植物的氮营养与施肥.ppt

第二章 植物的氮素营养与氮肥 v第一节 植物的氮素营养 v第二节 氮肥的种类、性质和施用 v第三节 氮肥的合理施用与分配 氮是植物必需营养元素，氮肥 是农业生产上施用最多的化学肥 料，要合理施用氮肥，必须了解 作物的氮素营养功能及各种氮肥 的性质及合理施用方法。 第一节 作物的氮素营养 一、氮的含量和分布 除C H O外，N是作物体内含量最多的元素，在作物 体内的总含量为0.35。 同一作物：幼嫩器官及种子叶子茎杆、根 不同作物：豆科植物非豆科植物 玉米小麦 水稻 *二、氮的生理功能 1、氮是蛋白质和核酸的成分 氮构成氨基酸，氨基酸构成蛋白质， 蛋白质含氮16%18%。 氮是含氮碱基(核酸)的组分 核酸与蛋白质的结合组成核蛋白， 是一切作物生命活动和遗传变的基础 2、叶绿素的重要组分 叶绿素a C55H72O5N4Mg 叶绿素b C55H70O6N4Mg 3、许多酶、维生素和生物碱的组分 酶（蛋白质构成） 维生素B1 、B2、 B3、 B6等（辅酶成分） 胆碱、烟碱、茶碱、咖啡碱、可可碱等 缺氮后作物体内的代谢受影响 三、植物对氮的吸收利用 （一）吸收形态： 大气中含氮（N2）80%。？ 根系吸收的主要是NH4+和NO3-。 还有少量氨基酸、尿素、酰胺等可溶性有机氮化物 *(二) NH4+的吸收与同化 谷氨酰胺 天冬氨酸 a酮戊二酸 a酮戊二酸 谷氨酸 草酰乙酸 NH3 NH4+ H+ v 吸收：被动吸收为主 v 同化: 1、氨基化作用： 氨与酮酸形成相应的氨基酸 a酮戊二酸NH3谷氨酸 谷氨酸草酰乙酸 a酮戊二酸天冬氨酸 2、转氨基作用： 一种酮酸接受的NH3转移给另一种酮酸形成相 应的氨基酸 3、酰胺化作用： 作物体内氨积累时，吸收的氨与氨基酸形成酰胺。 合成E天冬氨酸 谷氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 2 NH3 + 酰胺形成的作用：（1）解除游离NH3过多危害 （2）起氨的储存作用 4、合成蛋白质 E ATP AA二肽多肽蛋白质 (三) NO3-的吸收利用 吸收： NO3-是逆电化学梯度吸收、耗能，主动吸收 NO3- NADPH NO2- +NADP NO2- NADPH NH4 +NADP 硝酸还原E Mo 亚硝酸还原E Fe Cu 转化利用： 1、先还原 钼对小麦叶片中硝酸还原酶活性的影响 ( 供钼水平 g/株） 叶片预处理 (供钼g/L) 硝酸还原酶活性 （molNO2/g鲜重) 24小时70小时 0.005 0 0.2 0.3 0.005 100 2.8 4.2 5.0 0 5.0 100 (Randall， 1969) 8.0 8.2 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 还原能力 木本植物一年生草本 油菜大麦向日葵玉米苍耳 3、温度 温度升高，酶的活性也高，可提高根 中还原NO3 -N 的比例。 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， 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。 同化途径的两种见解： 1、在植物体内由脲酶水解成NH4和CO2； 2、直接被吸收和同化 尿素 磷酸 氨甲酰磷酸 精氨酸 鸟氨酸 瓜氨酸 尿素同化的特点：对植物呼吸作用的依赖 程度不高，主要受尿素浓度的影响。 （四）CO(NH2) 2-N的吸收和同化 NO3N 阴离子、氧化态氮源， NH4+ -N 阳离子、还原态氮源。 （五） NO3-N和 NH4+-N营养作用的比较 肥效高低? 吸收和利用影响因素 (一)作物种类 水稻：典型喜NH4+-N （水稻幼苗根内缺少硝酸还原酶； NO3-N在水田中易流 失，并发生反硝化作用） 烟草：典型喜NO3-N （二）环境反应（pH） 生理角度:NH4+-N和NO3-N都是良好氮源，但不 同pH条件下，NH4+-N和NO3N的吸收量有明显差异 酸性条件对NH4+-N肥效不利 不同形态氮肥对玉米和水稻幼苗生长的影响 （幼苗培养15天） 以NaNO3为氮源 以（NH4）2SO4为氮源 干重 原来pH 最终pH 干重 原来pH 最终pH 玉米 0.40 5.2 6.8 0.72 5.1 4.0 水稻 0.12 5.2 6.0 0.30 5.1 2.9 *四、作物氮素缺乏与过多症状 （一）缺氮症状 2、叶绿素含量下降、老叶首先均匀失绿 1、植株矮小、生长缓慢 3、禾本科植物分蘖少，茎杆细长；双子叶植物分 枝少。继续缺氮，禾本科作物穗小粒瘪早衰。 *（二）氮素过量危害 1、降低植物体内糖分含量、作物抗性差 2、机械组织发育差，易倒伏； 3、引起作物徒长、晚熟。 芹菜缺氮 松苗缺氮 五、作物缺氮的适应机制 v1、增加根系碳水化合物的分配，促进根系生长 v2、体内氮素的再分配与循环利用 氮高效基因型的特征 小麦N吸收高效：根长密度大、茎中N累积量大。 N利用高效特征：叶片N浓度低；开花后茎中的N 向籽粒转移比例高，但叶片N向籽粒转移比例低； 较高的N收获指数（Foulkes et al., 2009） 氨的合成: N2 + 3H2 2NH3 氮肥的生产： 第二节 氮肥的种类、性质和施用 高压 催化剂 420-450c 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。 建国前: 两家化肥厂，最高年产氮肥4.77万吨（ 纯氮） 我国现有氮肥生产企业564家 ,2005年共生产合 成氨4629.85万吨，生产氮肥3200.7万吨（纯 氮量），其中尿素4147.13万吨（实物量） 氮肥产量与尿素产量均居全球之最，并实现了 氮肥的自给。 v N2 + 3H2 2NH3(放热可逆反应) 催化剂:铁 温度:400500 压强:10M30MPa v2005年7月27日美国俄勒冈大学: 常温常压下用氮气合成氨成为可能 NH3 HNO3 O2 NH4NO3 硝酸铵 +NH3 NaNO3 硝酸钠 NH4H2PO4CaHPO4NH4HCO3 H2SO4 CO(NH2)2 +NaHCO3 +Ca5(PO4)3F +NH3 +CO2 H2O NH3H2O 氨 水 加压 NH3 液 氨 CO2H20 NH4HCO3 碳酸氢铵 NaCl NH4Cl 氯化铵 +H3PO4 (NH4)2SO4 硫酸铵铵 NH4H2PO4(NH4)2HPO4 磷酸铵 铵态氮肥 长效氮肥 包膜、抑制剂 硝态氮肥 酰胺态氮肥 一、铵态氮肥： 氯化铵 硫酸铵 碳酸氢铵 液氨 *（一）铵态氮肥共性 2、易溶速效，可作追肥； 1、NH4+可被胶体吸附，可作基肥； 3、碱性环境中易挥发，宜深施覆土； 4、易被氧化成硝酸盐，水田施到还原层 5、高浓度氨易损害作物及种子 ，一次用量不能太大 6、作物吸收过量的铵态氮对钙、镁、钾的吸收有 抑制作用 （二）液氨(NH3)：合成氨直接加压而成 1、性质 含氮82、密度0.617、沸点33C、有大的挥 发性、腐蚀性。 2、在土壤中转化 很快转成NH4OH，与土壤反应，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。 NH4HCO3CO2 H2ONH3 （三）碳酸氢铵(NH4HCO3 )： 1、性质： 氨水吸收二氧化碳制成 含氮17；白色粉末； 化学碱性： pH 8.24.4； 含水量 56.5，易结块； 易自行分解、挥发，称为“气肥”。 2、在土壤中转化 NH4HCO3 NH4+HCO3- NH4+被土壤作物吸收， HCO3-转化 成CO2 和H2O，无副成分残留。 短期内可使pH值上升，随后逐渐恢复 3、施用 （1）深施覆土； （2）作基肥、追肥，不作种肥 （3）不能与碱性物质混施 （4）水田深施； （5）砂性土上少量多次施用。 *（四）硫酸铵（NH4)2SO4 1、性质： 含氮20 21 ，又称“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 合成氨用硫酸吸收制成 2、在土壤中转化 中性、石灰土: NH4 SCa +(NH4)2SO4 NH4S + CaSO4 酸性土 : NH4 S H +(NH4)2SO4 NH4S + H2SO4 H 3、施用： （1）可作基肥、追肥、种肥； （2）水田最好不用：H2S （3）石灰性土壤深施； （4）喜硫作物优选：马铃薯、十字花科植物。 （五）氯化铵(NH4Cl )： 1、性质： 含氮2425 白色结晶，易溶、速效 吸湿性稍大，生理酸性肥 制造碳酸氢钠的副产品 2、在土壤中转化： 中性、石灰土： NH4 SCa+2NH4Cl S NH4+CaCl2 酸性土： SH+NH4Cl S NH4+HCl 3、施用： （1）可作基肥、追肥； （2）水田施用优于硫酸铵； （3）忌氯作物尽量不施 （4）对土壤的酸化能力强于硫铵，注意配施石灰 （5）盐碱地上一般不用。 二、硝态氮肥:硝酸铵、硝酸钠 *（一）共性 2、不易被胶体吸附、易流失，只作追肥 3、吸湿性强、易结块，易燃易爆 1、易溶、速效 v4、水田及旱田缺氧条件易反硝化脱氮 厌氧、碱性、新鲜碳水化合物刺激反硝化 （N2、N2O） v5、 对钙、钾、镁的吸收无抑制作用 *（二）硝酸铵（NH4NO3 ） 硝酸中和氨获得 1、性质： v含氮3335，硝态氮和铵态氮各占一半 v易溶、速效，生理中性 v易吸潮结块，制造时颗粒表面涂有疏水物质（石蜡、 磷矿粉、石膏） 2、在土壤中转化： NH4+ 土壤或作物吸收 NH4NO3 NO3- 被作物吸收,可随水流失 v无副成分残留 3、施用： & 宜作旱田追肥，少量多次施用。 & 不能与新鲜有机物混施或堆沤，烟草上优先 使用。 & 结块的硝酸铵不能猛砸 2、在土壤中转化： NaNO3 Na+ + NO3- 硝酸根被作物吸收后，钠离子残留于土 壤中，显碱性。生理碱性肥料。 （三）硝酸钠(NaNO3 )： 天然矿石或生产硝酸的副产品 1、性质： 含氮1415、易吸湿结块白色或者 微黄棕色结晶，易溶速效，有助燃性 3、施用： 作旱田追肥；宜少量多次施用 喜钠植物首选：甜菜、萝卜、菠菜、芹菜、甘蓝 适宜酸性或中性土壤，盐碱地及水田不宜。 * 三、酰胺态氮肥：尿素CO(NH2)2 v尿素成分 HO C OH H2N C NH2 碳酸的二酰胺 O O 1、性质： v含氮46，固体氮肥中含氮最高 尿素性质 v易溶、结晶、半速效； v含缩二脲2以下(该物质造粒时形成) NH2 133C O C 2 H2N C NH2 NH + NH3 O C NH2 v缩二脲是作物生长的紊乱剂 O 缩二脲 尿素性质 三聚氰胺 vC3N6H6、C3N3(NH2)3 v分子量126.12，含N 66.6 v蛋白质: N 16% v牛奶蛋白质2.8%，N 0.44%， v奶粉蛋白质18%，N 2.88%。 vC3N6H6含N量是牛奶的151倍,奶粉的23倍。 v添加 0.1克/100g牛奶 ，能提高0.4%蛋白质。 2、在土壤中的转化 （1）吸附 有机态肥，电离度小，以分子态被土壤胶粒吸附 ，通过土壤胶体的 OH 、 COOH 、 等基团与尿素的NH2和C 形成氢键吸附，但吸 附的量较少。 O 尿素转化 （2）水解： 在真菌，放线菌分泌的脲酶作用下进行 尿素转化 脲酶 CO(NH2)+H2O (NH4)2CO3 NH4HCO3 +NH4OH +H2O 尿素的水解在不同土温下所需时间： 土温 时间 v 10C 710天 v 20C 45天 v 30C 2天 3、施用： v（1）适合于各种作物和各种土壤； 尿素施用 v（2）作追肥应提前45天，施后不要立即灌水 v（3）作种肥，亩用量小于5kg，种肥分离 v（4）很适合作根外追肥，浓度0.22。 * 尿素很适合作根外追肥的原因: va 分子小，易扩散进入质膜； 尿素施用 vb 中性有机物，电离度小，不伤害作物茎叶； vc 易溶于水，吸湿性强，易保持叶片湿润被吸收 vd 吸收速率高，转化快。 四、长效氮肥 v速效氮肥： 前劲猛、中劲弱、无后劲 v长效氮肥： 前劲缓、中劲稳、后劲长 长效氮肥 A 尿素甲醛 H OH H2N C NH2 + H C H H2N C N CH H v含氮3840，水溶性氮10，热水溶和不溶态 氮各15 v可作基肥一次施入 OOO 长效氮肥 B 包膜肥料 v在速效氮肥外层包上一层半透性物质，让养分缓慢 释放 v外衣成分是树脂、沥青、硫磺、石蜡等 v现生产上已有硫衣尿素、涂层尿素、包被碳铵、缓 释肥、控释肥等 长效氮肥 C 氢醌尿素 尿素生产产中加入脲脲酶抑制剂剂氢醌氢醌 机理：延长长尿素在土壤中的转转化时间时间 加入量：0.1 0.3 效果：肥效长长达4060天 长效氮肥 D 缓效碳铵 70碳铵30浮石粉 机理：利用浮石的物理吸附作用 减少氨挥发 效果：与等质量的纯碳铵相当， 节省30的氮。 长效氮肥 第三节 氮肥的合理施用及分配 施入土壤中的氮当季利用率 旱田：3050 *肥料利用率： 当季作物对肥料中的养分吸收量占施入量的百 分数。 * 氮肥损失途径： 铵态氮挥发 硝态氮流失 尿素流失 硝态氮反硝化 *一、氮肥的合理施用 1 、根据