王-植物的氮素營養(yǎng)與氮肥

1、 第三章第三章植物的氮素營養(yǎng)與氮肥施用植物的氮素營養(yǎng)與氮肥施用Nitrogen(N)Nitrogen(N)2存在問題存在問題l土壤中氮素養(yǎng)分的不足是限制作物產(chǎn)量的主要因素土壤中氮素養(yǎng)分的不足是限制作物產(chǎn)量的主要因素l不合理、過量施用氮肥對環(huán)境造成污染不合理、過量施用氮肥對環(huán)境造成污染l硝酸鹽過量問題危害人體健康硝酸鹽過量問題危害人體健康3主要內(nèi)容主要內(nèi)容1. 1. 植物的氮素營養(yǎng)植物的氮素營養(yǎng)2. 2. 土壤中的氮素及其轉(zhuǎn)化土壤中的氮素及其轉(zhuǎn)化3. 3. 氮肥的種類性質(zhì)與施用氮肥的種類性質(zhì)與施用 4. 4. 氮肥的合理施用氮肥的合理施用4第一節(jié)第一節(jié) 植物的氮素營養(yǎng)植物的氮素營養(yǎng)一、植物體內(nèi)氮

2、的含量與分布一、植物體內(nèi)氮的含量與分布1. 1. 含量：含量：占植物干重的占植物干重的0.30.35 5 影響因素：影響因素： 植物種類：植物種類：豆科植物豆科植物 非豆科植物非豆科植物 品品 種：種： 高產(chǎn)品種高產(chǎn)品種 低產(chǎn)品種低產(chǎn)品種 生長時期：生長時期：苗期苗期 旺長期旺長期 成熟期成熟期 衰老期，衰老期， 營養(yǎng)生長期營養(yǎng)生長期 生殖生長期生殖生長期 供氮水平：供氮水平：52. 2. 分布：分布： 器官：器官：種子種子 葉葉 根根 莖莖 組織：組織：幼嫩組織幼嫩組織 成熟組織成熟組織 衰老組織，衰老組織， 生長點生長點 非生長點非生長點原因：原因：氮在植物體內(nèi)的移動性強氮在植物體內(nèi)的移動

3、性強6二、氮在植物生長發(fā)育中的作用二、氮在植物生長發(fā)育中的作用1. 1. 氮是蛋白質(zhì)的重要成分氮是蛋白質(zhì)的重要成分（含氮（含氮16161818）2. 2. 氮是核酸和核蛋白的成分（含氮約氮是核酸和核蛋白的成分（含氮約7 7）3. 3. 氮是葉綠素的成分氮是葉綠素的成分（葉綠體含蛋白質(zhì)（葉綠體含蛋白質(zhì)45456060）Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization74. 4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白質(zhì)）氮是酶的成分（酶本身是蛋白質(zhì)）5. 5. 氮是多種維生素的成分（維生素氮是多種維生素的成分（維生素B1B1、 B2B2、B6B6等）等）6. 6

4、. 氮是一些植物激素的成分（如吲哚乙酸：氮是一些植物激素的成分（如吲哚乙酸：IAAIAA）7. 7. 磷脂和生物堿也含氮磷脂和生物堿也含氮氮素通常被稱為氮素通常被稱為 生命元素生命元素Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization8三、植物對氮的吸收與同化三、植物對氮的吸收與同化（不作要求）（不作要求）吸收的形態(tài)吸收的形態(tài)無機態(tài)：無機態(tài)：NHNH4 4+ +NN、NONO3 3- -NN（主要）（主要）有機態(tài)：有機態(tài)：NHNH2 2 NN、氨基酸、氨基酸、 核核苷苷酸等酸等 （少量）（少量）Laboratory of Plant Nutritio

5、n and Fertilization9（一）植物對銨態(tài)氮的吸收與同化（一）植物對銨態(tài)氮的吸收與同化 1. 1. 吸收吸收 1 1）機理：）機理：被動滲透被動滲透 (Epstein,1972) (Epstein,1972) 接觸脫質(zhì)子接觸脫質(zhì)子 (Mengel,1982)(Mengel,1982)ATPaseATPaseNHNH4 4+ +HH+ + 膜外膜外 膜膜 膜內(nèi)膜內(nèi)NHNH4 4+ +HH+ +NHNH3 3Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization10 水稻幼苗對水稻幼苗對NHNH4 4+ +的吸收與的吸收與HH+ +釋放的關(guān)系釋

6、放的關(guān)系NHNH4 4+ +的吸收的吸收 HH+ +的釋放的釋放(mol/L) (mol/L)(mol/L) (mol/L)158158184184174174145145149149183183166166145145 2 2）特點：）特點：釋放等量的釋放等量的HH， 使介質(zhì)使介質(zhì)pHpH值值Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization112. 2. 同化同化(1)(1) 部位：部位：在在根部根部很快被同化為氨基酸很快被同化為氨基酸(2) (2) 過程：過程：酮戊二酸酮戊二酸氨氨谷氨酸谷氨酸各各種種新新的的氨氨基基酸酸酮酸酮酸酰胺酰胺氨氨還原

7、性胺化作用還原性胺化作用轉(zhuǎn)氨基作用轉(zhuǎn)氨基作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization12反應(yīng)式：反應(yīng)式：NHNH3 3谷氨酸谷氨酸ATP ATP 谷氨酰胺谷氨酰胺ADPADPPiPi谷氨酰胺谷氨酰胺-酮戊二酸酮戊二酸2 2e e2H2H 2 2谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸1717酮酸酮酸 1717種種氨基酸氨基酸 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶轉(zhuǎn)氨酶轉(zhuǎn)氨酶 合成合成 Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization133. 3. 酰胺的形成及意義酰胺的形成及意義形

8、成：形成：NHNH3 3意義：意義：貯存氨基；貯存氨基； 解除氨毒；解除氨毒； 參與代謝。參與代謝。 谷氨酸谷氨酸 酰胺合成酶酰胺合成酶 谷氨酰胺谷氨酰胺 天門冬氨酸天門冬氨酸 ATPATP 天門冬酰胺天門冬酰胺Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization14 吸收后，吸收后，10103030在根同化在根同化 70709090運輸?shù)角o葉同化運輸?shù)角o葉同化 小部分貯存在液胞內(nèi)小部分貯存在液胞內(nèi) 2. 2. 同化：同化：（二）植物對硝態(tài)氮的吸收與同化（二）植物對硝態(tài)氮的吸收與同化 1. 1. 吸收：吸收：植物主動吸收植物主動吸收NONO3 3- -

9、NNNONO3 3- - NO NO2 2- - NH NH3 3NR,FeNR,Fe、Mo NiRMo NiR，F(xiàn)eFe、MnMn 硝酸還原酶硝酸還原酶 亞硝酸還原酶亞硝酸還原酶 ( (葉綠體葉綠體) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization15影響硝酸鹽還原的因素影響硝酸鹽還原的因素 植物種類：植物種類：與根系還原能力有關(guān)，如與根系還原能力有關(guān)，如: : 木本植物木本植物 一年生草本植物一年生草本植物 油菜油菜 大麥大麥 向日葵向日葵 玉米玉米 光照：光照：光照不足，硝酸還原酶活性低，使硝酸還光照不足，硝酸還原酶活性低，使硝酸還 原原

10、作用變?nèi)?，造成植物體內(nèi)作用變?nèi)?，造成植物體內(nèi)NONO3 3N N 濃濃 度過高度過高 溫度：溫度：溫度過低，酶活性低，根部還原減少溫度過低，酶活性低，根部還原減少Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization16 施氮量：施氮量：施氮過多，吸收積累也多（奢侈施氮過多，吸收積累也多（奢侈吸收）吸收） 微量元素供應(yīng)：微量元素供應(yīng)：鉬、鐵、銅、錳、鎂等鉬、鐵、銅、錳、鎂等微量元素缺乏微量元素缺乏，NONO3 3N N 難以還原難以還原 陪伴離子：陪伴離子：如如KK，促進促進NONO3 3向地上部轉(zhuǎn)向地上部轉(zhuǎn)移，使根還原比例減少；移，使根還原比例減少；

11、若供鉀不足，影響若供鉀不足，影響NONO3 3NN 的還原作用的還原作用, ,當(dāng)植當(dāng)植物吸收的物吸收的 NONO3 3NN 來不及還原，就會在植物體內(nèi)來不及還原，就會在植物體內(nèi)積累。積累。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization17 影響蔬菜硝酸鹽含量的因素影響蔬菜硝酸鹽含量的因素u植物因素植物因素: : 種類、品種、部位種類、品種、部位u肥料因素肥料因素: : 種類、用量、時間種類、用量、時間u氣候因素氣候因素: : 溫度、光照溫度、光照u收獲因素收獲因素: : 施肥后安全期、一天內(nèi)時間施肥后安全期、一天內(nèi)時間 Laboratory of

12、 Plant Nutrition and Fertilization18u選用優(yōu)良品種選用優(yōu)良品種u控施氮肥控施氮肥u增施鉀肥增施鉀肥u增加采前光照增加采前光照u改善微量元素供應(yīng)等改善微量元素供應(yīng)等降低植物體內(nèi)硝酸鹽含量的措施：降低植物體內(nèi)硝酸鹽含量的措施：Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization19（三）植物對有機氮的吸收與同化（三）植物對有機氮的吸收與同化1. 1. 尿素（酰胺態(tài)氮）尿素（酰胺態(tài)氮） 吸收：吸收：根、葉均能直接吸收根、葉均能直接吸收同化：同化：脲酶途徑：尿素脲酶途徑：尿素 NHNH3 3 氨基酸氨基酸 脲脲 酶酶水水 解

13、解 非脲酶途徑：直接同化非脲酶途徑：直接同化尿素尿素 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 尿素的毒害：尿素的毒害：當(dāng)介質(zhì)中尿素濃度過高時，植物當(dāng)介質(zhì)中尿素濃度過高時，植物會出現(xiàn)受害癥狀會出現(xiàn)受害癥狀2. 2. 氨基態(tài)氮：氨基態(tài)氮：可直接吸收，效果因種類而異可直接吸收，效果因種類而異Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization20四、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的營養(yǎng)特點四、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的營養(yǎng)特點（不作要求）（不作要求）NONO3 3- -N-N是陰離子，為是陰離子，為氧化態(tài)氧化態(tài)的氮源；的氮源； NHNH4 4+ +-N-N是陽離子，為是陽離

14、子，為還原態(tài)還原態(tài)的氮源。的氮源。不能簡單的判定哪種形態(tài)好或是不好，不能簡單的判定哪種形態(tài)好或是不好，因為肥效高低與各種影響吸收和利用的因因為肥效高低與各種影響吸收和利用的因素有關(guān)。素有關(guān)。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization21( (一一) ) 植物的喜銨性和喜硝性植物的喜銨性和喜硝性喜銨植物：喜銨植物： 水稻、甘薯、馬鈴薯水稻、甘薯、馬鈴薯兼性喜硝植物：兼性喜硝植物：小麥、玉米、棉花等小麥、玉米、棉花等喜硝植物：喜硝植物： 大部分蔬菜，如黃瓜、大部分蔬菜，如黃瓜、 番茄、萵苣等番茄、萵苣等專性喜硝植物：專性喜硝植物：甜菜甜菜Labo

15、ratory of Plant Nutrition and Fertilization22( (二二) ) 原因原因1. 1. 植物的遺傳特性植物的遺傳特性2. 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：有利于酸性：有利于硝硝的吸收的吸收 中性至微堿性：有利于中性至微堿性：有利于銨銨的吸收的吸收 植物植物吸收吸收NONO3 3時，時，pHpH緩慢上升，較安全緩慢上升，較安全 植物植物吸收吸收NHNH4 4時，時，pHpH迅速下降，可能危害迅速下降，可能危害植物植物( (水培尤甚水培尤甚) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization23

16、NONO3 3- -NHNH4 4+ +植物吸收不同形態(tài)氮源對根際植物吸收不同形態(tài)氮源對根際pHpH值的影響值的影響24伴隨離子：伴隨離子： CaCa2 + 2 + 、MgMg2 +2 +等等有利于有利于NHNH4 4+ +的吸收（而的吸收（而NHNH4 4+ +、HH+ +對對KK+ +、CaCa2 + 2 + 、MgMg2 +2 +的吸收有拮抗作用）；的吸收有拮抗作用）； 鉬酸鹽鉬酸鹽有有利于利于NONO3 3- -的吸收與還原的吸收與還原介質(zhì)通氣狀況介質(zhì)通氣狀況： 通氣良好，兩種氮源的吸收均較快通氣良好，兩種氮源的吸收均較快水分水分：水分過多，水分過多，NONO3 3- - 易隨水流失易

17、隨水流失 結(jié)論：結(jié)論：只要在環(huán)境中為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮創(chuàng)造出只要在環(huán)境中為銨態(tài)氮和硝態(tài)氮創(chuàng)造出各自所需要的各自所需要的最適條件最適條件，那么，它們在，那么，它們在生理上是具生理上是具有同等價值有同等價值的。的。25五、植物氮素營養(yǎng)失調(diào)癥狀五、植物氮素營養(yǎng)失調(diào)癥狀1. 1. 氮缺乏氮缺乏 (1) (1) 外觀表現(xiàn)外觀表現(xiàn) 整株：整株：植株矮小，瘦弱植株矮小，瘦弱 葉片：葉片：細小直立，葉色轉(zhuǎn)為淡綠色、淺黃色、乃至黃色，細小直立，葉色轉(zhuǎn)為淡綠色、淺黃色、乃至黃色， 從下部老葉開始出現(xiàn)癥狀從下部老葉開始出現(xiàn)癥狀 葉脈、葉柄：葉脈、葉柄：有些作物呈紫紅色有些作物呈紫紅色 莖：莖：細小，分蘗或分枝少，基部呈

18、黃色或紅黃色細小，分蘗或分枝少，基部呈黃色或紅黃色 花：花：稀少，提前開放稀少，提前開放 種子、果實：種子、果實：少且小，早熟，不充實少且小，早熟，不充實 根：根：色白而細長，量少，后期呈褐色色白而細長，量少，后期呈褐色26田間水稻缺氮田間水稻缺氮Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization27 生長矮小，根系細長，分枝（蘗）減少。生長矮小，根系細長，分枝（蘗）減少。老老葉葉發(fā)發(fā)黃黃枯枯死，死， 新新葉葉色色淡淡NN是是葉葉綠綠素素的的成成分分缺缺NNCKCKLaboratory of Plant Nutrition and Fertiliza

19、tion28Nitrogen DeficiencyNitrogen DeficiencySmall plants, yellow leaves starting from old leavesSmall plants, yellow leaves starting from old leavesLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization29Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization30 玉米缺玉米缺NN：老葉：老葉發(fā)黃，新葉色淡，基發(fā)黃，新葉色淡，基部發(fā)紅部發(fā)紅( (花色苷積累花色苷積累其中

20、其中) )。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization31Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization32Nitrogen recycling on Nitrogen recycling on grapefruit(grapefruit(葡萄柚）葡萄柚） twigs with inadequate twigs with inadequate N (left)N (left)(A)(A)Green terminal leaves Green terminal leaves (B) (B) Yel

21、lowingYellowing(C) (C) DefoliationDefoliation332.2.氮素過多的危害氮素過多的危害實例：實例：n 大量施用氮肥會降低果蔬品質(zhì)和耐貯存性；大量施用氮肥會降低果蔬品質(zhì)和耐貯存性；n 棉花蕾鈴稀少易脫落；棉花蕾鈴稀少易脫落；n 甜菜塊根產(chǎn)糖率下降；甜菜塊根產(chǎn)糖率下降；n 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。l 營養(yǎng)體徒長，葉面積增大，葉色濃綠。營養(yǎng)體徒長，葉面積增大，葉色濃綠。l 莖稈變得嫩弱，易倒伏。莖稈變得嫩弱，易倒伏。l 作物貪青晚熟，籽粒不充實，生長期延長。作物貪青晚熟，籽粒不充實，生長期延長。l 細胞壁薄，植株柔軟

22、，易受機械損傷細胞壁薄，植株柔軟，易受機械損傷( (倒伏倒伏) )和病害侵和病害侵襲襲( (大麥褐銹病、小麥赤霉病、水稻褐斑病大麥褐銹病、小麥赤霉病、水稻褐斑病) )。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization34Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization35 水稻田氮肥過多，群體太大，遇風(fēng)倒伏水稻田氮肥過

23、多，群體太大，遇風(fēng)倒伏Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization36Nitrogen ToxicityNitrogen ToxicityDark green, Dark green, ammonia toxicityammonia toxicityTobaccoTobaccoLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization37六、土壤與作物體內(nèi)氮的豐缺指標(biāo)六、土壤與作物體內(nèi)氮的豐缺指標(biāo)u形態(tài)學(xué)觀察法形態(tài)學(xué)觀察法u化學(xué)分析法化學(xué)分析法 測土施肥：根據(jù)土壤氮素供應(yīng)情況確定測土施肥：根據(jù)土壤氮素供應(yīng)情況

24、確定 測植株施肥：植株體內(nèi)氮含量確定測植株施肥：植株體內(nèi)氮含量確定Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization38第二節(jié)第二節(jié) 土壤中的氮素及其轉(zhuǎn)化土壤中的氮素及其轉(zhuǎn)化一、土壤中氮素的來源及其含量一、土壤中氮素的來源及其含量( (一一) ) 來源來源1. 1. 施入土壤中的化學(xué)氮肥和有機肥料施入土壤中的化學(xué)氮肥和有機肥料2. 2. 動植物殘體的歸還動植物殘體的歸還3. 3. 生物固氮生物固氮4. 4. 雷電降雨帶來的雷電降雨帶來的NHNH4 4NN和和NONO3 3NNLaboratory of Plant Nutrition and Fert

25、ilization39( (二二) ) 含量含量 我國耕地土壤我國耕地土壤全氮含量全氮含量為為0.040.040.350.35之之間，與土壤有機質(zhì)含量呈正相關(guān)間，與土壤有機質(zhì)含量呈正相關(guān) 我國土壤含氮量的我國土壤含氮量的地域性規(guī)律：地域性規(guī)律： 北北 增加增加 西西 長江長江 東東 增加增加 南南 增加增加Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization40影響氮含量的因素影響氮含量的因素a a） 植被覆蓋：植被覆蓋：u草本植物草本植物 木本植物木本植物u草本植物：豆科草本植物：豆科 非豆科非豆科u木本植物：闊葉林針葉林木本植物：闊葉林針葉林b b

26、） 氣候：氣候：u溫度愈高，有機質(zhì)分解愈快，溫度愈高，有機質(zhì)分解愈快，OMOM含量低，含量低，NN少；少；u濕度愈高，有機質(zhì)分解愈慢，濕度愈高，有機質(zhì)分解愈慢，OMOM積累的多，積累的多，NN多。多。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization41C C）質(zhì)地）質(zhì)地 質(zhì)地質(zhì)地 砂性土砂性土 壤性土壤性土 粘性土粘性土 N%N% 低低 高高d d）地形和地勢）地形和地勢 地形和地勢是通過對溫度和濕度因素，以及對地形和地勢是通過對溫度和濕度因素，以及對土壤的侵蝕來影響土壤含氮量土壤的侵蝕來影響土壤含氮量 Laboratory of Plant Nu

27、trition and Fertilization42二、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%)(95%) 非水解性非水解性 難利用難利用 占占303050%50% 離子態(tài)離子態(tài) 土壤溶液中土壤溶液中2. 2. 無機氮無機氮 吸附態(tài)吸附態(tài) 土壤膠體吸附土壤膠體吸附 (1(15 5) ) 固定態(tài)固定態(tài) 2 2：1 1型粘土礦物固定型粘土礦物固定 有機氮有機氮 無機氮無機氮礦化作用礦化作用固定作用固定作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization43（一）有機態(tài)氮的礦化作用（氨化作用）（一）有機態(tài)氮的礦化作用（

28、氨化作用） 1. 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，土壤中的含氮有機質(zhì)分解形成氨的過程。有機質(zhì)分解形成氨的過程。 2. 2. 過程：過程： 有機氮有機氮 氨基酸氨基酸 NHNH4 4NN有機酸有機酸 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Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization443. 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：最適條件：溫度為溫度為20203030o oC C， 土壤濕度為田間持水量的土壤濕度為田間持

29、水量的6060， 土壤土壤pHpH7 7，C/N25:1C/N25:14. 4. 結(jié)果：結(jié)果：生成生成NHNH4 4NN（有效化）有效化）Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization45( (二二) ) 土壤粘土礦物對土壤粘土礦物對NHNH4 4的固定的固定1. 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電荷而引由于土壤粘土礦物表面所帶負電荷而引起的對起的對NHNH4 4的吸附作用的吸附作用 晶格固定：晶格固定：NHNH4 4進入進入2 2：1 1型膨脹性粘土礦物的晶型膨脹性粘土礦物的晶層間而被固定的作用層間而被固定的作用2

30、. 2. 過程過程 液相液相NHNH4 4 交換性交換性NHNH4 4 固定態(tài)固定態(tài)NHNH4 43. 3. 結(jié)果：結(jié)果：減緩減緩NHNH4 4的供應(yīng)程度的供應(yīng)程度( (暫時無效化暫時無效化) )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Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization46( (三三) )氨的揮發(fā)損失氨的揮發(fā)損失 1. 1. 定義：定義：在中性或堿性條件下，土壤中的在中性或堿性條件下，土壤中的NHNH4 4轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為NHNH3 3而揮發(fā)的過程而揮發(fā)的過程 2. 2. 過程過程： NHNH4 4 NHNH3

31、 3 HH 3. 3. 影響因素：影響因素： pHpH值值 NHNH3 3揮發(fā)揮發(fā) 6 6 0.1%0.1% 7 7 1.0%1.0% 8 8 10.0%10.0% 9 9 50.0%50.0% OHOHHHLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization47 土壤土壤CaCOCaCO3 3含量：含量：呈正相關(guān)呈正相關(guān) 溫度：溫度：呈正相關(guān)呈正相關(guān) 施肥深度：施肥深度：揮發(fā)量揮發(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NHNH4 4的含量的含量 4. 4. 結(jié)果：結(jié)果：造成氮素損失造成氮素損失（無效化）（無效化）Laborat

32、ory of Plant Nutrition and Fertilization48 （四）硝化作用（四）硝化作用 1. 1. 定義：定義：在通氣的條件下在通氣的條件下, ,土壤中的土壤中的NHNH4 4 ，在在微生物的作用下氧化成硝酸鹽的現(xiàn)象微生物的作用下氧化成硝酸鹽的現(xiàn)象 2. 2. 過程：過程： NHNH4 4 OO2 2 NO NO2 2 4H4H 2NO2NO2 2OO2 2 2NO2NO3 3 3. 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菌亞硝化細菌硝化細菌硝化細菌Laboratory of Plant Nutrit

33、ion and Fertilization49 最適條件：最適條件：氨充足、通氣良好、氨充足、通氣良好、 pH6.5pH6.57.57.5、25253030o oC C 4. 4. 結(jié)果：結(jié)果：形成形成NONO3 3 NN 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)生反硝化作用淋失、發(fā)生反硝化作用（無效化）（無效化）（五）硝酸還原作用（五）硝酸還原作用 NONO3 3 NHNH4 4 作用機理仍不清楚作用機理仍不清楚 ？ 嫌氣條件嫌氣條件( (硝酸還原酶硝酸還原酶) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertiliza

34、tion50（六）無機氮的生物固定（六）無機氮的生物固定 1. 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固定的現(xiàn)象。物同化為其軀體的組成成分而被暫時固定的現(xiàn)象。 2. 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 有機氮有機氮 硝化作用硝化作用硝酸還原作用硝酸還原作用 3. 3. 結(jié)果：結(jié)果：減緩氮的供應(yīng)減緩氮的供應(yīng)（暫時無效化）（暫時無效化）； 可減少氮素的損失可減少氮素的損失Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization51（七）反硝化作用

35、（七）反硝化作用 NONO3 3 NN2 2 、NONO、NN2 2OO 1. 1. 生物反硝化作用生物反硝化作用（嫌氣條件下）（嫌氣條件下） (1)(1)定義：定義： (2)(2)過程：過程： NONO3 3 NONO2 2 NN2 2 、NN2 2OO、NONO (3)(3)最適條件：最適條件：含氮量含氮量5 51010，新鮮有機質(zhì)豐富，新鮮有機質(zhì)豐富 pH5pH58 8，溫度溫度30303535o oC C 硝酸鹽硝酸鹽還原細菌還原細菌反硝化細菌反硝化細菌Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization522. 2. 化學(xué)反硝化作用化學(xué)反硝化

36、作用（可在好氣條件下進行）（可在好氣條件下進行）NONO2 2 NN2 2 、NN2 2OO、NONO 發(fā)生條件：發(fā)生條件： NONO2 2存在存在3. 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NONO3 3N N 隨水滲漏或流失，可達施入氮量的隨水滲漏或流失，可達施入氮量的5 51010結(jié)果：結(jié)果：氮素損失氮素損失( (無效化無效化) )，并污染水體并污染水體( (富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化) )Laboratory of Pl

37、ant Nutrition and Fertilization53三、土壤中氮的轉(zhuǎn)化三、土壤中氮的轉(zhuǎn)化 銨態(tài)氮銨態(tài)氮 硝態(tài)氮硝態(tài)氮 吸附態(tài)銨或吸附態(tài)銨或固定態(tài)銨固定態(tài)銨水體中的水體中的硝態(tài)氮硝態(tài)氮 礦化作用礦化作用 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NH3 N2、NO、N2O 揮發(fā)損失揮發(fā)損失 反硝化作用反硝化作用吸附固定吸附固定 淋洗損失淋洗損失 有有機機氮氮有機氮有機氮生物生物 固定固定Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization54小結(jié)：土壤有效氮增加和減少的途徑小結(jié)：土壤有效氮增加和減少的途徑增加途徑增加途徑u

38、施肥施肥( (有機肥、化肥有機肥、化肥) )u氨化作用氨化作用u生物固氮生物固氮u雷電降雨雷電降雨減少途徑減少途徑u植物吸收帶走植物吸收帶走u氨的揮發(fā)損失氨的揮發(fā)損失u反硝化作用反硝化作用u硝酸鹽淋失硝酸鹽淋失u生物和吸附固定生物和吸附固定( (暫時暫時) )化學(xué)氮肥的當(dāng)季利用率：化學(xué)氮肥的當(dāng)季利用率：20205050Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization55四、土壤的供氮能力及氮的有效性四、土壤的供氮能力及氮的有效性有效氮：有效氮：能被當(dāng)季作物利用的氮素，包括能被當(dāng)季作物利用的氮素，包括 無機氮無機氮(5(5) )和易分解的有機氮和易分

39、解的有機氮 旱地：旱地：全氮、堿解氮、全氮、堿解氮、供氮能力供氮能力 土壤礦化氮、硝態(tài)氮土壤礦化氮、硝態(tài)氮 稻田：稻田：全氮、堿解氮、銨態(tài)氮全氮、堿解氮、銨態(tài)氮 全氮全氮 土壤供氮潛力土壤供氮潛力 無機氮無機氮 土壤供氮強度土壤供氮強度 Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization56一、我國氮肥的生產(chǎn)概況一、我國氮肥的生產(chǎn)概況l19351935年我國在大連和南京建成了兩座氮肥廠生產(chǎn)年我國在大連和南京建成了兩座氮肥廠生產(chǎn)硫銨；硫銨；l19531953年我國氮肥產(chǎn)量以養(yǎng)分計算為年我國氮肥產(chǎn)量以養(yǎng)分計算為5 5萬噸；萬噸；l19691969-197

40、81978年為各類肥料廠大發(fā)展時期，全國新年為各類肥料廠大發(fā)展時期，全國新建建10001000余座小氮肥廠和余座小氮肥廠和1010余座年產(chǎn)余座年產(chǎn)3030萬噸合成氨萬噸合成氨的大型氮肥廠；的大型氮肥廠；l19831983年全國氮肥產(chǎn)量猛增至年全國氮肥產(chǎn)量猛增至11091109萬噸萬噸(N)(N)，列世，列世界第二位；界第二位；l19911991年以后全國氮肥產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一年以后全國氮肥產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一第三節(jié)第三節(jié) 氮肥的種類、性質(zhì)和施用氮肥的種類、性質(zhì)和施用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization57二、氮肥的制造原理二、氮肥的制

41、造原理1. 1. 合成氨原理：合成氨原理：( (哈伯法，始于哈伯法，始于19131913年年) )3H3H2 2NN2 22NH2NH3 3QQ2. 2. 硝酸制造原理：硝酸制造原理：( (氨氧化法氨氧化法) ) NH NH3 3 NO NO NO NO2 2 HNO HNO3 3NONO3. 3. 氮肥制造過程：氮肥制造過程：高溫、高壓高溫、高壓 催化劑催化劑 OO2 2催化劑催化劑 高溫高溫 OO2 2 加壓加壓HH2 2OO58 H H2 2OO NHNH3 3 nHnH2 2OO H H2 2O + COO + CO2 2 NHNH4 4HCOHCO3 3 HCl HCl NHNH4

42、4ClCl NaCl + CO NaCl + CO2 2 + H + H2 2OO NHNH4 4ClCl + + NaHCONaHCO3 3 H H2 2SOSO4 4 ( NH( NH4 4) )2 2SOSO4 4 COCO2 2 CO(NHCO(NH2 2) )2 2 + H+ H2 2OO NH NH4 4NONO3 3 + CO(NH + CO(NH2 2) )2 2 + H + H2 2O O 含氮溶液含氮溶液 HH3 3POPO4 4 NHNH4 4HH2 2POPO4 4+(NH+(NH4 4 ) )2 2HPOHPO4 4 O O2 2 HNOHNO3 3 NH NH3 3

43、 NHNH4 4NONO3 3 Na Na2 2COCO3 3 NaNONaNO3 3+H+H2 2COCO3 3 CaCO CaCO3 3 Ca(NOCa(NO3 3) )2 2+H+H2 2COCO3 3 KCl KCl KNOKNO3 3 + HCl+ HCl+NH3 +Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization59三、銨態(tài)氮肥三、銨態(tài)氮肥包括：包括：液氨、氨水、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨液氨、氨水、碳酸氫銨、氯化銨、硫酸銨( (一一) ) 共同特性共同特性（均含有（均含有NHNH4 4 ）1. 1. 易溶于水，易被作物吸收易溶于水，易被

44、作物吸收2. 2. 易被土壤膠體吸附和固定易被土壤膠體吸附和固定3. 3. 可發(fā)生硝化作用可發(fā)生硝化作用 NHNH4 4 NONO3 3 4. 4. 堿性環(huán)境中氨易揮發(fā)堿性環(huán)境中氨易揮發(fā) NHNH4 4 + OH+ OH NHNH3 35. 5. 高濃度對作物，尤其是幼苗易產(chǎn)生毒害高濃度對作物，尤其是幼苗易產(chǎn)生毒害（氨中毒）（氨中毒）6. 6. 對鈣、鎂、鉀等的吸收有頡頏作用對鈣、鎂、鉀等的吸收有頡頏作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization60 ( (二二) ) 理化性質(zhì)理化性質(zhì) 銨態(tài)氮肥的基本性質(zhì)銨態(tài)氮肥的基本性質(zhì)品種品種 分子式分子

45、式 含氮量含氮量(%) (%) 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 理理 化化 性性 質(zhì)質(zhì)液氨液氨 NHNH3 3 82 82 差差 液體液體, ,堿性堿性, ,易揮發(fā)易揮發(fā)氨水氨水 NHNH3 3 nHnH2 2OO 1518 1518 差差 液體液體, ,堿性堿性, ,易揮發(fā)易揮發(fā)碳銨碳銨 NHNH4 4HCOHCO3 3 16.517.5 16.517.5 較差較差 結(jié)晶結(jié)晶, ,堿性堿性, ,易吸濕和分解易吸濕和分解氯化銨氯化銨NHNH4 4Cl Cl 2425 2425 較好較好 結(jié)晶結(jié)晶, ,酸性酸性, ,有吸濕性有吸濕性硫銨硫銨 (NH(NH4 4) ) 2 2SOSO4 4 2021 2021 好好

46、 結(jié)晶結(jié)晶, ,酸性酸性, ,吸濕性弱吸濕性弱Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization61（三）在土壤中的轉(zhuǎn)化和施用（三）在土壤中的轉(zhuǎn)化和施用銨態(tài)氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化和施用銨態(tài)氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化和施用品種品種 轉(zhuǎn)化及結(jié)果轉(zhuǎn)化及結(jié)果 施施 用用 液氨液氨 NHNH3 3HH2 2O NHO NH4 4OHOH 基肥基肥, , 追肥及深施追肥及深施氨水氨水 對土壤和作物影響不大對土壤和作物影響不大 基肥基肥, , 追肥追肥, , 深施深施碳銨碳銨 NHNH4 4HCOHCO3 3 基肥基肥, , 追肥追肥, , 深施深施 對土壤沒有副作用，對土壤

47、沒有副作用，適于各種土壤和大適于各種土壤和大多多數(shù)作物數(shù)作物L(fēng)aboratory of Plant Nutrition and Fertilization62 銨態(tài)氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化和施用銨態(tài)氮肥在土壤中的轉(zhuǎn)化和施用 品種品種 轉(zhuǎn)化及結(jié)果轉(zhuǎn)化及結(jié)果 施用施用 氯化銨氯化銨 NHNH4 4ClCl 基肥基肥 ( (配施石灰和配施石灰和 使土壤酸化使土壤酸化( (生理酸生理酸, ,硝化酸硝化酸, , 有機肥有機肥) )，追肥，適于，追肥，適于 代換酸代換酸) )、脫鈣板結(jié)、脫鈣板結(jié) 稻田和一般作物，稻田和一般作物， 不宜忌氯作物不宜忌氯作物硫硫 銨銨 NHNH4 4SOSO4 42 2 基肥基肥(

48、 (配施石灰和配施石灰和 使土壤酸化使土壤酸化( (游離酸生理酸游離酸生理酸, , 有機肥有機肥) )，追肥，追肥，種肥種肥 硝化酸，代換酸硝化酸，代換酸) )、板結(jié)、板結(jié) 適于各種作物適于各種作物 不宜稻田不宜稻田L(fēng)aboratory of Plant Nutrition and Fertilization63土壤中銨態(tài)氮肥變化示意圖土壤中銨態(tài)氮肥變化示意圖氨氣氨氣吸收吸收吸附吸附揮發(fā)揮發(fā)NHNH4 4+ +NHNH4 4+ +硝化作用硝化作用銨態(tài)氮肥銨態(tài)氮肥銨態(tài)氮肥銨態(tài)氮肥硝態(tài)氮硝態(tài)氮土壤土壤膠粒膠粒Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizati

49、on64四、硝銨態(tài)和硝態(tài)氮肥四、硝銨態(tài)和硝態(tài)氮肥包括：包括：硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸鉀硝酸銨、硝酸鈉、硝酸鈣、硝酸鉀( (一一) ) 共同特性共同特性 1. 1. 易溶于水，易被作物吸收（主動吸收）易溶于水，易被作物吸收（主動吸收） 2. 2. 不被土壤膠體吸附，易隨水流失不被土壤膠體吸附，易隨水流失 3. 3. 易發(fā)生反硝化作用易發(fā)生反硝化作用 4. 4. 促進鈣鎂鉀等的吸收促進鈣鎂鉀等的吸收 5. 5. 吸濕性大，具助燃性（易燃易爆）吸濕性大，具助燃性（易燃易爆） 6. 6. 硝態(tài)氮含氮量均較低硝態(tài)氮含氮量均較低Laboratory of Plant Nutrition and Fer

50、tilization65( (二二) ) 理化性質(zhì)與施用理化性質(zhì)與施用 硝銨態(tài)和硝態(tài)氮肥的基本性質(zhì)和施用硝銨態(tài)和硝態(tài)氮肥的基本性質(zhì)和施用 品種品種 分子式分子式 含氮量含氮量 (%) (%) 性質(zhì)性質(zhì) 施用施用硝酸銨硝酸銨 NHNH4 4NONO3 3 3435 3435 ( (生理中性鹽生理中性鹽) ) 旱地追肥旱地追肥硝酸鈉硝酸鈉 NaNONaNO3 3 1516 1516 生理堿性鹽生理堿性鹽 少量多次少量多次硝酸鈣硝酸鈣 Ca(NOCa(NO3 3) )2 2 12.615 12.615 吸濕性吸濕性 ( (水培營養(yǎng)水培營養(yǎng)硝酸鉀硝酸鉀 KNOKNO3 3 14 14 助燃性助燃性 液

51、氮源液氮源) )Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization66 生理酸性鹽生理酸性鹽: : 植物吸收陽離子多于鹽的其他組分而使植物吸收陽離子多于鹽的其他組分而使介質(zhì)變酸的化合物介質(zhì)變酸的化合物, , 如如(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4, NH, NH4 4Cl, KCl, K2 2SOSO4 4等。等。 生理堿性鹽生理堿性鹽: : 植物吸收陰離子多于鹽的其他組分而植物吸收陰離子多于鹽的其他組分而使介質(zhì)變堿的化合物使介質(zhì)變堿的化合物, , 如如NaNONaNO3 3, Ca(NO, Ca(NO3 3) )2 2等。等。 生理中性鹽

52、生理中性鹽: : 植物吸收陽離子和陰離子的量比較接近植物吸收陽離子和陰離子的量比較接近, , 從而不影響介質(zhì)酸堿度的化合物從而不影響介質(zhì)酸堿度的化合物, , 如如NHNH4 4NONO3 3等。等。Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization67土壤中硝態(tài)氮肥變化示意圖土壤中硝態(tài)氮肥變化示意圖吸收吸收反硝化反硝化作用作用NHNH4 4+ +NHNH4 4+ +淋洗流失淋洗流失土壤土壤膠粒膠粒硝態(tài)氮肥硝態(tài)氮肥硝態(tài)氮硝態(tài)氮氣態(tài)氮氣態(tài)氮硝酸還原作用硝酸還原作用Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizatio

53、n68兩種形態(tài)氮素性質(zhì)和某些特性的比較兩種形態(tài)氮素性質(zhì)和某些特性的比較銨態(tài)氮素（銨態(tài)氮素（NHNH4 4+ +-N-N）u帶正電荷，是陽離子帶正電荷，是陽離子u能與土壤膠粒上的陽離子進行交能與土壤膠粒上的陽離子進行交 換而被吸附換而被吸附u被土壤膠粒吸附后移動性減小，被土壤膠粒吸附后移動性減小， 不隨水流失不隨水流失u進行硝化作用后，轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛釕B(tài)進行硝化作用后，轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛釕B(tài) 氮，但不降低肥效氮，但不降低肥效u帶負電荷，是陰離子帶負電荷，是陰離子u不能進行交換吸收而存在于土壤不能進行交換吸收而存在于土壤 溶液中溶液中u在土壤溶液中隨土壤水分運動而移在土壤溶液中隨土壤水分運動而移 動，流動性大，易

54、流失動，流動性大，易流失u進行反硝化作用后，形成氮氣或氧進行反硝化作用后，形成氮氣或氧 化氮氣而喪失肥效化氮氣而喪失肥效硝酸態(tài)氮素（硝酸態(tài)氮素（NONO3 3- -N-N）Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization69五、酰胺態(tài)氮肥五、酰胺態(tài)氮肥 尿素尿素( (一一) ) 理化性質(zhì)理化性質(zhì)分子式：分子式：CO(NHCO(NH2 2) )2 2含氮量：含氮量：4646基本性質(zhì)：基本性質(zhì)：有機物有機物 純品為白色針狀結(jié)晶，純品為白色針狀結(jié)晶， 肥料為顆粒狀；肥料為顆粒狀； 易溶于水，呈中性易溶于水，呈中性 縮二脲含量（縮二脲含量（2%2%）針狀結(jié)

55、晶針狀結(jié)晶顆粒狀顆粒狀Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization70( (二二) ) 在土壤中的轉(zhuǎn)化在土壤中的轉(zhuǎn)化 少部分少部分以分子態(tài)被土壤以分子態(tài)被土壤膠體吸附膠體吸附和和被植物吸收被植物吸收 大部分大部分在在脲酶脲酶作用下水解作用下水解1. 1. 水解作用水解作用CO(NHCO(NH2 2) )2 2 (NH (NH4 4) ) 2 2COCO3 3 NHNH3 3COCO2 2HH2 2OO 影響因素：影響因素：脲酶活性脲酶活性與與pHpH值、水分、溫度、有機值、水分、溫度、有機 質(zhì)質(zhì)含量、質(zhì)地等含量、質(zhì)地等 如：如：1010o oC

56、 7C 71212天天 2020o oC 4C 4 5 5 天天 完全轉(zhuǎn)化完全轉(zhuǎn)化 3030o oC 2C 2 3 3 天天脲酶脲酶HH2 2OONHNH4 4HCOHCO3 3NHNH4 4OHOHLaboratory of Plant Nutrition and Fertilization712. 2. 硝化作用硝化作用 因因pHpH值適宜，能旺盛進行，值適宜，能旺盛進行，尿素的硝化作用尿素的硝化作用且比且比氯化銨和硫銨的快氯化銨和硫銨的快 結(jié)果：結(jié)果：可能造成氮素的損失可能造成氮素的損失 措施：措施：使用硝化抑制劑使用硝化抑制劑尿素長期施用對土壤無副作用尿素長期施用對土壤無副作用“ 1 ”1 ” 和和“ 2 ”2 ” 是影響尿素肥效的主要原因是影響尿素肥效的主要原因 結(jié)果：結(jié)果：局部土壤暫時變堿（注意氨揮發(fā)）局部土壤暫時變堿（注意氨揮發(fā)） 措施：措施：深施、使用脲酶抑制劑深施、使用脲酶抑制劑Laboratory of Plant Nutrition and Fertiliza