尿素在土壤中的转化、分解、利用
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尿素有哪些使用方法与注意事项尿素,又称碳酰胺,是一种白色晶体。
最简单的有机化合物之一。
同时使用尿素也有一定的注意事项。
下面店铺就给大家介绍尿素的用法,希望大家喜欢!尿素的使用方法医学领域皮肤科以含有尿素的某些药剂来提高皮肤的湿度。
非手术摘除的指甲使用的封闭敷料中,含有40%的尿素。
测试幽门螺杆菌存在的碳-14-呼气试验,使用了含有碳14或碳13标记的尿素。
因为幽门螺杆菌的尿素酶使用尿素来制造氨,以提高其周边胃里的 pH值。
同样原理也可测试生活在动物胃中的类似细菌。
农业领域尿素是一种高浓度氮肥,属中性速效肥料,也可用于生产多种复合肥料。
在土壤中不残留任何有害物质,长期施用没有不良影响。
畜牧业可用作反刍动物的饲料。
但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲,又称双缩脲,对作物有抑制作用。
我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5%。
缩二脲含量超过1%时,不能做种肥,苗肥和叶面肥,其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。
尿素是有机态氮肥,经过土壤中的脲酶作用,水解成碳酸铵或碳酸氢铵后,才能被作物吸收利用。
因此,尿素要在作物的需肥期前4~8天施用。
尿素适用于作基肥和追肥,有时也用作种肥。
尿素在转化前是分子态的,不能被土壤吸附,应防止随水流失;转化后形成的氨也易挥发,所以尿素也要深施覆土。
( 土壤转化施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中,通过氢键作用被土壤吸附,其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵,进而生成炭酸氢和氢氧化铵。
然后NH4+能被植物吸收和土壤胶体吸附,NCO3-也能被植物吸收,因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。
另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸,尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响,在土壤呈中性反应,水分适当时土壤温度越高,转化越快;当土壤温度10℃时尿素完全转化成铵态氮需7——10天,当20℃需4——5天,当30℃需2——3天即可。
尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,尤其是碱性或碱性土壤上更为严重,因此在施用尿素时应深施覆土,水田要深施到还原层。
尿素属于酰胺态氮肥,施入土壤中一小部分以分子态溶于土壤溶液中,通过氢键作用被土壤吸附,其他大部分在脲酶的作用下水解成碳酸铵,进而生成碳酸氢铵和氢氧化铵,碳酸铵、碳酸氢铵和氢氧化铵都是不稳定化合物,在一定条件下,会有相当数量的氨气逸出,成为尿素损失的主要途径。
然后NH4+能被植物吸收和土壤胶体吸附,HCO3-也能被植物吸收,因此尿素施入土壤后不残留任何有害成分。
另外尿素中含有的缩二脲也能在脲酶的作用下分解成氨和碳酸,尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,尤其是碱性土壤更为严重,因此在施用尿素时应深施覆土,水田要深施到还原层。
尿素在土壤中转化受土壤PH值、温度和水分的影响,在pH为4.5-5的酸性土壤中,当土壤温度10℃时尿素完全水解需5-7天;pH值大于5.6的土壤,无论温度高低,尿素3d即可完全分解。
随着温度升高尿素分解速率加快,春季在10-14℃条件下尿素分解的氨气挥发高峰时需6d;夏季气温33-35℃时尿素3d即达到氨挥发高峰。
当土壤水分含量为田间持水量的50%时施用尿素,较水分过多或过少时易分解;在田间持水量60%至淹水状态,尿素水解基本稳定。
1。
尿素在土壤中的转化过程
尿素在土壤中的转化过程可以分为两个主要阶段:
1. 水解:尿素首先会被土壤中的酶类水解成氨和二氧化碳。
这个过程由一种酶类叫尿素酶(urease)催化。
水解反应的化学方程式为:(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2
2. 氨化:水解产生的氨会进一步被土壤中的其他微生物转化为氨态氮(NH4+)。
这个过程叫做氨化反应,主要由硝化细菌完成。
氨化过程的化学方程式为:NH3 + H2O → NH4+
需要注意的是,尿素转化过程中产生的氨气很容易挥发散失,这会导致氮素的损失,降低肥料的利用效率。
因此,在施用尿素肥料时,需要注意减少氨气的挥发,例如尽量选择有机肥料掩埋尿素,或者通过表面覆盖物、冲洗等手段减少挥发。
2022-2023学年山东菏泽市高二下学期期中生物试题1.尿素是农业生产中一种重要的氮肥。
尿素被土壤中尿素细菌分解成NH3,再转化为NO3-、NH4+等,从而被植物吸收,尿素分解产物还有CO2下列说法错误的是().A.尿素细菌能分解尿素是因为它们能产生脲酶B.可利用尿素作为唯一氮源的选择培养基筛选尿素细菌C.尿素细菌以尿素的分解产物CO 2,作为碳源D.用来筛选尿素细菌的培养基中含有KH 2 PO 4和Na 2 HPO 4,可为细菌生长提供无机营养和作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定2.豆豉是中国传统特色发酵食品。
在三伏天把黄豆煮熟,盖上保鲜膜发酵,等黄豆上面长出一层长长的白毛或者灰黑色的毛,然后放入盐、酒和香辛料,密封好,一段时间即可食用。
该过程有毛霉、曲霉等多种微生物参与。
下列说法错误的是()A.发酵容器内黄豆的发酵效果上层比底层好,说明发酵菌是好氧菌B.煮熟使蛋白质适度变性,易于被霉菌等产生的蛋白酶水解C.家庭自制豆豉时,通常需要单独接种菌种D.加入的盐和酒都具有杀菌作用3.下图为发酵工程生产流程,人们能够在严格控制的环境条件下大规模生产发酵产品。
下列说法正确的是()A.若高产青霉素菌种是通过①培育的,①应该是基因工程育种B.发酵工程的中心环节是发酵罐内发酵,在该过程中要及时添加必需的营养组分,严格控制温度、pH和溶解氧等发酵条件C.如果⑥表示发酵产品是代谢物,常常采用过滤、沉淀等方法分离、提纯D.发酵罐内电机带动叶轮转动进行搅拌,使微生物与发酵液混合均匀和加快氧气溶解以及增加产热4.某科研机构以菊花为材料进行组织培养,步骤如下图。
下列说法正确的是()A.X常选用幼嫩的菊花茎段,并对其进行灭菌处理B.配置培养基时,可不加入琼脂便于X与培养基充分接触C.A过程需要光照处理,促进愈伤组织的形成D.B过程培养基中植物激素的浓度、比例等都会影响植物细胞的发育方向5.近期甲流肆虐,不少学校因孩子陆续得病停课,家长、老人中招的比比皆是。
尿素的性质和施用方法1、成分与性质尿素含氮量46%,是固态氮肥中含氨量最高的一种氮肥。
尿素在造粒过程中,若高温(高于133摄氏度)处理,会产生缩二脲,缩二脲含量超过2%时,对作物种子和幼苗均有毒害作用。
尿素易溶于水,20摄氏度时,100公斤水中可溶解105公斤尿素。
2、在土壤中的转化尿素施入土壤后,以分子态溶于土壤溶液中,并能被土壤胶体吸附,吸附的机理是尿素与粘土矿物或为腐殖质以氢健相结合。
尿素在土壤中经土壤微生物分泌的脲酶作用,水解成碳酸铵或碳酸氢铵。
在土壤中呈中性,水分适当时,温度越高,水解越快,在10摄氏度时,需7—10天,20摄氏度时4—5天,3摄氏度时,只需2天就能完全转达化为碳酸铵,碳酸铵很不稳定,所以施用尿素也应深施盖土,防止氮素损失。
尿素是中性肥料,长期施用对土壤没有破坏作用。
3、施用方法尿素适用于各土壤和******作物,它可以作基肥和追肥,因为尿素的含氮量高,在水解过程中施肥点附近NH4+浓度剧增,使土壤中PH在短期内升高1—2个单位,故会影响种子发芽或幼苗根系生长,严重时使种子失去发芽能力,如作种肥施用,须和干细土混合施在种子下一定的距离,避免肥料和种子直接接触,还要控制用量,一般2.5公斤/亩为宜。
尿素含氮量高,用量少,一定要施得均匀;无论作基肥或追肥,均应深施覆土,以避免养份损失,尿素的肥效比其它氮肥约晚3—4天,因此作追肥时应提早施用。
尿素是电离度很小的中性有机物,不含量副成分,对作物灼伤很小,并且尿素分子较小,具有吸湿性,容易被叶片吸收和进入叶细胞,所以尿素特别适宜作物根外追肥,但缩二脲含量不超过0.5%。
尿素喷施每次0.5—1.5公斤/亩,每隔7—10天喷一次,一般喷2—3次,喷施时间以清晨或傍晚较好。
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土壤氮循环相关酶
以下是一些土壤氮循环相关的酶:
1. 固氮酶:固氮酶是负责将大气中的氮气转化为氨态氮的酶。
它存在于一些固氮微生物中,如根瘤菌和蓝藻等。
固氮酶的活性对于土壤中氮的固定和供应至关重要。
2. 硝化酶:硝化酶包括氨氧化酶和亚硝酸氧化酶,它们分别将氨态氮和亚硝酸盐转化为硝酸盐。
硝化酶主要存在于硝化细菌中,对于将氨态氮转化为植物可利用的硝酸盐起到关键作用。
3. 反硝化酶:反硝化酶用于将硝酸盐还原为氮气或其他气态氮化合物。
反硝化酶存在于一些反硝化细菌中,它们在缺氧条件下进行反硝化作用,将硝酸盐还原为氮气释放到大气中。
4. 脲酶:脲酶是一种能够催化尿素水解为氨和二氧化碳的酶。
它在土壤中分解尿素,将尿素转化为植物可利用的氨态氮。
5. 硝酸还原酶:硝酸还原酶是一种将硝酸盐还原为亚硝酸盐的酶。
它在一些微生物和植物中存在,参与硝酸盐的还原和同化过程。
课时跟踪检测(三)微生物的选择培养和计数一、选择题:每小题给出的四个选项中,只有一个选项是最符合题目要求的。
1.在微生物学中,将允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基称为()A.鉴别培养基B.加富培养基C.选择培养基D.基础培养基解析:选C选择培养基是在培养基中加入特殊营养物质或化学物质,抑制不需要微生物的生长,有利于所需微生物生长的培养基。
2.测定土壤中细菌数量一般选用104、105和106倍的稀释液进行平板培养,而测定真菌的数量一般选用102、103和104倍稀释,其原因是()A.细菌个体小,真菌个体大B.细菌易稀释,真菌不易稀释C.细菌在土壤中数量比真菌多D.随机的,没有原因解析:选C土壤中的微生物大约70%~90%是细菌,真菌的数量要比细菌少。
样品的稀释度越高,在平板上生成的菌落数目就越少。
在实际操作中,通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落数在30~300之间,适于平板计数,因此细菌的稀释倍数要高于真菌的稀释倍数。
综上分析,C项正确,A、B、D三项均错误。
3.分离土壤中分解尿素的细菌时,对培养基的要求是()①加尿素②不加尿素③加琼脂④不加琼脂⑤加葡萄糖⑥不加葡萄糖⑦加硝酸盐⑧不加硝酸盐A.①③⑤⑦B.②④⑥⑧C.①③⑤⑧D.①④⑥⑦解析:选C土壤中分解尿素的细菌能够合成脲酶,将尿素分解生成氨,利用尿素中的氮合成自身有机物。
培养基中尿素作为唯一氮源,分解尿素的细菌能生长,其他微生物不能生长;分离微生物要用固体培养基,需要加琼脂;土壤中分解尿素的细菌属于异养微生物,需要加葡萄糖作为碳源。
4.用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时,通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数,原理是()A.菌落中的细菌数目是固定的B.平板上的一个菌落就是一个细菌C.通过此方法统计的菌落数与活菌的实际数目相同D.平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌答案:D5.下列操作需要在火焰旁进行的是()①土壤取样②称取土壤③稀释土壤溶液④涂布平板⑤微生物的培养A.①②③④⑤B.②③④⑤C.③④⑤D.②③④解析:选D实验操作过程要进行严格的无菌操作,除实验空间必须消毒外,每个操作步骤都必须在无菌区进行。
尿素在土壤中的转化、分解、利用
氮肥的种类不同,在土壤中的转化特点不同。
氮肥施入土壤后,被作物吸收利用的只占其施入量的30%-40%,大部分氮肥经过各种途径损失于环境中。
在氮素以不同形态进入环境的过程中,氮素之间、氮素与周围介质之间,始终伴随和发生着一系列的物理、化学和生物转化作用。
1、硝化作用
硝化作用是NH4+或NH3经N02-氧化为N03-的过程。
这些反应分别由两种微生物推动:NH3氧化细菌(或初级硝化细菌)和N02-氧化细菌(或次级硝化细菌),前者把NH3氧化至N02-,后者把N02-氧化为N03-,这两种微生物共称硝化细菌。
除了自养硝化细菌利用硝化作用作为能源固定C02,异养硝化微生物也逐渐被大家认识,这些微生物利用有机碳作为碳源和能源,不需从NH4+的氧化过程中获得能量,且其氧化产物具有多样性。
硝化作用受很多因索的影响,其中主要有土壤水分和通气条件、土壤温度和pH、施入肥料的种类和数量,以及耕作制度和植物根系等。
2、反硝化作用
反硝化作用是N03-逐步还原为N2的过程,并释放几个中间产物。
现已明确反硝化作用的生化过程通式为:2N03-→N02-→2NO→N20→N2。
由于反硝化过程具有导致土壤和肥料氮素损失,以及氮氧化物污染环境的双重意义,因而引人注意。
土壤反硝化作用的产生需要以下几个条件:1)存在具有代谢能力的反硝化微生物;2)合适的电子供体;3)嫌气条件或02的有效性受到限制;4)N的氧化物如N03-、N02-、NO或N20作为末端电子受体。
只有上述条件同时满足时,反硝化过程才能进行。
这些因素的相对重要性因生境而异,在土壤条件下氧的有效性通常是最关键的因素。
3、化学反硝化
化学反硝化是NH4+氧化为N02-过程的中间产物、有机化合物自身的N02-(如胺)或无机化台物(如Fe2+、Cu2+)的化学分解。
这是非生物过程,通常发生在低pH时。
目前,对化学反硝化作用的研究还比较少。
4、耦连硝化——反硝化作用
这里提出耦连硝化——反硝化作用,是因为其经常与硝化细菌的反硝化作用相混淆。
耦连硝化——反硝化作用不是一个独立的过程,这个词在于强调硝化作用产生的N02-或N03-可以被反硝化细菌利用。
这个耦连可发生在条件同时适合硝化和反硝化、有微生物毗邻生存的土壤中。
5、硝化细菌的反硝化作用
硝化细菌的反硝化作用是硝化作用的一个途径。
在该过程中,NH3氧化成N02-,接着被还原为N20。
反应只受一类微生物推动,即自养NH,氧化细菌。
这与耦连硝化-反硝化作用的多种微生物共存把NH3转化为N2形成鲜明对比。
6、氮的吸附
土壤中各种形态的氮化合物,如氨态氮、硝态氮、有机态氮等均能和土壤无机固相部分相互作用,被吸附或固定,在这三种形态中,研究得比较多的是氨态氮和有机氮与土壤固相的作用。
至于硝态氮和亚硝态氮则一般被认为是带阴电荷,吸附量甚微,或甚至有负吸附现象。
土壤固体部分对氨态氮的吸附可分为物理吸附、化学吸附和物理化学吸附等几种类型。
7、氮的矿化
氮矿化指有机态氮转化为矿质氮的过程,是和氮的固定截然相反的过程,是氮素形态转化的最基本环节。
土壤有机态氮的矿化对土壤圈氮循环具有重要意义。
有机氮的矿化条件包括内因和外因两方面,内因是有机氮化合物的分子结构及其与矿物质结合的状态,外因是影响微生物活动的环境条件。
在有机氮化台物结构方面,对矿化的影响因素有:(1)有机物的C/N;(2)有机物的分子结构;(3)有机物集结状态;(4)有机质和矿物质的结合。
硫铵、碳铵和氯化铵中NH4+的转化相同,除被植物吸收外,一部分被土壤胶体吸附,另一部分通过硝化作用将转化为NO3-;硫铵和氯化铵中阴离子的转化相似,只是生成物不同,酸性土壤中两都分别生成硫酸和盐酸,增加土壤酸度;石灰性土壤中则分别生成硫酸钙和氯化钙,使土壤孔隙堵塞或造成钙的流失,使土壤板结,结构破坏;二者在水田中的转化亦有所不同,氯化铵的硝化作用明显低于硫铵,且不会像硫铵一样产生水稻黑根,因此在水田中往往氯化铵的肥效高于硫铵;碳铵中的碳酸氢根离子则除了作为植物的碳素营养之外,大部可分解为CO2和H2O,因此,碳铵在土壤中无任何残留,对土壤无不良影响。
硝态氮肥如硝酸铵施入土壤后,NH4+和NO3-均可被植物吸收,对土壤无不良影响。
NH4+除被植物吸收外,还可被胶体吸附,NO3-则易随水淋失,在还原条件下还会发生反硝化作用而脱氮。
酰胺态氮肥如尿素施入土壤后,首先以分子的形式存在,在土壤中有较大的流动性,且植物根系不能直接大量吸收,以后尿素分子在微生物分泌的脲酶的作用下,转化为碳酸铵,碳酸铵可进一步水解为碳酸氢铵和氢氧化铵。
所以尿素施在土壤的表层也会有氨的挥发损失,特别在石灰性土壤和碱性土壤上损失更为严重。
尿素的转化速度主要取决于脲酶活性,而脲酶活性受土壤温度的影响最大,通常10℃时尿素转化需7-10天,20℃时需4-5天,30℃时只需2天。
因为尿素在土壤中需要转化为铵态氮以后,才能大量被植物吸收利用,故尿素作追肥时,要比其它铵态氮肥早几天施用,具体早几天为宜,应视温度状况而定。