作物的氮素营养.65页PPT

酰胺在植物体内的作用
• 储藏氮素 当氨过剩时，形成谷酰胺和天门 冬酰胺；
• 消除氨毒 在亚麻、高粱、三叶草和香豌豆 等植物中，将HCN掺入半胱氨酸而再转化 为天门冬酰胺，消除毒害；
• 运输氮素
三）NH4-N和NO3-N的营养特点
1、NO3-N的吸收是一个主动过程；吸收NO3-N 可是根际pH升高；NH4-N吸收机制不清楚，吸 收后，可使根际pH下降。
2. 过程
液相NH4＋吸附作用 交换性NH4＋固定作用固定态NH4＋
解吸作用
释放作用
3. 结果：减缓NH4＋的供应程度(暂时无效化)
三）、土壤中氮的转化
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失 反硝化作用
有 机 质
矿化作用 生物固定
铵态氮
硝化作用 硝酸还原作用
硝态氮
生 物 固
定
有 机 氮
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
2、水稻、茶树、甘薯和马铃薯等比较喜欢氨态 氮肥外，大多数植物喜欢硝态氮。烟草喜欢铵 态氮与硝态氮配合施用。
3、在低温条件下（8℃），植物吸收铵态氮多于 硝态氮；随温度升高，硝态氮的吸收逐渐增加； 在高温条件下（26℃～35℃），植物吸收的硝 态氮多于铵态氮。
4、与硝态氮相比，以铵态氮为营养时，消耗的 能量少（667160焦耳/摩尔）。
氨基酸
氨化微生物 水解、氧化、还原、转位
NH4＋－N＋有机酸
3. 发生条件：各种条件下均可发生
最适条件：温度为20～30oC， 土壤湿度为田间持水量的60％， 土壤pH＝7，C/N≤25:1
4. 结果：生成NH4＋－N（有效化）
三）、土壤中氮的转化
NH3
N2、NO、N2O

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
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三、植物对氮的吸收与同化
吸收的形态
无机态：NH4+－N、NO3-－N （主要） 有机态：NH2 －N、氨基酸、 （少量） 核酸等
（一）植物对硝态氮的吸收与同化 1. 吸收：植物主动吸收NO3-－N
（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)
膜外 NH4+
H+
膜 膜内 ATPase
②接触脱质子 NH4+
NH3
(Mengel,1982)
H+
外界溶液
NH4+
H+
细胞质
NH3
质 膜
质膜上NH4+脱质子作用的示意图
氨
酮酸
酮戊二酸
谷氨酸
还原性胺化作用
氨
酰胺
转氨基作用 各 种 新 的 氨 基 酸
0.005 0.005 5.0 5.0
叶片预处理 (供钼μg/L)
0 100
0 100
硝酸还原酶活性
（μmolNO2/g 鲜重 ) 24小时 70小时
0.2
0.3
2.8
4.2
─
8.0
─
8.2
(Randall，1969)
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：
表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982）

幼嫩器官和种子中含氮量较高，茎杆含量较低，尤其 是老熟的茎杆含量更低。小麦子粒含氮2.0%-2.5%，茎杆仅 0.5%左右；豆科作物子粒为4.5%-5%，而茎杆仅为1.4%。
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。随施氮量增加，作物各器官中氮的含量均有明显提 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。
二、 氮的生理功能
1、蛋白质的重要组分（蛋白质中平均含氮16%-18%） 2、核酸和核蛋白质的成分 3、叶绿素的组分元素 4、许多酶的组分（酶本身就是蛋白质） 一些维生素的组分，而生物碱和植物激素也都含有氮。
总之，氮对植物生命活动以及作物产量和品质均有极其 重要的作用。合理施用氮肥是获得作物高产的有效措施。
缺氮
缺氮
小麦地块由于施肥不匀造成的缺氮现象
（二）氮素过剩
植物枝叶茂盛，群体过大，通风透光不好，碳水化合物 消耗太多，使茎杆细弱，机械强度小，容易倒伏；体内可溶 性氮化合物过多，容易遭受病虫害；贪青晚熟，结实率下降， 产量降低；瓜果的含糖量降低，风味差，不耐贮藏，品质低； 叶菜类植物中硝酸盐高，危害健康。
供氮状况对马铃薯伤流液中细胞分裂素的影响 （Sattelmacher等，1978）
细胞分裂素（毫微摩尔）
天
连续供氮
连续缺氮
第7天起供氮
0
196
196
/
3
420
26
/
6
561
17
/
9
/
/
1.32
三、氮素的吸收与利用
（一）氮素吸收形态 NH4+、NO3-、NO2可溶性有机氮：氨基酸、酰胺等 豆科植物可以通过共生固氮，直接利用空气中的N2

（一）植物的喜铵性和喜硝性
➢喜铵植物： ➢喜硝植物：
水稻、甘薯、马铃薯 大部分蔬菜，如黄瓜、 番茄、莴苣；甜菜、 烟草
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（二）产生原因
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
❖介质通气状况、土壤水分状况
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五、作物氮素缺乏与过多症状
（一）缺氮症状
10～30％在根还原 70～90％运输到茎叶还原 小部分贮存在液胞内
10
2. 同化
NR，Mo
NiR，Fe、Mn
NO3- 根、叶细胞质 NO2- 根其它细胞器、 NH3
叶绿体
影响硝酸盐还原的因素：光照不足、温
度过低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不 足等
11
植物体内硝酸盐含量的分级：
世界卫生组织和联合国粮农组织(WHO/ FAO ) 于1973年规定了人体摄入硝酸盐的限量 指标，硝酸盐（NO3－）的日允许量为3.6mg/kg （体重）。
≤1440 高度 允许熟食
4
≤3100 严重 不允许食用
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。
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（二）植物对铵态氮的吸收与同化
1. 吸收 （1）机理：
①主动吸收
(Epstein,1972)
②接触脱质子
(Mengቤተ መጻሕፍቲ ባይዱl,1982)
膜外 NH4+
根据这一限量指标，假设成人体重60kg，日 食蔬菜0.5kg，则蔬菜硝酸盐含量的允许上限为 432mg/kg（鲜重）。
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表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982） (mg/kg鲜重)

土壤有机N与无机N的平衡
概念
矿化作用 有机N 生物固定作用 无机N
有机N的矿质化：土壤有机N在微生物作用下转化为氨的过程。 无机N的生物固定：土壤无机N被微生物吸收利用转化为有机N的过程
影响平衡的主要因素
有机物的C/N 干湿交替 施用N肥 施入无机 N 可促进土壤有机 N 的矿化，
阳离子（me/100克干物质） 阴离子（me/100克干物质） NO31 H2PO426 SO4225 Cl25 有机酸 162 总和 239
处理 NO3-
Ca2+ 107
Mg2+ 28
K+ 81
Na+ 5
总和 221
NH4+
72
22
40
7
141
1
25
25
31
54
136
B. 不同N源影响碳水化合物的代谢
促进并调节植物生长
N素主要促进与N素吸收的同时正在生长的器官与部位
的生长，而对尚未分化或已经定型的器官与部位作用
很小甚至无效。
影响农产品品质
影响农产品中粗蛋白含量
增加N素供应（尤其生长后期）可增加农产品中蛋白
质含量，但在评价其对农产品品质的影响时应慎重。因为：

农产品用途不同对蛋白质含量的要求不同 农产品中蛋白质含量提高常伴随人体必需氨基酸含量降低 蛋白质含量过高可导致农产品食味品质下降
+
对植物有效性较高 交换性NH4+ 固定态NH4+：对植物有效性一般较低
有机N 仅有很少的一部分可被作物直接利用，必 （90-95%） 须经过矿质化作用转化成无机N后才能被 大量利用。 土壤速效N：通常指NO3-、水溶性及交换性NH4+。

缺氮
缺氮
缺氮
缺氮
缺氮
缺氮
缺氮
缺氮
第二节 氮肥的种类、性质和施用
♣ 人类施用NH4+－N肥的时间为1913年，之 前使用智利硝石
♣ 中国1935年有化肥工业。 ♣ 氨的合成:
N + 3H 2NH 高压 催化剂
2
2 420-450°c
3
♣ 氮肥的生产：
❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ ❖
❖ NH3
2、在土壤中转化 很快转成NH4OH，和土壤反应，局部氨浓 度升高、pH升高。
3、施用 能耐20个大气压的容器和机械，施入15CM以下 土层中,秋施基肥为好。
（三）碳酸氢铵(NH4HCO3 )：
氨水吸收二氧化碳制成
1、性质： 含氮17％；白色粉末； 化学碱性： pH 8.2－4.4； 含水量 5％－6.5％，易结块； 易自行分解、挥发，称为“气肥”。
（四）硫酸铵（NH4)2SO4
合成氨用硫酸吸收制成（肥田粉）
1、性质：
♣含氮20 ％ －21 ％，称标准氮肥 ♣无色结晶， 易溶、速效，生理酸性 ♣物理性状好，不吸湿，不结块
2、在土壤中转化
中性、石灰土: SCa +(NH4)2SO4
酸性土 : S H +(NH4)2SO4
H
NH4
NH4S + CaSO4
E
AA ATP 二肽 多肽
蛋白质
(三)NO3-的吸收利用
♦ NO3-是逆电化学梯度吸收、耗能，是主动吸收。
♦ 还原后方可利用：
Байду номын сангаас
❖ NO3- ＋NADPH
硝酸还原E Mo
NO2- +NADP

氮素是可以再利用的元素，作物缺氮的显著特 征是下部叶片首先失绿黄化，然后逐渐向上部叶 片扩展。
作物缺氮不仅影响产量，而且使产品品质也下降。
7
缺8氮
缺9氮
缺10氮
缺11氮
缺12氮
缺13氮
缺14氮
缺15氮
缺16氮
缺17氮
缺18氮
缺19氮
缺20氮
缺21氮
缺22氮
缺23氮
缺氮
• 有机氮则是小分子的有机态氮，如各种 氨基酸等。
5
• 1.4氮的丰缺问题
施氮区作物吸氮量-不施氮区作物吸氮量
氮肥利用率(%)=
施入氮肥中的氮量
*100
6
1.5植物缺氮症状与供氮过多的危害
（一）作物缺氮的外部特征 叶片黄化，植株生长过程迟缓..
苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄 而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎杆细长；双 子叶则表现为分枝少。若继续缺氮，禾本科作物 表现为穗小粒瘪早衰。
良好的氮源，但在不同pH条件下，作物对 NH4+-N和NO3--N的吸收量有明显的差异。 NH4+-N肥效不好主要是由于酸性所造成的。
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（二）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；
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。
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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：

氮素营养与氮肥
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第五章
1
第一节 植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量和分布
在所有必需营养元素中，氮是限制植物生 长和形成产量的首要因素，对产品品质也 有多方面影响。一般植物含氮量约占作物 体干重的0.3-5%，而含量的多少与作物种 类、器官、发育阶段有关。
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2
二、氮的营养作用
氮是植物体内许多重要有机化合物的组分， 例如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、 生物碱和一些激素等，这些物质涉及遗传 信息传递、细胞器建成、光合作用、呼吸 作用等几乎所有的生化反应。在细胞内硝 酸盐具有渗透调节作用。硝酸盐还可能具 有信号作用。
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2、生殖生长期缺氮
缺氮导致繁殖器官（如幼穗、花）分化受阻。繁 殖器官变小或变少。
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3、籽粒建成或果实形成期缺氮
器官提前衰老，叶片氮输出过早，光合产 物供应不足，籽粒或果实中中细胞分化受 阻，果实变小。谷物的败育籽粒数增加， 籽粒结实率下降，产量明显降低。收获产 品中的蛋白质、维生素和必需氨基酸的含 量也相应地减少。
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硝酸还原酶
❖ 硝酸还原酶是一种黄素蛋白酶，含两个相 同的亚基，每个亚基由黄素腺嘌呤二核苷 酸(FAD)、细胞色素557(Cytc)和钼辅基 (Mo cofactor)三部分组成。在还原过程中， 由NAD(P)H作为电子供体，经过一系列电 子传递，最后由钼辅基将电子转移给硝酸 根，使它还原为亚硝酸根。
结果。不过在土壤中很难实现这一点。
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NO3-吸收与还原的调节
❖ 1、硝酸盐对NR的诱导作用 ❖ 2、光照对NR活性的影响 ❖ 3、不同叶龄叶片中NR的活性 ❖ 4、植物体内氨基酸、铵离子对NO3-吸收

影響因素： 植物種類：豆科植物>非豆科植物 品種：高產品種>低產品種 器官：種子>葉>根>莖稈
組織：幼嫩組織>成熟組織>衰老組織， 生長點>非生長點
生長時期：苗期>旺長期>成熟期>衰老期， 營養生長期>生殖生長期
2. 分佈：
幼嫩組織>成熟組織>衰老組織，
生長點>非生長點 原因：氮在植物體內的移動性強
如TIPs 尿素
尿素
液泡 細胞內
CO2
氨
低親和力 系統(LAT)
高親和力 系統(HAT)
外界環境 脲酶 中的尿素
直 接 吸 收 CO2 + NH3
植物對尿素的吸收和轉運示意圖（引自Wang等，2008）
（2）氨基態氮
可直接吸收，效果因種類而異
第一類，效果 > 硫酸銨：如甘氨酸、天門冬醯胺等
第二類，尿素 < 效果 < 硫酸銨：如天門冬氨酸等
全氮（g/kg）
東北黑土
旱地
57.0
2.6
水田
50.0
2.6
內蒙古、新疆
旱地
18.0
1.1
青藏高原
旱地
28.0
1.4
黃土高原
旱地
10.0
0.7
黃淮海
旱地
9.7
0.6
水田
15.1
0.93
長江中下游
旱地
15.8
0.93
茶園
14.5
0.81
水田
22.7
1.34
江南
旱地
15.7
0.9
茶、橘園
18.3
水田
24.6

氯化铵可作基肥和追肥，不宜用作种肥。氯化铵 作基肥时，应尽早施用，施肥后应采取灌溉措施 将Cl离子淋洗至下层，减少对作物的不利影响。
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3. 碳酸氢铵
碳酸氢铵(NH4HCO3，含N17％)，简称碳铵。碳铵是 一种白色细粒结晶，有强烈的刺鼻、熏眼氨臭， 吸湿性强，易溶于水，呈碱性反应(pH8.2-8.4)。 碳铵是一种不稳定的化合物，在常温下也很易分 解释放出NH3，造成氮素的挥发发生下述反应损失 。
在排水良好的土壤中，氯化钙可随降雨或灌水淋洗
掉，但在排水不良或干旱地区氯化钙就会积累，提
高土壤溶液中盐的浓度，对作物生长不利。
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氯化铵在水稻、小麦、玉米等作物上施用效果较 好，其肥效与等氮量的硫酸铵相当，甚至略高。 但不宜在烟草、甜菜、甘蔗、马铃薯、葡萄、柑 桔等忌氯作物上施用，以免降低这些作物的品质( 如含糖量、燃烧性等)。
主要内容
一、概述 二、主要氮肥的品种及性质 三、氮肥的合理施用
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2
第一节、概述
精品课件
3
一、氮肥生产概述
氮肥的生产在化肥工业中占据至关主要的地位。
(一) 氮肥的肥效
在多数条件下氮肥的增产效果或肥效，相对于磷钾等化 肥而言，是最为稳定和显著的。
据全国化肥试验网1981～1983年的资料，N、P、K化 肥在水稻、小麦和玉米等粮食作物上的增产效果分别是100%、 73%、31%。
HCl
NH4Cl
NH3
+
NaCl + CO2 + H2O H2SO4
NH4Cl + NaHCO3 ( NH4)2SO4
CO2
CO(NH2)2 + H2O