氮素营养与氮肥PPT课件

1、氮素营养与氮肥 第八章第八章 植物氮素营养与氮肥植物氮素营养与氮肥 氮素营养与氮肥 主要内容主要内容 植物的氮素营养作用植物的氮素营养作用 氮素在土壤中的转化氮素在土壤中的转化 氮肥的种类与施用氮肥的种类与施用 氮肥的合理施用氮肥的合理施用 氮素营养与氮肥 一般植物含氮量约占植物体干物重的一般植物含氮量约占植物体干物重的0.3%-5%，而含，而含 量的多少与植物种类、器官、发育阶段等有关。量的多少与植物种类、器官、发育阶段等有关。 种类：种类：大豆大豆玉米玉米小麦小麦水稻；高产品种水稻；高产品种低产品种低产品种 组织器官：组织器官：幼嫩组织幼嫩组织成熟组织成熟组织衰老组织，衰老组织， 生长点生

2、长点非生长点非生长点 叶片叶片籽粒籽粒 茎秆茎秆苞叶苞叶 生长时期：生长时期：苗期苗期旺长期旺长期成熟期成熟期衰老期，衰老期， 营养生长期营养生长期生殖生长期生殖生长期 （一）植物体内氮的含量和分布（一）植物体内氮的含量和分布 氮素营养与氮肥 （二）氮在植物生长发育中的作用（二）氮在植物生长发育中的作用 1. 氮是蛋白质的重要成分（含氮氮是蛋白质的重要成分（含氮1618） 2. 氮是核酸的成分（含氮约氮是核酸的成分（含氮约7） 3. 氮是叶绿素的成分氮是叶绿素的成分 4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白质）氮是酶的成分（酶本身是蛋白质） 5. 氮是维生素、植物激素、生物碱的等的成分。氮是维生素、植

3、物激素、生物碱的等的成分。 氮被称为生命元素 氮素营养与氮肥 （三）植物对氮的吸收与同化（三）植物对氮的吸收与同化 吸收的形态吸收的形态 NH4+N、NO3-N（主要）（主要） NO2-N、有机氮（少量）、有机氮（少量） 在旱地农田中，在旱地农田中，硝态氮硝态氮是作物的主要氮源。由于土壤中是作物的主要氮源。由于土壤中 的铵态氮通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，作物吸收的的铵态氮通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，作物吸收的 硝态氮多于铵态氮。硝态氮多于铵态氮。 植物吸收的铵态氮和硝态氮进入体内后，转化为氨植物吸收的铵态氮和硝态氮进入体内后，转化为氨 （NH3）的形态，氨与植物呼吸作用产生的酮酸结

4、合形成氨）的形态，氨与植物呼吸作用产生的酮酸结合形成氨 基酸，最后合成蛋白质。基酸，最后合成蛋白质。 氮素营养与氮肥 硝酸还原成氨是由两种硝酸还原成氨是由两种 独立的酶分别进行催化的。独立的酶分别进行催化的。 硝酸还原酶硝酸还原酶可使硝酸盐还原可使硝酸盐还原 成亚硝酸盐，而成亚硝酸盐，而亚硝酸还原亚硝酸还原 酶酶可使亚硝酸盐还原成氨。可使亚硝酸盐还原成氨。 1、NO3-N的同化的同化 NO2 _ NO3 _ NH3 氮素营养与氮肥 参与氨同化的有三个重要的酶： q谷氨酸酸脱氢酶（glutamate dehydrogenase） q谷氨酸合成酶（glutamate synthase） q谷氨酰胺

5、合成酶（glutamine synthase） 氨基酸NH3有机碳链（酮酸）+ 2、NH4-N的同化的同化 氮素营养与氮肥 当铵态氮供应充足时，作物吸收较多的当铵态氮供应充足时，作物吸收较多的铵，这铵，这 时铵就与谷氨酸和天门冬氨酸合成时铵就与谷氨酸和天门冬氨酸合成谷氨酰胺和天门谷氨酰胺和天门 冬酰胺，作物体内冬酰胺，作物体内酰胺的形成具有重要意义。酰胺的形成具有重要意义。 贮存氨基贮存氨基 解除氨毒解除氨毒 酰胺形成的意义酰胺形成的意义 氮素营养与氮肥 (1) 尿素（酰胺态氮）尿素（酰胺态氮） 吸收：吸收：根、叶均能直接吸收根、叶均能直接吸收 同化：同化：脲酶途径：尿素脲酶途径：尿素 NH3

6、 氨基酸氨基酸 非脲酶途径：直接同化非脲酶途径：直接同化 尿素尿素 氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸 尿素的毒害：尿素的毒害：当介质中尿素浓度过高时，植物会出现受害症状当介质中尿素浓度过高时，植物会出现受害症状 (2) 氨基态氮：氨基态氮：可直接吸收，效果因种类而异可直接吸收，效果因种类而异 脲酶脲酶 3、有机氮的吸收与同化、有机氮的吸收与同化 氮素营养与氮肥 1. 氮缺乏：氮缺乏：首先在下部老叶出现症状首先在下部老叶出现症状 植株植株矮矮小，小，瘦瘦弱，分蘖或分枝少弱，分蘖或分枝少 叶片转为淡绿色、浅黄色、乃至叶片转为淡绿色、浅黄色、乃至黄黄色；茎叶基色；茎叶基 部或呈部或呈

7、紫红紫红色；叶色发黄始于老叶，由下至上蔓延色；叶色发黄始于老叶，由下至上蔓延 早衰，产品品质早衰，产品品质差差 2. 氮过量：氮过量： 植株植株徒长徒长，贪青，贪青迟熟迟熟；蔬菜硝酸盐含量增加；蔬菜硝酸盐含量增加 （四）植物氮素营养失调症状（四）植物氮素营养失调症状 氮素营养与氮肥 Technological stripe disease 条纹病条纹病 Caused by incorrect N fertilizer application 燕燕 麦麦 小小 麦麦 油油 菜菜 氮素营养与氮肥 条纹病条纹病 为害症状为害症状:在在小麦小麦叶片上起初出现断续的褪绿或叶片上起初出现断续的褪绿或 淡黄

8、色条纹。有时条纹集中，使叶片呈惨白色，淡黄色条纹。有时条纹集中，使叶片呈惨白色， 但表现症状后，逐渐成为隐症，而病株仍造成秕但表现症状后，逐渐成为隐症，而病株仍造成秕 穗，影响产量。穗，影响产量。 大麦大麦地上部分均能发病，以叶片受害最重。、开地上部分均能发病，以叶片受害最重。、开 始在麦苗的幼叶上产生淡黄色斑点或短条纹，以始在麦苗的幼叶上产生淡黄色斑点或短条纹，以 后随叶片长大，病斑逐渐扩展。至分蘖期，病株后随叶片长大，病斑逐渐扩展。至分蘖期，病株 产生典型的症状。从叶片基部直到叶尖形成与叶产生典型的症状。从叶片基部直到叶尖形成与叶 脉平行的细长条纹或断续相连的条纹。脉平行的细长条纹或断续相

9、连的条纹。 氮素营养与氮肥 不同时期和部位的缺氮症状不同时期和部位的缺氮症状 苗期缺氮苗期缺氮老叶缺氮老叶缺氮绿色绿色V字症字症 氮素营养与氮肥 西红柿缺氮，生西红柿缺氮，生 长矮小，茎和叶长矮小，茎和叶 柄变硬变脆，叶柄变硬变脆，叶 片为淡绿色，偶片为淡绿色，偶 尔为淡紫色，下尔为淡紫色，下 部黄化。部黄化。 氮素营养与氮肥 梨树缺氮；亮黄、紫梨树缺氮；亮黄、紫 色或红色叶片色或红色叶片 氮素营养与氮肥 小麦缺氮：缺少分蘖、小麦缺氮：缺少分蘖、 茎变细，发红；叶片茎变细，发红；叶片 淡绿色，老叶黄化，淡绿色，老叶黄化， 早死脱落。早死脱落。 氮素营养与氮肥 大麦缺氮：类似于小大麦缺氮：类似于

10、小 麦。缺少分蘖，茎变麦。缺少分蘖，茎变 细，基部发红；叶片细，基部发红；叶片 淡绿，老叶黄化，死淡绿，老叶黄化，死 亡，脱落。亡，脱落。 氮素营养与氮肥 蒜缺氮、磷：右为缺蒜缺氮、磷：右为缺 氮，生长矮小、瘦弱、氮，生长矮小、瘦弱、 叶片淡绿，叶点死亡；叶片淡绿，叶点死亡； 左为缺磷：生长缓慢、左为缺磷：生长缓慢、 矮小，叶片暗绿、叶矮小，叶片暗绿、叶 点死亡。点死亡。 氮素营养与氮肥 缺氮 氮素营养与氮肥 小麦地块由于施肥不匀造成的缺氮现象小麦地块由于施肥不匀造成的缺氮现象 氮素营养与氮肥 植株缺氮的症状 氮素营养与氮肥 Slight symptoms of N toxicity in c

11、ucumber Cucumber growth with normal N Nutrition 氮过量氮过量 正常正常 氮素营养与氮肥 氮毒害症状氮毒害症状Severe symptoms of N toxicity 氮素营养与氮肥 温室种植黄瓜的氮毒害症状温室种植黄瓜的氮毒害症状Induced N toxicity in cucumber plants in a glass house trial. 氮素营养与氮肥 N over-fertilization causes “Blotchy ripening”番茄褐变型筋腐病番茄褐变型筋腐病 氮素营养与氮肥 氮素过多对苹果的影响氮素过多对苹果的影

12、响 Normal N Nutrition for “Golden delicious” Over-fertilized with N fertilizer for “Golden delicious”金冠苹果金冠苹果 氮素营养与氮肥 老叶萎焉、下垂、无老叶萎焉、下垂、无 生气，接着，下部叶生气，接着，下部叶 片黄化、出现褐斑。片黄化、出现褐斑。 氮素营养与氮肥 氮素在土壤中的转化氮素在土壤中的转化 土壤土壤N素的来源及含量素的来源及含量 土壤土壤N素形态及有效性素形态及有效性 N素在土壤中转化素在土壤中转化 土壤土壤N素损失的途径素损失的途径 氮素营养与氮肥 1.来源来源 （1）施入土壤中的化

13、学氮肥和有机肥料）施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 （2）动植物残体的归还）动植物残体的归还 （3）生物固氮）生物固氮 （4）雷电降雨带来的）雷电降雨带来的NH4 N和和NO3 N 2.含量含量 土壤含氮量一般为土壤含氮量一般为0.04 0.35%，多数在，多数在 0.05 0.1%之间。之间。 （一）土壤中氮素的来源及含量（一）土壤中氮素的来源及含量 氮素营养与氮肥 （二）土壤中氮的形态（二）土壤中氮的形态 有机氮有机氮 无机氮无机氮 矿化作用矿化作用 固定作用固定作用 形态 无机态氮：占土壤全氮的含量1%-5%. 包括NH4、NO3、NO2 粘土矿物固定的NH4 有机态氮：一般占土壤全氮的9

14、5%以上 氮素营养与氮肥 （三）土壤中氮的转化（三）土壤中氮的转化 氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 生物固定生物固定 硝酸还原作用硝酸还原作用 铵态氮铵态氮 硝态氮硝态氮 有有 机机 质质 吸附态铵或吸附态铵或 固定态铵固定态铵 水体中的水体中的 硝态氮硝态氮 NH3 N2、NO、N2O 挥发损失挥发损失 反硝化作用反硝化作用 吸附固定吸附固定 淋洗损失淋洗损失 有机氮有机氮 生物生物 固定固定 氮素营养与氮肥 （1）有机态氮的矿化过程）有机态氮的矿化过程 含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简 单的氨态氮的过程。单的氨态氮的过程。 水

15、解过程：水解过程： 水解水解 水解水解 蛋白质蛋白质 多肽多肽 氨基酸、酰胺等氨基酸、酰胺等 朊酶朊酶 肽酶肽酶 条件：条件： 好气或嫌气；好气或嫌气； 真菌、细菌、放线菌等；真菌、细菌、放线菌等； 在通气良好；在通气良好； 温度较高；温度较高； 水分水分6070%； pH值适中；值适中； C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。 1、土壤氮素的有效化过程、土壤氮素的有效化过程 氮素营养与氮肥 氨化过程氨化过程 RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + E 酶酶 条件：条件： 好气或嫌气；好气或嫌气； 真菌、细菌、放线菌等；

16、真菌、细菌、放线菌等； 温度较高且温度较高且特别敏感；特别敏感； 水分水分6070%； pH值要求在值要求在4.85.2 C/N比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。比适当的条件下，矿化作用最强烈，最彻底。 氨化微生物氨化微生物 氮素营养与氮肥 氨、胺、酰胺氨、胺、酰胺硝态氮化合物，分两步进行：硝态氮化合物，分两步进行： 亚硝化作用亚硝化作用 亚硝化微生物亚硝化微生物 2HN4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡千卡 以以(Nitrosomonas为主为主) 条件：条件：亚硝化细菌（专性自养型微生物）；亚硝化细菌（专性自养型微生物）； 通气：良好通气：良好 O

17、2 5%；水分：；水分：5060%； pH 5.5 - 10 (7-9)， 4.5 受抑制！；受抑制！； 温度：温度：35 ， 2 STOP! 养分：养分：Cu，Mo等促进硝化作用的进行。缺等促进硝化作用的进行。缺Ca不利。不利。 （2）铵的硝化过程）铵的硝化过程 氮素营养与氮肥 硝化作用硝化作用 硝化微生物硝化微生物 2NO2- + O2 2NO3- + 40千卡千卡 以以(Nitrobacter为主为主) 条件：条件：硝化细菌（以硝化细菌（以Nitrobacter为主）其它同上为主）其它同上 在通气良好的条件下，硝化作用的速率亚硝化作用在通气良好的条件下，硝化作用的速率亚硝化作用 铵化作用

18、，因此，在正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态氮铵化作用，因此，在正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态氮 及氨的积累。及氨的积累。 氮素营养与氮肥 1.氮的淋失氮的淋失 2.气体损失气体损失 （1）反硝化）反硝化-生物脱氮（生物化学反应）（嫌气条生物脱氮（生物化学反应）（嫌气条 件）件）N2 2、氮的无效化过程、氮的无效化过程 （当前氮肥利用率不足（当前氮肥利用率不足50%）？）？ 氮素营养与氮肥 （2）氨挥发：施肥后第一周氮素损失的主要）氨挥发：施肥后第一周氮素损失的主要 方式。方式。 （浅施、碱性）（浅施、碱性）NH4+ + OH- NH3 + H2O 3.铵（铵（NH4+）晶格固定：）晶格固定：

19、2：1粘土矿物，干湿交替频粘土矿物，干湿交替频 繁作为条件。繁作为条件。 我国北方的土壤中，能固我国北方的土壤中，能固铵铵的粘粒矿物较多，的粘粒矿物较多， 但其土壤中铵极少，而南方水田的铵态氮较多，而能但其土壤中铵极少，而南方水田的铵态氮较多，而能 固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的粘土矿物固定在固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的粘土矿物固定在 我国的意义不是非常大。我国的意义不是非常大。 氮素营养与氮肥 氮肥的种类、性质和施用氮肥的种类、性质和施用 氮肥的种类很多，根据氮肥中氮素的形态，氮肥的种类很多，根据氮肥中氮素的形态， 常用的氮肥一般可分为三大类。常用的氮肥一般可分为三大类。 第一类是铵态

20、氮肥，如氨水、硫酸第一类是铵态氮肥，如氨水、硫酸 铵、碳酸氢铵、氯化铵等铵、碳酸氢铵、氯化铵等 第二类是硝态氮肥，如硝酸钠、硝第二类是硝态氮肥，如硝酸钠、硝 酸钙、硝酸钾等；酸钙、硝酸钾等； 第三类是酰胺态氮肥，如尿素。第三类是酰胺态氮肥，如尿素。 氮素营养与氮肥 包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵 （一）共同特性（均含有（一）共同特性（均含有NH4 ） ） 1. 易溶于水，易被作物吸收易溶于水，易被作物吸收 2. 易被土壤胶体吸附和固定易被土壤胶体吸附和固定 3. 可发生硝化作用可发生硝化作用 4. 碱性环境中氨易挥发碱性环境中氨易挥发 5.

21、 高浓度对作物，尤其是幼苗易产生毒害高浓度对作物，尤其是幼苗易产生毒害 6. 对钙、镁、钾等的吸收有颉颃作用对钙、镁、钾等的吸收有颉颃作用 一、铵态氮肥一、铵态氮肥 氮素营养与氮肥 表表 铵态氮肥的基本性质铵态氮肥的基本性质 （二）理化性质（二）理化性质 液氨 anhydrous ammonia 氨水 ammonia water 碳酸氢铵 ammonia carbonate 硫酸铵 ammonia sulfate 氯化铵 ammonia chloride 分子式 NH3 NH3nH2O NH4HCO3 (NH4)2SO4 NH4CI 含氮量 82% 15%-18% 16.5%-16.8% 21

22、% 24%-25% 性质 常温常压下 为气体，需 耐压容器 比重 0.617 挥发性 腐蚀性 不稳定性 不稳定 易分解 纯 品 为 白 色结晶 物 理 形 状 化-标准氮 肥 纯 品 为 白 色结晶 生理酸性肥料生理酸性肥料生理酸性肥料生理酸性肥料 氮素营养与氮肥 土壤中铵态氮肥去向示意图 氨气氨气 1 2 4 NH4+ NH4+ 3 铵态氮肥铵态氮肥 铵态氮肥铵态氮肥 硝酸态氮硝酸态氮 土壤土壤 胶粒胶粒 （三）在土壤中的转化（三）在土壤中的转化 氮素营养与氮肥 液氨 氨水 碳酸氢铵 硫酸铵 氯化铵 基肥 追肥 基肥 追肥 基肥 追肥 基肥 追肥 种肥 基肥 追肥 忌氯 作物 一不离 土、二

23、 不离水 造粒 长效碳铵 不易与碱 性肥料混合 深施覆土，减少氨的挥发。共性 （四）施用方法（四）施用方法 储运和施 用机具 及时 灌水 氮素营养与氮肥 液氨施肥系统液氨施肥系统 氮素营养与氮肥 液氨施肥系统液氨施肥系统 氮素营养与氮肥 包括：硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙包括：硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙 （一）共同特性（一）共同特性 1. 易溶于水，易被作物吸收（主动吸收）易溶于水，易被作物吸收（主动吸收） 2. 不被土壤胶体吸附，易随水流失不被土壤胶体吸附，易随水流失 3. 易发生反硝化作用易发生反硝化作用 4. 促进钙镁钾等的吸收促进钙镁钾等的吸收 5. 吸湿性大，具助燃性（易燃易爆）吸湿性大，具助

24、燃性（易燃易爆） 6. 硝态氮含氮量均较低硝态氮含氮量均较低 二、硝铵态和硝态氮肥二、硝铵态和硝态氮肥 氮素营养与氮肥 （二）理化性质（二）理化性质 硝酸铵 ammonia nitrate 硝酸钙 Calcium nitrate 硝酸钠 Sodium nitrate 分子式 NH4NO3 Ca(NO3)2 NaNO3 含氮量 35% 13%-15% 15%-16% 性质 白色结晶, 吸湿性强， 易结块； 溶解度高（200C, 188g） ； 助燃性，爆炸性 吸湿性强，结块 易溶于水 吸湿性强，结块 易溶于水 助燃性 NH4NO3 H2O + O2 + 2N2 生理中性肥料生理中性肥料 无残留无

25、残留 生理碱性肥料生理碱性肥料生理碱性肥料生理碱性肥料 氮素营养与氮肥 化学肥料进入土壤后，如植物吸收肥料中的阳化学肥料进入土壤后，如植物吸收肥料中的阳 离子比阴离子快时，土壤溶液中就有阳离子过离子比阴离子快时，土壤溶液中就有阳离子过 剩，生成相应酸性物质，久而久之就会引起土剩，生成相应酸性物质，久而久之就会引起土 壤酸化。这类肥料称为生理酸性肥料。反之，壤酸化。这类肥料称为生理酸性肥料。反之， 即为生理碱性肥料。即为生理碱性肥料。 生理酸性（碱性）肥料生理酸性（碱性）肥料 氮素营养与氮肥 1 3 2 硝酸态氮肥硝酸态氮肥 硝酸态氮硝酸态氮 土壤中硝态氮肥变化示意图土壤中硝态氮肥变化示意图 氮

26、气氮气 （三）在土壤中的转化（三）在土壤中的转化 氮素营养与氮肥 追肥追肥 旱地基肥旱地基肥 追肥追肥 防止防止NO3-N的淋失的淋失 不能与有机肥料混合堆沤，以防止发生反硝化不能与有机肥料混合堆沤，以防止发生反硝化 共性 硝酸铵 硝酸钙 硝酸钠 （四）施用方法（四）施用方法 氮素营养与氮肥 （一）理化性质（一）理化性质 分子式：分子式：CO(NH2)2 含氮量：含氮量：46 基本性质：基本性质： 有机物有机物 纯品为白色针状结晶，纯品为白色针状结晶， 肥料为颗粒状；肥料为颗粒状； 易溶予水，呈中性易溶予水，呈中性 三、酰胺态氮肥三、酰胺态氮肥 尿素尿素 氮素营养与氮肥 氮素营养与氮肥 一般不

27、应超过1.5%，超过2%会抑制种子发芽。 叶面追肥时不应超过 0.5% 在土壤中可以逐渐分解，一般旱地20天可以分解 60%. 水田分解更快。 尿素中的缩二脲尿素中的缩二脲 尿素的造粒及其缩二脲的形成 2CO(NH2)2 (CONH2)-NH + NH3 氮素营养与氮肥 （二）在土壤中的转化（二）在土壤中的转化 少部分少部分以分子态被土壤胶体吸附和被植物吸收以分子态被土壤胶体吸附和被植物吸收 大部分在脲酶作用下水解大部分在脲酶作用下水解 1. 水解作用水解作用 CO(NH2)2 (NH4) 2CO3 NH3CO2H2O 影响因素：影响因素：脲酶活性与脲酶活性与pH值、温度、质地等值、温度、质地

28、等 如：如：10oC 712天天 20oC 4 5 天天 完全转化完全转化 30oC 2 3 天天 结果：结果：局部土壤暂时变碱（注意氨挥发）局部土壤暂时变碱（注意氨挥发） 措施：措施：深施、加脲酶抑制剂深施、加脲酶抑制剂(如如:氢醌制剂氢醌制剂) 脲酶脲酶 H2O 氮素营养与氮肥 2. 硝化作用硝化作用 因因pH值适宜，能旺盛进行，且比氯化铵和硫铵值适宜，能旺盛进行，且比氯化铵和硫铵 的快的快 结果：结果：可能造成氮素的损失可能造成氮素的损失 尿素长期施用对土壤无副作用尿素长期施用对土壤无副作用 措施：措施：使用硝化抑制剂使用硝化抑制剂(如如:西吡西吡:2-氯氯-6三氯甲基吡啶三氯甲基吡啶) 氮素营养与氮肥 尿素尿素 CO(NH2)2