植物营养学课件

第一节土壤中的氮素及其转化第二节植物的氮素营养第三节常用化学氮肥的种类、性质和施用第四节氮肥的合理施用第五节氮肥施用对环境的影响植物的氮素营养与氮肥施用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土壤含氮量的地域性规律：北增加西长江东增加南

土壤全N<2g/kg的耕地占87.8%N%>0.20.151-0.2000.101-0.1500.076-0.1000.051-0.075<0.051等级123456水田面积（%）2.6115.2358.3520.912.880.02旱地面积（%）4.6610.2822.6528.1828.915.32总的来说，土壤氮素不足是农业生产中的制约因素，重视氮肥施用是提高产量的重要措施。四川省耕地土壤N素含量二、土壤中氮的形态

水溶性速效氮源<全氮的5%1.有机氮

水解性缓效氮源占50～70%(>98%)

非水解性难利用占30～50%

离子态土壤溶液中2.无机氮

吸附态土壤胶体吸附

(1～2％)

固定态2：1型粘土矿物固定

有机氮无机氮矿化作用固定作用三、土壤中氮的转化

铵态氮硝态氮

吸附态铵或固定态铵水体中的硝态氮

矿化作用硝化作用生物固定硝酸还原作用NH3N2、NO、N2O

挥发损失反硝化作用吸附固定淋洗损失有机质有机氮生物固定（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）1.定义：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。2.过程：

有机氮氨基酸

NH4＋－N＋有机酸

异养微生物水解酶

氨化微生物水解、氧化、还原、转位3.发生条件：各种条件下均可发生最适条件：温度为20～30oC，

土壤湿度为田间持水量的60％，土壤pH＝7，C/N≤25:14.结果：生成NH4＋－N（有效化）（二）土壤粘土矿物对NH4＋的固定1.定义

吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对NH4＋的吸附作用晶格固定：NH4＋进入2：1型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用3.结果：减缓NH4＋的供应程度2.过程液相NH4+

交换性NH4+

固定态NH4+吸附作用固定作用解吸作用释放作用（三）氨的挥发损失1.定义：在中性或碱性条件下，土壤中的NH4＋转化为NH3而挥发的过程2.过程：

NH4＋

NH3

＋H＋OH－

H＋3.影响因素：①

pH值NH3挥发60.1%71.0%810.0%950.0%

②土壤CaCO3含量：呈正相关 ③温度：呈正相关 ④施肥深度：挥发量表施>深施 ⑤土壤水分含量 ⑥土壤中NH4＋的含量4.结果：造成氮素损失（四）硝化作用1.

定义：通气良好条件下，土壤中的NH4＋在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象2.过程：

NH4＋＋O2

NO2－＋4H＋

2NO2－＋O22NO3－

亚硝化细菌硝化细菌3.影响条件：土壤通气状况、土壤反应、土壤温度等最适条件：铵充足、通气良好、

pH6.5～7.5、25～30℃4.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（五）无机氮的生物固定1.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。2.过程：

铵态氮硝态氮

生物固定生物固定

有机氮

硝化作用硝酸还原作用3.影响条件：土体的C/N比、温度、

湿度、pH值4.结果：减缓氮的供应；可减少氮素的损失（六）硝酸还原作用

NO3－NH4＋作用机理仍不清楚

嫌气条件(硝酸还原酶)（七）反硝化作用

NO3－N2、NO、NO2生物反硝化化学反硝化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(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

pH5～8，温度30～35℃

硝酸盐还原细菌反硝化细菌稻田氮素损失的主要途径：占氮肥损失的35％

NH4+NO3-N2NO NO2

NO3-水田氮素反硝化损失示意图水层氧化亚层A1还原亚层A2犁底层P渗育层W母质层C水耕表层A

0cm1cm20cm40cm60cmNH4+－NO2反硝化N2、NO、O22.化学反硝化作用（可在好气条件下进行）

NO2－N2、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(八）硝酸盐的淋洗损失

NO3－－N随水渗漏或流失，可达施入氮量的5～10％结果：氮素损失，并污染水体四、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(<2％)和易分解的有机氮全氮———土壤供氮潜力无机氮———土壤供氮强度

旱地：全氮、碱解氮、供氮能力土壤矿化氮、硝态氮稻田：全氮、碱解氮、铵态氮小结：土壤有效氮增加和减少的途径增加途径施肥(有机肥、化肥)氨化作用硝化作用(喜硝作物)生物固氮雷电降雨减少途径植物吸收带走氨的挥发损失硝化作用(喜铵作物)反硝化作用硝酸盐淋失生物和吸附固定(暂时)化学氮肥的当季利用率：20～50％第二节

植物的氮素营养一、氮在植物体内的含量与分布

1.含量：占植物干重的0.3～5％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>茎>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％大田作物成熟期的平均含氮量（干重）作物植株含氮量（%）子粒茎杆水稻1.310.51小麦2.080.33玉米1.600.31高粱1.780.28棉花3.682.25番茄0.30（果实）1.88（茎叶）大豆5.361.75花生4.16（果仁）2.30（茎蔓）马铃薯0.28（块茎）2.57（茎叶）供氮对马铃薯伤流液中细胞分裂素含量的影响细胞分裂素含量（µmol）连续供氮连续不供氮天0196196342026656117二、氮的生理功能

氮在植物体内主要以有机化合物和少量无机盐的形式存在，植物体内还含有极其微量的氨（NH3和NH4+）。氮是蛋白质的主要成分

氮是核酸的主要成分

氮是叶绿素组成成分

氮是多种酶组成成分氮是多种维生素和激素的组成成分

三、植物对氮的吸收和同化

1.植物对铵态氮的吸收和同化（1）

植物对铵态氮的吸收①Epstein(1972)：与K+相似，吸收两种离子的载体相似，因此出现竞争现象。②Mengel(1982)认为，铵态氮不是以NH4+的形式吸收，当NH4+与原生质膜接触时发生脱质子化，H+保留在膜外的溶液中，形成的NH3则跨过原生质膜而进入细胞。植物对NH4+—N的吸收受温度、酸碱度影响。水稻幼苗对NH4+的吸收与H+释放的关系NH4+的吸收H+的释放(μmol/L)(μmol/L)158184174145149183166145质膜上NH4+脱质子作用的示意图外界溶液NH3质膜细胞质NH4+H+酮戊二酸氨谷氨酸各种新的氨基酸酮酸酰胺氨还原性胺化作用转氨基作用（2）NH4-N的同化

谷氨酸和谷氨酰胺是所有氨基化合物和其他含氮化合物的来源。通过转氨基作用（氨基转移酶，辅酶为磷酸吡哆醛），可以形成17种不同的氨基酸。从氨基酸合成蛋白质：

氨基酸—tRNA转移到mRNA上，有序地排列，靠肽链连接起来形成多肽，最后形成蛋白质各种氨基酸在ATP和酶的催化下，形成活化氨基酸活化氨基酸附着在tRNA上形成氨基酸—tRNA复合体酰胺形成的作用：是必需氨基酸；解除游离氨的毒害；作为氮的储存形式2.植物对NO3—N的吸收和同化（1）植物吸收NO3—N是主动吸收吸收过程受温度、酸碱度等影响。温度在23～35℃，pH为4～5时最利于NO3-—N的吸收，（2）NO3-—N进入植物体后，10～30%在根还原，70～90%运输到茎叶还原，小部分贮存在液泡内。

当土壤缺乏有效钼、锰、铁等元素时，容易引起植物体内硝酸盐的大量累积。过多硝酸盐对植物本身无毒害，但饲料、蔬菜等作物中硝酸盐含量过多会对家畜和人类有害。叶细胞中硝酸盐同化步骤的示意图类红色素NAD(P)+NH3NO3_NO2-NAD(P)H+H+铁氧还蛋白（氧化性）铁氧还蛋白（还原性）NADPH2NADPH2O+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-FADH2FADCytFeIICytFeIIIMoIVMoVIH2O2

H+介质pH升高过程：NO3-NO2-NH3

NR，MoNiR，Fe、Mn

根、叶细胞质根其它细胞器、叶绿体总反应式：

NO3-＋8H+＋8e- NH3＋2H2O＋

OH-结果：产生OH-，一部分用于代谢；一部分排出体外，介质pH值升高（植物吸收的NO3-与排出的OH-的比值约为10：1）钼对小麦叶片中硝酸还原酶活性的影响

(供钼水平μg/株）叶片预处理(供钼μg/L)硝酸还原酶活性（μmolNO2/g鲜重)24小时70小时

0.00500.20.3

0.0051002.84.25.00─5.0100─

(Randall，1969)8.08.2①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

木本植物还原能力>一年生草本一年生草本植物因种类不同而有差异，其还原强度顺序为：油菜>大麦>向日葵>玉米>苍耳③温度

温度升高，酶的活性也高，所以也可提高根中还原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，所以钾充足时，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。⑦微量元素供应

钼、铁、铜、锰、镁等微量元素缺乏，NO3－－N难以还原。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。硝酸盐超标吗?硝酸盐超标吗?蔬菜硝酸盐累积

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)

1≤432轻度允许生食

2≤785中度允许盐渍,熟食

3≤1440高度允许熟食

4≤3100严重不允许食用蔬菜NO3--NNO2--N蔬菜NO3--NNO2--N菜心1354.252.666蕹菜540.003.520小白菜1150.201.530生菜421.000.757大白菜1220.001.209油麦菜346.501.159芥蓝1130.502.063西洋菜220.330.941青花菜729.502.013莙荙菜469.001.309芥兰头480.000.104荷兰豆616.330.238芥菜996.751.611豆苗663.001.008芹菜1290.000.757萝卜427.000.506落葵784.000.305番茄189.000.305茼蒿583.004.525云南小瓜246.000.707菠菜673.501.410木瓜268.000.204

流溪河流域蔬菜硝态氮和亚硝态氮含量

(mg/kg)据广州市农业局（2003）雨城区各种蔬菜硝酸盐含量测定结果统计表（2007年）菜类品种平均值(mg/kg)范围值(mg/kg)根菜类白萝卜95.270.1~112.3

白萝卜皮13.312.0~14.5胡萝卜137.9122.9~144.7茎菜类土豆92.256.2~114莴笋茎55.221.3~106.2蒜苗153.7116.8~189(接下表)果菜类番茄115.899.2~132.8辣椒97.979.6~124.6叶菜类大白菜204.1116.1~370.3莲白叶片178.662.3~272.2莲白叶柄1581.81401.2~1683.2莴笋叶113.655.3~148.9豌豆尖126.8109.5~131.0芹菜茎536.2368.7~818.6芹菜叶315.1289.6~328.7(接上表)NO3-在植物体内的同化过程NNNNN内因品种种类部位生长阶段外因施肥光照采收期膳食加工阻断亚硝胺类化合物NO3-被植物吸收

NO2-

NH4+

Glu

其它AA

ProNO3-还原酶NO2-还原酶Glu脱氢酶转氨酶GlnGln合成酶Glu合成酶胺/酰胺+

N--NO3-NO3-NO3-NO3-NO3-液泡原生质H+-ATP酶硝酸还原酶亚硝酸还原酶叶绿体无机态氮素养分在植物体内的同化途径示意图3.植物对有机氮的吸收和同化（1）酰胺态氮

容易吸收，且速率较快。吸收速率主要受环境中尿素浓度的影响。关于尿素同化机理有两种观点：

H2OCO（NH2）22NH3+CO2

脲酶许多植物体内发现有脲酶存在之二:如麦类、黄瓜、莴苣、马铃薯等体内。（2）氨基态氮只能作为植物氮素营养的辅助方式。第一类：效果超过硫酸铵的，如甘氨酸、天门冬酰胺、丙氨酸、丝氨酸、组氨酸。第二类：效果界于硫酸铵和尿素之间的，如天门冬氨酸，谷氨酸，赖氨酸，精氨酸。第三类：效果不及尿素，但有一定效果的，如缬氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸。第四类：有抑制作用的，如蛋氨酸。可抑制天门冬氨酸激酶的活性。不同形态氮对番茄叶片中有机阴离子含量的影响

（KirkbyandMengel,1967）氮的形态延胡索酸琥珀酸丙二酸苹果酸柠檬酸总计硝态氮1.21.21.8130.047.7181.6尿素0.40.90.825.555.683.2铵态氮0.50.81.15.910.618.9(mmol/kg鲜重)4.NH4+和NO3-的营养特点

不同植物对两种氮源有着不同的喜好程度，可人为地分为

“喜铵植物”和“喜硝植物”。喜铵植物：水稻、甘薯、马铃薯兼性喜硝植物：小麦、玉米、棉花等喜硝植物：大部分蔬菜，如黄瓜、番茄、莴苣等专性喜硝植物：甜菜

铵态氮肥和硝态氮肥对作物生长和产量的影响，还取决于许多外部条件：（1）介质反应。特别是根际pH反应，一般酸性环境有利于NO3-的吸收，中性有利于NH4+的吸收。（2）介质中伴随离子。介质中Ca2+、Mg2+等浓度增加，有利于植物利用铵盐。介质中磷酸盐、钼酸盐离子浓度增加，有利于植物利用硝酸盐。（3）介质通气状况。土壤和营养液通气时能加速铵态氮和硝态氮的吸收，而根系通气不良会显著干扰根部的正常吸收。pHNH4+NO3-6.834.933.64.026.943.0大麦幼苗吸收标记NO3-和NH4+

与根部介质pH的关系

（Michael等，1965）

（mgN/盆）

而植物吸收NO3-时，pH缓慢上升，较安全。植物吸收NH4＋时，pH迅速下降，可能危害植物(水培尤甚)不同氮源营养液的pH值变化氮

源试

验

日

期Ca(NO3)2NH4NO3(NH4)2SO411月5日(定植6.56.57.411月6日6.46.36.511月7日6.56.15.411月8日6.75.83.111月9日6.75.52.911月10日6.93.72.8)

铵态氮和硝态氮都是速效氮，但是由于作物种类和环境条件不同，其营养效果有一定的差异。施用时，必须根据当地作物、土壤和气候条件，合理分配选用。

普氏结论：只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各自所需要的最适条件，那么，它们在生理上是具有同等价值的。四、植物氮素营养失调症状1.氮缺乏(1)外观表现整株：植株矮小，瘦弱叶片：细小直立，叶色转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色，从下部老叶开始出现症状叶脉、叶柄：有些作物呈紫红色茎：细小，分蘖或分枝少，基部呈黄色或红黄色花：稀少，提前开放种子、果实：少且小，早熟，不充实根：色白而细长，量少，后期呈褐色(2)对品质的影响

影响蛋白质含量和质量（必需氨基酸的含量） 影响糖分、淀粉等的合成2.氮过量(1)外观表现营养体徒长，贪青迟熟；叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫茎秆软弱，抗病虫、抗倒伏能力差根系短而少，早衰(2)作物例子禾谷类：无效分蘖增加；迟熟，秕粒多叶菜类：水分多，不耐贮存和运输；体内硝酸盐含量增加麻类：纤维量减少，纤维拉力下降苹果树：枝条徒长，花芽分化不充足；易发生病虫害；果实不甜，着色不良，晚熟3.丰缺指标

可进行形态诊断和化学诊断。化学诊断包括土壤分析和植株含氮量分析，是目前最通用的氮素营养诊断方法。

缺氮植株：老叶氮输出导致叶片黄化，从叶尖沿中脉叶片变黄。

棉花缺氮，茎杆细弱，叶小而黄棉花田间缺氮景观——黄化叶自下而上发展棉花缺氮下位叶黄化有时显些红色调茶树缺氮株和正常株比较茶树缺氮，叶自下而上均匀黄化烟叶缺氮，叶色暗淡，下位叶黄化大豆全株黄化、株型小而叶片稀少蕃茄由下部叶片开始黄化，往往伴随着枯萎，其叶柄及茎的横切面上维管束呈褐色草莓叶片长势衰弱、叶色浅淡；同时下部叶片黄化或变红。一般不出现全株黄化菠菜老叶几乎全部黄化花生叶片全部黄化茄子由于生育不良，叶色浅淡，并由下部开始黄化

缺氮时，茄子树势衰弱，花瓣的颜色淡薄。

缺氮时，茄子花柱短小，易发生落果。萝卜由于生育不良，由下部叶片开始黄化黄瓜产生弯果茄子单性结实而形成的石茄，其切断面上几乎见不到种子，只是许多空隙和极小的胚珠痕迹。杜鹃缺氮图左为氮过剩时的徒长苗。其顶端叶片宽大、株型呈倒三角形，且生长点所形成的花芽多发展为乱形果。图右为氮缺乏时的老化苗，呈正三角形，结果差、产量低水稻田氮肥过多，群体太大，遇风倒伏

下部叶片的叶缘部变褐干枯，根系大量枯死氮过多引起的草莓枯死株的断面：导管变褐草莓果实整体着色差，发白，果尖所剩的绿色为果实膨大期氮素过多所致番茄在茎及叶柄上产生褐色坏死斑氨态氮急性过剩症状茄子下部叶片开始黄化，叶脉间变成茶褐色，容易导致落叶茄子花萼对氨比较敏感茄子叶片背面发生褐变，受害部位有些湿润黄瓜叶片脱水发白缺氮缺氮

1935年我国在大连和南京建成了两座氮肥厂生产硫铵；

1953年我国氮肥产量以养分计算为5万吨；

1969-1978年为各类肥料厂大发展时期，全国新建1000余座小氮肥厂和10余座年产30万吨合成氨的大型氮肥厂；第三节常用化学氮肥的种类、性质和施用

1983年全国氮肥产量猛增至1109万吨（N），列世界第二位；

1991年以后全国氮肥产量一直稳居世界第一，据中国农业年鉴统计，1995年我国氮肥（纯养分）施用量高达2021.9吨，占全国化肥总用量的56%。我国氮肥产量统计表

年份 年产化肥 其中N肥N肥占% （纯养分）1949 2.7万吨 2.7万吨 100 19821276万吨 1022.6万吨 80.1 19922930万吨 1756.1万吨 59.9 20002916万吨 2268.8万吨 77.8全国氮肥施用量对比图（2006年）氮肥品种 参考价(元/吨) 氮肥品种 参考价(元/吨)尿素 1700～2020 硝酸铵 1500～1700碳酸氢铵 480～600 硝酸钙 1080～1200氯化铵 500～750 硝酸钾 3300～3700硫酸铵 450～780我国常用氮肥的价格(2007)

世界氮肥生产的主要国家（1994）合成氨可直接作为氮肥施用，也可以进一步加工为其它氮肥，其基本途径为：氨的液化或制成溶液，即液态氮肥；氨由酸根固定或碳化，即铵态氮肥；氨的硝酸化，即硝态氮肥；氨的碳化并脱水，即酰胺态氮肥。合成氨的基本反应：N2+3H22NH3高温、高压、催化剂

H2O NH3·nH2O H2O+CO2 NH4HCO3 HCl NH4Cl NaCl+CO2+H2O NH4Cl+NaHCO3

H2SO4 (NH4)2SO4

CO2 CO(NH2)2+H2O NH4NO3+CO(NH2)2+H2O 含氮溶液

H3PO4 NH4H2PO4+(NH4)2HPO4

O2 HNO3 NH3 NH4NO3

Na2CO3 NaNO3+H2CO3

CaCO3 Ca(NO3)2+H2CO3

KCl KNO3+HCl

+NH3+我国氮肥品种的变化某些国家氮肥生产品种（％）根据含氮基团可以将化学氮肥分为四类：NH4（NH3）—N肥NO3（NH4NO3）—N肥酰胺态氮肥（氰氨态氮肥）缓释氮肥（长效氮肥）

养分标明量为铵盐（氨）的单质氮肥称为NH4+（NH3）—N肥。其共同点为：（1）易溶于水。植物能直接吸收利用，肥效快。（2）易被土壤胶体吸附或固定。（3）可转化成硝态氮。易遭流失和反硝化损失。（4）在碱性和钙质土壤中易挥发损失。（5）高浓度的氨导致植物中毒死亡。（6）作物过量吸收铵态氮对钙、镁、钾的吸收产生抑制作用。一、NH4+（NH3）—N肥

分子式：NH4HCO3，含氮17%左右。（1）性质

物理性质：无色或白色化合物，粒状、板状、粉状或柱状细结晶，比重1.57，容重0.75，易溶于水，水溶液pH值8.2～8.4。易吸湿结块。1.碳酸氢铵化学性质：极不稳定，常温下易分解。

NH4HCO3

NH3↑＋H2O＋CO2↑影响分解的因素主要有碳铵的含水量、空气湿度和温度。

碳铵在不同温度下一天内的分解损失情况

（四川省农科院资料）温度（℃）5111315161820~2224~26损失%0.10.52.53.06.010.015.221.0（2）在土壤中的转化

溶于水，解离为NH4+和HCO3-，均能被吸收。NH4+易被吸附，不易流失，淋失量仅为其他氮肥的1/3。（3）施用

应注意氨的挥发损失和氨伤害作物。工业措施：加表面活性剂（十五烷基磺酰氯、十烷基苯磺酸铵等）、机械压粒和化学改变性质（MgO+NH4H2PO4+5H2O=MgNH4PO4.6H2O）农业措施：可作基肥（375-600kg/公顷）、追肥（225-300kg/公顷），不能作种肥。1.不离土

要求深施覆土。深施肥效的高峰期在25-30天。作基肥时，施用的深度为粘土10-15cm，壤土14-15cm，砂土12-18cm；作追肥时施用深度为粘土7-10cm，壤土10-12cm，砂土10-15cm。农业措施：2.要尽量避免高温季节和高温时间施用

应在气温<20℃的季节施用，一天中应避开中午气温较高的时段施用。高温季节可选其他氮肥品种，如尿素、硫酸铵等。3.以水带肥碳铵施肥结合灌水对氨挥发的影响施肥后天数表面撒施覆土不灌水灌水不灌水灌水1351017.420.022.725.94.67.07.88.40.00.10.31.40.00.00.00.2

我国最早使用和生产的氮肥品种。分子式：（NH4）2SO4，含氮20%～21%，含硫25.6%。商业上的“标氮”，即为硫酸铵。（1）性质

物理性质：白色结晶，混有杂质时常呈微黄色、青绿、棕红、灰色。易溶于水，0℃时为70%。不易吸湿。化学性质：稳定，分解温度高达280℃。2.硫酸铵溶于水，解离为NH4+和SO42-，由于作物吸收前者多，导致土壤中SO42-累积，其与H+结合，导致土壤变酸，故称之为生理酸性肥料。（2）在土壤中的转化酸性土壤上增强土壤的酸性；中性和石灰性土壤中产生的硫酸与碳酸钙反应生成硫酸钙，其充填于土壤空隙中使土壤颗粒粘连，造成闭塞、板结。硫酸根在还原性较强的土壤上可被还原为H2S，侵入根细胞使根变黑，部分甚至全部丧失吸收功能。当有较多Fe2+存在时，可生成FeS，在根内形成沉淀，同样阻碍作物根系的吸收。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，土壤溶液中就有阴离子过剩，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，即为生理碱性肥料。生理酸性（碱性）肥料除还原性很强的土壤外，适合在各种土壤和作物上施用。可做基肥、追肥和种肥。在酸性土壤上施用应配合石灰等碱性物质，但注意不要直接混合施用。在缺硫土壤及喜硫忌氯作物，如葱、蒜、油菜、薯类、烟草等上应优先考虑。（3）施用含氮24～25%。（1）性质物理性质：白色结晶，含杂质时呈黄色。由于混有杂质，吸湿性比硫铵大，易结块，甚至潮解，生产上将其精制并粒化降低其吸湿性。溶解度比硫铵低，20℃时为37%。化学性质：稳定3.氯化铵溶于水，解离为NH4+和Cl-，也为生理酸性肥料。在酸性土壤中使土壤溶液酸性加强。在中性和石灰性土壤中生成CaCl2，易溶于水，在雨季及排水良好的地区可被淋失，造成土壤胶体品质下降，在干旱及排水不良的土壤中被积累，造成土壤溶液盐浓度增高。Cl-对硝化作用有明显的抑制作用，故硝化流失少。长期施用造成土壤板结或更强的盐渍化。不能作种肥。（2）在土壤中的转化（2）有效施用方法可作基肥和追肥，不宜作种肥，尤其注意不能与种子接触，以防影响种子发芽或造成烧苗。施用时要注意深施覆土。马铃薯、亚麻、烟草、甘薯、茶等作物为明显的忌氯作物。

分子式为NH4OH或NH3.H2O，含氮12～16%。（1）性质是液体肥料，呈强碱性。有强烈的腐蚀性和挥发性。4.氨水（2）施用

贮运过程中应注意防挥发、防渗漏、防腐蚀。开沟深施，并兑水稀释数倍，以免烧伤植物。对人眼睛有刺激性，施用时应注意。生产上在氨水中通入一定量的CO2，生成碳化氨水，可明显减少氨水的挥发。5.液氨

分子式：NH3，含氮82%，是含氮量最高的氮肥。在发达国家应用广泛。（1）性质

在10℃时密度为0.617g/cm3，沸点（1atm）为-33.4℃，临界压力为11262kPa。贮运需耐高压容器，施用时有相应的施肥机具和防护设备。

液氨施肥系统液氨施肥系统（2）施用施入土壤后立即气化，土壤pH和氨的浓度提高，硝化作用受阻，亚硝态氮大量累积，产生脱氮损失。只宜作基肥，并要提前施用。一般是秋季施用，来年春播作物利用，900～1350kg/公顷。在高压状态下将液氨直接注入到15cm以下的土壤中。同时注意安全，切记与皮肤接触，防止冻伤和烧伤。砂质、干旱、疏松的土壤应加大施肥深度。土壤中铵态氮肥变化示意图氨气124NH4+NH4+3铵态氮肥铵态氮肥硝酸态氮土壤胶粒NH4-N肥应施于水稻田的还原层铵态氮肥的基本性质品种分子式含氮量(%)稳定性理化性质液氨

NH3

82差液体,碱性,易挥发氨水

NH3·nH2O15~18差液体,碱性,易挥发碳铵

NH4HCO316.5~17.5较差结晶,碱性,易吸湿和分解氯化铵

NH4Cl24~25较好结晶,酸性,有吸湿性硫铵

(NH4)2SO420~21好

结晶,酸性,吸湿性弱铵态氮肥在土壤中的转化和施用品种转化及结果施用

液氨

NH3＋H2ONH4＋＋OH－基肥,施肥机深施氨水

对土壤和作物影响不大基肥,追肥,深施碳铵

NH4＋＋HCO3－基肥,追肥,深施对土壤没有副作用适于各种土壤和大对数作物（续）铵态氮肥在土壤中的转化和施用品种转化及结果施用

硫铵

NH4＋＋SO42－基肥(配施石灰和

使土壤酸化(游离酸,生理酸,有机肥),追肥,种肥硝化酸,代换酸)、板结适于多种作物

不宜稻田氯化铵

NH4＋＋Cl－基肥(配施石灰和使土壤酸化(生理酸,硝化酸,有机肥),追肥;适于代换酸)、脱钙板结稻田和一般作物,

不宜忌氯作物

养分标明量为硝酸盐形态的氮肥为硝态氮肥。养分标明量为硝酸盐和铵盐形态的氮肥成为硝铵态氮肥。其共同点是：（1）易溶于水。（2）不被土壤胶体吸附，易淋失。（3）厌氧条件下可被还原成N2O和Ｎ2挥发损失。（4）主动吸收，促进植物吸收Ｃa2+、Ｍg2+、Ｋ+

等阳离子。（5）有较强的吸湿结块性、助燃性和爆炸性。二、NO3（NH4NO3）—N肥

简称硝铵。含氮34%～35%。（1）性质物理性质：结晶的白色颗粒或浅黄色颗粒。极易吸湿结块，工业上常制成颗粒，表面包一层疏水物质（石蜡、磷矿粉等）作防湿剂，或加入一定比例的碳酸钙、硫酸铵等降低其吸湿性。１.NH4NO3有助燃性和爆炸性：爆炸：2NH4NO3=2NO+4H2O+N2；燃烧：2NH4NO3=2NH4NO2+O2；

2NH4NO3=O2+4H2O+2N2化学性质：在贮运过程中要注意防潮、防水，忌与易燃物（纸张、柴禾、硫磺、棉花等）存放在一起；吸湿结块后忌用铁、铜、镁、铝等锤碎（生成亚硝酸铵发生爆炸），只能用木棒打碎。可将硝铵与CaCO3混合共熔而成硝酸铵钙（又称石灰硝铵），或由硝铵与硫铵混合共熔而成硫硝酸铵。（2）在土壤中的转化

易解离为NH4+和NO3-，属生理中性肥料。（3）施用适宜于大多数土壤和作物，宜作追肥，一般不作基肥和种肥。不宜施于水田。适于旱地施用，但在碱性和干旱的土壤宜深施盖土，在雨季或多雨地区则应浅施盖土。硝铵更适合于茶、烟草、甜菜、果树、蔬菜等经济作物。硝酸钙〔Ca(NO3)2，含N13-15%，是白色细结晶或灰色或淡黄色颗粒。硝酸钙极易吸湿，贮存时应注意密封。易溶于水，稳定，只在高温(516℃)分解。硝酸钙属弱的生理碱性肥料，适用多种土壤和作物。含有较多的水溶性钙(19%)，故对蔬菜、果树、花生、烟草等作物尤为适宜。硝酸钙一般作追肥效果较好。如必须作基肥时，可与有机肥料或高浓氮肥(如尿素)配合施用，减少养分的损失，充分发挥其增产效果。2.硝酸钙硝酸钠(NaNO3

含氮15-16%),又名硝石，白色或浅灰色结晶，易溶于水，是速效性氮肥。硝酸钠属生理碱性肥料，长期施用将使土壤局部pH升高，并影响土质所以硝酸钠施用时应配合有机肥，和其他形态氮肥及钙质肥料，避免连年使用。硝酸钠宜作追肥，适用于酸性和中性土壤。硝酸钠在一些喜钠作物，如甜菜、菠菜及烟草、棉花等旱作作物上的肥效常高于其它氮肥。3.硝酸钠14NH4+NH4+3土壤胶粒硝酸态氮肥硝酸态氮土壤中硝态氮肥变化示意图硝酸态氮氮气

硝－铵态和硝态氮肥的基本性质和施用

品种分子式含氮量(%)性质施用硝酸铵NH4NO334~35(生理酸性盐)旱地追肥硝酸钠NaNO315~16生理碱性盐少量多次硝酸钙Ca(NO3)12.6~15吸湿性(水培营养硝酸钾KNO314助燃性液氮源)养分标明量为酰胺形态氮的氮肥称为酰胺态氮肥。1.尿素

简称脲，分子式为CO(NH2)2，含氮量45～46%。三、酰胺态氮肥（1）性质普通尿素为白色结晶，呈针状或棱柱状晶体。吸湿性强。肥料多为颗粒状，半透明。易溶于水。尿素造粒时，温度超过135℃易分解缩合生成缩二脲和氨：2CO（NH2）2=（CONH2）2NH+NH3。成品中缩二脲含量应控制在2%以下，作果树根外追肥时不超过0.2～0.3%。（2）在土壤中的转化在脲酶的催化下即开始水解：

CO（NH2）2+2H2O=（NH4）2CO3；一般在pH>5.6的土壤中，温度为25°C时，尿素3天可以全部分解。当土壤水分含量为田间持水量的50%时，尿素分解速率最快。粘重的土壤中尿素转化快。腐殖质含量高的土壤中转化速率大于贫瘠土壤。脲酶抑制剂能抑制尿素水解。（3）施用适合于一切作物和土壤，可作基肥（225-300kg/公顷）和追肥。深施（10-15cm）盖土，或至少要以水带肥。特别适合根外追肥，浓度一般为0.5～2.0%。作水田基肥时，应在灌水前5～7天撒施，然后翻耕；作追肥时，应比其他铵氮肥早施4～5天。不宜作种肥。尿素CO(NH2)21(NH4)2CO3256NO3748NH4+NH4+3尿素在土壤中变化的示意图土壤胶粒2.石灰氮是氰氨化钙的俗称，分子式为CaCN2，含氮20～22%。施入土壤后发生以下反应：

2CaCN2+2H2O=Ca（HCN2）2+Ca（OH）2Ca（HCN2）2+2H2O=H2CN2H2CN2+H2O=CO（NH2）2其施用同尿素。石灰氮还可做除莠剂、杀虫剂、杀菌剂等，作肥料使用国内已很少见。

又称长效氮肥，是指由化学或物理方法制成的，能延缓养分释放速率，可供植物持续吸收利用的氮肥。四、缓释氮肥（slow—releasenitrogenfertilizer）有以下优点：（1）溶解度小，减少氮的挥发、淋失和反硝化损失。（2）肥效稳定，一次施用就能满足作物全生育阶段对氮素的需要。（3）一次大量施用不致引起烧苗，可减少施肥次数。（4）适合砂性土壤和多雨地区及生长期长、种植密度较大的作物、果树、茶树、桑树、牧草等。长效氮肥与速效氮肥的特点比较

特点优点缺点速效氮肥水溶性、肥效快易挥发、易硝化、易流失、价格较易接受易反硝化(利用率低)

一次过多施用会造成减产 且污染环境长效氮肥抗淋溶、损失少肥效长(利用率高)

作物早期生长供氮不足一次性施肥可代替 价格较昂贵多次追肥；对环境污染轻（1）脲甲醛代号UF，尿素甲醛合成，其反应式如下：H2NCONH2+HCHO=H2NCONHCH2OHH2NCONH2+H2NCONHCH2OH=H2NCONHCH2NHCONH2+H2OH2NCONHCH2NHCONH2+H2NCONHCH2OH=H2NCONHCH2NHCONHCH2NHCONH2+H2O1.合成有机长效氮肥

（organicslow—releasenitrogenfertilizer）UF含尿素分子2～6个，为白色粒状或粉状的无臭颗粒，其成分依U/F、催化剂和反应条件而定，其溶解度与直链长短有关。施入土壤后，靠微生物分解释放：H2NCO（CH2NHCONH）n+H2O=H2NCO（CH2NHCONH）n-1+H2NCONH2+HCHO………………H2NCONH2+2H2O=（NH4）2CO3UF矿化速率与U/F、土壤温度、土壤pH值及影响微生物活动的其它条件有关。当U/F<1

时，几乎不分解；当U/F=1.2～1.5，可以逐步矿化；当U/F=1.6～3.0，矿化较快。可作基肥一次性施用，但在生长前期须配施一些速效氮肥。在砂性土壤上效果优于速效氮肥。由于成本高，常施于草地、观赏植物、果树及其它多年生植物上。（2）脲乙醛代号CDU，又名丁烯叉二脲。是由乙醛缩合为丁烯叉醛，在酸性条件下再与尿素结合而成。为白色粉末，含氮28～32%，在土壤中的溶解度随土壤温度和土壤溶液酸度的增加而增大。在土壤中的最终分解产物是尿素和β—羟基丁醛，后者可被土壤微生物氧化分解成CO2和水，无残毒。（3）脲异丁醛代号IBDU，又名异丁叉二脲，是尿素与异丁醛缩合的产物。IBDU肥料为白色颗粒或粉状，含氮31%左右，不吸湿，水溶性很低。在土壤中较容易在微生物作用下水解为尿素和异丁醛，后者易分解，无残毒。（4）草酰胺代号OA。白色粉状或粒状，含氮31%左右。在土壤中易水解：

NH2COCONH2+2H2O=NH2COCOOH+NH4OHNH2COCOOH+2H2O=HOCOCOOH+NH4OHOA对玉米的肥效与硝铵相似，呈粒状时养分释放减慢，但快于脲醛肥料。

2.包膜缓释肥料（coatedslow—releasenitrogenfertilizer）

控释肥料（ControlledReleaseFertilizers，CRF）是指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它薄膜物质而制成的肥料。常用的包膜材料有硫磺、树脂、聚乙烯、石蜡、沥青、油脂、磷矿粉、钙镁磷肥等。包膜肥料主要是通过膜孔扩散、包膜逐渐分解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。膜内各种养分通过膜孔释放养分释放与植物需求基本一致日本在水稻上应用控释肥面积占20%“接触施肥”氮肥利用率80%控释肥料生产流程（1）硫磺包膜尿素（sulfurcoatedurea）代号SCU，简称硫包尿素。包膜成分有硫磺粉，胶结剂（密封裂缝和细孔）和杀菌剂（防止包膜物质过快被微生物分解）。一般通过调节硫膜的厚度改变氮素的释放速率。SCU在微生物的作用下，使硫逐步氧化，颗粒分解而释放出尿素：2S+3O2+2H2O=2H2SO4，故可导致土壤酸化，在水田中产生H2S毒害水稻。SCU中氮的释放速率与土壤微生物活性有密切关系。（2）塑料包膜氮肥

此类氮肥主要有尿素、硝铵、硫铵等。采用特殊工艺可以使塑料包膜（聚乙烯等）上含有一定大小和数量的细孔，他们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。（3）长效碳酸氢铵（lastingammoniumbicarbonate）又称长效碳铵。在碳铵粒肥表面包上一层钙镁磷肥，与碳铵粒肥表面起作用，形成灰黑色的磷酸镁铵包膜，这样阻止了碳铵的挥发、控制了氮的释放、延长了肥效，还能向作物提供磷、镁、钙等营养元素、便于机械化施肥。长效碳铵在作物根际释放较快，而在根外释放较慢。氮主要是以气态从膜内逸出，封面料、温度及淹水条件均会影响长效碳铵的释放速率。一、氮肥利用率及其损失途径1.氮肥利用率指作物吸收利用肥料氮的数量占施氮总量的百分数。我国多数化学氮肥的利用率在20～40%之间，低于美国（30%-50%）和日本（50%）。氮肥利用率的高低主要受土壤性质、气候条件、氮肥品种、施肥技术、作物种类和品种、栽培技术等因素影响。氮肥利用率低，一方面污染生态环境，另一方面说明提高化学氮肥利用率的潜力还很大。第四节氮肥的合理施用

氮肥利用率测定：（1）差值法

氮肥利用率=（施肥区的作物吸氮量—无肥区的作物吸氮量）/施用氮肥的总氮量*100%（2）15N示踪法

R=(WP×NPC×15NPC)/(WF×NFC×15NFC)×100%

R—氮肥利用率；

WP—植物干重；

NPC—植物含氮量；

15NPC—植物体内15N原子百分数；

WF—标记肥料施用量；

NFC—标记肥料含氮量；

15NFC—标记肥料15N原子百分数。不同作物的氮肥利用率（％）作物氮素利用率 作物氮素利用率水稻 40～50 棉花 40小麦 27～41 油菜 29玉米 52～78 马铃薯 20～30一般为：24～45以下影响因素：作物种类、土壤条件、施肥技术等施肥技术：是肥料品种、施肥量、养分配比、施肥时期、施肥方法和施肥位置等项技术的总称。2.氮肥损失途径（1）铵态氮和尿素分解成氨挥发

石灰性土壤上可达7.5-22%（2）硝态氮的淋失

沙土上可达50-70%（3）硝态氮的反硝化脱氮

水稻土中约为35%目的：减少损失、提高利用率、延长肥效1.土壤条件肥力状况：着重中、低产田土壤质地：砂质土壤“前轻后重，少量多次”粘质土壤“前重后轻”土壤反应：酸性土区、中性土区碱性土区、盐碱地(不宜用氯化铵)

水分状况：水田区不宜用硝态氮肥旱地各种均可二、提高氮肥利用率的途径2.作物种类需氮量：双子叶植物>单子叶植物叶菜类作物>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3.肥料品种NH4＋－N：水田、旱地，深施（覆土）NO3－－N：旱地追肥，少量多次NH2－N：水田、旱地，深施（覆土）4.气候条件在干旱条件下，作物对肥料用量的反应小，增产不明显。在水分供应充分时，作物对肥料用量的反应大，增产明显。根据我国气候条件：

北方干旱缺雨，可分配硝态氮肥 南方湿润雨多，宜分配铵态氮肥5.施用方法(1)氮肥深施好处：提高肥料领域、肥效持久资料：施法氮肥利用率肥效表施30～50％10～20天深施50～80％30～40天深度：根系集中分布的土层方法：基肥深施、种肥深施、追肥深施(2)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。式中：F：施肥量(千克/公顷)；

Y：目标产量(千克/公顷)；

C：单位产量的养分吸收量(千克)；

S：土壤供应养分量(千克/公顷)；

N：所施肥料中的养分含量(％)；

E：肥料当季利用率(％)。

(Y×C)-SN×EF=计算公式：

优缺点：概念清楚，计算方便，易于推广；但是问题的关键是要结合作物生产的特点、土壤肥力特征、作物需肥规律以及作物商品价格特点，确定必要的参数和土壤养分利用系数，才能取得满意的结果。

经验用量：尿素<375kg/ha

硫铵<750kg/ha6.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固定目的：作物高产、稳产、优质改良土壤，提高氮肥利用率(2)氮、磷、钾配合施用 通过平衡施肥使作物营养平衡7.氮肥与硝化抑制剂的配合施用有2-氯-6（三氯甲基）吡啶（代号CP）、2-氨基-4-氨-6-甲基嘧啶（代号AM）、硫脲（代号TU）等。可提高氮肥利用率5～10%。用法：按一定比例（为含N量的2%±）与NH4+-N、尿素混合施用。问题：①对豆科作物有药害，特别注意对后作豆科的影响；②残毒待研究。措施：合理施用氮肥

大气 环境氮肥

NO3－－N 水体 植物体

吸收积累NH3>0.15mM

NH3

挥发NH4＋－N硝化

NH2－N植物抗病虫能力降低农药大量使用人和动物反硝化流失食物链过量施用毒害作物第五节氮肥施用对环境的影响一、氨的毒害浓度：开始毒害浓度：0.15mM

致死浓度：6.0mM

症状：根：根尖分泌粘性物质，根呈褐黄色，无根毛，不长新根，根量减少，毒害严重时，老根发黑、坏死；叶：叶片最初表现为凋萎软弱，色泽暗绿，随后发黄焦枯。机理：在根部：抑制根部呼吸，破坏氧化磷酸化；影响其它离子吸收在叶部：抑制植物光合磷酸化作用。预防措施：改进施肥方法，控制肥料用量，选好施肥时机二、硝酸盐的污染1.硝酸盐在植物体内的积累

(1)不会毒害植物（奢侈吸收）

(2)通过食物链危及动物和人

研究发现：硝酸盐是一种对人和动物有害的物质，对成人的致命剂量为15～70mg/kg(体重)。硝酸盐在消化系统和泌尿系统里通过大肠杆菌还原为亚硝酸盐。食用蔬菜后，在口腔即可形成亚硝酸盐。亚硝酸盐破坏血液吸收氧的能力，致使哺乳动物患血红蛋白症，严重者致死，亚硝酸盐对成人的致命剂量约为20mg/kg(体重)。(3)植株硝酸盐和亚硝酸盐限量指标

世界卫生组织和联合国粮农组织（WHO/FAO）于1973年规定了人体摄入硝酸盐的限量指标，硝酸盐（NO3－）的日允许量为3.6mg/kg（体重）。根据这一限量指标，假设成人体重60kg，日食蔬菜0.5kg，则蔬菜硝酸盐含量的允许上限为432mg/kg（鲜重）。蔬菜亚硝酸盐含量的允许上限为0.4mg/kg（鲜重）蔬菜NO3--NNO2--N蔬菜NO3--NNO2--N菜心1354.252.666蕹菜540.003.520小白菜1150.201.530生菜421.000.757大白菜1220.001.209油麦菜346.501.159芥蓝1130.502.063西洋菜220.330.941青花菜729.502.013莙荙菜469.001.309芥兰头480.000.104荷兰豆616.330.238芥菜996.751.611豆苗663.001.008芹菜1290.000.757萝卜427.000.506落葵784.000.305番茄189.000.305茼蒿583.004.525云南小瓜246.000.707菠菜673.501.410木瓜268.000.204流溪河流域蔬菜硝态氮和亚硝态氮含量

(mg/kg)据广州市农业局（2003）2.硝酸盐流失对水体的污染(1)造成水体富营养化如：我国长江河口河水的NO3-含量为0.49～0.95mg/L, 世界平均值为0.1mg/L(2)使水生生物死亡因藻类大量繁殖，造成水体缺氧

(3)引起潜在性致癌突变体地点利用方式径流量(t/667m2·年)氮浓度（mgN／L）排出量（kgN/667m2·年）武进县桑50.035.01.75张家港市棉60.540.82.40涑阳县豆55.537.32.07平均55.337.72.09太湖地区旱地地表径流氮排出量地点径流量(t/667m2·年