氮素營養(yǎng)與氮肥課件

1、第八章 植物氮素營養(yǎng)與氮肥主要內(nèi)容植物的氮素營養(yǎng)作用氮素在土壤中的轉(zhuǎn)化氮肥的種類與施用氮肥的合理施用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)育階段等有關(guān)。種類：大豆玉米小麥水稻；高產(chǎn)品種低產(chǎn)品種組織器官：幼嫩組織成熟組織衰老組織， 生長點非生長點 葉片籽粒 莖稈苞葉 生長時期：苗期旺長期成熟期衰老期， 營養(yǎng)生長期生殖生長期（一）植物體內(nèi)氮的含量和分布（二）氮在植物生長發(fā)育中的作用1. 氮是蛋白質(zhì)的重要成分（含氮1618）2. 氮是核酸的成分（含氮約7）3. 氮是葉綠素的成分4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白質(zhì)）5. 氮是維生素、植物激素、生物堿的等的成分。

2、氮被稱為生命元素（三）植物對氮的吸收與同化吸收的形態(tài)NH4+N、NO3-N（主要）NO2-N、有機氮（少量） 在旱地農(nóng)田中，硝態(tài)氮是作物的主要氮源。由于土壤中的銨態(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。 植物吸收的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮進入體內(nèi)后，轉(zhuǎn)化為氨（NH3）的形態(tài)，氨與植物呼吸作用產(chǎn)生的酮酸結(jié)合形成氨基酸，最后合成蛋白質(zhì)。硝酸還原成氨是由兩種獨立的酶分別進行催化的。硝酸還原酶可使硝酸鹽還原成亞硝酸鹽，而亞硝酸還原酶可使亞硝酸鹽還原成氨。1、NO3-N的同化NO2_NO3_NH3參與氨同化的有三個重要的酶：谷氨酸酸脫氫酶（glutamate dehydrogenase）

3、谷氨酸合成酶（glutamate synthase）谷氨酰胺合成酶（glutamine synthase）氨基酸NH3有機碳鏈（酮酸）+2、NH4-N的同化 當(dāng)銨態(tài)氮供應(yīng)充足時，作物吸收較多的銨，這時銨就與谷氨酸和天門冬氨酸合成谷氨酰胺和天門冬酰胺，作物體內(nèi)酰胺的形成具有重要意義。貯存氨基解除氨毒酰胺形成的意義(1) 尿素（酰胺態(tài)氮） 吸收：根、葉均能直接吸收同化：脲酶途徑：尿素 NH3 氨基酸 非脲酶途徑：直接同化 尿素 氨甲酰磷酸 瓜氨酸 精氨酸尿素的毒害：當(dāng)介質(zhì)中尿素濃度過高時，植物會出現(xiàn)受害癥狀 (2) 氨基態(tài)氮：可直接吸收，效果因種類而異 脲酶3、有機氮的吸收與同化1. 氮缺乏：首先

4、在下部老葉出現(xiàn)癥狀植株矮小，瘦弱，分蘗或分枝少葉片轉(zhuǎn)為淡綠色、淺黃色、乃至黃色；莖葉基部或呈紫紅色；葉色發(fā)黃始于老葉，由下至上蔓延早衰，產(chǎn)品品質(zhì)差2. 氮過量： 植株徒長，貪青遲熟；蔬菜硝酸鹽含量增加（四）植物氮素營養(yǎng)失調(diào)癥狀Technological stripe disease條紋病Caused by incorrect Nfertilizer application燕 麥小 麥油 菜條紋病為害癥狀:在小麥葉片上起初出現(xiàn)斷續(xù)的褪綠或淡黃色條紋。有時條紋集中，使葉片呈慘白色，但表現(xiàn)癥狀后，逐漸成為隱癥，而病株仍造成秕穗，影響產(chǎn)量。大麥地上部分均能發(fā)病，以葉片受害最重。、開始在麥苗的幼葉上產(chǎn)生

5、淡黃色斑點或短條紋，以后隨葉片長大，病斑逐漸擴展。至分蘗期，病株產(chǎn)生典型的癥狀。從葉片基部直到葉尖形成與葉脈平行的細長條紋或斷續(xù)相連的條紋。不同時期和部位的缺氮癥狀苗期缺氮老葉缺氮綠色V字癥西紅柿缺氮，生長矮小，莖和葉柄變硬變脆，葉片為淡綠色，偶爾為淡紫色，下部黃化。梨樹缺氮；亮黃、紫色或紅色葉片小麥缺氮：缺少分蘗、莖變細，發(fā)紅；葉片淡綠色，老葉黃化，早死脫落。大麥缺氮：類似于小麥。缺少分蘗，莖變細，基部發(fā)紅；葉片淡綠，老葉黃化，死亡，脫落。蒜缺氮、磷：右為缺氮，生長矮小、瘦弱、葉片淡綠，葉點死亡；左為缺磷：生長緩慢、矮小，葉片暗綠、葉點死亡。缺氮小麥地塊由于施肥不勻造成的缺氮現(xiàn)象植株缺氮的癥

6、狀Slight symptoms of N toxicity in cucumberCucumber growth with normal N Nutrition氮過量正常氮毒害癥狀Severe symptoms of N toxicity溫室種植黃瓜的氮毒害癥狀I(lǐng)nduced N toxicity in cucumber plants in a glass house trial.N over-fertilization causes “Blotchy ripening”番茄褐變型筋腐病 氮素過多對蘋果的影響Normal N Nutrition for “Golden delicious”O(jiān)

7、ver-fertilized with N fertilizer for “Golden delicious”金冠蘋果 老葉萎焉、下垂、無生氣，接著，下部葉片黃化、出現(xiàn)褐斑。氮素在土壤中的轉(zhuǎn)化土壤N素的來源及含量土壤N素形態(tài)及有效性 N素在土壤中轉(zhuǎn)化 土壤N素損失的途徑 1.來源（1）施入土壤中的化學(xué)氮肥和有機肥料（2）動植物殘體的歸還（3）生物固氮（4）雷電降雨帶來的NH4N和NO3N2.含量土壤含氮量一般為0.04 0.35%，多數(shù)在0.05 0.1%之間。（一）土壤中氮素的來源及含量（二）土壤中氮的形態(tài) 有機氮 無機氮礦化作用固定作用形態(tài)無機態(tài)氮：占土壤全氮的含量1%-5%. 包括NH4

8、、NO3、NO2 粘土礦物固定的NH4有機態(tài)氮：一般占土壤全氮的95%以上（三）土壤中氮的轉(zhuǎn)化 氨化作用 硝化作用 生物固定 硝酸還原作用 銨態(tài)氮 硝態(tài)氮 有機質(zhì)吸附態(tài)銨或固定態(tài)銨水體中的硝態(tài)氮 NH3 N2、NO、N2O 揮發(fā)損失 反硝化作用吸附固定 淋洗損失 有機氮生物 固定（1）有機態(tài)氮的礦化過程 含氮的有機合化物，在多種微生物的作用下降解為簡單的氨態(tài)氮的過程。水解過程： 水解 水解 蛋白質(zhì) 多肽 氨基酸、酰胺等 朊酶 肽酶 條件： 好氣或嫌氣； 真菌、細菌、放線菌等； 在通氣良好； 溫度較高； 水分6070%； pH值適中； C/N比適當(dāng)?shù)臈l件下，礦化作用最強烈，最徹底。1、土壤氮素的

9、有效化過程氨化過程RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + E 酶條件： 好氣或嫌氣； 真菌、細菌、放線菌等； 溫度較高且特別敏感； 水分6070%； pH值要求在4.85.2 C/N比適當(dāng)?shù)臈l件下，礦化作用最強烈，最徹底。氨化微生物 氨、胺、酰胺硝態(tài)氮化合物，分兩步進行：亞硝化作用 亞硝化微生物 2HN4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡 以(Nitrosomonas為主)條件：亞硝化細菌（專性自養(yǎng)型微生物）； 通氣：良好 O2 5%；水分：5060%； pH 5.5 - 10 (7-9)， 4.5 受抑制??； 溫度：35 ， 2 S

10、TOP! 養(yǎng)分：Cu，Mo等促進硝化作用的進行。缺Ca不利。 （2）銨的硝化過程硝化作用 硝化微生物 2NO2- + O2 2NO3- + 40千卡 以(Nitrobacter為主) 條件：硝化細菌（以Nitrobacter為主）其它同上 在通氣良好的條件下，硝化作用的速率亞硝化作用銨化作用，因此，在正常土壤中，很少有亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮及氨的積累。1.氮的淋失2.氣體損失 （1）反硝化-生物脫氮（生物化學(xué)反應(yīng)）（嫌氣條件）N2 2、氮的無效化過程（當(dāng)前氮肥利用率不足50%）？ （2）氨揮發(fā)：施肥后第一周氮素損失的主要 方式。 （淺施、堿性）NH4+ + OH- NH3 + H2O3.銨（NH4+

11、）晶格固定：2：1粘土礦物，干濕交替頻繁作為條件。 我國北方的土壤中，能固銨的粘粒礦物較多，但其土壤中銨極少，而南方水田的銨態(tài)氮較多，而能固定銨的粘土礦物不多。因此，銨的粘土礦物固定在我國的意義不是非常大。氮肥的種類、性質(zhì)和施用 氮肥的種類很多，根據(jù)氮肥中氮素的形態(tài)，常用的氮肥一般可分為三大類。 第一類是銨態(tài)氮肥，如氨水、硫酸銨、碳酸氫銨、氯化銨等 第二類是硝態(tài)氮肥，如硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸鉀等； 第三類是酰胺態(tài)氮肥，如尿素。包括：液氨、氨水、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨（一）共同特性（均含有NH4 ）1. 易溶于水，易被作物吸收2. 易被土壤膠體吸附和固定3. 可發(fā)生硝化作用4. 堿性環(huán)境中氨易揮

12、發(fā)5. 高濃度對作物，尤其是幼苗易產(chǎn)生毒害6. 對鈣、鎂、鉀等的吸收有頡頏作用一、銨態(tài)氮肥表 銨態(tài)氮肥的基本性質(zhì)（二）理化性質(zhì)生理酸性肥料生理酸性肥料土壤中銨態(tài)氮肥去向示意圖氨氣124NH4+NH4+3銨態(tài)氮肥銨態(tài)氮肥硝酸態(tài)氮土壤膠粒（三）在土壤中的轉(zhuǎn)化基肥追肥基肥追肥基肥追肥基肥追肥種肥基肥追肥忌氯作物一不離土、二不離水造粒長效碳銨不易與堿性肥料混合深施覆土，減少氨的揮發(fā)。共性（四）施用方法儲運和施用機具及時灌水液氨施肥系統(tǒng)液氨施肥系統(tǒng)包括：硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣（一）共同特性1. 易溶于水，易被作物吸收（主動吸收）2. 不被土壤膠體吸附，易隨水流失3. 易發(fā)生反硝化作用4. 促進鈣鎂鉀等的

13、吸收5. 吸濕性大，具助燃性（易燃易爆）6. 硝態(tài)氮含氮量均較低二、硝銨態(tài)和硝態(tài)氮肥（二）理化性質(zhì)生理中性肥料無殘留生理堿性肥料生理堿性肥料化學(xué)肥料進入土壤后，如植物吸收肥料中的陽離子比陰離子快時，土壤溶液中就有陽離子過剩，生成相應(yīng)酸性物質(zhì)，久而久之就會引起土壤酸化。這類肥料稱為生理酸性肥料。反之，即為生理堿性肥料。生理酸性（堿性）肥料132硝酸態(tài)氮肥硝酸態(tài)氮土壤中硝態(tài)氮肥變化示意圖氮氣（三）在土壤中的轉(zhuǎn)化追肥旱地基肥追肥追肥防止NO3-N的淋失不能與有機肥料混合堆漚，以防止發(fā)生反硝化共性（四）施用方法（一）理化性質(zhì)分子式：CO(NH2)2含氮量：46基本性質(zhì)： 有機物 純品為白色針狀結(jié)晶，

14、肥料為顆粒狀； 易溶予水，呈中性三、酰胺態(tài)氮肥 尿素一般不應(yīng)超過1.5%，超過2%會抑制種子發(fā)芽。葉面追肥時不應(yīng)超過 0.5%在土壤中可以逐漸分解，一般旱地20天可以分解60%. 水田分解更快。尿素中的縮二脲尿素的造粒及其縮二脲的形成2CO(NH2)2 (CONH2)-NH + NH3（二）在土壤中的轉(zhuǎn)化少部分以分子態(tài)被土壤膠體吸附和被植物吸收大部分在脲酶作用下水解1. 水解作用CO(NH2)2 (NH4) 2CO3 NH3CO2H2O影響因素：脲酶活性與pH值、溫度、質(zhì)地等 如：10oC 712天 20oC 4 5 天 完全轉(zhuǎn)化 30oC 2 3 天結(jié)果：局部土壤暫時變堿（注意氨揮發(fā)）措施：

15、深施、加脲酶抑制劑(如:氫醌制劑)脲酶H2O2. 硝化作用 因pH值適宜，能旺盛進行，且比氯化銨和硫銨的快結(jié)果：可能造成氮素的損失 尿素長期施用對土壤無副作用措施：使用硝化抑制劑(如:西吡:2-氯-6三氯甲基吡啶)尿素CO(NH2)21(NH4)2CO3256NO3748NH4+NH4+3尿素在土壤中變化的示意圖土壤膠粒（2）特別適合做根外追肥施用，原因？（1）適用于各種土壤和作物，可作基肥、追肥，一般不作種肥施用（原因有二：縮二脲和pH） 為中性有機分子，電離度小，對作物莖業(yè)損傷小 分子體積小，易被吸收 具有吸濕性易參與植物體內(nèi)代謝根外追肥注意問題： 縮二脲的含量 適宜的尿素濃度（一般在0.5%-1.0%之間）（三）施用方法農(nóng)田中氮肥的去向 作物吸收 3045% 殘留在土壤中 10 30% 損作 40 45%氮肥利用率（%） 碳銨 尿素 平均水稻 33 38 9 72%麥類 30 41提高氮肥利用率氮肥損失率（%） 水稻地 50左右 玉米地 40左右 小麥地 30左右氮肥損失途徑 氨揮