植物的氮素营养与氮肥施用

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氮素营养与氮肥

-N +N
Strawberry with N deficiency on right
+N -N
Celery leaves with N deficiency
缺氮
供氮
N deficiency in vine growth
缺氮
Japanese larch trees
-N +N
氮素过多的危害
作物贪青晚熟，生长期延长。细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏）和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病）。大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；棉花蕾铃稀少易脱落；甜菜块根产糖率下降；纤维作物产量减少，纤维品质降低。蔬菜硝酸盐超标
（二）在土壤中的转化
少部分以分子态被土壤胶体吸附和被植物吸收
大部分在脲酶作用下水解
1. 水解作用
CO(NH2)2
脲酶 (NH4) 2CO3 H2O
NH3＋CO2＋H2O
影响因素：脲酶活性与pH值、水分、温度、
有机质含量、质地等
如：10oC
7～12天
4～ 5 天 2～ 3 天完全转化
20oC 30oC
尿素
成分与性质
以氨和二氧化碳为原料,在高温高压下直接合成的
有机酰胺态氮肥｡含氮量44%-46%,是固体氮肥中含氮量
最高的品种｡尿素为白色颗粒,易溶于水｡在干燥条件下,
有良好的物理性,但当气温增高,相对湿度较大时,易于潮
解｡因此,应存放于荫凉干燥处｡目前生产的尿素多加入疏水物质如石蜡等,可显著降低肥料的吸湿性｡
4. 促进钙镁钾等的吸收
5. 吸湿性大，具助燃性（易燃易爆）
6. 硝态氮含氮量均较低
（二）理化性质与施用

植物营养学氮素肥料

原为H2S，造成水稻根系的毒害。由于硫铵性质稳
定，习惯上施用时多撒施土面，但为了减少氨的挥发损失也应提倡深施。此外，硫铵中含24％的硫，同时也是一种硫肥，供给作物硫的需求。
生理酸性（碱性）肥料
化学肥料进入土壤后，如植物吸收肥料中的阳离子比阴离子快时，土壤溶液中就有阳离子过剩，生成相应酸性物质，久而久之就会引起土壤酸化。这类肥料称为生理酸性肥料。反之，
氮溶液（氮肥混合溶液，含氮20~50%）是一种
由氨与其他固体氮肥混合而成的液体氮肥，其基本组成为氨、硝铵和尿素，也可加入少量硫铵或亚硫酸氢铵。氮溶液是一种性质和养分含量介于液氨和氨水之间的高效液体肥料，可以与农药和除草剂一起施用。
（二）铵态氮肥
铵态氮肥主要有硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵等。其共同特点是：
硝酸态氮肥
N2 NOx
硝酸态氮NO3
1
吸收
4 反硝化微生物反硝化作用
NO3 2
淋失
NO2
地下水
土壤中硝态氮肥变化示意图
1.
硝酸铵
硝酸铵(NH4NO3 ，含N33-35%)简称硝铵，它是一种白色晶体，含氮量高。其中铵态氮和硝态氮各占一半，兼有两种形态氮肥的特性。由于它具有极易溶于水，吸湿性极强以及易燃、易爆等硝态氮肥的特性，因此常把硝铵归入硝态氮肥。
表2 碳铵施肥结合灌水对氨挥发的影响
施肥后天数
1 3 5 10 表面撒施不灌水灌水 17.4 4.6 20.0 7.0 22.7 7.8 25.9 8.4 覆土
不灌水 0.0 0.1 0.3 1.4
灌水 0.0 0.0 0.0 0.2

碳铵适用于各种土壤和作物，可作基肥
和追肥，不应作种肥，以免影响出苗。

第七章土壤与植物氮素营养及化学氮肥

第七章土壤与植物氮素营养及化学氮肥第一节土壤氮素营养一、土壤中氮素的来源及其含量（一）来源1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料2. 动植物残体的归还3. 生物固氮4. 雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N(二)、土壤氮素的含量1 土壤氮素的含量土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、气候等影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及灌溉等措施的影响。

我国自然植被下土壤表土中氮素的含量与有机质含量密切相关。

我国土壤含氮量的地域性规律：北增加西长江东增加南增加一般农业土壤耕层氮素含量在0.5-3.0g/kg之间。

较高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。

表层含氮量最高，以下各层随深度增加而锐减。

(三)、土壤中氮的形态1. 无机氮吸附态土壤胶体吸附(1～2％) 固定态2：1型粘土矿物固定水溶性速效氮源<全氮的5%2. 有机氮水解性缓效氮源占50～70%(>98%) 非水解性难利用占30～50%离子态土壤溶液中（1）土壤无机态氮:位于粘土矿物晶层间的固定态铵是数量最大的一部分。

（1）土壤无机态氮交换性NH4+、溶液中NH4+和NO3-最易被植物吸收，一般为几个mg/kg，具有重要的农学意义。

土壤无机氮还包括NO2-,一些含氮气体，如NH3、N2O、NO、NO2等。

N2O是温室气体之一。

（2）土壤有机态氮一般情况下土壤有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。

土壤有机态氮的组成较为复杂，以前已分离鉴定出的含氮化合物单体有氨基酸、氨基糖，嘌呤、嘧啶以及微量存在的叶绿素及其衍生物、磷脂、各种胺、维生素等。

绝大多数有机态氮存在于土壤固相中，只有很少量的存在于土壤液相中。

(四)、土壤中氮的转化NH3 N2、NO、N2O矿化作用硝化作用生物固定有机质铵态氮硝态氮有机氮生物固定硝酸还原作用吸附态铵水体中的硝态氮或固定态铵（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）与生物固持作用矿化作用：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解生成氨的过程。

氮肥的高效施用技术

氮肥的高效施用技术氮肥在作物生产过程上由于对作物产量的调控能力最强，因此使用量最大、使用最频繁。

氮肥施入土壤后的转化比较复杂，涉及化学、生物化学等许多过程。

不同形态氮素的相互转化造成了肥料氮在土壤中较易发生挥发、逸散、流失，不仅造成经济上的损失，而且还可能污染大气和水体。

因此，氮肥的合理高效施用就愈显重要。

一、氮肥的合理分配氮肥的合理分配主要依据土壤条件、作物氮素营养特性及氮肥本身的特性来确定。

1.土壤条件土壤酸、碱性是选用氮肥的重要依据。

碱性土壤应选用酸性和生理酸性肥料。

这样有利于通过施肥改善作物生长的土壤环境，也有利于土壤中多种营养元素对作物有效性的提高。

盐碱土上应注意避免施用能大量增加土壤盐分的肥料，以免对作物生长造成不良影响。

在低洼、淹水等易出现强还原性的土壤上，不应分配硫酸铵等含硫肥料，以防止硫化氢等有害物质的生成，在水田中也不宜分配硝态氮肥，以防止氮随水流失或反硝化脱氮损失。

2.作物营养特性不同作物种类对氮肥的需要数量是大不相同的。

一般来说，叶菜类尤其是绿叶菜类、桑、茶、水稻、小麦、高粱、玉米等作物需氮较多，应多分配氮肥。

而大豆、花生等豆科作物，由于有根瘤，可以进行共生固氮，只需在生长初期施用少量氮肥。

甘薯、马铃薯、甜菜、甘蔗等淀粉和糖类作物一般只在生长初期需要充足的氮素供应，形成适当大小的营养体，以增强光合作用，而在生长发育后期，氮素供应过多则会影响淀粉和糖分的积累，反而降低产量和品质。

同种作物的不同品种之间也存在着类似的差异。

耐肥品种，一般产量较高，需氮量也较大；耐瘠品种，需氮量较小，产量往往也较低。

二、氮肥施用量的确定生产、科研实践证明：随着氮肥施用量的增加，氮肥的利用率和增产效果逐渐下降。

据统计，1993～1994年度我国平均每公顷农田消耗氮肥(以N计)高达188kg，比同期世界平均消耗50.3kg的水平高出3.7倍。

在一些经济发达的地区，由于过量施用氮肥而造成的经济损失和环境质量破坏，已达到非常严重的地步，恢复和重建其良好生态系统将要付出极其沉重的代价。

肥料说明及部分使用方法

氮肥有促进枝叶生长、提高植物对营养的吸收等功效。

但是施用氮肥过多，会引起植物徒长枝叶而不开花结果，植株变得细长软弱。

磷肥能促进开花结果。

缺乏磷肥的植株一般不开花或者结果很小。

钾肥能促进根茎的生长发育，提高植物对温度变化的适应能力，增强抗病虫害的能力。

（1）氮肥：即以氮素营养元素为主要成分的化肥，包括碳酸氢铵、尿素、销铵、氨水、氯化铵、硫酸铵等。

（2）磷肥：即以磷素营养元素为主要成分的化肥，包括普通过磷酸钙、钙镁磷肥等。

（3）钾肥：即以钾素营养元素为主要成分的化肥，目前施用不多，主要品种有氯化钾、硫酸钾、硝酸钾等。

（4）复、混肥料：即肥料中含有两种肥料三要素（氮、磷、钾）的二元复、混肥料和含有氮、磷、钾三种元素的三元复、混肥料。

其中混肥在全国各地推广很快。

（5）微量元素肥料和某些中量元素肥料：前者如含有硼、锌、铁、钼、锰、铜等微量元素的肥料，后者如钙、镁、硫等肥料。

（6）对某些作物有利的肥料：如水稻上施用的钢渣硅肥，豆科作物上施用的钻肥，以及甘蔗、水果上施用的农用稀土等。

作物必需的营养元素有16种，除碳氢氧是从空气中吸收，其余均不同程度地需要施肥来满足作物正常生长的需要。

主要氮肥品种有；尿素、碳酸氢铵（碳铵）、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钙，还有氨水、石灰氮等也属于氮肥，但目前已较少使用。

硝酸钙既是氮肥，也可作钙肥用。

主要磷肥品种有过磷酸钙（普钙）、重过磷酸钙（重钙，也称双料、三料过磷酸钙）、钙镁磷肥，此外，磷矿粉、钢渣磷肥、脱氟磷肥、骨粉也是磷肥，但目前用量很少，市场也少见。

主要钾肥品种有硫酸钾、氯化钾、盐湖钾肥、窑灰钾肥和草木灰。

其中硫酸钾和氯化钾成分较纯，我国市场上流通的大多为进口肥料，盐湖钾肥产自我国青海省，主要成分是化钾，窑灰钾肥和草木灰成分很复杂，市场上流通量较前三种钾肥少。

微量元素肥料品种也较多，最常用的硼肥为硼砂，锌肥为硫酸锌，锰肥为硫酸锰，钼肥为钼酸铵，铜肥为硫酸铜，铁肥为硫酸亚铁及一些有机态铁络合物。

氮素偏生产力和氮肥利用率

氮素偏生产力和氮肥利用率
1关于氮肥利用率和氮素偏生产力
氮肥是植物生长所必需的营养，氮素在土壤中的储量变化极大，无法从土壤中获得足够的氮素，因此，使用氮肥是提高作物产量的重要手段。

但是过多的施肥会损害土壤的质量，影响农作物的生长，因此，控制氮肥效用就成为提高作物产量的一个重要因素。

氮肥利用率是指每施用单位氮肥可以实现多大程度的增产，它是决定作物产量水平的重要指标。

它反映了氮肥资源的合理利用、施用量的正确选择以及施用氮肥的时机的把握的正确性。

氮素偏生产力是指一定数量的氮肥施用，可以使给定的单位土地作物氮素产量的增加量。

与氮肥利用率不同，它是氮肥配置的另一个重要指标，它起到配置氮肥施用量的参考作用。

氮肥利用率和氮素偏生产力是决定作物产量水平的重要指标，它们反映了把握氮肥施用方面得准确性，影响着生产力的提高。

因此，要想提高作物氮素产出，就要正确把握氮肥利用率和氮素偏生产力，充分发挥它们对增产的作用，从而达到良好的经济效益。

2管理氮肥的重要性
氮肥合理施用，能够有效提高作物氮素的产出，减少不必要的浪费，充分发挥氮肥的作用，而管理氮肥是实现这一目标的有效手段。

一是实行施肥计划，根据土壤的化学形态属性及作物对氮肥的需求量，科学合理的制定合理的施肥计划。

二是改进施肥技术，在理论上减少氮肥施用量和提高利用率，将施肥与全过程科学管理结合起来；三是分级管理，根据土壤的状况及作物的需求进行区域划分，分级施肥。

正确配置氮肥是提高作物产量的关键，管理氮肥的重要性不言而喻。

要减少农田的作物产量低下，保护土壤质量，必须掌握正确的施肥施量，根据作物的需要进行施肥，以保证氮肥资源合理利用。

第6章植物氮素营养与氮肥

第六章植物氮素营养与氮肥第一节植物的氮素营养一、植物体内氮的含量与分布一般植物含氮量约占植物干重的0.3%-5.0%，其含量的多少与植物种类、器官、发育时期有关。

豆科植物含氮量比禾本科植物要高，种子和叶片含氮量比茎秆和根部要多。

如大豆籽粒含氮4.5%-5.0%，茎秆含氮1%-1.4%；小麦籽粒含氮2.0%-2.5%，而茎秆含氮0.5%左右；玉米叶片含氮2.0%，籽粒含氮1.5%，茎秆含氮0.7%；苞叶仅有0.4%；水稻籽粒含氮1.31%，茎秆含氮0.5%左右。

同一植物的不同生育时期，含氮量也不相同。

一般植物从苗期开始不断吸收氮素，全株含氮量迅速上升，氮的吸收高峰期是在营养生长旺盛期和开花期，以后迅速下降，直到收获。

在各生育期中，氮的含量不断发生变化。

例如水稻分蘖期含氮量明显高于苗期，通常在分蘖盛期含氮量达到高峰，其后随生育期推移而逐渐下降。

在营养生长阶段，氮素大部分集中在茎叶等幼嫩的器官中；当转入生殖生长时期以后，茎叶中的氮素就逐步向籽粒、果实、块根、块茎等贮藏器官中转移；成熟时，大约有70%的氮素已转入种子、果实、块根或块茎等贮藏器官中。

应该指出：植物体内的氮素含量与分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响。

随施氮量的增加，植物各器官中的含氮量均有明显提高。

通常是营养器官的含量变化大，生殖器官则变动较小；在植物生长后期施氮，生殖器官中的含氮量明显提高。

二、氮的生理功能氮素在植物营养中起着十分重要的作用。

它是构成生命物质即蛋白质和核酸的主要成分，又是叶绿素、维生素、生物碱、植物激素等的组成部分，参与植物体内许多重要的物质代谢过程，对植物的生长发育和产量品质影响甚大。

（一）氮是植物氨基酸和蛋白质的主要成分植物吸收的无机态氮在体内首先同化为谷氨酸，然后转化为各种氨基酸，进而合成蛋白质。

组成蛋白质的氨基酸有20种，它们大多数是α-氨基酸，即氨基结合在与羧基(-COOH)相邻的α-碳原子上，各个氨基酸有不同的侧链R，用通式表示如下：H∣R—C—COOH∣NH2根据侧链的化学结构，可将氨基酸划分为中性氨基酸(一氨基一羧酸)、酸性氨基酸(一氨基二羧酸)和碱性氨基酸(二氨基一羧酸)。

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④ 施氮量：施氮过多，吸收积累也多（奢侈
吸收）
⑤ 微量元素供应：钼、铁、铜、锰、镁等
微量元素缺乏，NO3－－N 难以还原
⑥ 陪伴离子：如K＋，促进NO3－向地上部转
移，使根还原比例减少；若供钾不足，影响NO3－－N 的还原作用,当植
物吸收的 NO3－－N 来不及还原，就会在植物体内
积累。
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 17
二、植物体内含氮化合物的种类（氮的生理功能）
1. 氮是蛋白质的重要成分
（含氮16～18％）
2. 氮是核酸的成分（含氮约7％）
3. 氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质45～60％）
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 7
4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白质）
NO3-
NH4+
植物吸收不同形态氮源对根际pH值的影响
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 24
伴随离子：
Ca2 + 、Mg2 +等有利于NH4+的吸收（而NH4+、 H+对K+、Ca2 + 、Mg2 +的吸收有拮抗作用）；钼酸盐有利于NO3-的吸收与还原
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
35
六、土壤与作物体内氮的丰缺指标
形态学观察法
化学分析法（测土施肥、测植株施肥）
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
36
第二节土壤中的氮素及其转化
28
Nitrogen Deficiency
Small plants, yellow leaves starting from old leaves
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
29
玉米缺N：老叶发黄，新叶色淡，基部发红(花色苷积累其中)。
(Mengel,1982)
NH4+ H+
NH3
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
10
水稻幼苗对NH4+的吸收与H+释放的关系
NH4+的吸收 (μmol/L) 158 184 174 145 H+的释放 (μmol/L) 149 183 166 145
一、土壤中氮素的来源及其含量 (一) 来源
1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 37
(二) 含量
我国耕地土壤全氮含量为0.04～0.35％之间，与土壤有机质含量呈正相关我国土壤含氮量的地域性规律：
① 植物种类：与根系还原能力有关，如:
木本植物 > 一年生草本植物
油菜 > 大麦 > 向日葵 > 玉米
② 光照：光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还
原作用变弱，造成植物体内NO3－－N 浓度过高
③ 温度：温度过低，酶活性低，根部还原减少
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 16
2. 同化：吸收后，10～30％在根同化
70～90％运输到茎叶同化小部分贮存在液胞内
- NR,Fe、Mo - NiR，Fe、Mn
NO3
硝酸还原酶
NO2
亚硝酸还原酶
NH3
15
(叶绿体)
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
影响硝酸盐还原的因素
各种新的氨基酸
12
反应式：
NH3＋谷氨酸＋ATP
谷氨酰胺合成酶
谷氨酰胺＋ADP＋Pi
2谷氨酸
谷氨酰胺＋α-酮戊二酸＋2e－＋2H＋谷氨酸＋17酮酸转氨酶
谷氨酸合成酶
17种氨基酸
合成
蛋白质
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
13
生长时期：苗期>旺长期>成熟期>衰老期，营养生长期>生殖生长期
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 5
2. 分布：
器官：种子>叶>根>茎
组织：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织，生长点>非生长点
原因：氮在植物体内的移动性强
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 6
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 30
Nitrogen recycling on
grapefruit twigs with
inadequate N (left)
(A)
Green terminal leaves (B) Yellowing (C) Defoliation
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 33
水稻田氮肥过多，群体太大，遇风倒伏
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 34
Nitrogen Toxicity
Tobacco
Dark green, ammonia toxicity
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 31
2.氮素过多的危害
营养体徒长，叶面积增大，叶色浓绿。
茎秆变得嫩弱，易倒伏。
作物贪青晚熟，籽粒不充实，生长期延长。细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤 ( 倒伏 ) 和病害
侵袭(大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病)。
A. 离子间相互作用 B.养分归还学说
C. 最小养分律 D. 传统施肥方法
F. 合理施肥的指标
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 1
第九章植物的氮素营养与氮肥施用
Nitrogen(N)
华南农业大学作物营养与施肥研究室
2011.05
存在问题
22
(二) 原因
1. 植物的遗传特性
2. 环境因素介质反应：酸性：有利于硝的吸收
中性至微碱性：有利于铵的吸收植物吸收NO3－时，pH缓慢上升，较安全植物吸收NH4＋时，pH迅速下降，可能危害植物(水培尤甚)
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 23
使介质pH值
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 11
2）特点：释放等量的H＋，
2. 同化
(1) 部位：在根部很快被同化为氨基酸 (2) 过程：氨酮戊二酸
还原性胺化作用
酮酸
谷氨酸
转氨基作用
氨
酰胺
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
影响蔬菜硝酸盐含量的因素植物因素: 种类、品种、部位肥料因素: 种类、用量、时间气候因素: 温度、光照收获因素: 施肥后安全期、一天内时间
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
18
降低植物体内Βιβλιοθήκη 酸盐含量的措施：选用优良品种控施氮肥增施钾肥增加采前光照改善微量元素供应等
掌握主要转化的含义
3. 氮肥的种类性质与施用掌握
4. 氮肥的合理施用
掌握
4
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
第一节
植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量与分布
1. 含量：占植物干重的0.3～5％
影响因素：
植物种类：豆科植物>非豆科植物品种：高产品种>低产品种
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 21
(一) 植物的喜铵性和喜硝性
喜铵植物：
水稻、甘薯、马铃薯
兼性喜硝植物：小麦、玉米、棉花等喜硝植物：
大部分蔬菜，如黄瓜、番茄、莴苣等
专性喜硝植物：甜菜
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization
2. 氨基态氮：可直接吸收，效果因种类而异
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 20
四、铵态氮和硝态氮的营养特点
NO3--N是阴离子，为氧化态的氮源；
NH4+-N是阳离子，为还原态的氮源。
不能简单的判定哪种形态好或是不好，因为肥效高低与各种影响吸收和利用的因素有关。
5. 氮是多种维生素的成分（维生素B1、
B2、B6等） 6. 氮是一些植物激素的成分（IAA、CK）
7. 磷脂和生物碱也含氮
氮素通常被称为生命元素
Laboratory of Plant Nutrition and Fertilization 8