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第九章 植物的氮素营养与氮肥 Plant Nitrogen Nutrition and Nitrogen Fertilizer

第九章 植物的氮素营养与氮肥 Plant Nitrogen Nutrition and Nitrogen Fertilizer. 主要内容. 第一节 植物的氮素营养 第二节 土壤种的氮素及其转化 第三节 化学氮肥的种类、性质及其施用方法 第四节 氮肥的合理施用. 第一节 植物的氮素营养. 一、植物体内氮的质量分数和分布. 1. 质量分数 一般植物含氮量约占植物体干物重的 0.3%-5%, 而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。 种类：大豆 > 玉米 > 小麦 > 水稻； 高产品种 > 低产品种 器官：叶片 > 子粒 > 茎秆 > 苞叶

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第九章 植物的氮素营养与氮肥 Plant Nitrogen Nutrition and Nitrogen Fertilizer

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  1. 第九章 植物的氮素营养与氮肥Plant Nitrogen Nutrition and Nitrogen Fertilizer

  2. 主要内容 第一节 植物的氮素营养 第二节 土壤种的氮素及其转化 第三节 化学氮肥的种类、性质及其施用方法 第四节 氮肥的合理施用

  3. 第一节 植物的氮素营养 一、植物体内氮的质量分数和分布 1.质量分数 一般植物含氮量约占植物体干物重的0.3%-5%,而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。 种类：大豆>玉米>小麦>水稻；高产品种>低产品种 器官：叶片>子粒>茎秆>苞叶 发育：同一作物的不同生育时期，含氮量也不相同。 注意：作物体内氮素的含量和分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响。通常是营养器官的含量变化大，生殖器官则变动小，但生长后期施用氮肥，则表现为生殖器官中的含氮量明显上升。

  4. 组织：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织， 生长点>非生长点 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 2. 分布： 幼嫩组织>成熟组织>衰老组织， 生长点>非生长点

  5. 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％） 4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白质）

  6. 5. 氮是多种维生素、植物激素、 生物碱的等的成分 （维生素B1、B2、B6、IAA、CK ）

  7. 供氮对马铃薯伤流液中细胞分裂素含量的影响 细胞分裂素含量（µmol） 天 连续供氮 连续不供氮 0 196 196 3 420 26 6 561 17

  8. 三、植物对氮的吸收与同化 无机态：NH4+－N、NO3-－N（主要） 有机态：NH2－N、氨基酸、 （少量） 核酸等 吸收的形态 （一）植物对硝态氮的吸收与同化 1. 吸收：植物主动吸收NO3-－N

  9. 植物吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮。在旱地农田中，硝态氮是作物的主要氮源。由与土壤中的铵态氮通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，作物吸收的硝态氮多于铵态氮。植物吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮。在旱地农田中，硝态氮是作物的主要氮源。由与土壤中的铵态氮通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，作物吸收的硝态氮多于铵态氮。 N

  10. NO3-N的吸收 逆电化学势梯度的主动吸收； 介质pH显著影响植物对的吸收。 pH值升高的吸收减少； 进入植物体后，大部分在根系中同化为氨基酸、蛋白 质，也可直接通过木质部运往地上部； 硝酸根在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义。

  11. 2.NO3-N的同化 NO3_ NO2_ 硝酸还原成氨是由两种独立的酶分别进行催化的。硝酸还原酶可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而亚硝酸还原酶可使亚硝酸盐还原成氨。 NH3

  12. 光合系统 I 硝酸还原酶 亚硝酸还原酶 NO3_ e- NAD(P)H+H+ 铁氧还蛋白 （还原性） 2e- FADH2 FAD CytFeII CytFeIII MoIV MoVI NO2- NADP 类红 色素 2H+ NAD(P)+ NADPH2 H2O NH3 铁氧还蛋白 （氧化性） H2O+OH- 叶绿体 细胞质 介质pH升高 叶细胞中硝酸盐同化步骤的示意图

  13. 供钼水平 硝酸还原酶活性 ( μ g/ 株） molNO2/g ) 鲜重 （μ 24小时 70小时 g/L) (供钼μ ， (Randall 1969) 钼对小麦叶片中硝酸还原酶活性的影响 叶片预处理 0.005 0 0.2 0.3 0.005 100 2.8 4.2 5.0 0 ─ 8.0 5.0 100 ─ 8.2

  14. 大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素： 1、硝酸盐供应水平当硝酸盐数量少时，主要在根中还原; 2、植物种类木本植物还原能力>一年生草本 一年生草本植物因种类不同而有差异，其还原强度顺序为： 油菜>大麦>向日葵>玉米>苍耳 3、温度温度升高，酶的活性也高，所以也可提高根中还原NO3--N 的比例。

  15. 大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素： 4、植物的苗龄 在根中还原的比例随苗龄的增加而提高; 5、陪伴离子K+能促进NO3-向地上部转移，所以钾充足时，在根中还原的比例下降；而Ca2+和Na+为陪伴离子时则相反; 6、光照 在绿色叶片中，光合强度与NO3-还原之间存在着密切的相关性。 考虑以上因素可采取相应措施降低温室或塑料大棚中的蔬菜体内的硝酸盐含量。

  16. 表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982） 级别 硝酸盐含量 污染程度 参考卫生性 (mg/kg鲜重) 1 ≤432 轻度 允许生食 2 ≤785 中度 允许盐渍,熟食 3 ≤1440 高度 允许熟食 4 ≤3100 严重 不允许食用

  17. 膜外 膜 膜内 NH4+ ATPase H+ 因此，降低植物体内硝酸盐含量的有效措施：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。 （二）植物对铵态氮的吸收与同化 1. 吸收 机理： ①被动渗透 (Epstein,1972) ②接触脱质子 (Mengel,1982) NH4+ NH3 H+

  18. 外界溶液 细胞质 NH4+ NH3 质膜 H+ 质膜上NH4+脱质子作用的示意图

  19. 酮酸 氨 谷氨酸 各 种 新 的 氨 基 酸 酮戊二酸 转氨基作用 还原性胺化作用 氨 酰胺 2.NH4-N的同化

  20. 3. 酰胺形成的意义（谷氨酰胺、天门冬酰胺） ①贮存氨基 ②解除氨毒 （三）植物对有机氮的吸收与同化 1. 尿素（酰胺态氮） 吸收：根、叶均能直接吸收 同化：①脲酶途径：尿素 NH3 氨基酸 脲酶

  21. ②非脲酶途径：直接同化 尿素 氨甲酰磷酸 瓜氨酸 精氨酸 尿素的毒害：当介质中尿素浓度过高时，植 物会出现受害症状 2. 氨基态氮：可直接吸收，效果因种类而异

  22. 四、铵态氮和硝态氮的营养特点 （一）铵态氮和硝态氮的营养特点 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

  23. NO3--N和NH4+-N营养作用的比较 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。 不能简单的评判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。

  24. （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 陪伴离子、介质通气状况、土壤水分状况 结论：只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各自所需要的最适条件，它们在生理上是具有同等价值。

  25. 五、植物氮素营养失调症状及其丰缺指标 1. 氮缺乏：首先在下部老叶出现症状 植株矮小，瘦弱，分蘖或分枝少 叶片转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色；茎叶基部或呈紫红色 早衰，产品品质差 2. 氮过量：植株徒长，贪青迟熟；蔬菜硝酸盐含量增加

  26. Technological stripe diseaseCaused by incorrect Nfertilizer application 小 麦 燕 麦 油 菜

  27. ＋N －N 大麦 玉米 燕麦 小麦 －N ＋N 禾本科作物缺氮的症状

  28. 苗期缺氮 绿色V字症 老叶缺氮 不同时期和部位的缺氮症状

  29. Potato Plants

  30. 亚麻(Flax)

  31. Rape

  32. Tobacco

  33. -N +N Cucumber with N deficiency

  34. +N -N Strawberry with N deficiency on right

  35. Celery leaves with N deficiency 供氮 缺氮

  36. N deficiency in vine growth 缺氮

  37. -N +N Japanese larch trees

  38. 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

  39. 氮过量 Slight symptoms of N toxicity in cucumber Cucumber growth with normal N Nutrition

  40. “Tipburn” in lettuce due to nitrate and chlorid toxicity on a sandy.

  41. Severe symptoms of N toxicity

  42. Induced N toxicity in cucumber plants in a glass house trial.

  43. N over-fertilization causes “Blotchy ripening”

  44. Over-fertilized with N fertilizer for “Golden delicious” Normal N Nutrition for “Golden delicious” 氮素过多对苹果的影响

  45. 蔬菜硝酸盐累积

  46. N P 不易出现 斑点出现情况 老组织先出现 N P K Mg Zn 症状出现的部位 K Mg Zn 易出现 易枯死 B Ca B Ca Fe S Mn Mo Cu 生长点是否易枯死 新组织先出现 S Mn Cu Fe Mo 不易枯死 作物的形态诊断：作物营养的失调症状

  47. 作物的化学诊断 • 养分潜在缺乏的诊断 • 植物组织的化学测定（诊断） 氮磷钾三要素的定量分析 微量元素的定量分析

  48. 土壤养分诊断 • 土壤有效养分的提取和指标 • 土壤养分状况诊断

  49. 土壤N素的来源 • 土壤N素形态及有效性 • N素在土壤中转化 • 土壤N素损失的途径 第二节 土壤种的氮素及其转化

  50. 一、土壤中氮素的来源及其质量分数 （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

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