生物化学课程设计

东华理工大学 EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY

生物化学课程设计

题目：磷影响尿素氮转化过程的生物化学研究 学院： 专业： 班级： 姓名： 学号： 时间： 摘要 尿素是世界农业领域中使用最广泛的氮肥，氮肥在我国农业生产中发挥了重要作用，但氮肥的不合理施用也带来了一些负面影响，氮肥施用不合理、利用率低，不仅导致氮素的大量损失，造成了浪费，而且还对生态环境产生不良影响，使农田氮素成为重要的污染源之一。氮磷交互作用，历来是植物营养科学和肥料科学研究的重点和热点。不同国内外研究结果表明，磷对降低氨挥发和提高氮素利用率上有一定作用。目前，关于氮磷、氮磷钾配施，对作物生长、养分吸收和土壤养分有效性影响的报告已有不少，但是研究磷肥与尿素的混合施用对氮素转化生物化学过程的影响还很少。然而到目前为止，缺乏磷在不同含水量的土壤中对尿素氮转化影响的研究，所以我们重点讨论不同含水量条件下磷对尿素氮转化影响的生物化学过程。对提高氮肥利用率，减少氮肥损失，保护人类的生存环境等都具有重要的意义。

关键字：氮磷，氮素转化，含水量，生物过程，化学过程。 In this paper Urea is the most widely used in the area of the world's agricultural nitrogen fertilizer, nitrogen fertilizer played an important role in agricultural production in our country, but the unreasonable application of nitrogen fertilizer has brought some negative influence, is not reasonable, low utilization rate of nitrogen, not only lead to a large number of nitrogen loss, caused the waste, but also bad influence on ecological environment, make the farmland nitrogen become one of the important pollution sources. Nitrogen and phosphorus interaction, has always been a focus in the study of plant nutrition and fertilizer science and hot spots. Different domestic and foreign research results showed that the phosphorus to reduce ammonia volatilization and raise the utilization ratio of nitrogen have some effect. At present, about nitrogen and phosphorus, NPK with, on crop growth, nutrient uptake and soil nutrient availability report has quite a few, but the study and the mixture of urea phosphate fertilization effect on nitrogen transformation process biochemistry were rare. So far, however, the lack of phosphorus in different water content of the study of the impact on the transformation of urea nitrogen in the soil, so we focus on different water content under the condition of phosphorus effect on urea nitrogen transformation of biochemical process. To improve the utilization rate of nitrogen fertilizer, reducing nitrogen loss, protect human survival environment and so on all has the vital significance.

Key words: nitrogen and phosphorus, nitrogen transformation, water content, biological process, chemical process.

目录 1.引言...............................1 2.尿素氮转化过程机理.................2 3.磷影响氮素转化机理..................4 4.研究内容及技术路线..................5 5.试验方法............................7 6.参考文献............................9

1.引言 氮是作物生长发育所必需的营养元素之一,是植物体内蛋白质、核酸、叶绿体、酶和某些维生素等重要的组成部分；同时也是土壤肥力中最活跃且普遍缺乏的元素,在干早地区尤甚,因而旱地任何作物的高产几乎都和施氮相关。 增加肥料是提高农作物产量最有效的方法，化肥中氮肥起着至关重要的作用,因为植物生长发育必须的三大营养要素中,氮素是植物需要多而土壤供应少,供求之间存在着尖锐矛盾的元素,因而在农业生产中其用量最大,增产效果也最显著,合理施用氮肥的贡献率为45%左右。 农田生态系统中氮素循环的强度取决于作物生产过程中氮素的投入量和产出量,随着投入量和作物生产量的增加,各个通道的氮循环也随之被强化,损失也越大,反之亦然。这是生产条件下氮素施入量与氮素收获量不成比例,且随施入量递增呈报酬递减的根本原因。氮肥施用的最高目标是优质高产、维持地力而不对环境产生负效应。在土壤一作物系统中,氮素的作物利用率仅为20%一35%。大部分被土壤吸附,逐渐供作物吸收利用,有5%一10%挥发到大气中。随降水径流和渗漏排出农田的氮素中有20%一25%是当季施用的氮素化肥I9]。由于农业生产中氮肥施用量剧增,导致农业污染物大量增加。氮肥利用率低不仅降低了肥料的经济效益,同时也引起了环境污染等。

2尿素氮转化过程机理 2.1 尿素合成过程五步： ①氨基甲酰磷酸(carbamyl phosphate)的合成（ 线粒体） ②瓜氨酸(citrulline) 的生成（ 线粒体） ③精氨酸代琥珀酸的合成（胞液 ） ④精氨酸(arginine)的生成（胞液） ⑤尿素（carbamide)的生成（胞液）

2.2 尿素NH3一N释放的两个阶段 尿素一经施入土壤,在脉酶催化作用下即开始水解。脉酶由多种土壤微生物所分泌，也广泛存在于多种植物体内。脉酶数量及其活性常与土壤有机质含量高低有密切关系。表土中的脉酶比心土和底土中多。尿素水解的反应式为: CO(NH2)2+H2O (NH4)2CO3 NH3+C02+H2O 同时,4NH又在硝化细菌的作用下,被氧化成NO3. 尿素的NH3一N释放主要集中在两个阶段,第一阶段为尿素水解阶段,第二阶段为按态氮向硝态氮的转化阶段即硝化作用阶段。第一阶段NH3一~N释放量的多少决定于尿素水解阶段,而第二阶段的NH3一N释放是来自于土壤中的N向NH3的转化,释放量的多少决定于与土壤溶液中NH4+与NH3之间的平衡和NH4+的硝化作用的强弱。 2.3 土壤中的硝态氮是由按态氮经硝化作用或直接施用硝态氮后形成的。硝态氮在土壤中很少被吸持,主要以溶质的形式存在于土壤溶液中。通气条件下,氨或按盐通过微生物的作用,被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐的过程称为硝化作用。其反应过程为:

大量的研究结果表明,以上作物收获后残留在土壤中的无机氮(按态氮和硝态氮)和施入土壤的速效氮肥是等效的,在此基础上只要确定作物达到一定产量所需的氮素供应量(土壤初始无机氮+化肥氮),通过测定作物播前土壤无机氮,即可确定氮肥供应量。此方法称为Nmin一Sollwert法。播前土壤硝态氮测定用于谷类指导作物施用氮肥在加拿大、美国等地在上世纪70年代就已成为常规手段。多年来,在美国Canada州西部和大平原都用作物播种前0一60cm土层硝态氮的测定结果(PPNT一PrePlaniN伽一NTest)作为前茬作物氮肥的残效,并作为后季作物的供氮指标,这一方法不仅适合于半干旱地区,而且也适合于土壤质地较细的湿润地区。

3磷影响氮素转化机理 磷是除氮之外植物生长发育必需的大量营养元素,是作物生长不可缺少的重要元素,也是作物体内核酸、核蛋白、植素、磷脂和高能磷酸化合物等重要物质的组成部分对于细胞分裂和扩散作用和光合作用等过程具有调节作用,能够提高作物的抗逆性和适应性,影响碳水化合物向籽粒的运输。因此,磷不仅参与了细胞的结构组成,而且在新陈代谢(包括物质和能量代谢)以及遗传信息运转等方面发挥着重要的作用,在植物的光合作用、呼吸作用和生物膜的结构功能中也起着重要的生理作用。 关于磷对土壤氨挥发影响的研究结果表明:磷石膏与尿素和碳钱按一定比例混合施用后,具有降低氨挥发损失的显著效果。其原因主要是由于磷石膏中含有一定的游离酸,它与尿素或碳按混合后再施入土壤,可避免因土壤pH升高而使(NH4)+一N转化成NH3挥发掉此外,钱承梁等的研究表明:粪肥中添加过磷酸钙也能减少氨的挥发,其原因是由于其成分中的磷酸钙、石膏、游离酸等都能将粪肥中的易挥发的碳酸钱转化为比较稳定的，此外,还有人研究结果表明当磷做基肥,追肥等量尿素条件下,不同施磷处理之间氨挥发损失量存在明显差异,其顺序为P0总量也有增加趋势,而当尿素与作为基肥同时施入土壤后,没有测到氨的挥发。

4研究内容及技术路线