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1、植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)學(xué)說為恢復(fù)地力和提高作物為恢復(fù)地力和提高作物單產(chǎn),通過施肥把作物單產(chǎn),通過施肥把作物從土壤中攝取并隨收獲從土壤中攝取并隨收獲物而移走的那些養(yǎng)分歸物而移走的那些養(yǎng)分歸還給土壤的學(xué)說。還給土壤的學(xué)說。Justus Liebig不同植物的營(yíng)養(yǎng)元素歸還比例不同植物的營(yíng)養(yǎng)元素歸還比例最小養(yǎng)分會(huì)最小養(yǎng)分會(huì)隨條件變化而變隨條件變化而變化化最小養(yǎng)分隨條件而變化的示意圖最小養(yǎng)分隨條件而變化的示意圖意義:意義:指出作物產(chǎn)量與養(yǎng)分供應(yīng)上的矛盾,指出作物產(chǎn)量與養(yǎng)分供應(yīng)上的矛盾,表明施肥要有表明施肥要有針對(duì)性針對(duì)性,應(yīng)合理施肥。,應(yīng)合理施肥。施肥量與邊際產(chǎn)量的關(guān)系施肥量與邊際產(chǎn)量的關(guān)系Y
2、=b0+b1x+b2x2綜合因子作用律綜合因子作用律植植 物物 土土 壤壤 肥肥 料料 施肥技術(shù)施肥技術(shù)(一)確定施肥量的方法(一)確定施肥量的方法影響施肥量的因素:作物種類及品種、影響施肥量的因素:作物種類及品種、產(chǎn)量水平、土壤肥力狀況、肥料種類、施肥產(chǎn)量水平、土壤肥力狀況、肥料種類、施肥時(shí)期以及氣候條件等時(shí)期以及氣候條件等1. 定性的豐產(chǎn)指標(biāo)法定性的豐產(chǎn)指標(biāo)法簡(jiǎn)單易行,但比較粗糙簡(jiǎn)單易行,但比較粗糙2. 肥料效應(yīng)函數(shù)法:通過試驗(yàn)擬合肥料效應(yīng)肥料效應(yīng)函數(shù)法:通過試驗(yàn)擬合肥料效應(yīng)方程,計(jì)算施肥量方程,計(jì)算施肥量方法較復(fù)雜,不易掌握方法較復(fù)雜,不易掌握3. 目標(biāo)產(chǎn)量法:目標(biāo)產(chǎn)量法:以實(shí)現(xiàn)作物目標(biāo)
3、產(chǎn)量所需以實(shí)現(xiàn)作物目標(biāo)產(chǎn)量所需養(yǎng)分量與土壤供應(yīng)養(yǎng)分量的差額作為確定養(yǎng)分量與土壤供應(yīng)養(yǎng)分量的差額作為確定施肥量的依據(jù),以達(dá)到養(yǎng)分收支平衡,所施肥量的依據(jù),以達(dá)到養(yǎng)分收支平衡,所以,又稱為養(yǎng)分平衡法。以,又稱為養(yǎng)分平衡法。計(jì)算公式:計(jì)算公式: 式中:式中:F:施肥量施肥量(千克千克/公頃公頃);Y:目目標(biāo)產(chǎn)量標(biāo)產(chǎn)量(千克千克/公頃公頃);C:?jiǎn)挝划a(chǎn)量的養(yǎng)分單位產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量吸收量(千克千克);S:土壤供應(yīng)養(yǎng)分量土壤供應(yīng)養(yǎng)分量(千克千克/公頃公頃) ;N:所施肥料中的養(yǎng)分含量所施肥料中的養(yǎng)分含量();E:肥料當(dāng)季利用率肥料當(dāng)季利用率 () 。 F = (YC) -S-S N E E施肥方法施肥方法
4、1. 傳統(tǒng)施肥方法傳統(tǒng)施肥方法特點(diǎn):把肥料施入土壤,補(bǔ)給作物最缺特點(diǎn):把肥料施入土壤,補(bǔ)給作物最缺的養(yǎng)分,通常是土壤缺什么養(yǎng)分就施什么肥的養(yǎng)分,通常是土壤缺什么養(yǎng)分就施什么肥料。一般根據(jù)施用時(shí)期的不同分為基肥、種料。一般根據(jù)施用時(shí)期的不同分為基肥、種肥和追肥三種施肥方式及其相應(yīng)的施肥方法。肥和追肥三種施肥方式及其相應(yīng)的施肥方法。表表 施肥方法及其相應(yīng)的施肥方式施肥方法及其相應(yīng)的施肥方式施肥方法施肥方法施肥時(shí)間施肥時(shí)間目的作用目的作用肥料情況肥料情況有效施法有效施法基肥基肥播種或定植前播種或定植前結(jié)合深耕施用結(jié)合深耕施用供給作物養(yǎng)分供給作物養(yǎng)分有機(jī)肥為主有機(jī)肥為主 條施或穴施條施或穴施多種肥料混
5、合多種肥料混合種肥種肥播種或定植時(shí)播種或定植時(shí) 供給幼苗養(yǎng)分供給幼苗養(yǎng)分少量少量拌種、蘸秧根拌種、蘸秧根浸種、蓋種、浸種、蓋種、條施或穴施條施或穴施改善苗床性狀改善苗床性狀 腐熟有機(jī)肥腐熟有機(jī)肥速效性化肥速效性化肥菌肥菌肥追肥追肥生長(zhǎng)發(fā)育期間生長(zhǎng)發(fā)育期間 及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)分及時(shí)補(bǔ)充養(yǎng)分適量適量速效性化肥速效性化肥腐熟有機(jī)肥腐熟有機(jī)肥深施覆土深施覆土撒施結(jié)合灌水撒施結(jié)合灌水隨水澆施法隨水澆施法根外追肥根外追肥培肥改良土壤培肥改良土壤 占全量的占全量的2/3現(xiàn)代施肥方法現(xiàn)代施肥方法1. 噴施多元微肥噴施多元微肥2. 噴施多功能葉面肥噴施多功能葉面肥3. 灌溉施肥:噴灌、滴灌灌溉施肥:噴灌、滴灌4. 二氧
6、化碳施肥二氧化碳施肥 現(xiàn)代施肥技術(shù)現(xiàn)代施肥技術(shù) 噴噴 灌灌大棚蔬菜二氧化碳施肥大棚蔬菜二氧化碳施肥合理施肥的指標(biāo)和要訣合理施肥的指標(biāo)和要訣 高產(chǎn)指標(biāo)高產(chǎn)指標(biāo) 優(yōu)質(zhì)指標(biāo)優(yōu)質(zhì)指標(biāo) 5項(xiàng)指標(biāo)項(xiàng)指標(biāo) 高效指標(biāo)高效指標(biāo) 環(huán)保指標(biāo)環(huán)保指標(biāo) 培肥指標(biāo)培肥指標(biāo)當(dāng)前國(guó)家提出的發(fā)展當(dāng)前國(guó)家提出的發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的基本要求業(yè)的基本要求發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)和發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)和提高環(huán)境質(zhì)量要求提高環(huán)境質(zhì)量要求第一章第一章 小結(jié)小結(jié)主要內(nèi)容:主要內(nèi)容: 植物的營(yíng)養(yǎng)成分植物的營(yíng)養(yǎng)成分(植物必需營(yíng)養(yǎng)元素)(植物必需營(yíng)養(yǎng)元素) 植物對(duì)養(yǎng)分的吸收植物對(duì)養(yǎng)分的吸收(吸收的機(jī)理)(吸收的機(jī)理) 養(yǎng)分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸
7、養(yǎng)分在植物體內(nèi)的運(yùn)輸 影響植物吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件影響植物吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件 (元素間的相互關(guān)系元素間的相互關(guān)系) 植物的營(yíng)養(yǎng)特性植物的營(yíng)養(yǎng)特性(施肥的關(guān)鍵時(shí)期)(施肥的關(guān)鍵時(shí)期) 合理施肥的基本原理合理施肥的基本原理(李比希的三大學(xué)說和施肥方李比希的三大學(xué)說和施肥方法法)分布分布1)不同作物種類含量不同)不同作物種類含量不同 豆科植物含有豐富的豆科植物含有豐富的蛋白質(zhì),含氮量也高。按干重計(jì),大豆含氮蛋白質(zhì),含氮量也高。按干重計(jì),大豆含氮2.25%,紫云英含氮,紫云英含氮2.25%;而禾本科作物一般含;而禾本科作物一般含氮量較低,大多在氮量較低,大多在1%左右。同為禾本科作物,左右。同為禾本科作
8、物,小小麥麥小麥小麥水稻水稻2)作物不同器官含量不同)作物不同器官含量不同 一般,幼嫩器官和種一般,幼嫩器官和種子中含氮量較高,而莖桿含量較低,尤其是老熟子中含氮量較高,而莖桿含量較低,尤其是老熟的莖桿含量更低。如小麥子粒含氮量為的莖桿含量更低。如小麥子粒含氮量為2.0%-2.5%,而莖桿僅為,而莖桿僅為0.5%左右;豆科作物子粒含氮左右;豆科作物子粒含氮量為量為4.5%-5%,而莖桿僅為,而莖桿僅為1.4%。3)、作物不同生育時(shí)期含量不同)、作物不同生育時(shí)期含量不同 在各生育期在各生育期中,作物體內(nèi)氮素的分布在不斷變化。在營(yíng)養(yǎng)生中,作物體內(nèi)氮素的分布在不斷變化。在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段,氮素大多集中在
9、莖葉等幼嫩器官,當(dāng)轉(zhuǎn)長(zhǎng)階段,氮素大多集中在莖葉等幼嫩器官,當(dāng)轉(zhuǎn)入生殖生長(zhǎng)時(shí),莖葉中的氮素就基本向籽粒、果入生殖生長(zhǎng)時(shí),莖葉中的氮素就基本向籽粒、果實(shí)、塊根或塊莖等儲(chǔ)藏器官轉(zhuǎn)移;成熟時(shí),大約實(shí)、塊根或塊莖等儲(chǔ)藏器官轉(zhuǎn)移;成熟時(shí),大約有有70%的氮素已轉(zhuǎn)入種子、果實(shí)、塊根或塊莖等的氮素已轉(zhuǎn)入種子、果實(shí)、塊根或塊莖等儲(chǔ)藏器官。儲(chǔ)藏器官。如水稻,分蘗期含量高于苗期,通常在分蘗盛期如水稻,分蘗期含量高于苗期,通常在分蘗盛期含量達(dá)到最高峰。其后,隨生育期推移而逐漸下含量達(dá)到最高峰。其后,隨生育期推移而逐漸下降。降。作物體內(nèi)氮素的含量和分布,明顯受施氮水平和施作物體內(nèi)氮素的含量和分布,明顯受施氮水平和施氮時(shí)
10、期的影響氮時(shí)期的影響 隨施氮量增加,作物各器官中氮的隨施氮量增加,作物各器官中氮的含量均有明顯提高。通常是營(yíng)養(yǎng)器官的含量變化大,含量均有明顯提高。通常是營(yíng)養(yǎng)器官的含量變化大,生殖器官則變動(dòng)小,但生長(zhǎng)后期施用氮肥,則表現(xiàn)生殖器官則變動(dòng)小,但生長(zhǎng)后期施用氮肥,則表現(xiàn)為生殖器官中的含氮量明顯上升。為生殖器官中的含氮量明顯上升。2 2、作物體內(nèi)氮的種類及其作用、作物體內(nèi)氮的種類及其作用 氮對(duì)作物的重要作用不在于它在作物體內(nèi)含量氮對(duì)作物的重要作用不在于它在作物體內(nèi)含量多少,重要的是氮是植物體內(nèi)許多重要有機(jī)化合物多少,重要的是氮是植物體內(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)。的組分,也是遺傳物質(zhì)的
11、基礎(chǔ)。1、蛋白質(zhì)的重要組分、蛋白質(zhì)的重要組分(蛋白質(zhì)中平均含氮(蛋白質(zhì)中平均含氮16%-18%)2、核酸和核蛋白質(zhì)的成分、核酸和核蛋白質(zhì)的成分3、葉綠素的組分元素、葉綠素的組分元素4、許多酶的組分、許多酶的組分(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組分,而生物堿和植物激氮還是一些維生素的組分,而生物堿和植物激素也都含有氮。素也都含有氮。 總之,氮對(duì)植物生命活動(dòng)以及作物產(chǎn)量和品質(zhì)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物高均有極其重要的作用。合理施用氮肥是獲得作物高產(chǎn)的有效措施。產(chǎn)的有效措施。3 植物對(duì)氮的吸收與同化植物對(duì)氮的吸收與同化
12、吸收的形態(tài)吸收的形態(tài)無機(jī)態(tài):無機(jī)態(tài):NH4+N、NO3-N(主要)(主要)有機(jī)態(tài):有機(jī)態(tài):NH2 N、氨基酸、氨基酸、 (少量)(少量) 核酸等核酸等 植物吸收的氮素主要是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。在植物吸收的氮素主要是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮。在旱地農(nóng)田中,硝態(tài)氮是作物的主要氮源。由于旱地農(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。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。所以,作物吸收的硝態(tài)氮多于銨態(tài)氮。 NO3-N的同化的同化NO3_NO2_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)立的酶分別進(jìn)行催化的。硝酸還原酶可
13、使硝酸還原酶可使硝酸鹽硝酸鹽還原還原成成亞硝酸鹽亞硝酸鹽,而亞硝酸還原,而亞硝酸還原酶可使亞硝酸鹽還原成酶可使亞硝酸鹽還原成氨氨。NH3NAD(P)+NH3NO3_NO2-類紅類紅色素色素NAD(P)H+H+鐵氧還蛋白鐵氧還蛋白 (氧化性)(氧化性)鐵鐵氧還蛋白氧還蛋白 (還原性)(還原性)NADPH2NADPH2O+OH-光光合系統(tǒng)合系統(tǒng) I亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶e-硝酸還原酶硝酸還原酶 葉綠體葉綠體 細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)2e-FADH2 FADCytFeIICytFeIIIMoIVMoVIH2O2 H+葉細(xì)胞中硝酸鹽同化步驟的示意圖葉細(xì)胞中硝酸鹽同化步驟的示意圖大多數(shù)植物的根和地上部都能進(jìn)行大多
14、數(shù)植物的根和地上部都能進(jìn)行NO3-N的還原作用,但各部分還原的比例取決于的還原作用,但各部分還原的比例取決于不同的因素:不同的因素:1、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),當(dāng)硝酸鹽數(shù)量少時(shí),主要在根中還原主要在根中還原;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一年生草本生草本一年生草本植物因種類不同其還原強(qiáng)度一年生草本植物因種類不同其還原強(qiáng)度順序?yàn)椋河筒隧樞驗(yàn)椋河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,所溫度升高,酶的活性也高,所以也可提高根中還原以也可提高根中還原NO3-N 的比例。的比例。 我國(guó)蔬菜硝酸鹽污染程度的衛(wèi)生
15、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)蔬菜硝酸鹽污染程度的衛(wèi)生評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(沈明珠,(沈明珠,1982)級(jí)別級(jí)別 硝酸鹽含量硝酸鹽含量 污染程度污染程度 參考衛(wèi)生參考衛(wèi)生性 (mg/kg鮮重) 1 432 432 輕度輕度 允許生食允許生食 2 785 2 785 中度中度 允許鹽漬允許鹽漬, ,熟食熟食 3 1440 3 1440 高度高度 允許熟食允許熟食 4 3100 4 3100 嚴(yán)重嚴(yán)重 不允許食用不允許食用因此,因此,降低植物體內(nèi)硝酸鹽含量的有效措降低植物體內(nèi)硝酸鹽含量的有效措施:施:選用優(yōu)良品種、控施氮肥、增施鉀肥、選用優(yōu)良品種、控施氮肥、增施鉀肥、增加采前光照、改善微量元素供應(yīng)等。增加采前光照、改善微量元素
16、供應(yīng)等。(二)植物對(duì)銨態(tài)氮的吸收與同化(二)植物對(duì)銨態(tài)氮的吸收與同化1. 吸收吸收機(jī)理:機(jī)理: 被動(dòng)滲透被動(dòng)滲透 (Epstein,1972) 接觸脫質(zhì)子接觸脫質(zhì)子 (Mengel,1982)ATPaseNH4+H+ 膜外膜外 膜膜 膜內(nèi)膜內(nèi)NH4+H+NH3外界溶液外界溶液NH3質(zhì)膜質(zhì)膜細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)NH4+H+質(zhì)膜上質(zhì)膜上NH4+脫質(zhì)子作用的示意圖脫質(zhì)子作用的示意圖氨酮戊二酸還原性胺化作用谷氨酸酮酸轉(zhuǎn)氨基作用各種新的氨基酸氨酰胺脲酶脲酶NO3-N是陰離子,為氧化態(tài)的氮源,是陰離子,為氧化態(tài)的氮源, NH4+-N是陽離子,為還原態(tài)的氮源。是陽離子,為還原態(tài)的氮源。不能簡(jiǎn)單的評(píng)判哪種形態(tài)好或是不
17、能簡(jiǎn)單的評(píng)判哪種形態(tài)好或是不好,因?yàn)榉市Ц叩团c各種影響吸收不好,因?yàn)榉市Ц叩团c各種影響吸收和利用的因素有關(guān)。和利用的因素有關(guān)。Observation 1: Plant Growth under Nitrate- and Ammonium-Nutrition NO3-N NH4+-N Shoot DM (g/plant) 4.73 a 4.00 bRoot DM (g/plant) 1.40a 0.89 bLA (cm2/plant) 573 a 380 bSLW (g/m2) 41.3 b 51.5 aNH4+-N(5 mM)NO3-N(5 mM)NH4-N和和NO3-N營(yíng)養(yǎng)差異的原因營(yíng)養(yǎng)差異
18、的原因1. 植物的遺傳特性植物的遺傳特性2. 環(huán)境因素環(huán)境因素介質(zhì)反應(yīng):介質(zhì)反應(yīng):酸性:有利于硝的吸收酸性:有利于硝的吸收 中性至微堿性:有利于銨的吸收中性至微堿性:有利于銨的吸收陪伴離子、介質(zhì)通氣狀況、土壤水分狀況陪伴離子、介質(zhì)通氣狀況、土壤水分狀況 只要在環(huán)境中為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮?jiǎng)?chuàng)造出各只要在環(huán)境中為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮?jiǎng)?chuàng)造出各自所需要的最適條件,它們?cè)谏砩鲜蔷咦运枰淖钸m條件,它們?cè)谏砩鲜蔷哂型葍r(jià)值。有同等價(jià)值。4 植物氮素營(yíng)養(yǎng)失調(diào)癥狀及其豐缺指標(biāo)植物氮素營(yíng)養(yǎng)失調(diào)癥狀及其豐缺指標(biāo)1. 氮缺乏:氮缺乏:首先在下部老葉出現(xiàn)癥狀首先在下部老葉出現(xiàn)癥狀植株矮小,瘦弱,分蘗或分枝少植株矮小,瘦弱,
19、分蘗或分枝少 葉片轉(zhuǎn)為淡綠色、淺黃色、乃至黃色;葉片轉(zhuǎn)為淡綠色、淺黃色、乃至黃色; 莖葉基部或呈紫紅色莖葉基部或呈紫紅色早衰,產(chǎn)品品質(zhì)差早衰,產(chǎn)品品質(zhì)差氮素過多的危害氮素過多的危害作物貪青晚熟,生長(zhǎng)期延長(zhǎng)。作物貪青晚熟,生長(zhǎng)期延長(zhǎng)。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?。?。斑?。?。大量施用氮肥會(huì)降低果蔬品質(zhì)和耐貯存性;大量施用氮肥會(huì)降低果蔬品質(zhì)和耐貯存性;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。
20、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)大麥大麥玉米玉米小麥小麥燕麥燕麥NNNN苗期缺氮苗期缺氮老葉缺氮老葉缺氮綠色綠色V字癥字癥缺氮缺氮供氮供氮Normal N Nutrition for “Golden delicious”O(jiān)ver-fertilized with N fertilizer for “Golden delicious”癥癥狀狀出出現(xiàn)現(xiàn)的的部部位位老老組組織織先先出出現(xiàn)現(xiàn)NPKMgZn新新組組織織先先出出現(xiàn)現(xiàn)BCaFeSMnMoCu斑斑點(diǎn)點(diǎn)出出現(xiàn)現(xiàn)情情況況生生長(zhǎng)長(zhǎng)點(diǎn)點(diǎn)是是否否易易枯枯死死不不易易出出現(xiàn)現(xiàn)易易出出現(xiàn)現(xiàn)易易枯枯死死不不易易枯枯死死NPS MnC
21、u FeMoBCaKMgZn一、土壤中氮素的來源及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一、土壤中氮素的來源及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)(一)來源(一)來源1. 施入土壤中的化學(xué)氮肥和有機(jī)肥料施入土壤中的化學(xué)氮肥和有機(jī)肥料2、生物固氮、生物固氮 非共生固氮(非共生固氮(4.68.4公斤公斤/公頃)和公頃)和共生固氮(共生固氮(57600公斤公斤/公頃)公頃)3、降水、降水 英國(guó)洛桑為英國(guó)洛桑為4公斤公斤/公頃年;美國(guó)為公頃年;美國(guó)為2 32公斤公斤/公頃年);浙江金華為公頃年);浙江金華為23.1公斤公斤/公頃年公頃年4、塵埃為、塵埃為0.1 0.2公斤公斤/公頃年公頃年5、土壤吸附、土壤吸附 0.025 0.1克克/公頃年公頃年6、灌
22、水:泰國(guó)為、灌水:泰國(guó)為0.1公斤公斤/公頃年公頃年7、成土母質(zhì)中也有少量的氮素、成土母質(zhì)中也有少量的氮素(二)含量(二)含量我國(guó)耕地土壤我國(guó)耕地土壤全氮含量全氮含量為為0.040.35之間,與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)之間,與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)我國(guó)土壤含氮量的地域性規(guī)律:我國(guó)土壤含氮量的地域性規(guī)律: 北北 增加增加 西西 長(zhǎng)江長(zhǎng)江 東東 增加增加 南南 增加增加二、土壤中氮的形態(tài)二、土壤中氮的形態(tài) 水溶性水溶性 速效氮源速效氮源 95%) 難利用難利用 占占3050% 離子態(tài)離子態(tài) 土壤溶液中土壤溶液中2. 無機(jī)氮無機(jī)氮 吸附態(tài)吸附態(tài) 土壤膠體吸附土壤膠體吸附 (12) 固定態(tài)固定態(tài) 2:1
23、型粘土礦物固定型粘土礦物固定 有機(jī)氮有機(jī)氮 無機(jī)氮無機(jī)氮礦化作用礦化作用固定作用固定作用 土壤中土壤中N素含量高低與土壤有機(jī)質(zhì)之素含量高低與土壤有機(jī)質(zhì)之間呈顯著的正相關(guān)。受植被、氣候、地形、間呈顯著的正相關(guān)。受植被、氣候、地形、母質(zhì)等多種自然因素的影響母質(zhì)等多種自然因素的影響,也受到土壤的也受到土壤的利用方式利用方式,如耕作、施肥、種植、灌溉等農(nóng)如耕作、施肥、種植、灌溉等農(nóng)業(yè)措施的影響。我國(guó)土壤含氮量在業(yè)措施的影響。我國(guó)土壤含氮量在0.2-2gkg-1之間之間,多數(shù)含氮量在多數(shù)含氮量在1gkg-1以下。從以下。從北到南北到南,從東到西從東到西,土壤含氮量有下降趨勢(shì)土壤含氮量有下降趨勢(shì)三、土壤中
24、氮的轉(zhuǎn)化三、土壤中氮的轉(zhuǎn)化 氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 生物固定生物固定 硝酸還原作用硝酸還原作用有有機(jī)機(jī)質(zhì)質(zhì) 銨態(tài)氮銨態(tài)氮 硝態(tài)氮硝態(tài)氮 揮發(fā)損失揮發(fā)損失 反硝化作用反硝化作用 NH3 N2、NO、N2O吸附固定吸附固定 淋洗損失淋洗損失 吸附態(tài)銨或吸附態(tài)銨或固定態(tài)銨固定態(tài)銨生物生物 固定固定水體中的水體中的硝態(tài)氮硝態(tài)氮有機(jī)氮有機(jī)氮(一)有機(jī)態(tài)氮的礦化作用(氨化作用)(一)有機(jī)態(tài)氮的礦化作用(氨化作用)1. 定義:定義:在微生物作用下,土壤中的含氮在微生物作用下,土壤中的含氮 有機(jī)質(zhì)分解形成氨的過程。有機(jī)質(zhì)分解形成氨的過程。2. 過程:過程: 有機(jī)氮有機(jī)氮 氨基酸氨基酸 NH4N有機(jī)
25、酸有機(jī)酸 異養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物 水解酶水解酶 氨化微生物氨化微生物 水解、氧化、還原、轉(zhuǎn)位水解、氧化、還原、轉(zhuǎn)位3. 發(fā)生條件:發(fā)生條件:各種條件下均可發(fā)生各種條件下均可發(fā)生最適條件:溫度為最適條件:溫度為2030oC, 土壤濕度為田間持水量的土壤濕度為田間持水量的60, 土壤土壤pH7,C/N25:125:14. 4. 結(jié)果結(jié)果:生成:生成NH4N(有效化)有效化)(二)土壤粘土礦物對(duì)(二)土壤粘土礦物對(duì)NH4的固定的固定1. 定義定義吸附固定:吸附固定:由于土壤粘土礦物表面所帶負(fù)電荷由于土壤粘土礦物表面所帶負(fù)電荷而引起的對(duì)而引起的對(duì)NH4的吸附作用的吸附作用晶格固定:晶格固定:NH4進(jìn)入進(jìn)
26、入2:1型膨脹性粘土礦物的型膨脹性粘土礦物的晶層間而被固定的作用晶層間而被固定的作用2. 過程過程液相液相NH4 交換性交換性NH4 固定態(tài)固定態(tài)NH43. 結(jié)果結(jié)果 減緩減緩NH4的供應(yīng)程度的供應(yīng)程度(暫時(shí)無效化暫時(shí)無效化)吸附作用吸附作用 固定作用固定作用解吸作用解吸作用 釋放作用釋放作用(三)氨的揮發(fā)損失三)氨的揮發(fā)損失1. 定義:定義:在中性或堿性條件下,土壤中在中性或堿性條件下,土壤中的的NH4轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為NH3而揮發(fā)的過程而揮發(fā)的過程2. 過程:過程: NH4 NH3 H3. 影響因素:影響因素: pH值值 NH3揮發(fā)揮發(fā) 6 0.1% 7 1.0% 8 10.0% 9 50.0%
27、OH H 土壤土壤CaCOCaCO3 3含量:呈正相關(guān)含量:呈正相關(guān) 溫度:呈正相關(guān)溫度:呈正相關(guān) 施肥深度:揮發(fā)量施肥深度:揮發(fā)量 表施表施 深施深施 土壤水分含量土壤水分含量 土壤中土壤中NH4的含量的含量4. 4. 結(jié)果:結(jié)果:造成氮素?fù)p失(無效化)造成氮素?fù)p失(無效化)(四)硝化作用(四)硝化作用1. 定義:定義:土壤中的土壤中的NH4 ,在微生物的作用在微生物的作用下氧化成硝酸鹽的現(xiàn)象下氧化成硝酸鹽的現(xiàn)象2. 過程:過程:NH4O2 NO2 4H 2NO2O2 2NO3 3. 影響條件:影響條件:土壤通氣狀況、土壤反應(yīng)、土壤通氣狀況、土壤反應(yīng)、 土壤溫度等土壤溫度等亞硝化細(xì)菌亞硝化細(xì)
28、菌硝化細(xì)菌硝化細(xì)菌最適條件:最適條件:銨充足、通氣良好、銨充足、通氣良好、 pH6.57.5、2530oC4. 結(jié)果:結(jié)果:形成形成NO3 N利:利:為喜硝植物提供氮素為喜硝植物提供氮素 (有效化)(有效化)弊:弊:淋失、發(fā)生反硝化作用(無效化)淋失、發(fā)生反硝化作用(無效化)(五)無機(jī)氮的生物固定(五)無機(jī)氮的生物固定1. 定義:定義:土壤中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮被微生土壤中的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮被微生物同化為其軀體的組成成分而被暫時(shí)固定的物同化為其軀體的組成成分而被暫時(shí)固定的現(xiàn)象?,F(xiàn)象。2. 過程:過程: 銨態(tài)氮銨態(tài)氮 硝態(tài)氮硝態(tài)氮 生物固定生物固定 生物固定生物固定 有機(jī)氮有機(jī)氮 硝化作用硝酸還原作用
29、3. 影響條件影響條件 土體的土體的C/N比、溫度比、溫度、 濕度、濕度、pH值值4. 結(jié)果:結(jié)果:減緩氮的供應(yīng)減緩氮的供應(yīng)(暫時(shí)無效化)(暫時(shí)無效化); 可減少氮素的損失可減少氮素的損失(六)硝酸還原作用(六)硝酸還原作用NO3 NH4 嫌氣條件嫌氣條件(硝酸還原酶硝酸還原酶)(七)反硝化作用(七)反硝化作用NO3 N2 、NO、NO21. 生物反硝化作用生物反硝化作用(嫌氣條件)嫌氣條件)(1)過程:過程:NO3 NO2 N2 、N2O、NO(2)最適條件:含氮量最適條件:含氮量510,新鮮有機(jī)質(zhì)豐富,新鮮有機(jī)質(zhì)豐富 pH58,溫度溫度3035oC 硝酸鹽硝酸鹽還原細(xì)菌還原細(xì)菌反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌2. 化學(xué)反硝化作用化學(xué)反硝化作用(可在好氣條件下進(jìn)行)(可在好氣條件下進(jìn)行)NO2 N2 、N2O、NO發(fā)生條件:發(fā)生條件: NO2存在存在3. 結(jié)果:結(jié)果:造成氮素的氣態(tài)揮發(fā)損失造成氮素的氣態(tài)揮發(fā)損失(無效化無效化), 并影響大氣并影響大氣(破壞臭氧層、加劇溫室效應(yīng)破壞臭氧層、加劇溫室效應(yīng))(八)硝酸鹽的淋洗損失八)硝酸鹽的淋洗損失NO3 N 隨水滲漏或流失,可達(dá)施入氮隨水滲漏或流失,可達(dá)施入氮量的量的510結(jié)果:氮素?fù)p失結(jié)果:氮素?fù)p失(無效化
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