土壤学与植物营养-第三讲-植物的氮素营养与氮肥

第三讲植物的氮素营养与氮肥,主要内容要求1.土壤中的氮素及其转化了解2.植物的氮素营养掌握3.氮肥的种类、性质与施用掌握4.氮肥施用对环境的影响了解5.氮肥的合理分配和施用掌握,第一节土壤中的氮素及其转化,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NH4-N和NO3-N,（二）含量我国耕地土壤全氮含量为0.04%0.35%之间，与土壤有机质含量呈正相关我国土壤含氮量的地域性规律：,西,北,南,东,长江,增加,增加,主要影响因素:气候、地形、植被、母质、利用方式、施肥制度,土壤全N深施土壤水分含量土壤中NH4的含量4.结果：造成氮素损失,最适条件：铵充足、通气良好、pH6.57.5、2530oC4.结果：形成NO3-N利：为喜硝植物提供氮素弊：,易随水流失和发生反硝化作用,1.生物反硝化作用（嫌气条件下）(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（掌握）(2)过程：NO3-NO2-N2、N2O、NO(3)最适条件：土壤通气不良，新鲜有机质丰富pH58，温度3035oC,（五）反硝化作用,稻田氮素损失的主要途径：占氮肥损失的35,稻田土壤中硝化作用和反硝化作用示意图,犁底层,还原亚层,（铵态氮稳定）,硝态氮,反硝化作用,氧化亚层,铵态氮肥(或尿素),水层,铵态氮,硝化作用,硝态氮,氧化氮或氮气,氧化氮氮气,耕作层,2.化学反硝化作用（可在好气条件下进行）NO2N2、N2O、NO发生条件：NO2存在3.结果：造成氮素的气态挥发损失，并污染大气,（六）无机氮的生物固定定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。（掌握）,2.影响条件：土体的C/N比、温度、湿度、pH值3.结果：减缓氮的供应；可减少氮素的损失,四、土壤的供氮能力及氮的有效性有效氮：能被当季作物利用的氮素，包括无机氮(非豆科植物品种：高产品种低产品种器官：种子叶根茎秆,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，生长点非生长点原因：,氮在植物体内的移动性强,在作物一生中，氮素的分布是在变化的：营养生长期：大部分在营养器官中（叶、茎、根）生殖生长期：转移到贮藏器官（块茎、块根、果实、籽粒），约占植株体内全氮的70,注意：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。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、植物体内含氮化合物的种类（氮的生理功能）,氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮1618）生命物质氮是核酸和核蛋白的成分（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氮是酶的成分生物催化剂氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质4560）光合作用的场所,氮是多种维生素的成分（如维生素B1、B2、B6等）辅酶的成分氮是一些植物激素的成分（如IAA、CK）生理活性物质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,三、植物对氮的吸收与同化,吸收的形态,无机态：NO3-N、NH4+N（主要）有机态：NH2N、氨基酸、核酸等（少量）,吸收后：10%30%在根还原70%90%运输到茎叶还原小部分贮存在液胞内(硝酸根在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义),（一）植物对硝态氮的吸收与同化1.吸收：旱地作物吸收NO3-N为主，属主动吸收,叶细胞中硝酸盐同化步骤的示意图,类红色素,NAD(P)+,NH3,NO3_,NO2-,NAD(P)H+H+,铁氧还蛋白（氧化性）,铁氧还蛋白（还原性）,NADPH2,NADP,H2O+OH-,光合系统I,亚硝酸还原酶,e-,硝酸还原酶,叶绿体,细胞质,2e-,FADH2FAD,CytFeIICytFeIII,MoIVMoVI,H2O,2H+,介质pH升高,植物种类：与根系还原能力有关，如木本植物一年生草本植物；油菜大麦向日葵玉米光照：光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还要作用变弱，造成植物体内NO3N浓度过高温度：温度过低，酶活性低，根部还原减少施氮量：施氮过多，吸收积累也多（奢侈吸收）微量元素供应：钼、铁、铜、锰、镁等微量元素缺乏，NO3N难以还原陪伴离子：如K，促进NO3向地上部转移，使根还原比例减少；若供钾不足，影响NO3N的还原作用当植物吸收的NO3N来不及还原，就会在体内积累,（2）影响硝酸盐还原的因素：,植物体内硝酸盐含量的分级：我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准（沈明珠，1982）级别硝酸盐含量污染程度参考卫生性(mg/kg，鲜重)1432轻度允许生食2785中度允许盐渍,熟食31440高度允许熟食43100严重不允许食用,蔬菜亚硝酸盐国际标准：NO2硫酸铵：如甘氨酸、天门冬酰胺等第二类，尿素效果硫酸铵：如天门冬氨酸等第三类，效果瓜果类和根菜类高产品种低产品种杂交水稻常规水稻营养最大效率期其它时期,（四）肥料品种NH4N：水田、旱地，深施（覆土）NO3N：旱地追肥，少量多次NH2N：水田、旱地，深施（覆土）,（五）施用方法1.氮肥深施优点：提高肥料利用率、肥效持久表施和深施氮肥的利用率和肥效比较深度：根系集中分布的土层方法：基肥深施、种肥深施、追肥深施,2.采用合理的水、肥综合管理如水田的无水层混施法和以水带氮法，可以减少氮素损失。旱地氮肥撒施后灌水可以提高利用率。,3.施用量根据目标产量法确定目标产量法：以实现作物目标产量所需养分量与土壤供应养分量的差额作为确定施肥量的依据，以达到养分收支平衡，所以又称为养分平衡法。,（六）氮肥与有机肥、磷肥、钾肥配合1.与有机肥配合施用好处：无机氮可以提高有机氮的矿化率有机氮可以加强无机氮的生物