用适用于各种作物与土壤，只能用做基肥；必须使用专用的施肥机械操作，要求土地面积较大且平整。8/12/202125\n⑵氨水（NH3·nH2O）①理化性质氨的水溶液，含N15±%，碱性，pH10±，系无压液体；易挥发，对金属有腐蚀作用。②在土壤中的转化NH3可被土壤胶体吸附，也可溶解于土壤溶液，形成NH4OH，随土壤溶液迁移；对pH影响不大。③施用适用于各种作物与土壤，可做基肥与追肥；必须掌握“一不离土、二不离水”的原则，以提高肥效。8/12/202126\n（3）碳酸氢铵（NH4HCO3）①理化性质氨与CO2反应后的结晶体，含N17%，易挥发，水溶性，水溶液pH8.2~8.4。②在土壤中的转化NH4+易被土壤胶体吸附，对养分保存有利；由于该肥料不含副成分，长期施用对土壤性质无不良影响，对土壤pH影响也不大。③施用适用于各种作物与土壤，可做基肥与追肥；施肥时必须注意防止养分挥发。8/12/202127\n（4）硫酸铵[(NH4)2SO4]①理化性质氨与H2SO4反应后的结晶体，含N20~21%，同时含有24%的S；易溶于水，不吸潮、不结块、不挥发、不分解，理化性质良好。②在土壤中的转化NH4+易被土壤胶体吸附，SO4=残留在土壤中，长期单一在酸性土壤上施用会引起土壤进一步酸化和土壤板结，为生理酸性肥料；在碱性土壤表面上施用，会发生氨的挥发；在水田施用，其中的SO4=会被还原为H2S，毒害根系。③施用适用于除水田以外的各种土壤与作物，可做基肥、追肥与种肥。8/12/202128\n（5）氯化铵（NH4Cl）①理化性质氨与HCl反应后的结晶体，通常由碳铵与氯化钠经复分解反应制得，含N23~25%；易溶于水，不挥发、不分解，易吸潮结块，理化性质一般。②在土壤中的转化NH4+易被土壤胶体吸附，Cl－残留在土壤中，长期单一在酸性土壤上施用会引起土壤进一步酸化和土壤板结，其速度与强度大于硫铵，也是生理酸性肥料；但在碱性土壤上，氨挥发量小于硫铵；由于Cl－的存在，铵离子硝化的强度减弱。③施用可做基肥与追肥。但由于其中含有高浓度的Cl－，许多对氯敏感的经济作物（忌氯作物）则不宜使用，而对于水生作物、纤维类作物，氯化铵则是很好的氮肥；此外，在盐碱地上也应慎用。8/12/202129\n二、硝态氮肥（NO3——N）1、硝态氮肥的共性（1）极易溶于水，在土壤中移动较快，容易随水进入环境水体；（2）容易被作物吸收，过量吸收对作物无害；（3）对钙、镁、钾等养分的吸收无抑制作用；（4）在还原条件下，容易通过反硝化作用被还原为气态NOX进入大气；（5）吸湿性大，易燃易爆。8/12/202130\n2、硝态氮肥品种及特性（1）硝酸钠（NaNO3）有天然矿产和人工制造两种。天然矿产以智利硝石为代表；人工制造的是硝酸生产的副产品。①理化性质含N15~16%，含Na26%；易溶于水，呈碱性。②在土壤中的转化Na与土壤胶体上的钙离子交换，使土壤结构受到破坏，碱性增强，属生理碱性肥料。③施用适宜做追肥，在酸性土壤上施用效果较好，不适宜在盐碱地和水田施用。对某些喜钠作物肥效较好，可增加产量并改善品质。8/12/202131\n（2）硝酸铵（NH4NO3）①理化性质含N33~35%，易溶于水，呈中性或弱酸性反应。②在土壤中的转化兼具铵态氮肥与硝态氮肥的特性。③施用适宜做追肥，在干旱地区的粘质土壤上可做基肥。不能与新鲜的有机物料混用，以免反硝化脱氮。8/12/202132\n（3）改性硝酸铵：硝酸铵钙—硝酸铵与碳酸钙的复合物硫硝酸铵—硫酸铵与硝酸铵的复合物8/12/202133\n三、酰胺态氮肥尿素[(NH2)2CO]①理化性质含N46%，是固体氮肥中含氮量最高的肥料。易溶于水，吸湿性较低，理化形状良好。②在土壤中的转化分子态尿素可被土壤胶体弱吸附，可能流失；尿素可逐步被土壤中的脲酶水解为碳酸铵，而后被作物吸收。③施用可做基肥、追肥与种肥，特别适宜做叶面追肥。对各种农作物均适宜。但尿素中含有的缩二脲较多时，对作物有毒害作用。8/12/202134\n四、长（缓）效氮肥（1）尿素衍生物脲甲醛（尿素+甲醛）含氮40~42%，微生物分解异丁叉二脲（尿素+异丁醛）含氮32%，化学水解丁烯叉二脲（尿素+丁烯醛）含氮30%，化学水解乙炔尿素（尿素+乙二醛）含氮39%，微生物分解8/12/202135\n（2）其他化合物脲基脒（双氰胺+硫酸或磷酸）含氮28%，微生物分解草酰胺含N32±%，微生物分解（3）包膜尿素硫衣尿素含N34±%，微生物分解塑料包膜尿素石蜡包膜尿素，微生物分解（4）添加脲酶抑制剂的尿素，微生物分解8/12/202136\n第三节氮肥的合理分配和施用一、氮肥的合理分配1、根据作物需氮特性分配（1）根据需氮量分配（2）根据需氮的形态分配（3）根据需氮时期分配（4）根据土壤供氮能力分配（5）根据环境条件分配8/12/202137\n二、提高氮肥施用技术减少因氮肥损失引起的环境污染1、生态系统中的氮循环8/12/202138\n农田生态系统氮素损失的形态与途径①NH3挥发：主要发生在pH≥7的土壤上，植物叶片上也有。②NO3ˉ—N淋洗：氧化过程，主要发生在旱地，尤其是轻质土壤上如砂土。③反硝化脱氮（NOx）：还原过程，主要发生在土壤水分饱和的条件下如水田。8/12/202139\n2、地壳中的氮素平衡—165氨挥发—200~—300反硝化氮的损失+60NO2￣、NO3￣+140降水：NH3+100~200生物固氮+46工业固氮数量（N×109kg/y）氮的来源8/12/202140\n3、氮肥施用技术（1）氮肥深施防挥发（2）适时适量淋洗少（3）氮、磷、钾配合肥效高（4）无机—有机结合更环保8/12/202141