第6章植物氮素營養(yǎng)與氮肥

第六章植物氮素營養(yǎng)與氮肥第一節(jié)植物的氮素營養(yǎng)一、植物體內(nèi)氮的含量與分布一般植物含氮量約占植物干重的0.3%-5.0%，其含量的多少與植物種類、器官、發(fā)育時期有關(guān)。豆科植物含氮量比禾本科植物要高，種子和葉片含氮量比莖稈和根部要多。如大豆籽粒含氮4.5%-5.0%，莖稈含氮1%-1.4%；小麥籽粒含氮2.0%-2.5%，而莖稈含氮0.5%左右；玉米葉片含氮2.0%，籽粒含氮1.5%，莖稈含氮0.7%；苞葉僅有0.4%；水稻籽粒含氮1.31%，莖稈含氮0.5%左右。同一植物的不同生育時期，含氮量也不相同。一般植物從苗期開始不斷吸收氮素，全株含氮量迅速上升，氮的吸收高峰期是在營養(yǎng)生長旺盛期和開花期，以后迅速下降，直到收獲。在各生育期中，氮的含量不斷發(fā)生變化。例如水稻分蘗期含氮量明顯高于苗期，通常在分蘗盛期含氮量達(dá)到高峰，其后隨生育期推移而逐漸下降。在營養(yǎng)生長階段，氮素大部分集中在莖葉等幼嫩的器官中；當(dāng)轉(zhuǎn)入生殖生長時期以后，莖葉中的氮素就逐步向籽粒、果實(shí)、塊根、塊莖等貯藏器官中轉(zhuǎn)移；成熟時，大約有70%的氮素已轉(zhuǎn)入種子、果實(shí)、塊根或塊莖等貯藏器官中。應(yīng)該指出：植物體內(nèi)的氮素含量與分布，明顯受施氮水平和施氮時期的影響。隨施氮量的增加，植物各器官中的含氮量均有明顯提高。通常是營養(yǎng)器官的含量變化大，生殖器官則變動較小；在植物生長后期施氮，生殖器官中的含氮量明顯提高。二、氮的生理功能氮素在植物營養(yǎng)中起著十分重要的作用。它是構(gòu)成生命物質(zhì)即蛋白質(zhì)和核酸的主要成分，又是葉綠素、維生素、生物堿、植物激素等的組成部分，參與植物體內(nèi)許多重要的物質(zhì)代謝過程，對植物的生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)影響甚大。（一）氮是植物氨基酸和蛋白質(zhì)的主要成分植物吸收的無機(jī)態(tài)氮在體內(nèi)首先同化為谷氨酸，然后轉(zhuǎn)化為各種氨基酸，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，它們大多數(shù)是a-氨基酸，即氨基結(jié)合在與羧基（-COOH）相鄰的a-碳原子上，各個氨基酸有不同的側(cè)鏈R，用通式表示如下：HIR—C—COOHINH2根據(jù)側(cè)鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)，可將氨基酸劃分為中性氨基酸（一氨基一羧酸）、酸性氨基酸（一氨基二羧酸）和堿性氨基酸（二氨基一羧酸）。此外，還可將氨基酸分為脂肪族氨基酸（甘氨酸、丙氨酸等）、芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸）和雜環(huán)式氨基酸（脯氨酸、組氨酸、色氨酸）。植物體內(nèi)的氨基酸除了能構(gòu)成蛋白質(zhì)外，還有一部分以游離或結(jié)合狀態(tài)的氨基酸存在。在銨供應(yīng)過剩，而體內(nèi)碳水化合物缺乏情況下累積的氨，可與氨基酸結(jié)合形成酰胺，酰胺作為氮素暫時的貯存狀態(tài)，在植物的氮代謝中有重要作用。蛋白質(zhì)是構(gòu)成細(xì)胞的基礎(chǔ)物質(zhì)，蛋白質(zhì)氮通常占植株全氮的80%-85%，蛋白質(zhì)中平均含氮16%-18%。植物組織中的蛋白質(zhì)種類很多，主要包括結(jié)構(gòu)蛋白、貯藏蛋白和酶蛋白三大類，它們在植物體內(nèi)的功能不同。結(jié)構(gòu)蛋白是構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核和細(xì)胞壁的組分，它往往與核酸、糖類、脂質(zhì)、磷酸相結(jié)合，分別形成核蛋白、糖蛋白、脂蛋白、磷蛋白，負(fù)責(zé)體內(nèi)細(xì)胞的增長和新細(xì)胞的形成。貯藏蛋白在種子胚乳中大量存在。小麥種子中的貯藏蛋白是溶于乙醇的麥醇溶蛋白和溶于稀堿溶液的麥谷蛋白。豆科等雙子葉植物種子中的貯藏蛋白主要是球蛋白，存在于子葉中。當(dāng)種子發(fā)芽時，胚乳或子葉中的貯藏蛋白分解為酰胺和氨基酸，轉(zhuǎn)運(yùn)到正在生長的幼根和幼芽中，合成這些組織的蛋白質(zhì)和其他含氮化合物。酶蛋白是以卟啉和黃素作輔基的色素蛋白質(zhì)，和與鐵、銅、鋅、錳等金屬結(jié)合的金屬蛋白，各自表現(xiàn)出特有的酶的作用，參與植物體內(nèi)各種生化反應(yīng)。例如和鐵卟啉（正鐵血紅素）結(jié)合的細(xì)胞色素氧化酶類和過氧化氫酶，參與光合作用中的電子傳遞，含鉬的黃素蛋白結(jié)合的硝酸還原酶，參與硝酸還原為銨的過程。植物組織中的酶蛋白，種類多達(dá)數(shù)千種。由此可見，氮是植物體內(nèi)形成氨基酸和蛋白質(zhì)的基本元素。如果沒有氮素，就不可能形成蛋白質(zhì);沒有蛋白質(zhì)，也就沒有生命了。從這個意義上來看，氮素是一切生物不可缺少的元素，所以它被稱為生命元素。氮是核酸和核蛋白質(zhì)的成分核酸的基本單位是核苷酸，每個核苷酸分子是由核糖(或脫氧核糖)、氮堿和磷酸3部分組成。氮存在于嘌吟(腺嘌吟、鳥嘌吟)和嘧啶(胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶)類氮堿中。核酸分核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)，兩種核酸的核苷酸成分見表6-1。核酸態(tài)氮約占植株全氮的10%左右，核酸中含氮15%-16%。表6-1兩種核酸的核苷酸成分核苷酸成分RNADNA核糖D-核糖(r)D-2-脫氧核糖(dr)腺嘌吟(A)腺嘌吟(A)氮堿鳥嘌吟(G)鳥嘌吟(G)胞嘧啶(C)胞嘧啶(C)尿嘧啶(U)胸腺嘧啶(T)磷酸磷酸(P)磷酸(P)氮是構(gòu)成RNA和DNA的必需成分，而RNA和DNA是合成蛋白質(zhì)和決定生物遺傳性的物質(zhì)基礎(chǔ)。植物體內(nèi)的遺傳信息靠DNA傳遞，DNA把遺傳信息轉(zhuǎn)錄到RNA，RNA將信息翻譯為多肽的氨基酸順序，形成蛋白質(zhì)。氮是葉綠素組成分氮是植物體內(nèi)葉綠素的組成分，葉綠素a(C55H72O5N4Mg)和葉綠素b(C55H70O6N4Mg)中都含有氮素。植物進(jìn)行光合作用的場所葉綠體是由葉綠素、蛋白質(zhì)和脂類組成，葉綠體約占葉片干重的20%-30%，而葉綠體約含蛋白質(zhì)45%-60%。施用氮肥可增加葉綠素和蛋白質(zhì)的含量，促進(jìn)光合作用和光合產(chǎn)物的形成。當(dāng)植物缺氮時，體內(nèi)葉綠素含量減少，葉片黃花；光合作用減弱，光合產(chǎn)物形成減少，碳水化合物含量降低，阻礙植物正常生長發(fā)育，從而使產(chǎn)量明顯降低，品質(zhì)變劣。氮是許多酶的組成分酶本身就是蛋白質(zhì)，是體內(nèi)生化作用和代謝過程中的生物催化劑。植物體內(nèi)許多生物化學(xué)反應(yīng)的方向和速度都是由酶系統(tǒng)控制的，通常各代謝過程中的生物化學(xué)反應(yīng)都必須有一個或幾個相應(yīng)的酶參加。如果缺少相應(yīng)的酶，代謝過程就很難順利進(jìn)行。因而氮素通過酶，又間接影響植物體內(nèi)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程和植物的生長和發(fā)育。參與其它含氮物質(zhì)的形成氮素參與維生素類物質(zhì)(如維生素B1，B2,B6,PP等)的形成，而生物堿(如煙堿、茶堿、可可堿、咖啡堿、膽堿、嗎啡、奎寧、麻黃素等)、植物激素(如生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉素等)和酰脲中也都含有氮。這些含氮化合物，在植物體內(nèi)含量雖不多，但對于調(diào)節(jié)某些生理過程卻很重要。例如維生素PP，它包括煙酸，煙酸胺，都含有雜環(huán)氮的毗啶，毗啶是生物體內(nèi)輔酶I和輔酶II的組分，而輔酶又是多種脫氫酶所必需。又如細(xì)胞分裂素，它是一種含氮的環(huán)狀化合物，可促進(jìn)植株側(cè)芽發(fā)生和增加禾本科作物的分蘗，并能調(diào)節(jié)胚乳細(xì)胞的形成，有明顯增加粒重的作用；而增施氮肥則可促進(jìn)細(xì)胞分裂素的合成，因?yàn)榧?xì)胞分裂素的形成需要氨基酸。此外，細(xì)胞分裂素還可以促進(jìn)蛋白質(zhì)合成，防止葉綠素分解，使植株較長時間保持綠色，延緩和防止植物器官衰老，延長蔬菜和水果的保鮮期。三、植物對氮的吸收、運(yùn)輸與同化植物對氮的吸收植物根系吸收氮素的主要形態(tài)是NO-和NH:，其次還可直接吸收少量尿素、氨基酸、酰胺等有機(jī)氮化合物。豆科植物的根瘤菌可以固定空氣中的N2。2-79-NO-的吸收植物吸收NO--N是主動吸收過程，受載體的作用所控制，需要有ATP參與，逆電化學(xué)勢梯度進(jìn)行，吸收速率快。其主動運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)理，一般認(rèn)為是位于細(xì)胞膜上的ATP酶可把H+泵出膜外，而細(xì)胞膜上吸附的HCO-可與NO-發(fā)生交換。Hodges(1973)認(rèn)為，NO-是和HCO-交換過程中被吸收的，其交換模式見圖6-1。旱地作物以吸收NO-為主，因土壤中的NH易被微生物消化^NO-，即是施用的是銨態(tài)氮肥，作物吸收的往往是NO-，而且可以從很稀的溶液中吸收NO-。影響NO-吸收的主要因素是低溫、介質(zhì)pH和其它陰陽離子。333當(dāng)溫度在13oC-35oC范圍內(nèi)，隨溫度的增加NO-的吸收量增加。當(dāng)溫度低于13°C時，NO-吸收很少；溫度在23oC左右時，NO-的吸收往往比NH快，35oC達(dá)最大值。在低溫條件下，同等濃度的NH+和NO-離子，黑麥草吸收NH遠(yuǎn)比No-快。這可能是由于低溫影響根系吸收和能量供給，以及細(xì)胞膜的透性減弱，使NO-吸收緩慢。3根部介質(zhì)pH值也顯著影響植物對NO-的吸收。介質(zhì)pH低有利于硝態(tài)氮的吸收，介質(zhì)pH高則有利于銨態(tài)氮的吸收。試驗(yàn)證明，當(dāng)介質(zhì)pH值在6.5以下時，小麥對NO-的吸收量顯著高于NH+；當(dāng)介質(zhì)pH值在6.5以上時，小麥對NO-的吸收量顯著低于NH，pH6.5是基本等量吸收銨、硝態(tài)氮的最適介質(zhì)pH(何文壽等，1998)。高pH值使NO-吸收減弱的原因可能是由于OH-離子的競爭，阻礙7NO-的吸收運(yùn)輸系統(tǒng)。營養(yǎng)介質(zhì)中其他陰、、陽離子對NO-的吸收一定影響。Cl-、SO2-、Br-等陰離子的存在，會抑制NO-的吸收；而K+、Ca2+等陽離子的存在，則可促進(jìn)NO-的吸收。4圖6-1位于質(zhì)膜上的ATP酶活性和HCO-與NO-之間的交換關(guān)系NH+的吸收目前植物對NH+的吸收機(jī)制還不完成清楚，存在著不同的見解。Epstein(1972)認(rèn)為NH4-N吸收的機(jī)理與K+相類似，兩4者有相同的吸收載體，因而常表現(xiàn)出NH+與K+之間有競爭效應(yīng)。Dejaegere和4Neirenckx(1978)等人認(rèn)為，NH-N是與H+進(jìn)行交換而被吸收，所以介質(zhì)會變酸。Heber(1974)等人認(rèn)為，4NH-N是以NH的形式被吸收的，NH進(jìn)入植物體比電中性分子(水分子除外)要快1000倍。K.Mengel(1982)也認(rèn)為，NH4-N在質(zhì)膜上首先發(fā)生脫質(zhì)子化作用，成為NH3以后才在質(zhì)膜上運(yùn)轉(zhuǎn)，爾后方能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。K.Mengel等人(1978)在水培條件下種植水稻，他們發(fā)現(xiàn)NH:的吸收與H+的釋放存在著相當(dāng)嚴(yán)格的等摩爾

關(guān)系（表6-2）。由于NH4-N的吸收與H+的釋放是同時進(jìn)行的，植物吸收NH+的量與釋放出的H+量以摩爾（mol）計算大體相等;因此植物利用NH4-N營養(yǎng)時，外部介質(zhì)pH值則明顯下降。表6-2水稻幼苗對NH+的吸收與H+釋放的關(guān)系TOC\o"1-5"\h\z,4、（KMengel，1978）NH+的吸收（四mol.L-1）H+的釋放（gmol.L-1）4158149184183174166143145TOC\o"1-5"\h\z由于NH3是中性分子，能通過擴(kuò)散迅速透過細(xì)胞膜，因此他們根據(jù)NH:的吸收與H+的釋放存在著相當(dāng)嚴(yán)格的等摩爾關(guān)系的事實(shí)，推測NH+是在細(xì)胞膜外脫去質(zhì)子成為NH后被植物吸收的。他們確認(rèn)植物43吸收的是NH，而不是NH+。因?yàn)橹参镂誑H-N時，根際土壤明顯酸化，而吸收NH是NH+脫質(zhì)子化作用34434的結(jié)果（圖6-2）。影響NH4-N吸收的主要因素是溫度、介質(zhì)pH和植株中碳水化合物含量，介質(zhì)中其它陰陽離子的影響較小。443NH4-N的吸收隨溫度升高而增加，在25°C時吸收速率最大，低溫（8°C）下NH+吸收較NO-快。在中性介質(zhì)中植物對NH+的吸收最有利，隨著pH值降低，NH+的吸收減少。外界介質(zhì)中陰離子（如S02+、Cl-444等）和陽離子（K+、Ca2+、Mg2+等）的存在，對NH+的吸收影響較小。植株中碳水化合物的水平對NH+的吸44收有一定影響，碳水化合物含量高時，能促進(jìn)NH+的吸收。其原因與碳水化合物能提供碳源和能量、有4利于氨的同化有關(guān)。尿素的吸收植物對尿素的吸收存在兩種不同機(jī)制：一是通過土壤脲酶轉(zhuǎn)化為NH:后吸收，其吸收機(jī)理與NH:相同。尿素施入土壤后，一般通過微生物分泌的脲酶迅速水解為NH+，供植物吸收利用。二是尿素分子不經(jīng)過轉(zhuǎn)化，可直接被植物根系和葉部吸收。尿素在未水解的條件下，如在消毒的介質(zhì)中，許多植物能直接吸收尿素分子，不過吸收速率較NH:和NO-低。尿素的吸收過程同時存在主動和被動過程3，這似乎與植物種類有關(guān)。有人研究發(fā)現(xiàn)菜豆根系吸收尿素受嫌氣條件和二硝基苯酚（DNP）的抑制，因此可認(rèn)為是主動吸收。但也有人發(fā)現(xiàn)，KCN、二硝基苯酚或疊氮化鈉對玉米根系吸收尿素沒有影響，因此他們認(rèn)為尿素吸收并非主動過程。水稻幼苗吸收尿素的數(shù)量隨營養(yǎng)液中尿素濃度的增加而增加，無任何停止吸收的現(xiàn)象，看來水稻對尿素的吸收是一簡單的擴(kuò)散過程，是被動吸收。（二）植物對氮的運(yùn)輸高等植物從環(huán)境中吸收的氮，必須輸送到需要的部位后才能被利用。根系吸收的NO-和NH:離子，大部分通過木質(zhì)部和韌皮部輸導(dǎo)組織輸送到地上部，供莖、葉、花、果實(shí)的需要。34木質(zhì)部運(yùn)輸植物根系吸收的氮通過蒸騰作用由木質(zhì)部輸送到地上部各器官，進(jìn)行長距離運(yùn)輸。木質(zhì)部汁液中運(yùn)輸?shù)衔锏男螒B(tài)主要取決于吸收的氮源和植物種類及其根系代謝作用。當(dāng)植物吸收NH+時，絕大部分在根系中同化為氨基酸，并以氨基酸和酰胺的形式通過木質(zhì)部長距離向上運(yùn)輸。當(dāng)運(yùn)輸?shù)衔锏男螒B(tài)因植物而異，大部分植物以酰胺為主，豆科植物以酰脲、酰胺和氨基酸為主。當(dāng)植物根系吸收NO-3時，以NO-形式可直接向上運(yùn)輸至莖和葉部，或在根部還原、同化為氨基酸后再向上運(yùn)輸，這將取決于植物種類:某些植物如黃瓜、蒼耳和棉花，根部硝酸還原酶的活性低，木質(zhì)部中氮的95%以上為NO--N，因此以NO-形式向上運(yùn)輸。而有些植物如豌豆、蘿卜和白羽扇豆，根部硝酸還原酶的活性高，木質(zhì)部中3NO-N含量不到總氮量的20%，故主要以有機(jī)氮化合物形式向上運(yùn)輸。大多數(shù)草本和木本植物，在莖和根.3…部均有活躍的硝酸還原酶系統(tǒng)，因此在木質(zhì)部汁液中可發(fā)現(xiàn)游離硝酸鹽和有機(jī)氮化合物兩者比例幾乎相等。木質(zhì)部運(yùn)輸?shù)膭恿κ侵参锏恼趄v作用，各種形態(tài)的氮隨木質(zhì)部汁液向上運(yùn)輸。木質(zhì)部汁液氮的總濃度一般為0.01%-0.21%，C/N比較低，為1.5-6。C/N比低意味著木質(zhì)部運(yùn)輸含氮豐富的化合物如谷氨酰胺、天門冬酰胺和谷氨酸、天門冬氨酸等。其所需的碳素很少，這對氮素運(yùn)輸來說較為理想。韌皮部運(yùn)輸植株地上部同化的一部分氮通過韌皮部運(yùn)輸?shù)狡渌鞴伲◣欤?。韌皮部汁液中含氮化合物的濃度比木質(zhì)部汁液高很多，按重量體積比計算的氮的含量有時達(dá)4%（w/v）。但韌皮部汁液的主要含量為碳水化合物，通常為蔗糖，所以韌皮部汁液的C/N比遠(yuǎn)高于木質(zhì)部汁液，其范圍在15-200。韌皮部運(yùn)輸?shù)暮衔镏饕前被?，而NO-在韌皮部中只有痕量，銨在韌皮部中也不存在，或僅有極低濃度。在羽扇3豆韌皮部汁液中，天門冬酰胺含量最高，花椰菜以脯氨酸為主。氮素通過韌皮部從葉片運(yùn)輸?shù)讲煌膸欤ü麑?shí)、根、生長點(diǎn)等），對植物的生長發(fā)育極為重要。水稻新葉中的氮約35%-50%來自老葉。在種子形成過程中，籽粒中的氮大部分來自莖葉各部位的再分配。如冬小麥籽粒的氮約80%-100%來自植株其它部位，向日葵這一比例為80%。（三）植物對氮的同化植物體內(nèi)無機(jī)態(tài)氮（NO-、NH:、N2）轉(zhuǎn)化為有機(jī)態(tài)氮（氨基酸、蛋白質(zhì)）的過程稱之為植物對氮的同化。NO-N在同化之前，需先還原為NH，其余同化過程與NH-N相同。硝酸鹽的還原34進(jìn)入植物體內(nèi)的硝態(tài)氮，在未同化為氨基酸和蛋白質(zhì)之前必須先還原成NH，這個過程稱之為硝態(tài)氮的還原。植物根系吸收的硝酸鹽，有少部分在根部還原，而大部分是迅速向上轉(zhuǎn)運(yùn)至莖和葉部，所以它的同化大多是在地上部進(jìn)行。但不論在哪個部位，不能直接同化為有機(jī)氮化合物，須先經(jīng)硝酸還原酶的作用，還原為NH+之后，再轉(zhuǎn)化為氨基酸和蛋白質(zhì)。植物體內(nèi)硝酸鹽的還原過程分兩步進(jìn)行：第4一步是在硝酸還原酶的作用下，由硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行；第二步是在亞硝酸還原酶的作用下，由亞硝酸還原為氨，在葉綠體或細(xì)胞前質(zhì)體內(nèi)進(jìn)行。由于這兩種酶的連續(xù)作用，所以植物體內(nèi)沒有明顯的亞硝酸鹽積累。在光照條件下，綠色植物葉細(xì)胞中NO-同化的基本機(jī)理見圖6-3。圖6-3植物葉細(xì)胞中硝酸鹽同化的順序圖式硝酸還原酶是一種金屬黃素蛋白酶，也是一種底物誘導(dǎo)酶，其分子量在高等植物體內(nèi)約為200000，在低等植物中達(dá)500000。它含有幾種輔基，包括黃素腺嘌吟二核苷酸（FAD）、細(xì)胞色素b（cyt）和鉬。在還原過程中，需要還原態(tài)輔酶I（NADH，即煙酰胺腺嘌吟二核苷酸）或還原態(tài)輔酶II（NADPH：即煙酰胺腺嘌吟二核苷酸磷酸）作為電子供體，F(xiàn)AD作為輔基，而鉬為活化劑。在植物體中，先是由NADH或NADPH將電子傳遞給FAD，使FAD變?yōu)镕ADH2，然后FADH2將電子傳遞給細(xì)胞色素b，再由細(xì)胞色栽轉(zhuǎn)移給氧化態(tài)鉬（M06+），使鉬轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原態(tài)鉬（M04+），最后M04+把電子轉(zhuǎn)移給NO-,使之還原為NO-。硝酸還原酶存在于高等植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中，在幼根和根尖中含量高，其半衰期僅幾小時。當(dāng)不供給硝酸鹽時，植物體內(nèi)硝酸還原酶的水平很低；當(dāng)介質(zhì)中供給硝酸鹽或加入細(xì)胞分裂素時，在幾小時內(nèi)植物體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生這種酶。在植物體各部位硝酸還原酶的活性有所不同，一般在幼嫩組織中活性高，而在衰老組織中活性低。硝酸還原酶的活性受銨鹽抑制，缺鉬也會引起硝酸鹽的累積，缺錳也會間接影響硝酸鹽的還原作用，因?yàn)殄i為光系統(tǒng)II所必需。亞硝酸還原酶也是一種黃素蛋白酶，它能利用還原態(tài)鐵氧還蛋白（Fdre「把電子傳遞給NO-，NADH或NADPH仍然是電子供體，使NO-還原為NH。亞硝酸還原酶不需要鉬，但需要鐵和銅，因?yàn)閬喯跛徇€原酶23是含鐵卟啉的酶。有人認(rèn)為銅可交替進(jìn)行氧化和還原，把電子傳遞給亞硝酸鹽。業(yè)已證明，NO-還原需要ATP。硝酸鹽還原過程中需要消耗H+，同時伴隨產(chǎn)生OH-。其總反應(yīng)式如下：2NO-+8H++8e-fNH+2HO+OH-所產(chǎn)生的OH-，一部分用于代謝，一部分排出體外，以保持細(xì)胞內(nèi)pH值基本不變。根排出的OH-可使根際土壤變堿或營養(yǎng)液pH值上升，這就是施用硝態(tài)氮肥后會使局部環(huán)境變堿的原因所在。據(jù)測定，植物吸收NO-和排出體外的OH-量大約是10：1。3亞硝酸還原酶存在于葉綠體中，所以亞硝酸的還原首先取決于光照。根系中亦能還廓。-，根內(nèi)的2亞硝酸還原酶存在于前質(zhì)體中。前質(zhì)體內(nèi)存在戊糖磷酸途徑的酶系統(tǒng)，可產(chǎn)生NADPH，能用于NO-的還2原。在正常條件下，完整植株中很少有NO-積累，估計是因?yàn)橹仓牦w內(nèi)亞硝酸還原酶含量比硝酸還原酶高得多，亞硝酸還原過程速率比硝酸還原過程快的緣故。大多數(shù)植物不論在根部還是在地上部都能進(jìn)行硝酸鹽還原。在各部位進(jìn)行還原所占的比例決定于各種因子：（1）硝酸鹽供應(yīng)水平：通常當(dāng)外界硝酸鹽供給水平低而吸收量少時，主要在根部還原。當(dāng)硝酸鹽供應(yīng)水平較高時，隨著硝酸鹽吸收數(shù)量的增加，NO-運(yùn)往地上部的數(shù)量也不斷增加，因此地上部還原的數(shù)量也明顯提高，甚至以地上部還原為主。根系中NO-的還原需要大量碳水化合物，而這些碳水3化合物需要從地上部運(yùn)輸進(jìn)入根部，這是根中不能大量還原NO-的主要原因。（2）植物種類：木本植物3根部進(jìn)行硝酸鹽還原的能力通常較一年生草本植物強(qiáng)，這主要是受生物學(xué)特性的影響。在一年生植物中，根部還原NO-的能力按以下次序遞減：油菜〉大麥〉向日葵〉玉米〉蒼耳。蒼耳幾乎全部在葉片中3同化硝酸鹽，這類植物根部不存在硝酸還原酶的活性。番茄主要在綠色部分，小麥大約40%在根部，豌豆主要在根部同化。在豆科植物中，根部還原硝酸鹽的比例（與葉部相比）按以下次序減少：羽扇豆〉鷹嘴豆〉豌豆〉三葉草〉大豆。（3）溫度：溫度升高，酶的活性增加，所以可提高根中還原NO-的比例。3例如番茄在13oC時，對硝酸鹽的吸收速度很快，但還原速率很慢；當(dāng)溫度達(dá)至＞21oC時，對硝酸鹽的吸收和還原速率均十分迅速。（4）植株年齡：在根中還原的比例，隨苗齡的增加而提高。比較幼嫩植株正在擴(kuò)展的幼葉、幼根和根尖，其硝酸還原酶的活性最大；而較老植株，其酶的活性則明顯下降。（5）陪伴離子：若當(dāng)伴隨的陽離子是K+，則K+和NO-一起迅速運(yùn)輸?shù)降厣喜?，因此在根部硝酸還原相應(yīng)地較低；反之，當(dāng)伴隨的陽離子是Ca2+或Na+時，根部的硝酸還原作用就相當(dāng)高。同時還原作用還受礦質(zhì)養(yǎng)分尤其是Mo、Mn、Fe的影響較明顯，當(dāng)植物體內(nèi)缺乏這些元素時，硝酸鹽積累而不易還原。（6）光照：在根部還原硝酸鹽需要大量的碳水化合物，這無疑是限制根系硝酸還原能力的因素之一。在綠色葉片中，光合強(qiáng)度與NO-還原之間存在著密切的相關(guān)性。試驗(yàn)表明，葉片中NO3-N的還原有明顯的晝夜性。光照的影響主要反映在碳水化合物的數(shù)量上，而實(shí)質(zhì)上是能量供應(yīng)問題。降低光照時，硝酸還原酶活性下降。當(dāng)恢復(fù)強(qiáng)光照時，酶的活性提高。在低光照的溫室中，往往硝酸還原作用很差，植物體內(nèi)NO--N的濃度往往可高出好幾倍。種植在溫室或塑料大棚中的蔬菜，尤其是菠萊，這一現(xiàn)象十分明顯。硝3酸鹽在植物體內(nèi)過多時，儲存于液泡中，對植物本身無毒害。但飼料、蔬菜等作物中含過量的硝酸鹽，在供家畜和人食用時則是有害的。氨的同化植物根系吸收的NH+，在根細(xì)胞中很快同化為氨基酸，然后再向地上部運(yùn)輸，很少以NH+的形式直接送往地上部。根系吸收的銨或由硝酸鹽還原形成的氨和分子氮固定產(chǎn)生的氨，首先立即與4呼吸作用所產(chǎn)生的a-酮戊二酸（NH的最初受體）結(jié)合形成谷氨酸，再通過氨基轉(zhuǎn)移作用形成各種氨基酸。當(dāng)體

內(nèi)NH較多時，在酰胺合成酶的催化下，NH與氨基酸化合形成酰胺。具體同化過程分為以下幾個途徑：（1）谷氨酸脫氫酶（GDH）途徑：早期的研究認(rèn)為，植物體內(nèi)NH3的最初受體是a-酮戊二酸，在谷氨酸脫氫酶的作用下，NH與a-酮戊二酸結(jié)合形成谷氨酸，是植物體內(nèi)氨同化的主要途徑之一。包括兩個步驟，第一步是NH與a3-酮戊二酸直接結(jié)合形成a-亞氨基谷氨酸，第二步是在還原態(tài)NADH存在條件下，由谷氨酸脫氫酶催化形成谷氨酸。反應(yīng)式如下：2COOHH2H2HjNHHO22H2H2COOHCOOHH2H2HjNHHO22H2H2COOHa-酮戊二酸COOHa-亞氨基谷氨酸COOH谷氨酸除此之外，其它途徑還有nh3與草酰乙酸、延胡索酸、丙酮酸等結(jié)合形成天門冬氨酸和丙氨酸等。3天門冬氨酸脫氫酶草酰乙酸+NH3■*天門冬氨酸3天門冬氨酸脫氫酶延胡索酸+NH?*天門冬氨酸3丙酮酸+NH^氫^丙氨酸3目前研究認(rèn)為，谷氨酸脫氫酶主要位于植物根和葉細(xì)胞的線粒體中，對NH3的親和力低（K值高），需要較高濃度的NH+才能完成上述反應(yīng)。在一般情況下，細(xì)胞內(nèi)氨濃度過高則是光合磷酸化解偶聯(lián)，所4以這一途徑不可能是氮素同化的主要途徑。但是當(dāng)介質(zhì)中NH+高，植物體內(nèi)NH+積累時，谷氨酸脫氫酶44途徑對于解氨毒可能有重要作用。（2）谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶途徑（即GOGAT途徑）：氨的同化可在根、根瘤和葉部進(jìn)行，在多數(shù)情況下參與同化的關(guān)鍵酶是谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶（GOGAT途徑）。這兩種酶在根部、葉綠體和固氮微生物中均有發(fā)現(xiàn)。谷氨酰胺合成酶直接催化谷氨酸與氨發(fā)生反應(yīng)，生成谷氨酰胺，其反應(yīng)如下：2CH2+HO2CO—NH2谷氨酰胺[OOHHf—NH2CH2+CH2COOH谷氨酸2CH2+HO2CO—NH2谷氨酰胺谷氨酰胺合成酶對氨的親和力很高（K值低），所以即使在氨濃度很低時，也能與氨結(jié)合。葉綠體中谷氨酰胺合成酶的存在，保證了由亞硝酸還原酶形成的NH濃度維持在很低的水平，不至使光合磷酸化發(fā)生解偶聯(lián)作用。3谷氨酰胺合成后，與a-酮戊二酸反應(yīng)，在谷氨酸合成酶的作用下，生成2分子的谷氨酸。其反應(yīng)式如下：COOHCOOHCOOHCOOH

HC—NH2C=O1COOHCOOHCOOHCOOHHC—NH2C=O11CH12+1CH12CH2fH21CO—NHCOOH谷氨酰胺a-酮戊二酸鐵氧還蛋白HC—NH2e-+2H+2*CH+谷氨酸合成酶I2CH2COOH谷氨酸Hf—H2NCHI2「H2COOH谷氨酸（3）氨基轉(zhuǎn)移作用：在轉(zhuǎn)氨酶的催化下，將一種氨基酸的氨基轉(zhuǎn)移到另一種酮酸的酮基上，形成一種新的氨基酸，這個作用稱作氨基轉(zhuǎn)移作用。是氨基酸形成的另一途徑。轉(zhuǎn)氨酶以磷酸毗哆醛為輔基。作為-NH的供體主要是上述形成的谷氨酸，由谷氨酸通過氨基轉(zhuǎn)移作用，可形成17種不同氨基酸。2例如谷氨酸與草酰乙酸反應(yīng)，形成a-酮戊二酸和天門冬氨酸。反應(yīng)式如下：COOHICOOHICOOH|COOH|1Hf—NHC=oC=O121谷草轉(zhuǎn)氨酶-[CH+CH■CH+|2|2|2CH2COOHCH21COOH1COOH谷氨酸草酰乙酸a-酮戊二酸COOHIHC—HN2CHI2COOH天門冬氨酸除主要是谷氨酸外，還有其它氨基酸如天門冬氨酸、丙氨酸等也可以產(chǎn)生轉(zhuǎn)氨基作用。這樣氮在植物體內(nèi)就可以形成各種氨基酸。（4）酰胺的形成：當(dāng)植物體內(nèi)氨濃度較高時，不僅能形成較多的各種氨基酸，進(jìn)而縮合成蛋白質(zhì)；還能在酰胺合成酶的催化下，NH與谷氨酸、天門冬氨酸化合形成谷氨酰胺和天門冬酰胺。酰胺合成酶分別為谷氨酰胺合成酶和天門冬酰胺合成酶，它們被金屬輔SMg2+所催化，還需ATP參與。反應(yīng)式如下:[OOHHC—NH2+CHI2[OOHHC—NH2+CHI2COOH天門冬氨酸NH3ATPADP+P天門冬酰胺合成

酶COOH#c—nh2CHI2CO—NH2天門冬酰胺HO酰胺的形成在植物體內(nèi)具有重要意義：①是植物體內(nèi)氨貯存的一種形式；②可以消除游離氨積累過多而引起的氨毒作用；③參與蛋白質(zhì)的合成，也是植物體內(nèi)各種氮化合物轉(zhuǎn)運(yùn)的形態(tài)。尿素的同化尿素分子能被植物的根和葉部所吸收，但它被同化的機(jī)理尚不清楚。目前關(guān)于尿素被同化的途徑有兩種見解。大多數(shù)人認(rèn)為，尿素分子進(jìn)入根部細(xì)胞內(nèi)，必須通過根部脲酶分解產(chǎn)4NH和CO,進(jìn)而形成氨基酸和酰胺，或原樣不變地運(yùn)輸?shù)街仓甑厣喜繀⑴c同化。究竟尿素是在根部還是運(yùn)輸?shù)降厣喜客@多少取決于根部脲酶存在與否，它顯然是由植物種類特性所決定。脲酶在不同植物中廣泛分布，在植株的葉、根和莖部均有發(fā)現(xiàn)，一般生長活躍組織中的脲酶活性較衰老組織中的強(qiáng)。脲酶的分子量約為480000，由6個相同的亞基所組成，鎳似乎是某些植物中脲酶活性部位的組成成分。有人曾發(fā)現(xiàn)脲酶往往是一種誘導(dǎo)酶，這一事實(shí)使適于葉面噴施的尿素更受到重視。但氨會抑制脲酶的活性，因此，水解過程中所產(chǎn)生的氨必須盡快轉(zhuǎn)化，否則會影響脲酶的活性和尿素的水解速率。但另一種見解認(rèn)為不經(jīng)脲酶作用而被直接同化。一些研究者發(fā)現(xiàn)，在某些作物體內(nèi)并沒有脲酶存在，如麥類、黃瓜、萵苣、馬鈴薯等，但它們卻都能很好地吸收尿素。他們認(rèn)為尿素可與磷酸作用直接轉(zhuǎn)化為氨甲酰磷酸，而后再與鳥氨酸結(jié)合形成瓜氨酸，瓜氨酸又再經(jīng)間接轉(zhuǎn)化形成精氨酸。尿素通過這一途徑可進(jìn)入鳥氨酸代謝。鳥氨酸是一種非蛋白態(tài)的氨基酸，但它在植物體中似乎普遍存在。其反應(yīng)簡單表示如下：尿素十磷酸一氨甲酰磷酸；氨甲酰磷酸十鳥氨酸一瓜氨酸；瓜氨酸一一精氨酸尿素同化的特點(diǎn)是：對植物呼吸作用的依賴程度不大，而主要受尿素濃度的影響。植物吸收尿素的速率比吸收NH,-N時低，但是尿素濃度過高時，能透入蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)中，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的氫鍵，使蛋白質(zhì)變性。蛋白質(zhì)的合成蛋白質(zhì)是由各種氨基酸以肽鍵結(jié)合的方式形成的，酰胺也可參與形成蛋白質(zhì)。組成蛋白質(zhì)的氨基酸一般有20多種，其結(jié)合方式是一種氨基酸的氨基與另一種氨基酸的羧基結(jié)合形成鏈狀化合物稱為肽，許多氨基酸以這種方式結(jié)合形成多肽。蛋白質(zhì)是由100多個單個氨基酸組成的多肽，它們的排列順序取決于DNA分子中攜帶的遺傳信息，遺傳信息先轉(zhuǎn)錄到mRNA上，再由mRNA轉(zhuǎn)譯為多肽鏈中的氨基酸順序，最后多肽鏈從多聚核糖體的復(fù)合體上釋放，合成蛋白質(zhì)。植物體內(nèi)蛋白質(zhì)合成的主要場所是細(xì)胞質(zhì)中的核糖體，其次還有葉綠體內(nèi)的核糖體。在植物體內(nèi)，蛋白質(zhì)不僅有合成，而且同時存在著分解，其分解產(chǎn)物主要是氨基酸。這兩個過程之間的動態(tài)平衡取決于各種因素，包括生長發(fā)育時期、庫-源關(guān)系和營養(yǎng)狀況。一般地，在幼嫩組織中合成速率大于分解，但在衰老組織中分解大于合成。蛋白質(zhì)氨基酸

合成四、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和酰胺態(tài)氮的營養(yǎng)特點(diǎn)（一）銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的營養(yǎng)作用比較從生理角度來看，銨態(tài)氮和硝態(tài)氮都是植物良好的氮源，都能被植物很好地吸收利用，但二者的存在狀態(tài)、吸收、運(yùn)輸、同化過程等不盡相同°NO-N是陰離子，呈氧化態(tài)；NH-N是陽離子，呈還原態(tài)，二者含氧不同，所帶的電荷性質(zhì)也不同，因此對植物的營養(yǎng)作用有所不同。但不能簡單地判定那種形態(tài)好與不好，因?yàn)槎叩姆市Ц叩团c下列因素有關(guān)。作物種類雖然各種作物都能吸收利用這兩種形態(tài)的氮源，但形態(tài)不同，作物的反應(yīng)并不一樣。水稻是典型的喜銨態(tài)氮作物，施用銨態(tài)氮肥較硝態(tài)氮肥效果好。因?yàn)樗居酌绺鶅?nèi)缺少硝酸還原酶，所以對硝態(tài)氮不能很好的利用。只有把水稻培養(yǎng)在硝酸鹽溶液中，經(jīng)過一段時間的誘導(dǎo)，才能逐步產(chǎn)生硝酸還原酶。即使如此，其肥效仍不及銨態(tài)氮肥。因?yàn)樗臼翘幱谘退疇顟B(tài)下生長的作物，硝態(tài)氮在水田中易流失，并易發(fā)生反硝化作用。薯類作物如含甘薯、馬鈴薯等也是喜銨作物，碳水化合物較多，有利于銨態(tài)氮合成有機(jī)含氮化合物，因此表現(xiàn)為對銨態(tài)氮有較強(qiáng)的忍耐能力。喜銨態(tài)氮作物施用銨態(tài)氮肥的效果比硝態(tài)氮肥好。煙草、甜菜、菠菜、小麥、玉米、棉花、向日葵等是喜硝作物，施用硝態(tài)氮肥較銨態(tài)氮肥效果好，但在多雨和灌溉地區(qū)，硝態(tài)氮易淋失。其中煙草是典型的喜硝作物，對硝態(tài)氮的反應(yīng)較好。硝態(tài)氮有利于煙草體內(nèi)形成大量的有機(jī)酸，特別是促進(jìn)檸檬酸和蘋果酸的積累，這能夠增強(qiáng)煙葉的燃燒性。許多小粒種子如小麥，因種子中碳水化合物含量少，忍受銨態(tài)氮的能力很小，而對硝態(tài)氮的吸收利用能力較高。甜菜是喜鈉作物，施用硝酸鈉的效果為最好。多數(shù)蔬菜作物是喜硝作物。有些作物不同生育期對兩種氮源的反映不同，如番茄在營養(yǎng)生長期施用銨態(tài)氮肥效果好，而在生殖生長期施用硝態(tài)氮肥效果好。環(huán)境條件從生理角度來看，NO3-N和NH「N都是植物良好的氮源。但在不同的環(huán)境條件（特別是介質(zhì)pH）下，同種植物對NO-N和NH-N的吸收量不同。試驗(yàn)證明，在不同pH條件下，作物對NO-N和NH-N的吸收量存在3434著明顯差異（表6-3）。pH較低時有利于硝態(tài)氮的吸收，pH較高時有利于銨態(tài)氮的吸收。在大多數(shù)耕地和石灰性土壤中，礦質(zhì)氮以硝態(tài)氮占優(yōu)勢，所以硝態(tài)氮通常被認(rèn)為是植物吸收利用的主要氮素形態(tài)。在水田和酸性土壤中，硝化作用受抑制，土壤有效氮以銨態(tài)氮占優(yōu)勢，植物吸收以銨態(tài)氮為主。表6-3小麥各生育期從不同pH營養(yǎng)液中累積吸收NO3-N和NH4-N的數(shù)量（何文壽等，1998）34pHNO-NNH-N3（mg.株-1）45.049.330.26.547.844.78.025.647.5但在施肥實(shí)踐中往往存在陪伴離子問題，會影響NO-N和NH-N的吸收比例，所以田間試驗(yàn)結(jié)果與營養(yǎng)液水培試驗(yàn)結(jié)果不盡一致。只有在水培條件下，采用3嚴(yán)格調(diào)整溶液酸堿度或經(jīng)常更換溶液的方法才能獲得正確的結(jié)論。（二）尿素態(tài)氮的營養(yǎng)特點(diǎn)尿素屬酰胺態(tài)氮，為有機(jī)物，中性肥料，分子體積小，容易透過細(xì)胞膜而進(jìn)入細(xì)胞，用作根外追肥效果很好。尿素分子能被植物的根和葉部直接吸收，但它被同化的機(jī)理尚不清楚，目前僅有上述兩種見解。五、植物氮素缺乏與過多的癥狀（一）植物缺氮癥狀①蛋白質(zhì)合成受阻，導(dǎo)致蛋白質(zhì)和酶的數(shù)量下降，細(xì)胞分裂減少，細(xì)胞小而壁厚，生長緩慢，植株矮小；②葉綠素含量降低，葉片綠色轉(zhuǎn)淡；嚴(yán)重缺氮時，葉色變黃；③植物體內(nèi)的氮化合物有高度的移動性，能從老葉轉(zhuǎn)移到幼葉，所以缺氮癥狀通常先從老葉開始，逐漸擴(kuò)展到上部幼葉。這與受旱葉片變黃不同，干旱使上下葉片同時變黃。有些作物如番茄和某些玉米品種，缺氮時由于體內(nèi)花青甙的積累，其葉脈和葉柄上出現(xiàn)深紫色。（二）氮素過多癥狀氮素過多使植株體內(nèi)蛋白質(zhì)和葉綠素大量形成，營養(yǎng)體徒長，葉色濃綠，葉面積增大而互相遮蔭，影響通風(fēng)透光。纖維素、木質(zhì)素等合成減少，莖稈嫩弱，容易倒伏，且易遭病蟲害危害。作物貪青晚熟，籽粒不飽滿。蘋果樹體內(nèi)氮素過多，則枝葉徒長，不能充分進(jìn)行花芽分化，果實(shí)著色不良，延遲成熟。六、氮對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響（一）氮素對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響氮與根系生長壯苗先壯根，根深才能葉茂。根系發(fā)育不良，直接影響地上部生長。氮素供應(yīng)正常，能促進(jìn)根系的生長發(fā)育，增加次生根條數(shù)、根重和根系活力。如小麥?zhǔn)┳慊蕦ε嘤龎迅浅Ｖ匾手械视昧繎?yīng)占總施氮量的60%，才能保證壯根。氮與營養(yǎng)生長氮素營養(yǎng)的狀況，直接影響到禾谷類作物營養(yǎng)體的生長與發(fā)育。氮素供應(yīng)充足，葉面積增大，葉綠素含量增加，光合效率提高，葉片光合功能期延長，干物質(zhì)積累增加。氮與激素平衡植物激素的合成與氮的供應(yīng)有密切關(guān)系，如細(xì)胞分裂素是一種含氮的雜環(huán)化合物，當(dāng)?shù)毓?yīng)正常時，能促進(jìn)細(xì)胞分裂素的合成。氮與產(chǎn)量形成氮素供應(yīng)水平影響禾谷類作物產(chǎn)量及其三大構(gòu)成因素，在作物生長前期，氮素供應(yīng)充足，可以提高畝穗數(shù)和穗粒數(shù)，增加每穗小穗數(shù)和穗長；在作物生長后期，氮素供應(yīng)充足，可延長光合作用時間，有利于光合產(chǎn)物向籽粒中運(yùn)轉(zhuǎn)和積累，從而增加粒重，提高產(chǎn)量。（二）氮肥對作物品質(zhì)的影響禾谷類作物氮肥供應(yīng)正常，可提高小麥等禾谷類作物籽粒中蛋白質(zhì)含量、賴氨酸和面筋含量以及沉淀值，從而提高籽粒的營養(yǎng)價值和改善面包的烘烤品質(zhì)。其中籽粒中蛋白質(zhì)含量是產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，在作物生長后期，追施氮肥可提高籽粒蛋白質(zhì)含量。油料作物油料作物的品質(zhì)指標(biāo)主要是油脂。在低氮水平下，種子產(chǎn)量較低，但含油率較高；在高氮水平下，雖含油率較低，但由于粒重增加，種子產(chǎn)量和油脂產(chǎn)量均較高。因此，適量施用氮肥有利于提高油籽產(chǎn)量和改善其品質(zhì)。纖維作物棉花的品質(zhì)指標(biāo)主要是纖維長度、纖維細(xì)度（麥克隆讀數(shù)）和衣分率等。適量施用氮肥能改善纖維長度和細(xì)度，但過量施氮反而會影響其品質(zhì)。蔬菜作物和果樹蔬菜品質(zhì)包括商品品質(zhì)、食用品質(zhì)和工藝品質(zhì)，適量施用氮肥，在不同程度上會改善上述品質(zhì)。但過量施用氮肥，會增加葉菜類作物體內(nèi)非蛋白質(zhì)氮含量，會導(dǎo)致硝酸鹽含量的積累，危害人體健康。蔬菜作物中硝酸鹽含量已作為評價其食用品質(zhì)的重要指標(biāo)。過量施用氮肥會減少塊根和塊莖作物中淀粉的積累，使產(chǎn)量和品質(zhì)均下降。水果的品質(zhì)除了果實(shí)大小、顏色以外，維生素含量、糖/酸比、耐貯性等也是重要品質(zhì)指標(biāo)。優(yōu)質(zhì)水果應(yīng)維生素含量高，糖/酸比適宜（約為5:1），耐貯性好。適量施用氮肥，可提高產(chǎn)量，果實(shí)中果汁、維生素C、全糖量、糖/酸比均有提高；但過量施用氮肥，不僅產(chǎn)量降低，而且品質(zhì)下降，口感變差。有機(jī)肥料和氮磷鉀肥配合施用，可明顯改善水果品質(zhì)。第二節(jié)氮肥的種類、性質(zhì)與施用根據(jù)氮肥中氮素化合物的形態(tài)分為銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥和酰胺態(tài)氮肥三類。一、銨態(tài)氮肥凡氮肥中氮素以NH4+或NH3形態(tài)存在的均屬銨態(tài)氮肥（ammoniumnitrogenfertilizer）。根據(jù)氮肥中銨的結(jié)合穩(wěn)定程度不同，又可分為揮發(fā)性氮肥和穩(wěn)定性氮肥，前者有液氨、氨水和碳酸氫銨，后者有硫酸銨和氯化銨等。銨態(tài)氮肥具有的共同特性：銨態(tài)氮容易被土壤膠體所吸附，容易氧化為硝態(tài)氮，在堿性環(huán)境中氨容易揮發(fā)損失，高濃度銨態(tài)氮對作物容易產(chǎn)生毒害，作物過量吸收銨態(tài)氮對鈣、鎂、鉀的吸收有一定抑制作用。（一）液氨液氨（叫，liquid皿河泊是由合成氨直接加壓經(jīng)冷卻、分離而成的一種高濃度液體氮肥。含氮8溢％，呈堿性反應(yīng)，化學(xué)分子式為叫，比重°.63，沸點(diǎn)為f.&C，冰點(diǎn)為-77.80C，臨界蒸汽壓為111.5atm。在常溫常壓下呈氣態(tài)，加壓至17-20atm時才呈液態(tài)，故需貯存于耐壓的容器中。液氨施入土壤后，立即氣化為氨。一部分溶于水中，形成氫氧化銨而被土壤膠體吸附；一部分以NH形式存在，可以被帶有負(fù)電荷的粘粒和有機(jī)質(zhì)表面所吸附，但容易揮發(fā)損失。這與土壤質(zhì)地、水分含量和施入土壤深度有關(guān)，對于粘質(zhì)土壤和水分含量較多的土壤，液氨的揮發(fā)損失較少；而砂質(zhì)土壤和水分含量較少的土壤，施入的液氨長時間以NH3形態(tài)存在，容易揮發(fā)損失。一般在粘質(zhì)土壤施入深度至少在12-15cm，在砂質(zhì)土壤起碼在15-18cm。液氨一般作基肥于播前施用，有條件地區(qū)可在秋季結(jié)合秋翻深施，這樣對來年春播作物不致引起傷害。施用量以75kg.hm-2為宜，施肥行距約為15-30cm，以利其隨土壤水分向行間擴(kuò)散，提高利用率。必要時液氨也可作追肥用。在美國、澳大利亞和西歐一些國家，液氨直接利用于土壤施用，在世界大多數(shù)其他一些國家中，液氨很少消費(fèi)于直接施用，而是利用它生產(chǎn)其他肥料和作為工業(yè)上使用。一般采取專用機(jī)具深施入土，施用深度根據(jù)土壤質(zhì)地，含水量及其用量而定，施入土層15cm以下，即可明顯減少甚至避免氨的揮發(fā)。在土壤含水量低、質(zhì)地輕或施肥量大時，應(yīng)適當(dāng)增加施肥深度。施用液氨要注意安全，防止與皮膚接觸，并嚴(yán)禁接近明火。（二）氨水

制作氨水(ammoniawater)是合成氨導(dǎo)入水中而制成。2.性質(zhì)氨水(NH3?nH2O)是氨的水溶液，1升水中能溶解0.515kg氨氣，為無色或淡黃色液體，比重0.924-0.942,蒸汽壓為j/10atm；(2)農(nóng)用氨水一般含氨15%-20%，含氮12.4%-16.5%；(3)極易揮發(fā)：氨在水中呈不穩(wěn)定的結(jié)合狀態(tài)，其中主要為氨分子的水合物，少量氨與水化合形成氫氧化銨，故氨水的化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，極易揮發(fā)，并有特殊的刺激氨味。為減少氨的揮發(fā)損失，在氨水中通入co2,制成碳化氨水。反應(yīng)式如下：24NH.nHO+3HO—NHOH+(NH)CO+NHHCO322442343(4)氨水呈堿性反應(yīng)，pH在10以上，有很強(qiáng)的腐蝕性。對銅、鋁、鐵等金屬材料有腐蝕性，在貯存運(yùn)輸時必須選擇適合的容器。(5)刺激性：氨水中的氨氣對人眼和呼吸道等粘膜有強(qiáng)烈的刺激性，必須注意安全。施用技術(shù)可作基肥和追肥，不能作種肥，基肥必須深施覆土，一般應(yīng)在10cm以下，以減少揮發(fā)損失。作追肥應(yīng)先加水稀釋50-100倍，在清晨或傍晚氣溫低時潑澆，謹(jǐn)防燒苗。也可隨灌溉水施入，但必須要混合均勻。(2)氨水使用的關(guān)鍵是防止氨的揮發(fā)和灼傷作物。碳酸氫銨制作碳酸氫銨(ammoniumbicarbonate)簡稱碳銨(NH4HCO3),是由氨水吸收叫后，經(jīng)碳化、離心和干燥制成的產(chǎn)物。碳銨制造過程簡單、投資少，適合縣級小氮肥廠生產(chǎn)，在我國目前氮肥生產(chǎn)中，仍占有重要地位。碳銨生產(chǎn)線的建立，對我國早期氮肥工業(yè)的發(fā)展起了積極作用。在60-70年代，其產(chǎn)量約占我國氮肥總量的一半以上，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量做出了貢獻(xiàn)。但由于碳銨的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，表現(xiàn)為氮肥利用率不高，今后必將逐步為含氮量高、穩(wěn)定性好的氮肥品種所取代。性質(zhì)(1)碳銨含氮量較低，為17%左右。碳銨純品含氮17.7%,因在生產(chǎn)過程中含有水分和某些雜質(zhì)，實(shí)際含氮量為16.5%-17.5%,其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表6-4。(2)白色細(xì)粒結(jié)晶，易溶于水，溶解度為20g/100g水(200C),為速溶性氮肥。其水溶液呈堿性，pH8.2-8.4。(3)干燥的碳酸氫銨在常溫下基本穩(wěn)定，當(dāng)溫度升高而濕度大時，容易吸濕分解，有強(qiáng)烈的氨臭味，且易潮解結(jié)塊，這給貯存、運(yùn)輸和施用都帶來一定的問題。其反應(yīng)如下：NHHCO—NHf+C0f+H043322影響碳銨揮發(fā)的主要因素是溫度和濕度。當(dāng)溫度在10-20°C之間時，碳銨分解緩慢，基本穩(wěn)定；當(dāng)溫度超過30C時，碳銨大量分解。當(dāng)含水量小于0.5%時，呈干燥碳銨，在常溫下不易揮發(fā)；而當(dāng)含水量達(dá)5%左右時，分解速率加快，揮發(fā)損失量大，故應(yīng)貯存在陰涼、干燥和低溫處。項(xiàng)目_指標(biāo)濕碳酸氫銨項(xiàng)目_指標(biāo)濕碳酸氫銨干碳酸氫銨優(yōu)等品一竺耳等品合格品氮含量(N%)317.217.116.817.5水分(HO%)W3.03.55.00.5注：優(yōu)等品和一等品必須含添加劑在土壤中的轉(zhuǎn)化碳銨施入土壤后很快溶解于水，在土壤溶液中解離為NH:和HC0-離子，NH:能被土壤膠體所吸附，而HC0-主要存在于土壤溶液中。在分解時可能形成一部分氨分子，但能滲入各處土粒表面水膜，形成3銨離子而被土粒吸附。因此，碳銨與其它銨態(tài)氮肥如硫酸銨和氯化銨相比，其中的銨更易被土粒吸附。室內(nèi)模擬試驗(yàn)表明，如以碳銨被土粒的吸附量為100%，則硫酸銨、氯化銨的吸附量分別為86%和78%,明顯低于碳銨，這就是碳銨深施不易流失，能提高肥效的主要原因。碳銨分解產(chǎn)生的NH+和HC0-離子43都能被作物吸收利用，提供作物氮素和碳素營養(yǎng)，在土壤中不殘留任何有害副成分，長期施用對土壤性質(zhì)無不良影響?？梢姡间@只要施用得法，其肥效與硫酸銨、尿素相近。施用技術(shù)碳銨適用于各種土壤和大部分作物，可作基肥和追肥，但不宜作種肥或在秧田施用。如作種肥，必須與種子隔開，否則會影響種子發(fā)芽和幼苗生長。碳銨無論在水田或旱田施用，均應(yīng)基(底)肥深施(6-lOcm)、追肥集中(溝、穴)施，施后立即嚴(yán)密覆土，以防氨的揮發(fā)損失，這是施用碳銨的關(guān)鍵技術(shù)。為了克服碳銨容易吸濕和揮發(fā)的缺點(diǎn)，近年來將碳銨粉肥制成粒肥或球肥，均能提高肥效。試驗(yàn)表明，碳銨粒肥深施是減少氮素?fù)p失，提高肥效的有效措施。據(jù)中國科學(xué)院南京土壤研究所試驗(yàn)結(jié)果，每公頃施用450kg粒肥和施675-900kg粉肥的產(chǎn)量相接近，每公斤粒肥比每公斤粉肥增產(chǎn)1-1.2kg稻谷?？梢姡钐间@的用量比粉狀大為減少。粒肥作追肥時，施肥時間應(yīng)適當(dāng)提前。碳銨應(yīng)選擇在低溫季節(jié)或一天中氣溫較低的早晚施用，可顯著減少揮發(fā)和提高肥效。對于果樹、蔬菜和經(jīng)濟(jì)作物施肥，可在早春、深秋及冬季施用碳銨，這樣可大大提高碳銨肥效。對一年生大田作物，應(yīng)盡量將碳銨放在早春低溫時作基肥施用，而將其它性質(zhì)較穩(wěn)定的氮肥品種作中后期追肥。硫酸銨硫酸銨(ammoniumsulfate)簡稱硫銨［(NH)SO］，中國農(nóng)民曾稱之謂“肥田粉”。是最早進(jìn)行肥效試驗(yàn)、生產(chǎn)和使用的化學(xué)氮肥品種。通常作為標(biāo)準(zhǔn)氮肥相對折算其它氮肥用量。由于在生產(chǎn)時要消耗大量硫酸，且含氮(N)量較低，隨著尿素、碳酸氫銨等氮肥品種的發(fā)展，所以硫酸銨在世界氮肥總產(chǎn)中的比例已逐年下降。目前，世界硫銨的使用量約占氮肥總量的10%以下，中國所占比例更低。在南美洲因經(jīng)濟(jì)作物和旱地作物占有重要地位，硫酸銨仍然是一種重要的氮肥。制作由氨與稀硫酸化合而成，反應(yīng)式為：2NH+HSOf(NH)SO+Q(反應(yīng)熱)。工業(yè)制造硫銨的方法主要有兩種：一是稀硫酸與合成氨中和法；二是用稀硫酸吸收焦?fàn)t中的“回收氨”，通過用硫酸洗滌焦?fàn)t氣或煤氣中的氨，制取硫酸銨。理化性質(zhì)硫酸銨含N20.5%-21%，含S24%0純品為白色細(xì)粒結(jié)晶，商品硫銨因含有少量雜質(zhì)而分別略帶灰白、黃、粉紅等雜色，由煉焦廠回收氨制成的硫銨含有少量硫氰酸鹽(NHCNS)，為青綠色結(jié)晶。晶形程度因生產(chǎn)工藝不同而異，有粉狀(微晶)、顆粒狀、針狀和小柱狀等。硫酸銨易溶于水，溶解度為75kg/100kg(20oC)，水溶液呈微酸性。吸濕性小，不易吸濕結(jié)塊，有良好的物理性狀，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下存放不揮發(fā)、不分解，便于貯存和施用。當(dāng)空氣濕度大時，也會吸濕結(jié)塊，貯存時應(yīng)置于陰涼干燥處。與所有銨態(tài)氮肥一樣，遇堿性物質(zhì)會引起氨的揮發(fā)損失。我國硫酸銨的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表6-5。表6-5我國硫酸銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB535-1995)項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品外觀白色結(jié)晶，無可見機(jī)械雜質(zhì)無可見機(jī)械雜質(zhì)氮含量(N%，干基)321.021.020.5水分(HO%)W0.20.31.02游離酸(HSO%)W0.030.050.20在土壤中的轉(zhuǎn)化硫酸銨施入土壤后能較快溶于土壤水，在土壤溶液中解離為NH+和S02-離子，NH+能被土壤膠體吸444附，伴隨離子S02-則殘留在土壤溶液中。NH+和S02-離子均能被作物吸收，但由于作物選擇性吸收的444結(jié)果，吸收的NH:大于S02-離子，結(jié)果在土壤中殘留較多的S02-，它與H+結(jié)合成硫酸而使土壤致酸。通過生物選擇性吸收所產(chǎn)生的酸度稱為生理酸性，像硫酸銨這種肥料稱之為“生理酸性肥料”。長期大量施用硫酸銨使土壤酸化的程度，因土壤性質(zhì)而異。在酸性土壤上連續(xù)施用硫銨，由于銨離子的代換作用，使土壤膠體上吸附的氫離子代換下來增加土壤溶液的酸度，導(dǎo)致土壤pH明顯下降。反應(yīng)如下：［土壤膠體］2H+(NH4)2SO4?［土壤膠體］2NH「H2SO4在中性土壤中，硫酸銨與吸附態(tài)鈣作用后生成較多硫酸鈣，使土壤膠體上的Ca并數(shù)量不斷減少，致使土壤結(jié)構(gòu)變得板結(jié)。所以一般認(rèn)為在酸性和中性土壤上長期單獨(dú)施用硫酸銨，會使土壤明顯酸化，結(jié)構(gòu)性變差，所以應(yīng)配合施用石灰和有機(jī)肥料以中和酸度、增加土壤的緩沖性，改良土壤結(jié)構(gòu)，減輕酸害。但石灰與硫酸銨應(yīng)分開施用，以免造成氨的揮發(fā)損失。在石灰性土壤中，含有豐富的碳酸鈣，且土壤呈堿性反應(yīng)，即使長期施用硫酸銨，也不會使土壤變酸。在中性和石灰性土壤中反應(yīng)如下：［土壤膠體］Ca+（NH）SO?［土壤膠體］2NH+CaSOI在石灰性土壤上施用硫銨，其產(chǎn)生的酸性可中和土壤中的游離碳酸鈣，4因而還能提高這類土壤中磷及一些微量元素等養(yǎng)料的有效性。但在石灰性和堿性土壤上施用硫酸銨，容易發(fā)生氨的揮發(fā)損失。（NH）SO+CaCO—2NHf+COf+HO+CaSOI42.4…3、3..2-一24所以在這種土壤上施用硫酸銨要深施覆土，防止氮素?fù)p失。在旱田中，NH+在好氣性硝化細(xì)菌的作用下，氧化形成為硝酸和硫酸，呈現(xiàn)“生物學(xué)酸性”。4（NH）SO+4O—硝化細(xì)尊2HNO+HSO+2HO42423242經(jīng)硝化后，銨態(tài)氮變成硝態(tài)氮，流動性變大。但硝態(tài)氮又可被反硝化細(xì)菌還原為游離氮分子，引起脫氮損失。所以旱田施用硫酸銨，應(yīng)采取深施覆土的方法，以減少養(yǎng)分損失。在水田中，硫酸銨表施易產(chǎn)生硝化和反硝化作用，引起氮素?fù)p失。施用技術(shù)硫酸銨的適用性很廣：①適用于各種作物，特別是在對硫敏感或需硫量大的作物上施用效果尤佳，因它含硫量較高。②適合于一般土壤，因其含有硫，性質(zhì)較碳銨穩(wěn)定，又屬生理酸性氮肥，所以更適用于缺硫或中性和堿性土壤。但對于還原性強(qiáng)的水田一般不宜用硫銨，因?yàn)樵谘退€原條件下，硫酸銨容易引起反硫化作用，形成大量還原性的H2S，如濃度過高，易使水稻根系受害而發(fā)黑。③硫酸銨可作基肥、種肥和追肥。在目前硫酸銨供應(yīng)較少和用量少的情況下，最好用作種肥和追肥。因其物理性質(zhì)良好，特別適于作種肥，但用量不宜過大，小麥一般為75kg.hm-2。用硫酸銨拌種時，保持種子與肥料干燥，混合均勻，隨拌隨播。硫酸銨還可用作水稻等作物蘸秧根，最好和有機(jī)肥料混合后拌種或調(diào)成糊狀蘸秧根，是一種經(jīng)濟(jì)有效的施用方法。硫酸銨屬銨態(tài)氮肥，在水田作底肥時應(yīng)深施，作追肥結(jié)合中耕施用，防止硝化和反硝化。在旱田作基肥和追肥時均應(yīng)深施覆土。（五）氯化銨制作氯化銨（ammoniumchloride）通常為聯(lián)合制堿工業(yè)的副產(chǎn)品，早期的氯化銨主要用作生產(chǎn)干電池、焊接等的工業(yè)原料。隨著聯(lián)合制堿新工藝的成功，在生產(chǎn)大量純堿的同時，可獲得大量成本低廉的氯化銨，因而使部分氯化銨轉(zhuǎn)用于農(nóng)業(yè)。目前氯化銨在歐美各國的使用不廣，在我國用于農(nóng)業(yè)的數(shù)量也很少，主要用在水田。生產(chǎn)氯化銨的方法以聯(lián)合制堿法為主，可同時生產(chǎn)純堿和氯化銨，分為兩個過程：第一是純堿生產(chǎn)：NaCl+NH3+CO2+H2O-fNaHCO31（結(jié)晶）+NH4Cl（母液I）2NaHCO3j———tNa2CO3+CO2f+H2ONHCl（液）+NaCl（固）一—NHCl（固）+NaCl（母液II）此過程又分兩步進(jìn)行。一是先將母液送入冷析結(jié)晶器進(jìn)行冷析結(jié)晶，使之析出一部分氯化銨，二是鹽析結(jié)晶處理，即根據(jù)常溫時氯化銨溶解度比氯化鈉高，而低溫時則相反的特點(diǎn)，于鹽析結(jié)晶器中加入細(xì)食鹽粉，由于產(chǎn)生同離子效應(yīng)，使剩余的氯化銨單獨(dú)結(jié)晶。最后將上述兩步所得的氯化銨合并，經(jīng)離心分離后于65-68oC下干燥，即得成品。理化性質(zhì)氯化銨（NHCl）為白色細(xì)粒結(jié)晶，含N24%-25%，較易溶于水，溶解度為37kg/100kg（200C），其溶解度明顯低于硫酸銨。水溶液略帶咸味，一般呈弱酸性反應(yīng)。物理性質(zhì)較好，粉狀氯化銨的吸濕性一般稍大于硫銨，而小于尿素。當(dāng)含水量大于2%、氣溫為25°C、空氣相對濕度37.7%的條件下，便開始吸濕，溫度升高、或產(chǎn)品中氯化鈉含量增加，吸濕性隨之增加。包裝防濕性能好的粒狀氯化銨，一般不會吸濕。因此，氯化銨包裝要嚴(yán)密，貯存時要通風(fēng)干燥。與硫酸銨一樣，化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，屬于生理酸性肥料。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB2946-82規(guī)定，其質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合下表6-6的規(guī)定要求:表6-6我國氯化銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB2946-1992)丁百1=1指標(biāo)項(xiàng)目優(yōu)等品一竺耳等品合格品總氮含量(N%，干基)325.425.025.0水分含量(HO%)W0.50.71.02鈉鹽含量(Na%)W0.81.01.4粒度（1.0-4.0mm，%）75--松散度(孔徑5.0mm，%)75--注：①水分出廠時檢驗(yàn)結(jié)果。結(jié)晶狀產(chǎn)品必須加防結(jié)塊劑。結(jié)晶狀產(chǎn)品不控制粒度、松散度兩項(xiàng)指標(biāo)。松散度為監(jiān)督抽驗(yàn)項(xiàng)目。每7天進(jìn)行一次，均以出廠檢驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn)，但生產(chǎn)廠必須保證每批出廠產(chǎn)品合格。在土壤中的轉(zhuǎn)化與硫酸銨相似，施入土壤后立即溶于水，在土壤溶液中解離為NH+和C1-,二者均能被作物吸收，4但由于作物選擇性吸收的結(jié)果，吸收的NH+多于C1-，氯離子殘留在土壤中使其致酸，故屬于生理酸性4肥料。在酸性土壤中，氯化銨中NH+與土壤膠體上吸附的H+發(fā)生代換作用，在土壤溶液中形成鹽酸。反4應(yīng)如下：［土壤膠體］2H+2NHCl-［土壤膠體］2NH+2HC144在中性和石灰性土壤中，氯化銨中NH+代替土壤膠體上吸附的Ca2+，形成可溶性的CaC12。反應(yīng)式如下：4［土壤膠體］Ca+2NHCl-［土壤膠體］2NH+CaC1注意：①在酸性土壤中，氯化銨使土壤變酸的程度較硫酸銨嚴(yán)重，故應(yīng)配合施用石灰。②在中性和石灰性土壤中，生成的氯化鈣比硫酸鈣溶解度大，在排水良好的土壤中，氯化鈣易被雨水或灌溉水淋洗掉，造成土壤大量脫鈣，引起土壤板結(jié)。③因C1-對硝化細(xì)菌有抑制作用，故氯化銨在土壤中的硝化作用比硫酸銨慢，NH+能較多的保存在土壤中而不易流失。因此，在水田施用氯化銨比硫酸銨效果好。4因稻田在還原條件下，S02-能被還原為有毒的HS，而C1項(xiàng)0無此毒害作用。42施用技術(shù)可作基肥和追肥，施用方法與硫酸銨基本相同，應(yīng)深施覆土。但用量比硫酸銨少1/5,因它含氮量比硫酸銨高。不宜作種肥和秧田施用，不能和種子接觸，更不能拌種，以免影響種子發(fā)芽和幼苗生長。氯化銨適宜于棉花等纖維作物，有明顯提高產(chǎn)量和纖維品質(zhì)等效果。但對某些忌氯作物如煙草、甜菜、甘蔗、馬鈴薯、甘薯、葡萄、柑桔等不宜施用，因其含有大量C1-，使煙草的燃燒性和香氣等品質(zhì)變劣，甜菜、甘蔗等含糖量減少，馬鈴薯、甘薯等淀粉含量降低，薯塊含水量增多。適用于水田和水澆地，據(jù)全國化肥試驗(yàn)網(wǎng)的結(jié)果，等氮量的氯化銨對水稻的肥效優(yōu)于硫酸銨。但對于沒有灌溉條件的干旱缺雨地區(qū)的旱地以及排水不良的鹽堿地、低洼地最好不用或少用，因氯化鈣在土壤中累積，使土壤溶液濃度增加，鹽分加重，對種子發(fā)芽和幼苗生長不利。二、硝態(tài)氮肥凡肥料中的氮素以硝酸根(NO-)形態(tài)存在的均屬于硝態(tài)氮肥(nitratenitrogenfertilizer)，包3括硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣等。其中硝酸銨兼有NH:和NO-，習(xí)慣上列于硝態(tài)氮肥。硝態(tài)氮肥的共同特點(diǎn)是：易溶于水，溶解度大，在土壤中移動較快「為速效性氮肥；NO-易被植物吸收，是主動吸收，對作物吸收Ca、Mg、K養(yǎng)分無抑制作用；吸濕性強(qiáng)，吸濕后易結(jié)塊，空氣中相對濕度大時，吸水后呈液態(tài)，造成施用上的困難；受熱易分解，放出氧氣，使體積驟增，易燃易爆，貯、運(yùn)中應(yīng)注意安全；是陰離子，土壤膠體對NO-為負(fù)吸附，易隨水流失，水田一般不宜施用；在嫌氣條件下容易發(fā)生反硝3化作用損失氮素；多雨地區(qū)與雨季也要適當(dāng)淺施，以利作物根系吸收。硝酸銨制作硝酸銨（ammoniumnitrate）簡稱硝銨（NHNO），由硝酸和氨化合形成。NH+HNOfNHNO433343性質(zhì)硝酸銨含N34-35%,其中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮各一半，因此兼有銨態(tài)氮肥和硝態(tài)氮肥的特性。為白色細(xì)粒結(jié)晶，含有雜質(zhì)時呈淡黃色，比重為1.73,熔點(diǎn)為169.6°C。極易溶于水，溶解度很大，188kg/100kg（20oC），溶解時有強(qiáng)烈吸熱反應(yīng)，水溶液呈酸性反應(yīng)。目前生產(chǎn)的硝酸銨有兩種形態(tài)，一種是白色細(xì)粒結(jié)晶，吸濕性很強(qiáng)，容易結(jié)塊，當(dāng)空氣濕度大或久存時易潮解成糊狀，施用困難，因此在貯存時應(yīng)注意陰涼干燥；另一種是黃白色球形顆粒，在顆粒表面包一層疏水物質(zhì)（如礦物油、石蠟、硅藻土、石膏、磷灰土粉等）作防潮劑，可大大減少吸濕性，工業(yè)上一般將硝酸銨制成此顆粒。我國硝酸銨的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表6-7和表6-8。表6-7結(jié)晶狀硝酸銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB2945-1989）項(xiàng)目——指標(biāo)優(yōu)等品一竺耳等品合格品總氮含量（N%，干基）334.6水分含量（HO%）W0.30.50.72酸度甲基橙指示劑不顯紅色表6-8顆粒狀硝酸銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB2945-1989）丁百1=1指標(biāo)項(xiàng)目優(yōu)等品一等品合格品總氮含量（N%，干基）334.434.0水分含量（HO%）W0.61.01.5210%硝酸銨溶液pH35.04.0防結(jié)塊添加物（%）0.2-0.5-顆粒平均抗壓強(qiáng)度（N）35粒度(1.0-2.8mm)385松散度38050-具有助燃性和爆炸性。硝酸銨是一種強(qiáng)氧化劑，與易氧化的含碳物質(zhì)（如碳黑、柴油等）緊密接觸時，成為一種爆炸性的混合物。同時硝酸銨的熱穩(wěn)定性差，易發(fā)生熱分解。在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，受熱后則易分解，放出NH3或O2,特別是在高溫下（400C）能分解生成各種氧化氮和水汽，由于體積驟增，易引起爆炸。所以在貯運(yùn)時，嚴(yán)禁與易燃有機(jī)物如柴油、棉花、木材等放在一起。對已受潮結(jié)塊的硝酸銨，可用木棍慢慢敲碎或用水溶化后施用，切忌用鐵錘猛烈重?fù)?，以免發(fā)生爆炸。在土壤中的轉(zhuǎn)化硝酸銨施入土壤后，很快溶解在土壤溶液中，并解離為NH；和NO-，二者均能被作物直接吸收利用。它與土壤膠體的反應(yīng)如下：43［土壤膠體］Ca+2NH4NO3-f［土壤膠體］2NH4+Ca（NO3）2銨離子可被土壤膠體吸附，在土壤中的變化與銨態(tài)氮肥中的nH+相同"而硝酸根不能被土壤膠體吸附，存在于土壤溶液中，流動性大，易隨水移動，而且在水田易發(fā)生反硝化脫氮損失氮素，其肥效相當(dāng)于硫酸銨的50%-70%。硝酸銨是一種無副成分的氮肥，在土壤溶液中解離的NH+和NO-均能被作物吸收，對土壤性質(zhì)沒有不良影響。但必須注意硝態(tài)氮易隨水流失，在水田易流失和發(fā)生反肖化損失氮素，在石灰性土壤上銨態(tài)氮易揮發(fā)損失，因此不宜表施。施用技術(shù)（1）硝酸銨宜作追肥施用，最適合作旱田追肥，且采用少量多次的施用方法，結(jié)合中耕、深施（一般在10cm）覆土。水澆地施硝酸銨后，不宜大水漫灌，以免硝態(tài)氮淋溶損失。硝酸銨不宜在水田施用，因易遭受流失和反硝化損失，其效果往往較差。但如果注意掌握施用時期和方法，在水稻幼穗形成期水層放淺至2-3cm，澆水追施，施后停灌3-4d，再恢復(fù)正常水層，肥效較好。在多雨的地區(qū)和季節(jié)，硝酸銨一般不作基肥。硝酸銨也不宜作種肥施用，因它含氮量高，影響種子發(fā)芽。一般來說，硝酸銨適合于各種植物和大多數(shù)土壤，但在旱田施用的效果好于水田。在旱田施用時應(yīng)特別注意深施覆土，防止氨的揮發(fā)；在水田施用時要注意防止流失和反硝化損失。硝酸銨不能和新鮮有機(jī)物混合堆漚或混施，以免發(fā)生反硝化作用造成氮素?fù)p失。也不能和堿性物質(zhì)混合施用，以免造成氨的揮發(fā)損失。硝酸鈉制作硝酸鈉(sodiumnitrate)有天然礦產(chǎn)和人工制造兩種。天然硝石主要分布在南美的智利，故又稱智利硝石。從智利巨大礦床中開采出來的天然產(chǎn)品，一般含NaNO315%-70%，還含有NaCl、KNO3.Na2S04,MgSO4和CaS04等雜質(zhì)，并有痕跡量的微量元素如硼。人工制造硝酸鈉是工廠由氨生產(chǎn)硝酸時的一種副產(chǎn)品。即將過剩的NO和NO2氣體通入碳酸鈉溶液，就可生成硝酸鈉和亞硝酸鈉，亞硝酸鈉經(jīng)過氧化即成硝酸鈉。TOC\o"1-5"\h\zNaCO+NO+NO—2NaNO+COf

23222NaCO+2NO—NaNO+NaNO+COf

2323223NaNO+2HNO—3NaNO+2NO+2HO\o"CurrentDocument"理化性質(zhì)2硝酸鈉(NaNO)含N15%-16%，含Na26%。其性質(zhì)與硝酸銨有許多相似之處：是白色或微黃色結(jié)晶，3易溶于水，吸濕性強(qiáng)，有助燃性，在貯存時應(yīng)注意防潮防火。不同之處是：硝酸鈉含氮量較硝酸銨低，水溶液呈中性反應(yīng)，是生理堿性肥料，且Na+易引起土壤膠體分散，導(dǎo)致土壤板結(jié)和結(jié)構(gòu)變壞，不適于水田和鹽堿地，適于酸性和中性土壤。在土壤中的轉(zhuǎn)化硝酸鈉施入土壤后，能迅速溶解于土壤溶液中，解離出Na+和NO-。鈉離子與土壤膠體上代換性的鈣離子發(fā)生交換，鈣離子以硝酸鈣的形式進(jìn)入土壤溶液或被淋失，弓3起土壤脫鈣，而土壤代換性鈉增多，使膠體分散，土壤結(jié)構(gòu)破壞，堿性增強(qiáng)。為了防止這種不良后果，應(yīng)配合施用有機(jī)肥料和過磷酸鈣。NO-土壤膠體不吸附，存在于土壤溶液中，一部分隨水流失，一部分可為作物吸收。但由于作物選3擇性吸收的結(jié)果，吸收的NO-數(shù)量遠(yuǎn)大于Na+，土壤中殘留的Na+與作物吸收NO-時排出的HCO-形成NaHCO3，進(jìn)而水解為NaOH，使土壤致堿，故屬于生理堿性肥料。硝酸鈉與土壤膠體的交換反應(yīng)如3下：3［土壤膠體］Ca+NaNO3—［土壤膠體］2Na+Ca(NO3)2硝酸鈉宜作旱田追肥，以少量分次施用為原則，可避免硝態(tài)氮淋失。由于它是生理堿性肥料，適宜在酸性或中性土壤施用，而不宜施于鹽堿地和水田、水澆田。南方茶樹也不宜施用。某些喜鈉作物如甜菜、蕪菁、甘藍(lán)、胡蘿卜、芹菜等施用硝酸鈉肥料效果較好，不僅增加產(chǎn)量，而且能改善品質(zhì)。硝酸鈣1.制作硝酸鈣(calciumnitrate)最早生產(chǎn)于挪威，故名挪威硝石。通常為硝酸工業(yè)或冷凍法生產(chǎn)硝酸磷肥的副產(chǎn)品，也可用氫氧化鈣或碳酸鈣直接中和硝酸制成，其反應(yīng)如下：2.理化性質(zhì)CaCO+2HNO—Ca(NO)+H0+C0f233222硝酸鈣(Ca(NO3)2?4H2O)又稱四水硝酸鈣，含N13%-15%，其性質(zhì)與硝酸鈉相似，為白色或稍帶黃色的結(jié)晶或顆粒，極易溶于水，吸濕性很強(qiáng)，容易結(jié)塊，有助燃性和爆炸性，為生理堿性肥料，貯運(yùn)時應(yīng)注意防潮、防火。與硝酸鈉不同之處是：它含有鈣離子，對土壤膠體有團(tuán)聚作用，能改善土壤的物理性質(zhì)，因此適用于各種土壤，特別是在缺鈣的酸性土壤上效果更好。施用技術(shù)硝酸鈣最好作追肥施用。在旱田也可作基肥，可與腐熟有機(jī)肥料配合施用。由于硝態(tài)氮易隨水流失，因此不宜在水田和多雨地區(qū)施用，適用于缺鈣的酸性土壤、鹽堿土、或缺鈣的旱地土壤，對甜菜、煙草、馬鈴薯、大麥、燕麥、亞麻等有良好肥效。（四）硝酸銨鈣硝酸銨鈣（calcium-ammoniumnitrate）又名石灰硝銨，是由硝酸銨與一定量的碳酸鈣（石灰石或白云石粉末）混合共熔而成。主要成分為硝酸銨、碳酸鈣和碳酸鎂，其中硝酸銨約占60%左右。含N20%-21%，其中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮各占一半?，F(xiàn)在多數(shù)國家把硝酸銨量提高到74%，含N可達(dá)26%。碳酸鈣的加入可改善其吸濕性。硝酸銨鈣的主要缺點(diǎn)是含氮量較低，加工過程繁長。硝酸銨鈣一般為灰白色或淡黃色的顆粒。水溶液呈弱堿性并有沉淀，吸濕性小，不易結(jié)塊。由于硝酸銨鈣中含有大量碳酸鈣，施用在酸性土壤上有良好效果。宜作旱田追肥，應(yīng)深施覆土。在水田施用，其中硝態(tài)氮容易流失和反硝化損失氮素，肥效不如硫銨。（五）硫硝酸銨硫硝酸銨（ammoniumnitrate-sulphate）是由硫酸銨與硝酸銨按一定比例混合后熔融制成，主要成分為硫酸銨（64%）與硝酸銨（36%），祁25%-27%。淡黃色顆粒，易溶于水，水溶液呈酸性，無沉淀，吸濕性比硝銨小，含氮量介于硫銨和硝銨之間。氮的形態(tài)約有1/4為硝態(tài)氮，3/4為銨態(tài)氮，為生理酸性肥料。其肥效大體與硫銨相近，硫硝酸銨施用方法與硫銨相仿，最好作追肥施用。三、酰胺態(tài)氮肥-尿素酰胺態(tài)氮肥（amidenitrogenfertilizer）是指肥料養(yǎng)分標(biāo)明量為酰銨形態(tài)（CO-NH）的氮肥，包括尿素（urea）及其衍生物如脲甲醛、脲異丁醛、草酰胺等一些緩釋氮肥。在此主要介紹尿素。尿素作為肥料施用始于20世紀(jì)初。50年代以后，由于尿素具有含氮量高、物理性狀好、無副成分、作物增產(chǎn)效果良好和用途廣等優(yōu)點(diǎn)，世界各國發(fā)展迅速，成為重點(diǎn)發(fā)展的氮肥品種。在1960-1975年的15年中，全球的尿素產(chǎn)量增加了10.5倍。自70年代以來，尿素是世界各國生產(chǎn)量和施用量最多的氮肥品種。在我國，尿素的生產(chǎn)量和施用量僅次于碳銨，根據(jù)化學(xué)氮肥的發(fā)展趨勢，它必將成為我國今后主要的氮肥品種。尿素的用途很廣，既可作為高效氮肥直接施用，又可作為某些緩釋氮肥的基礎(chǔ)肥料，如脲甲醛、脲異丁醛、包膜尿素、大顆粒尿素等。同時尿素又是樹脂、塑料、炸藥、醫(yī)藥、食品等工業(yè)的原料，還可作家畜、淡水養(yǎng)魚的代用蛋白飼料。（一）制造方法工業(yè)化生產(chǎn)尿素的方法采用直接合成法。其原料是氨和二氧化碳，在高溫高壓下在尿素合成塔內(nèi)直接合成。反應(yīng)式如下：2NH+CO—高溫-->CO（NH）+HO其工藝過程可分為以下幾個步驟：3①尿素合成：即由氨（NHgl!二氧化碳（CO）在185-200oC、2X107帕氣壓的合成塔內(nèi)連續(xù)反應(yīng)，首先生成氨基甲酸銨，然后脫水轉(zhuǎn)化為尿素，反應(yīng)式分別為：2NH+COfNHCOONH+熱量nhcoOnhfCO（NH）+HO+熱量在上述反應(yīng)中約有60%-70%氨基甲酸銨轉(zhuǎn)化成尿素熔融液。2其中除了尿素以外，尚有水、氨及部分氨基甲酸銨。②二氧化碳?xì)馓幔簩⒛蛩厝廴谝和ㄈ攵趸細(xì)馓崴?，使氨基甲酸銨分解。其反應(yīng)式為：NHCOONHf2NHf+COf③精餾和蒸發(fā)造粒：將以上含一定量二氧化碳和氨的尿素水溶液進(jìn)行低壓精餾，使二氧化碳和氨揮發(fā)（回收循環(huán)），先得到濃度為73%-75%的尿素溶液，再在130-140oC條件下的真空蒸發(fā)，濃縮到含水量0.3%后造粒，即得產(chǎn)品。為防止和減輕尿素的吸濕結(jié)塊性，在生產(chǎn)過程中可采用添加一定量的石蠟等疏水物質(zhì)，制成復(fù)鹽，并在顆粒表面包膜。在造粒過程中，當(dāng)溫度超過135oC時，尿素容易形成縮二脲（biuret）并放出NH3，其反應(yīng)式為：2CO（NH）fNHCONHCONH+NHf3.一..22.一.223當(dāng)繼續(xù)加熱到177oC時，則會進(jìn)一步縮合成三聚氰氨。當(dāng)尿素中縮二脲含量超過2%時，就會抑制種子發(fā)芽，危害作物生長。例如小麥幼苗受縮二脲毒害時，出現(xiàn)大量白苗，分蘗明顯減少。國內(nèi)外公認(rèn)尿素中縮二脲含量一般不應(yīng)超過1.5%，作根外追肥時，不應(yīng)超過0.5%，否則會傷害莖葉。縮二脲在土壤中能逐步分解，一般旱地20天后可分解60%，在水田中分解則更快。其反應(yīng)式如下：NHCONHCONH+4HO——酶t2NHf+2COf+2HO222322(二)理化性質(zhì)尿素(urea)是碳酸的二酰胺，學(xué)名碳酰二胺[CO(NH2)2],其氮素以酰胺(C0-NH2)形態(tài)存在。尿素含N46%，是固體氮肥中含氮量最高的肥料，是一種化學(xué)合成的有機(jī)態(tài)氮肥。為白色結(jié)晶或顆粒，常溫下吸濕性小，物理性狀好。但在高溫潮濕條件下，吸濕性增強(qiáng)，易于潮解。因此貯運(yùn)時應(yīng)注意防潮。目前生產(chǎn)的尿素常加入疏水物質(zhì)(如石蠟等)，并制成顆粒狀，大大降低了其吸濕性。尿素易溶于水，溶解度為105kg/100kg水(200C)，比硝酸銨低，但比硫酸銨高。溶解時吸熱，水溶液呈中性反應(yīng)。尿素的比重和容重均較小，每m3肥料重0.65t。尿素為中性肥料，不含副成分，但肥效不及銨、硝態(tài)氮肥快。尿素本身不含縮二脲，但由于在制造過程中經(jīng)高溫處理容易形成縮二脲，故尿素產(chǎn)品中常含有少量對植物有害的縮二脲，一般要求含量不超過1.5%，作根外追肥要求小于0.5%。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB2440-1991規(guī)定，農(nóng)用尿素應(yīng)符合表6-9質(zhì)量指標(biāo)的要求。表6-9我國農(nóng)用尿素質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB2440-1991)項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一竺耳等品合格品顏色白色結(jié)晶，無可見機(jī)械雜質(zhì)無可見機(jī)械雜質(zhì)氮含量(N%，干基)346.346.346.0縮二脲含量(%)W0.91.01.5水分含量(H0%)W0.50.51.02粒度(0.85-2.80mm)3909090在土壤中的轉(zhuǎn)化尿素施入土壤以后，首先以分子態(tài)溶于土壤溶液里。在未轉(zhuǎn)化前，部分尿素分子以物理吸附(以氫鍵結(jié)合)的方式可直接被土壤膠體吸附。吸附量的多少取決于土壤粘粒和腐殖質(zhì)含量，土壤愈粘重，腐殖質(zhì)含量愈高，對尿素分子的吸附量愈大。土壤對尿素分子的這種吸附作用，在一定程度上可減少尿素淋溶損失。但這種吸附是不牢固的，故尿素在土壤中的移動性較大，容易隨水流失。施入土壤的尿素，除少部分直接被植物根系吸收和土壤吸附外，大部分在土壤微生物分泌的脲酶作用下，水解轉(zhuǎn)化為不穩(wěn)定的碳酸銨或碳酸氫銨，然后以NH+態(tài)被土壤膠體吸附或被作物吸收或進(jìn)一步?,一^4分解釋放出氨和二氧化碳?xì)怏w或進(jìn)行硝化作用。其反應(yīng)式如下：CO(NH)+2HO—脲酶t(NH)CO3(nh)Co+HOfnhhco+nHOh3(NH)CO、NHHC0和NHOH都是不穩(wěn)定的化合物，2易分解放出氨，部分揮發(fā)損失。其反應(yīng)式如下：TOC\o"1-5"\h\z423434,(NH)COf2NHf+C0f+H03322NHHCOfNHf+C0f+H0322NHOHfNHf+H0但在土壤碳酸含量較高的情況下，則水解產(chǎn)物文以碳酸氫銨為主，即CO(NH)+2H0+HCO—脲—t2NHHCOf2NHf+2C0f+2H02222343322由此可見，尿素表施會引起氨的揮發(fā)損失。所以尿素也要深施覆土，以防止氮的損失。尿素轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮后，使施肥點(diǎn)附近的土壤pH會暫時升高，隨著時間的推移，銨被硝化微生物氧化為硝態(tài)氮后，在土壤中不殘留任何副成分，所以對土壤pH影響不大。尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化速率主要取決于土壤脲酶的數(shù)量與活性。而土壤脲酶的活性與土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、pH值、水分、溫度和尿素的施用量等有密切關(guān)系。一般地，尿素的轉(zhuǎn)化速度粘土比砂土快，有機(jī)質(zhì)含量高的肥沃土壤比有機(jī)質(zhì)含量低的瘠薄土壤快，中性土壤比強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性土壤快，低溫時旱田比水田快，高溫時水田比旱田快。當(dāng)尿素施用量較大、施肥部位集中時，由于氨化作用形成暫時的氨濃度很大的堿性區(qū)域，使脲酶活性受到暫時的抑制，會減緩尿素的水解氨化速率，這樣會防止尿素的大量損失。相比較而言，土壤溫度的影響更為明顯。當(dāng)土壤