第七章_土壤与植物氮素营养及化学氮肥 2.doc

第七章 土壤与植物氮素营养及化学氮肥第一节 土壤氮素营养一、土壤中氮素的来源及其含量（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NH4N和NO3N(二)、土壤氮素的含量1 土壤氮素的含量1：不同作物种类含量不同：豆科禾本科2：同一作物不同器官含量不同：叶籽粒茎3：同一作物不同发育时期含量不同4：土壤供氮水平北 增加 西 长江 东 增加 南 增加(三)、土壤中氮的形态（1）土壤无机态氮 交换性NH4+、溶液中NH4+和NO3-最易被植物吸收，土壤无机氮还包括NO2-,（2）土壤有机态氮 已分离鉴定出的含氮化合物单体有氨基酸、嘌呤、嘧啶以及微量存在的叶绿素及维生素等。 (四)、土壤中氮的转化NH3 N2、NO、N2O矿化作用 硝化作用 生物固定 有机质 铵态氮 硝态氮 有机氮生物固定 硝酸还原作用 吸附态铵 水体中的硝态氮或固定态铵（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）与生物固持作用1：矿化作用：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解生成氨的过程。过程： 有机氮异养微生物 水解酶解蛋白作用 氨基酸 氨化作用氨化微生物 水解、氧化、还原、转位 NH4N有机酸 2：无机态氮的生物固定（1） ：定义：土壤中铵态氮和硝态氮被微生物同化为其躯体组成成分而被暂时固定的现象（2） ：结果：减缓氮的供应（3） 土壤铵粘土矿物对NH4 的 固定1;定义2：晶格固定（四）硝化作用1：定义：通气良好条件下，土壤中的NH4 或NH3在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象2：影响硝化作用的因素:土壤通气:，土壤反应，温度，（五）反硝化作用1. 生物反硝化作用(1)定义：嫌气条件下，土壤中的硝态氮在反硝化细菌作用下还原为气态氮从土壤中逸失的现象2. 化学反硝化作用（六）氨的挥发损失1. 定义：在中性或碱性条件下，发生在土壤液相中的一种化学平衡，土壤中的NH4转化为NH3而挥发的过程(七)硝酸盐的淋洗损失第二节 作物的氮素营养一、作物体内氮的含量和分布影响因素：植物种类：豆科植物非豆科植物品种：高产品种低产品种器官：种子叶根组织：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（蛋白质含氮1618）生命物质2. 氮是核酸的成分（核酸中的氮约占植株全氮的10）合成蛋白质和决定生物遗传性的物质基础3. 氮是酶的成分生物催化剂4.氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质4560）光合作用的场所5. 氮是多种维生素的成分（如维生素B1、B2、B6等）辅酶的成分6. 氮是一些植物激素的成分（如IAA、CK）生理活性物质7. 氮也是生物碱的组分（如烟碱、茶碱、可可碱、咖啡碱、胆碱卵磷脂生物膜）氮素通常被称为生命元素第三节 氮肥的种类、性质和施用一、铵（氨）态氮肥养分标明量为铵盐（氨）形态氮的单质氮肥称为铵（氨）态氮肥。常见的如碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、氨水、液氨等。一、铵态氮肥（一）共同特性（均含有NH4 ）1. 易溶于水，易被作物吸收，肥效快速2. 易被土壤胶体吸附和固定，移动性不大，不易损失3. 可发生硝化作用4. 碱性环境中氨易挥发5. 高浓度对作物，尤其是幼苗易产生毒害6. 对钙、镁、钾等的吸收有拮抗作用1 碳酸氢铵碳酸氢铵简称碳铵。主要成分的分子式为NH4HCO3，含氮17%左右。碳铵是一种无色或白色化合物，呈粒状、板状、粉状或柱状细结晶，比重1.57，容重0.75，易溶于水，0时的溶解度为11%，20时为21%，40时为35%。NH4HCO3 NH3+H2O+CO2影响碳铵分解的因素 温度:温度越高，分解越快。 肥料含水量：水分越高，分解越快。2 硫酸铵分子式为（NH4）2SO4，简称硫铵，俗称肥田粉。硫铵是我国使用和生产最早的氮肥品种。白色结晶，工业副产品中混有杂质时常呈微黄、青绿、棕红、灰色等杂色。含氮率为20%-21%。硫酸铵肥料较为稳定，不易吸湿，易溶于水，肥效较快，且稳定。 易溶于水， 0溶解度为70克 肥效较快，且稳定。3 氯化铵主要成分的分子式为 NH4Cl，简称氯铵。白色结晶，含杂质时常呈黄色。含氮量为24%-25%。不易吸湿，但常因含有食盐和碳酸氢铵等，易结块，甚至潮解。易溶于水。氯铵肥效迅速，也属于生理酸性肥料。4 氨水主要成分的分子式为 NH4OH或 NH3H2O，含氮12%-16%，二、硝态氮肥与硝铵态氮肥硝态氮:硝酸钠、硝酸钙等。硝铵态氮:硝酸铵。其共同点：（1）易溶于水，速效，吸湿性强，易结块；（2）硝酸根离子不能被土壤胶体吸附，在土壤溶液中易随水移动；（3）在土壤中，硝酸根可经反硝化作用转化为游离的分子态氮（氮气）和多种氧化氮气体（NO、N2O等）而丧失肥效；（4）多数硝态氮肥能助燃或本身就易燃易爆，在贮运过程中应注意安全。1 硝酸铵简称硝铵，有效成分分子式为NH4NO3，硝铵是当前世界上的一个主要氮肥品种。硝铵肥料含氮率为33%35%。一种是结晶的白色细粒，吸湿性很强，易结成硬块。另一种是白色或浅黄色颗粒，吸湿性较小，都应注意防潮。硝酸铵具有助燃性和易爆炸性：2 硝酸钠又有效成分分子式为 NaNO3，含氮量为15%-16%，商品呈白色或浅色结晶，易溶于水，作物较多地吸收了硝酸根后，钠残留于土壤中，与碳酸根或氢氧根共存时.则导致土壤碱性提高。生理碱性肥料：肥料中离子态养分经植物选择性吸收后，其残留部分导致介质酸度降低而趋碱性的肥料。3 硝酸钙常由碳酸钙与硝酸反应生成，有效成分分子式为Ca(NO3)2。为灰色或淡黄色颗粒。其含氮率为13%-15%。硝酸钙肥料极易吸湿，容易在空气中潮解自溶，易溶于水，水溶液是酸性。适用于多种土壤和作物。含有19%的水溶性钙对蔬菜、果树、花生、烟草等作物尤其适宜。三、酰胺态氮肥养分标明量为酰胺形态氮的氮肥称为酰胺态氮肥，如尿素（urea）。尿素肥料的有效成分分子式为CO(NH2)2，化学上又称之为脲。尿素肥料的含氮率为45%-46%，白色结晶，多为颗粒状，吸湿性较弱。尿素水解转化前不带电荷，不易被土粒吸附，故很易随水移动和流失。尿素施入土壤，在脲酶催化作用下即开始水解。尿素水解速度与土壤酸度、温度、湿度以及土壤类型、熟化程度及施肥方式等有关。作物根系可以直接吸收尿素分子，但数量不大。施入土壤的尿素主要以水解后形成的铵和硝化后的硝态氮形态被吸收。尿素水解后生成了氨气，造成氨挥发损失。尿素可用作基肥和追肥，不宜作种肥。供应养分快、养分含量高、物理性状好，尤其适合于作追肥施用，特别合适作为根外追肥（0.5%-2.0%）； 原因： 1、尿素为中性分子，电离度小。 2、分子体积为水分子的3.4倍，其渗透系数与水接近，易透过细胞膜。 3、尿素具有吸湿性，使叶面保持湿润时间长，吸收量提高。 4、易参与物质代谢，肥效快。尿素肥料的缩二脲含量一般不得超过0.5%，受缩二脲危害的叶片叶绿素合成障碍，叶片上出现失绿、黄化甚至白化的斑块或条纹；毒害种子。氰氨化钙，俗称石灰氮，分子式为CaCN2，含氮率约为 20%-22%。水解产物是尿素，故也有人将氰氨化钙肥料归入酰胺态氮肥。氰氰化钙除用作肥料外，尚可用作除莠剂、杀虫剂、杀菌剂、脱叶剂及在血吸虫防治上作杀灭钉螺等用。氰氨化钙肥料在浙江省有少量生产，作为肥料使用国内已极少见四、缓释氮肥又称长效氮肥，是指由化学或物理法制成能延缓养分释放速率，可供植物持续吸收利用的氮肥，如脲甲醛、包膜氮肥等。一般将长效氮肥分为两类：一是合成的有机长效氮肥，二是包膜氮肥。优点：（1）降低土壤溶液中氮的浓度，减少氨的挥发、淋失及反硝化损失；（2）肥效慢长，一次施用就能在一定程度上满足作物全生育期各阶段对氮素的需要；（3）可以减少施肥次数，而且一次性大量施用不致出现烧苗现象，减少了部分密植作物后期田间追肥的麻烦。1 合成有机长效氮肥主要包括尿素甲醛缩合物、尿素乙醛缩合物以及少数酰胺类化合物。脲甲醛：代号UF，是以尿素为基体加入一定量的甲醛经催化剂催化合成的一系列直链化合物。溶解度与直链长短有关，一般短链聚合物较长链聚合物溶解度大，不同链长聚合物的比例决定着其施入土壤后的溶解、释放速率。脲甲醛施入土壤后，主要是依靠微生物分解释放，不易淋溶损失。微生物将之分解每次释放一个尿素分子和一个甲醛分子。脲甲醛水解产物为尿素与甲醛，尿素继续水解为氨、二氧化碳等供作物吸收利用，而甲醛则留在土壤中，在它未择发或分解之前，对作物和微生物生长均有副作用。甲醛在土壤中的矿化速率：U/F1.5，矿化很快。脲甲醛肥料可作基肥一次性施用，但对生长前期比较旺盛的作物来说，往往显得氮素营养不足，因此须配合施用一些速效氮肥。 脲乙醛： 代号CDU，又名丁烯叉二脲，由乙醛缩合为丁烯叉醛，在酸性条件下再与尿素结合而成。白色粉状物，含氮量为28%-32%，在土壤中分解的最终产物是尿素和-羟基丁醛，-羟基丁醛则被土壤微生物氧化分解成CO2和水，并无残毒。有效氮释放期可维持70天以上。脲异丁醛：代号为IBDU，又名异丁叉二脲，是尿素与异丁醛缩合的产物。脲异丁醛肥料为白色颗粒状或粉状，含氮率在31%左右，不吸湿，水溶性很低，易在微生物作用下水解为尿素和异丁醛，脲异丁醛具有如下优点：（1）水解产物异丁醛易分解，无残毒；（2）生产脲异丁醛的重要原料廉价易得；（3）脲异丁醛是对水稻最好的氮肥品种；（4）施用方法灵活，可单独施用，也可作为混合肥料或复合肥料的组成成分。草酰胺：代号为OA。白色粉状或粒状，含氮率为31%左右，易水解生成草胺酸和草酸，同时释放出氢氧化铵。草酰胺对玉米的肥效与硝酸铵相似，呈粒状时养分释放减慢，但快于脲醛肥料。2 包膜缓释氮肥以降低氮肥溶解性能和控制养分释放速率为主要目的，在其颗粒表面包上一层或数层半透性或难溶性的其他薄层物质而制成的肥料，如硫磺包膜尿素等。比较成熟的产品主要有硫衣尿素、塑料胶膜包衣硝铵、沥青石蜡包衣碳铵、钙镁磷肥包衣碳铵等。包膜肥料主要是通过膜孔扩散、包膜逐渐分解以及水分透过包膜进入膜内膨胀使包膜破裂等过程释放出养分。 硫磺包膜尿素：主要成分硫磺粉、胶结剂和杀菌剂。胶结剂对密封裂缝和细孔是必需的，杀菌剂则是为了防止包膜物质过快地被微生物分解而降低包膜缓释作用。硫包尿素的含氮率范围在10%-37%，取决于硫膜的厚度，只有在微生物的作用下，使包膜中硫逐步氧化，颗粒分解而释放氮素。 塑料包膜氮肥：采用特殊工艺可以使包膜上含有一定大小与数量的细孔，这些细孔具有微弱而适度的透水能力。当土壤温度升高、水分增多时，肥料将逐渐向作物释放氮素。塑料包膜肥料不会结块也不会散开，可以与种子同时进入土壤，这将在很大程度上节省劳力。根据不同土壤、气候条件和作物营养阶段特性控制包膜的厚度或选择不同包膜厚度肥料的组合，即可较好地满足整个作物生长期的氮素养分供应。长效碳铵： 在碳铵粒肥表面包上一层钙镁磷肥。 在酸性介质中钙镁磷肥与碳铵粒肥表面起作用，形成灰黑色的磷酸镁铵包膜，这样既阻止了碳铵的挥发，又控制了氮的释放，延长肥效。 包膜物质还能向作物提供磷、镁、钙等营养元素。 长效碳铵主要是气态从膜内逸出。5、 氮肥的合理分配与施用（一） 提高氮肥肥效途径1根据土壤肥力和性质合理分配和施用氮肥。2根据作物的营养特点：（1）因作物种类合理施用氮肥；（2）因作物不同选择合适氮肥品种；（3）因品种不同施肥；（4）因作物生育期不同施肥。 3根据氮肥性质合理施用：（1）挥发性氮肥应深施盖土；（2）易反硝化的氮肥要施于旱地，不要施于水田；（3）易淋失性氮肥不宜作基肥，应作追肥，且少量多次施用。 4氮肥深施：（1）减少氨挥发、淋失和反