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1、7.1 土壤的氮素营养,土壤中氮的含量和形态,耕地土壤全N：0.4-3.8g/kg，平均1.3g/kg,自然土壤（未受侵蚀）全Ng/kg，平均为2.9g/kg,一、土壤氮素的含量,我国自然植被下土壤表层的全N含量，从东向西，全氮含量沿黑土黑钙土棕钙灰钙土漠境土的顺序逐渐减少。,二、土壤N素的形态,无机态氮（全N含量1-10%左右）,有机态氮（占全N含量90%以上）,土壤氮素,铵态氮,硝态氮、亚硝态氮,溶解态铵,交换性铵,固定态铵,有机氮一般不能被植物直接吸收利用，必须经过矿化作用分解成无机态N，才能被植物吸收利用,7.1.2土壤氮素的转化,一、N素的矿化与生物固持作用,1、有机态N的矿化,N素
2、的矿化是指土壤中有机态N在微生物的作用下分解释放出铵或氨的过程。,有机态N的矿化大体上可分为两个阶段,N素的生物固持作用是指土壤中的微生物同化无机态氮并将其转化为细胞体有机态氮的过程,（2）氨化阶段（氨化作用）,（1）氨基化阶段（氨基化作用）,复杂的含N有机化合物（蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等）在微生物酶的作用下，逐化分解成简单的氨基化合物,氨基化合物在氨化细菌的作用下，通过氧化、还原、水解等多种方式的作用生成氨。,通气良好时氧化脱出氨,嫌气条件下还原脱出氨,一般可水解脱氨,有机态氮的矿化是在多种微生物作用下完成的,2、N素的生物固持,土壤中的微生物同化无机态N，将其转化为细胞体中有机态N
3、。,二、铵的粘土矿物固定与释放,铵的固定：铵被土壤中的粘土矿物所吸持而形成非交换性铵的过程。,铵的释放：土壤中粘土矿物所吸持的非交换性铵转化成交换性铵，甚至水溶性铵的过程。,1、粘土矿物对铵的固定,粘土矿物中固定铵的主要是2：l型粘土矿物,影响土壤对NH4+固定的因素：,（1）粘土矿物的种类、数量,（2）土壤质地,蛭石蒙脱石，伊利石的固铵能力取决于风化程度和K+的饱和度。,粘粒和细粉砂含量越高的土壤固铵能力越强。,（3）pH,土壤固铵的能力一般随pH升高而增大,（4）溶液中NH4+的浓度,土壤对NH4+的固定量一般随溶液中NH4+的浓度增加而增大。,（5）伴随离子,K+的存在会抑制粘土矿物对N
4、H4+的固定,2、土壤固定态铵的释放,一般认为：土壤中固定态铵与交换性铵处在相互转化的动态平衡中。,三、硝化作用,土壤中的铵或氨，在有氧的条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用氧化为硝酸盐的过程称硝化作用。,影响硝化作用的条件：,1、土壤通气,一般在田间持水量的50-60%时，硝化作用最旺盛。,2、土壤反应,土壤pH与硝化作用具有很好的相关性,3、土壤温度,一般来讲硝化作用最适宜的土温20-25,4、施肥,5、根系,四、反硝化作用,指硝酸盐、亚硝酸盐被还原为气态氮的过程。,反硝化作用有两种机制：微生物机制和化学机制。,1、微生物机制,由反硝化细菌所引起的反硝化作用，它是土壤中反硝化作用的主要形式
5、。,2、化学机制,硝酸盐在一定条件下所进行的纯化学分解过程，反硝化的产物主要是分子态氮（N2）、一氧化氮（NO），它不是反硝化作用的主要形式。,影响反硝化作用的条件：,（1）通气条件,嫌气条件下，会产生反硝化作用,（2）土壤中有机物质,土壤中易分解的有机物质含量高，会促进反硝化作用,（3）温度,（4）pH,（5）土壤中NO3-的含量,五、铵的吸附与解吸,铵的吸附：土壤溶液中的NH4+被土壤颗粒所吸附的过程。,铵的解吸：土壤固相表面吸附的NH4+由土壤固相进入液相的过程,铵的吸附与解吸是NH4+在土壤固相与液相之间存在的一种动态平衡。,六、铵-氨平衡与氨挥发,7.2 植物的N素营养,7.2.1
6、植物体内N素的含量和分布,1、除C H O外，N是作物体内含量较多的元素，在作物体内的总含量为0.35。,2、不同的植物含N量不同。含N量最多的是豆科作物和豆科绿肥作物。,3、不同器官含N量不同：对同一作物来讲，幼嫩器官及种子含量高；叶子高于茎、杆、根。,4、生长时期不同，N在植物体内的分布不同。,7.2.2 氮的生理功能,1、N是组成蛋白质和核酸的重要组成元素,2、叶绿素的重要组分,3、N是酶、多种维生素及其它一些有机化合物的组分,7.2.3植物对N素的吸收利用,大气中含氮（N2）80%。但除豆科植物外，一般植物不能吸收利用。根系吸收的主要是NH4+和NO3-。,植物吸收NH4+-N和NO3
7、-N后，需要在植物体内进一步同化为氨基酸，最后合成蛋白质,NH4+-N可在植物体内直接同化为氨基酸,NO3-N不能直接同化为氨基酸，需要先还原为铵态氮，才能进一步同化为氨基酸。,一、铵态氮的同化,1、植物吸收的铵态氮与呼吸作用产生的各种酮酸作用，形成氨基酸。,2、氨基酸的形成还可通过转氮基作用，由一种氨基酸变成另外一种氨基酸,3、当供N充足时，氨还能在酰胺合成酶的作用下，与氨基酸进一步化合形成酰胺。,植物体内不是所有的氨基酸都能形成酰胺，只有Glu和Asp能形成相应的酰胺。,酰胺的形成在植物体内有很重要的意义,其次，能消除植物体内游离氨的毒害作用，是解除氨毒的一种形式。,它是植物体内氨的一种贮
8、藏形式,二、植物对NO3-N的同化,催化第一步反应的是硝酸还原酶，它是一种钼金属黄素蛋白，它是以FAD作为辅酶，以Mo作为活化剂，在这一个反应中电子供体是NADPH或NADH。,催化第二步反应的是亚硝酸还原酶，在这一个反应中以还原态的铁氧还蛋白作为电子供体，把电子传递给NO2-,将NO2-还原为NH4+。,将NO3-N还原为NH4+-N，形成的铵再与呼吸作用中产生的各种酮酸作用形成氨基酸，进一步合成蛋白质。,7.2.4 N素不足或过多对植物生长发育的影响,一、缺N,1、植株矮小、生长缓慢，叶片数少、叶片小；,2、叶绿素含量低、叶片呈黄绿色，严重时叶片变黄；,3、老叶先黄（N移动性大，缺N时，下
9、部叶片先变黄，干旱时是整株变黄。）,西芹缺氮,二、N素供应过多,1、降低植物的抗逆性,2、贪青晚熟、粒不饱满,3、降低某些农产品的品质,水稻田氮肥过多群体太大遇风倒伏,氮肥品种很多，大致可分为铵态氮肥、硝态氮肥、硝铵态氮肥、酰胺态氮、和氰氨态氮肥等。,7.3 氮肥的种类、性质及施用,7.3.1 铵态氮肥性质及施用,铵态氮肥共性：,（4）在通气良好时，会通过硝化作用转化为NO3-N。,（1）都易溶于水，是速效性N肥，作物容易吸收利用。,（2）NH4+易被土壤胶体所吸附，移动性不大，不易流失。,（3）碱性条件下会有氨的挥发损失。,1、硫酸铵和氯化铵,（1）两种肥料都是白色结晶，都有吸湿性，结块性，
10、但吸湿性NH4Cl(NH4)2SO4,（2）有效养分含量NH4Cl(NH4)2SO4,（3）两种肥料都是化学中性，生理酸性肥料。,（4）NH4Cl和(NH4)2SO4都能通过硝化作用使NH4+-N转化为NO3N。,（5）(NH4)2SO4可做基肥、种肥、追肥，但NH4Cl不宜做种肥和在秧田上施用,（6）忌氯作物不宜施NH4Cl,2、碳酸氢铵,（1）理化性质,NH4HCO3含N量17%左右，很容易分解，引起氮的挥发损失,白色粉末、易吸湿、结块，水溶液中呈碱性反应pH8.2-8.4。,（2）在土壤中的转化及对土壤的影响,在一般用量条件下，NH4HCO3对土壤的酸碱性没有太大影响。,（3）施用,NH
11、4HCO3宜做基肥和追肥，不宜做种肥或在秧田上施用。,施用原则：,避开高温季节和高温时期施用。,不离土、不离水、先肥土、后肥苗的原则；,7.3.2 硝态氮肥和硝铵氮肥的性质及施用,共同特点：,（4）大多数有很强的助燃性和爆炸性，在贮存运输中要注意安全。,（1）易溶于水，是速效性氮肥，吸湿性强，易结块。,（2）NO3-不易被土壤胶体吸附，易流失。,（3）在水田中易通过反硝化作用而造成N素的损失。,1、硝酸铵,（1）理化性质,NH4NO3是白色晶体，含N33-34%，因含有杂质而略带黄色，易溶于水,NH4NO3具有很强的吸湿性，易结块。,NH4NO3具有很强的助燃性、爆炸性。,（2）在土壤中的转化
12、以及对土壤的影响,NH4+可被土壤或作物吸收,NO3-可被作物吸收，也可随水流失,无副成分残留,（3）施用,一般认为NH4NO3不宜在水田上施用，主要在旱地上施用。,不宜做基肥施用,也不宜做种肥施用,最适宜做追肥施用,不宜与有机肥料混合堆沤,2、硝酸钠、硝酸钙,（1）都是生理碱性肥料，都适宜施用在酸性土壤上，尤其是Ca(NO3)2更适宜施用在缺Ca的酸性土壤上。,（2）不宜在水田上施用，最好施用在旱地上。,（3）NaNO3最适宜施用在喜钠的作用上，比如甜菜，萝卜。,（4）都不宜与有机肥料混合堆沤，以免引起反硝化损失。,7.3.3 酰胺胺态氮肥的性质及施用,尿素：CO(NH2)2,1、理化性质,
13、（1）白色结晶，易溶于水,（2）干燥时具有良好的物理性状，但在高温、高湿条件下易潮解,（3）尿素本身不含缩二脲，但在生产过程中会产生缩二脲,2、尿素施入土壤中的转化,CO(NH2)2在土壤中脲酶的作用下水解转化为(NH4)2CO3,在一般用量条件下尿素对土壤酸碱反应影响不大,3、施用,尿素可做基肥和追肥，不宜做种肥和在秧田上施用。但尿素不管是做基肥还是做追肥施用，都要求深追覆土以减少氨的挥发损失。,尿素特别适宜做根外追肥施用：,尿素是中性有机物，电离度小，对植物茎叶损伤小。,尿素是水溶性的，分子体积小，容易透过细胞膜，有吸湿性，易被叶片吸收。,素扩散性大，易吸收。,尿素进入叶片后，引起质壁分离
14、的现象少。,尿素作根外追肥时浓度一般在0.5-2%，但是要求肥料中缩二脲的含量不能超过0.5%，以免伤害叶片。,7.4 氮肥的合理分配与施用,7.4.1 氮肥的合理分配,一、土壤条件,首先，需要考虑的是土壤的酸碱性,其次：需要考虑土壤肥力，地力高少施，地力差多施。,二、作物营养特性,1.不同的作物对N素的需要量不同。,2.不同的作物对不同的氮肥品种的肥效不同,3.不同的作物品种耐肥能力不同,4.作物不同的生育期对N素的需要量不同,三、氮肥的品种与特性,铵态氮肥会通过氨的挥发而造成N素的损失，应做基肥深施覆土，以减少氨的挥发；,硝态氮肥会有NO3-的淋洗损失和反硝化脱氮损失，应避免在水田上施用，
15、尽量施用在旱地上，而且要注意少量多次原则，尤其是多雨地区和砂质土壤。,7.4.2 氮肥施用量的确定,一、田间试验法,通过在田间设置多点、多次的施N处理，统计出肥料与产量之间的效应曲线，根据肥料效应函数，用边际分析方法，计算出最佳经济施肥量。,二、养分平衡法,Nf获得一定产量水平氮肥用量，以纯N计。,Np为达到一定目标，作物需N量，即产量乘以每生产单 位籽粒的需N量。,Ns生长期土壤供N量,Ef 氮肥肥料利用率,氮肥肥料利用率求法：,Nh：施氮区N的收获量；N0：无氮区N的收获量；Na：施氮量。,7.4.3 提高氮肥的利用率,一、提高N肥利用率应遵循的基本原则,1、尽量避免表层土壤中无机态氮的累
16、积,2、针对氮素损失的主要机制采取相应的对策,3、提高作物对N素的吸收利用,二、减少氮素损失，提高氮肥利用率的措施,1、氨态氮肥和尿素的深施,（1）深施覆土能增加土壤对NH4+吸附固持，减少氨的挥发损失以及地表迳流损失。,（2）深施覆土后能减弱硝化作用，从而减少反硝化损失。,（3）深施能促进根系的生长，促进根系深扎，扩大了植物吸收养分的面积。,2、氮肥与其它肥料配合施用,氮肥与有机肥配合施用,氮肥与磷钾肥配合施用,3、尿素配合施用脲酶抑制剂,4、铵态氮肥、尿素配合施用氮肥增效剂,5、发展缓效N肥,复习思考题,1.土壤中的各种氮素形态对植物的有效性如何？,2.在土壤氮素的转化途径中，氮素有效化和
17、无效化的途径分别有哪些？,3.有效氮、速效氮、碱解氮有何区别？,4.影响氨化作用、硝化作用、反硝化作用的条件分别有哪些？它们是如何产生影响的？,5.简述硝化作用的利弊，农业生产上如何控制硝化作用？,6.氨态氮和硝态氮在植物体内是如何同化为氨基酸的？,7.在什么情况下，植物体内会有酰胺的产生？哪些氨基酸能形成酰胺？酰胺的形成有何意义？,8.简述铵态氮肥的共同特点、硝态氮肥共同特点。,9.简述NH4Cl、(NH4)SO4、CO(NH2)2、NH4NO3的理化性质、在土壤中的转化、施用措施。,10.减少氮素损失，提高氮肥利用率的途径有那些？,11.哪些肥料配合施用硝化抑制剂能提高其利用率？为什么？,12.缓效氮肥有哪些优点？缓效化的途径有哪些？,
