chapter2-N 功能_2012

1、一般植物含氮量約占植物體干物重的0.3%-5%,而含量的多少與植物種類、器官、發(fā)育階段有關(guān)。種類：大豆玉米小麥水稻器官：葉片子粒莖稈苞葉發(fā)育：同一作物的不同生育時(shí)期，含氮量也不相同。一、植物體內(nèi)氮的含量和分布一、植物體內(nèi)氮的含量和分布注意：作物體內(nèi)氮素的含量和分布，明顯受施氮水平和施氮時(shí)期的影響。通常是營養(yǎng)器官的含量變化大，生殖器官則變動(dòng)小生殖器官則變動(dòng)小，但生長后期施用氮肥，則表現(xiàn)為生殖器官中的含氮量明顯上升。氮是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分，氮是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物的組分，也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。也是遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)。（一）蛋白質(zhì)的重要（一）蛋白質(zhì)的重要組分組分（蛋白質(zhì)中平均含氮（蛋白

2、質(zhì)中平均含氮16%-18%）；有機(jī)體不可缺少的元素，生命元素。）；有機(jī)體不可缺少的元素，生命元素。（二）核酸和核蛋白質(zhì)的（二）核酸和核蛋白質(zhì)的成分成分；（遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)）；（遺傳物質(zhì)的基礎(chǔ)）（三）（三） 葉綠素的葉綠素的組分元素組分元素；（葉綠素；（葉綠素a,b)（四）許多酶的（四）許多酶的組分組分（酶本身就是蛋白質(zhì)）（酶本身就是蛋白質(zhì)）；氮還是一些維生素的氮還是一些維生素的組分組分，而生物堿和植物激素也，而生物堿和植物激素也都含有都含有氮氮。 總之，氮對(duì)植物生命活動(dòng)以及作物產(chǎn)量和品總之，氮對(duì)植物生命活動(dòng)以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)均有極其重要的作用。合理施用氮肥是獲得作質(zhì)均有極其重要的作用。合理施用氮

3、肥是獲得作物高產(chǎn)的有效措施。物高產(chǎn)的有效措施。二、氮的營養(yǎng)功能二、氮的營養(yǎng)功能三、植物對(duì)氮的吸收、同化和運(yùn)輸三、植物對(duì)氮的吸收、同化和運(yùn)輸 植物吸收的氮素主要是銨態(tài)氮（植物吸收的氮素主要是銨態(tài)氮（20-200 um)和硝態(tài)氮和硝態(tài)氮(1-5 mM)。在旱地農(nóng)田中，硝態(tài)氮是作物的主要氮源。在旱地農(nóng)田中，硝態(tài)氮是作物的主要氮源。由與土壤中的銨態(tài)氮通過硝化作用可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。所以，由與土壤中的銨態(tài)氮通過硝化作用可轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。所以，作物吸收的硝態(tài)氮多于銨態(tài)氮。一些有機(jī)含氮化合物也可作物吸收的硝態(tài)氮多于銨態(tài)氮。一些有機(jī)含氮化合物也可被植物吸收。數(shù)量有限。被植物吸收。數(shù)量有限。三、植物對(duì)氮的吸收、同化和

4、運(yùn)輸三、植物對(duì)氮的吸收、同化和運(yùn)輸 （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 逆電化學(xué)勢梯度的主動(dòng)吸收；逆電化學(xué)勢梯度的主動(dòng)吸收；介質(zhì)介質(zhì)pH顯著影響植物對(duì)其吸收。顯著影響植物對(duì)其吸收。pH值升高，吸收減少；值升高，吸收減少；進(jìn)入植物體后，大部分在根系中同化為氨基酸、蛋白質(zhì)，進(jìn)入植物體后，大部分在根系中同化為氨基酸、蛋白質(zhì)，也可直接通過木質(zhì)部運(yùn)往地上部；也可直接通過木質(zhì)部運(yùn)往地上部；硝酸根在液泡中積累對(duì)離子平衡和滲透調(diào)節(jié)作用具有重要硝酸根在液泡中積累對(duì)離子平衡和滲透調(diào)節(jié)作用具有重要意義。意義。硝酸還原成氨是由兩種硝酸還原成氨是由兩種獨(dú)立的酶分別進(jìn)行催化的。獨(dú)

5、立的酶分別進(jìn)行催化的。硝酸還原酶硝酸還原酶(誘導(dǎo)酶）可使誘導(dǎo)酶）可使硝硝酸鹽酸鹽還原成還原成亞硝酸鹽亞硝酸鹽，而亞，而亞硝酸還原酶可使亞硝酸鹽還硝酸還原酶可使亞硝酸鹽還原成原成氨氨。2、NO3-N的同化的同化NO2_NO3_NH31、硝酸鹽供應(yīng)水平硝酸鹽供應(yīng)水平 當(dāng)硝酸鹽數(shù)量少時(shí)，主要當(dāng)硝酸鹽數(shù)量少時(shí)，主要在根中還原在根中還原;2、植物種類植物種類 木本植物還原能力木本植物還原能力一年生草本一年生草本一年生草本植物因種類不同而有差異，其還原一年生草本植物因種類不同而有差異，其還原強(qiáng)度順序?yàn)椋簭?qiáng)度順序?yàn)椋河筒擞筒舜篼湸篼溝蛉湛蛉湛衩子衩咨n耳蒼耳3、溫度溫度 溫度升高，酶的活性也高，所以也可溫

6、度升高，酶的活性也高，所以也可提高根中還原提高根中還原NO3-N 的比例。的比例。大多數(shù)植物的根和地上部都能進(jìn)行大多數(shù)植物的根和地上部都能進(jìn)行NO3-N的還的還原作用，但各部分還原的比例取決于不同的因素：原作用，但各部分還原的比例取決于不同的因素：4、植物的苗齡植物的苗齡 在根中還原的比例隨苗齡的在根中還原的比例隨苗齡的增加而提高增加而提高;5、陪伴離子陪伴離子 K+能促進(jìn)能促進(jìn)NO3-向地上部轉(zhuǎn)移，向地上部轉(zhuǎn)移，所以鉀充足時(shí)，在根中還原的比例下降；而所以鉀充足時(shí)，在根中還原的比例下降；而Ca2+和和Na+為陪伴離子時(shí)則相反為陪伴離子時(shí)則相反;6、光照光照 在綠色葉片中，光合強(qiáng)度與在綠色葉片中

7、，光合強(qiáng)度與NO3-還還原之間存在著密切的相關(guān)性。原之間存在著密切的相關(guān)性。考慮以上因素可采取相應(yīng)措施降低溫室或塑考慮以上因素可采取相應(yīng)措施降低溫室或塑料大棚中的蔬菜體內(nèi)的硝酸鹽含量。料大棚中的蔬菜體內(nèi)的硝酸鹽含量。大多數(shù)植物的根和地上部都能進(jìn)行大多數(shù)植物的根和地上部都能進(jìn)行NO3-N的還的還原作用，但各部分還原的比例取決于不同的因素：原作用，但各部分還原的比例取決于不同的因素： （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+的吸收與的釋放存在著相當(dāng)嚴(yán)格的等摩爾關(guān)系 (K.Mengel et al, 1978) 。水稻幼苗對(duì)NH4+的吸收與H+釋放的關(guān)系

8、NH4+的吸收的吸收 H+的釋放的釋放(mol/L) (mol/L)158158184184174174145145149149183183166166145145COOHH N CHCHCHC ONH2222谷氨酰胺COOHH N CHCHCHCOOH 222谷氨酸NH 吸收NO 還原N 固定光呼吸NH334+谷氨酰胺合成酶ATP212鐵氧還蛋白2eNAD(P)HCOOHO CHCHCHCOOH222-酮戊二酸COOHCHCHCHCOOH 222谷氨酸谷氨酸合成酶3谷氨酸脫氫酶12-亞氨基戊二酸(GOGAT)1三羧酸循環(huán)NHDHNAD+2蛋白質(zhì)核酸其他含氮化合物氨基轉(zhuǎn)移作用2NH3H N氨同

9、化途徑模式。1,2-谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶途徑。（1NH3供給量低，（2NH3供給量高。（3谷氨酸脫氫酶途徑。GOGAT谷氨酰胺酮戊二酸轉(zhuǎn)移酶NH4+-N的同化的同化GS-GOGAT葉綠體葉綠體谷氨酸和天門冬氨酸形成谷氨酰胺NH3濃度過高，產(chǎn)生毒害，使光和磷酸化解偶聯(lián)濃度過高，產(chǎn)生毒害，使光和磷酸化解偶聯(lián)酰胺是植物體內(nèi)氮素的解毒形式，也是氮素的儲(chǔ)存形式。酰胺是植物體內(nèi)氮素的解毒形式，也是氮素的儲(chǔ)存形式。目前關(guān)于尿素被同化的途徑有兩種見解：目前關(guān)于尿素被同化的途徑有兩種見解：其一、尿素在植物體內(nèi)可由脲酶水解產(chǎn)生氨其一、尿素在植物體內(nèi)可由脲酶水解產(chǎn)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鳥氨酸鳥氨酸瓜氨酸瓜氨酸尿素同化的特點(diǎn)是：對(duì)植物呼吸作用的依尿素同化的特點(diǎn)是：對(duì)植物呼吸作用的依賴程度不高，而主要受尿素濃度的影響。賴程度不高，而主要受尿素濃度的影響。 （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 葉片黃化，植株生長過程遲緩葉片黃化，植株生長過程遲緩. 苗期植株生長受阻而顯得矮小、瘦弱，葉片薄苗期植株生長受阻而顯得矮小、瘦弱，葉片薄而小。禾本科作物表現(xiàn)為分蘗少，莖桿細(xì)長；雙而小。禾本科作物表現(xiàn)為分蘗少，莖桿細(xì)長；雙子葉

11、則表現(xiàn)為分枝少。若繼續(xù)缺氮，禾本科作物子葉則表現(xiàn)為分枝少。若繼續(xù)缺氮，禾本科作物表現(xiàn)為穗小粒癟早衰。表現(xiàn)為穗小粒癟早衰。 氮素是可以再利用的元素，作物缺氮的顯著特氮素是可以再利用的元素，作物缺氮的顯著特征是下部葉片首先失綠黃化，然后逐漸向上部葉征是下部葉片首先失綠黃化，然后逐漸向上部葉片擴(kuò)展。片擴(kuò)展。四、植物缺氮癥狀與供氮過多的危害四、植物缺氮癥狀與供氮過多的危害作物缺氮不僅影響產(chǎn)量，而且使產(chǎn)品品質(zhì)也下降。作物缺氮不僅影響產(chǎn)量，而且使產(chǎn)品品質(zhì)也下降。作物貪青晚熟，生長期延長。作物貪青晚熟，生長期延長。細(xì)胞壁薄，植株柔軟，易受機(jī)械損傷（倒伏）細(xì)胞壁薄，植株柔軟，易受機(jī)械損傷（倒伏）和病害侵襲（大

12、麥褐銹病、小麥赤霉病、水稻褐和病害侵襲（大麥褐銹病、小麥赤霉病、水稻褐斑?。０卟。?。（二）氮素過多的危害（二）氮素過多的危害大量施用氮肥會(huì)降低果蔬品質(zhì)和耐貯大量施用氮肥會(huì)降低果蔬品質(zhì)和耐貯存性；存性；棉花蕾鈴稀少易脫落；棉花蕾鈴稀少易脫落；甜菜塊根產(chǎn)糖率下降；甜菜塊根產(chǎn)糖率下降；纖維作物產(chǎn)量減少，纖維品質(zhì)降低纖維作物產(chǎn)量減少，纖維品質(zhì)降低。蔬菜硝酸鹽超標(biāo)蔬菜硝酸鹽超標(biāo) 氮素過多時(shí)容易促進(jìn)植株體內(nèi)蛋白質(zhì)和氮素過多時(shí)容易促進(jìn)植株體內(nèi)蛋白質(zhì)和葉綠素大量形成，使?fàn)I養(yǎng)體徒長，葉面積增葉綠素大量形成，使?fàn)I養(yǎng)體徒長，葉面積增大，葉色濃綠，葉片下披互相遮蔭，影響通大，葉色濃綠，葉片下披互相遮蔭，影響通風(fēng)透光

13、，作物莖桿較弱，抗病蟲、抗倒伏能風(fēng)透光，作物莖桿較弱，抗病蟲、抗倒伏能力差，延遲成熟增加空秕粒，葉菜類作物氮力差，延遲成熟增加空秕粒，葉菜類作物氮素過多，組織含水量高不易貯藏，蘋果體內(nèi)素過多，組織含水量高不易貯藏，蘋果體內(nèi)氮素過多，則枝葉徒長，不能充分進(jìn)行花芽氮素過多，則枝葉徒長，不能充分進(jìn)行花芽分化，且易發(fā)生病蟲害，果實(shí)品質(zhì)差，缺乏分化，且易發(fā)生病蟲害，果實(shí)品質(zhì)差，缺乏甜味，著色不良，熟期也晚。甜味，著色不良，熟期也晚。 復(fù)習(xí)題復(fù)習(xí)題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. 最晚發(fā)現(xiàn)的必需營養(yǎng)元素是什么最晚發(fā)現(xiàn)的必需營養(yǎng)元素是什么3. 我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的最小養(yǎng)分一般是什么我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的最小養(yǎng)分一般是什么4. 植物體內(nèi)的氮素含量一般是多少植物體內(nèi)的氮素含量一般是多少5. 簡述植物體內(nèi)硝態(tài)氮的同化過程簡述植物體內(nèi)硝態(tài)氮的同化過程6. 氮素同化過程中谷氨酰胺有什么作用氮素同化過程中谷氨酰胺有什么作用7. 氮素有哪些主要營養(yǎng)功能氮素有哪些主要營養(yǎng)功能8. 植物吸收利用的主要氮素形態(tài)是什么植物吸收利用的主要氮素形態(tài)是什么9. 硝酸還原酶含有什么金屬元素，起什么作用硝酸還原酶含有什么金屬元素，起什么作用10.硝態(tài)氮和氨態(tài)氮的吸收有什么不同硝態(tài)氮和氨態(tài)氮的吸收有什么不同11.植物根系吸收氨態(tài)氮和硝態(tài)氮對(duì)介質(zhì)的酸堿植物根系吸收氨態(tài)氮和