第九章-植物的氮素营养与氮肥-土壤肥料学-教学课件.ppt
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1、1第九章第九章植物的氮素营养与氮肥植物的氮素营养与氮肥2 氮是植物必需营养元素,氮肥是氮是植物必需营养元素,氮肥是农业生产上施用最多的化学肥料,要农业生产上施用最多的化学肥料,要合理施用氮肥,必须了解作物的氮素合理施用氮肥,必须了解作物的氮素营养功能及各种氮肥的性质及合理施营养功能及各种氮肥的性质及合理施用方法。用方法。第九章第九章 植物的氮素营养与氮肥植物的氮素营养与氮肥3 主要内容主要内容 要求要求1.植物的氮素营养植物的氮素营养 了解,了解,掌握吸收与同化、失调掌握吸收与同化、失调症症2.土壤中的氮素及其转化土壤中的氮素及其转化 了解,了解,掌握主要转化的含义掌握主要转化的含义3.氮肥的
2、种类性质与施用氮肥的种类性质与施用 掌握掌握4.氮肥的合理施用氮肥的合理施用 掌握掌握4第一节第一节 作物的氮素营养作物的氮素营养 一、氮的含量、分布和种类一、氮的含量、分布和种类1、含量含量:除:除C H O外,外,N是作物体内含量最多的元素,是作物体内含量最多的元素,在作物体内的总含量为在作物体内的总含量为0.35。P189 影响因素影响因素 植物种类植物种类:豆科植物豆科植物非豆科植物非豆科植物 品种品种:高产品种高产品种低产品种低产品种 器官:器官:种子种子叶叶根根茎茎 组织:组织:幼嫩幼嫩成熟成熟衰老;衰老;生长点生长点非生长点非生长点 生长时期生长时期:苗期苗期旺长期旺长期成熟期成
3、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 52、分布分布:幼嫩组织幼嫩组织成熟组织成熟组织衰老组织衰老组织;生长点生长点非生长点非生长点 Why?原因:原因:氮在植物体内的移动性强氮在植物体内的移动性强6、种类、种类 有机物:大量,主要是蛋白质、酶、核酸、有机物:大量,主要是蛋白质、酶、核酸、叶绿素、维生素、生物碱和激素等叶绿素、维生素、生物碱和激素等 无机盐:少量,主要是硝酸盐,极其微量无机盐:少量,主要是硝酸盐,极其微量的氨(的氨(NH3和和NH4+)7二、氮的生理功能二、氮的生理功能 氮构成氨基酸,氨基酸构成蛋白质,蛋氮构成氨基酸,氨基酸构成蛋白质,蛋白质含氮白质含氮1
4、6%18%。氮是含氮碱基的组分,碱基、戊糖又是氮是含氮碱基的组分,碱基、戊糖又是核酸成分,核酸含氮核酸成分,核酸含氮7%。核酸与蛋白质的结合组成核蛋白,是一核酸与蛋白质的结合组成核蛋白,是一切作物生命活动和遗传变异的基础切作物生命活动和遗传变异的基础。1、氮是蛋白质和核酸的成分、氮是蛋白质和核酸的成分82.氮是叶绿素的成分氮是叶绿素的成分 叶绿体含蛋白质叶绿体含蛋白质45603.氮是酶的成分氮是酶的成分:酶本身是蛋白质:酶本身是蛋白质4.氮是多种维生素的成分:氮是多种维生素的成分:B1、B2、B6等等5.氮是一些植物激素的成分氮是一些植物激素的成分:IAA、CK6.磷脂和生物碱也含氮磷脂和生物
5、碱也含氮 氮素通常被称为生命元素氮素通常被称为生命元素9三、作物对氮的吸收利用三、作物对氮的吸收利用吸收的形态吸收的形态无机态:无机态:NH4+N、NO3-N(主要)主要)有机态有机态:酰胺、:酰胺、氨基酸、核酸氨基酸、核酸(少量)(少量)等等 大气中含氮(大气中含氮(N2)78%。但除豆科。但除豆科植物外,一般植物不能吸收利用植物外,一般植物不能吸收利用10(一)植物对硝态氮的吸收与同化(一)植物对硝态氮的吸收与同化1.吸收:吸收:植物主动吸收植物主动吸收NO3-Nq 1030在根还原在根还原q 7090运输到茎叶还原运输到茎叶还原q 小部分贮存在液胞内小部分贮存在液胞内112.同化同化NO
6、3-NO2-NH3影响硝酸盐还原的因素:影响硝酸盐还原的因素:光照不足、温光照不足、温度过低、施氮过多、微量元素缺乏度过低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不钾素不足等足等 NR,Mo NiR,Fe、Mn 根、叶细胞质根、叶细胞质 根其它细胞器、根其它细胞器、叶绿体叶绿体12植物体内硝酸盐含量的分级:植物体内硝酸盐含量的分级:世界卫生组织和联合国粮农组织世界卫生组织和联合国粮农组织(WHO/FAO)于于1973年规定了人体摄入硝酸盐的限量年规定了人体摄入硝酸盐的限量指标,硝酸盐(指标,硝酸盐(NO3)的日允许量为的日允许量为3.6mg/kg(体重)体重)。根据这一限量指标,假设成人体重根据这一限量
7、指标,假设成人体重60kg,日日食蔬菜食蔬菜0.5kg,则蔬菜硝酸盐含量的则蔬菜硝酸盐含量的允许上限为允许上限为432mg/kg(鲜重)鲜重)。13表表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准(沈明珠,(沈明珠,1982)(mg/kg鲜重)级别级别 硝酸盐含量硝酸盐含量 污染程度污染程度 参考卫生参考卫生性 1 432 432 轻度轻度 允许生食允许生食 2 785 2 785 中度中度 允许盐渍允许盐渍,熟食熟食 3 1440 3 1440 高度高度 允许熟食允许熟食 4 3100 4 3100 严重严重 不允许食用不允许食用降低植物体内硝酸盐含量的有效措施
8、:选降低植物体内硝酸盐含量的有效措施:选用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加采前用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加采前光照、改善微量元素供应等。光照、改善微量元素供应等。蔬菜硝酸盐评价标准采用沈明珠等提出的蔬菜硝酸盐含量卫生评价蔬菜硝酸盐评价标准采用沈明珠等提出的蔬菜硝酸盐含量卫生评价分级标准分级标准.该标准是以该标准是以1973年世界卫生组织年世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织和联合国粮农组织(FAO)制订的食品中硝酸盐的限量标准规定的制订的食品中硝酸盐的限量标准规定的ADI值为值为3.6mg/kg(体质量体质量)作为基准作为基准,并且根据蔬菜在经过盐渍、煮熟后硝酸盐含量分别减少并且根
9、据蔬菜在经过盐渍、煮熟后硝酸盐含量分别减少45%和和60%70%进行折算与分级进行折算与分级.评价标准评价标准 按按GB15198-94标准执行,亚硝酸盐限量指标(以标准执行,亚硝酸盐限量指标(以NaNO3 计)计)4mg/kg。15(二)植物对铵态氮的吸收与同化(二)植物对铵态氮的吸收与同化ATPaseNH4+H+膜外膜外 膜膜 膜内膜内H+NH4+NH31.吸收吸收(1)机理:)机理:主动吸收主动吸收 (Epstein,1972)接触脱质子接触脱质子 (Mengel,1982)(2)特点:)特点:释放等量的释放等量的H,使介质使介质pH值?值?162.同化同化NH3谷氨酸谷氨酸ATP 谷氨
10、酰胺谷氨酰胺ADPPi谷氨酰胺谷氨酰胺-酮戊二酸酮戊二酸2 2e e2H2H 2 2谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸1717酮酸酮酸 17 17种种氨基酸氨基酸 蛋白质蛋白质 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷铵酸合成酶谷铵酸合成酶转氨酶转氨酶 合成合成3.酰胺形成的意义酰胺形成的意义(谷氨酰胺)(谷氨酰胺)贮存氨基;解除氨毒;参与代谢贮存氨基;解除氨毒;参与代谢17(三)植物对有机氮的吸收与同化(三)植物对有机氮的吸收与同化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 当介质中尿素浓度过高时,植物会出现受当介质中尿素浓度过高时,植物会出现受害症状害症状尿素尿素 氨
11、甲酰磷酸氨甲酰磷酸 瓜氨酸瓜氨酸 精氨酸精氨酸脲酶脲酶同化:同化:脲酶途径:尿素脲酶途径:尿素 NH3 氨基酸氨基酸 非脲酶途径:直接同化非脲酶途径:直接同化182.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 P19119喜铵植物:喜铵植物:水稻、甘薯、马铃薯水稻、甘薯、马铃薯喜硝植物:喜硝植物:大部分蔬菜,如黄瓜、大部分蔬菜,如黄瓜、番茄、莴苣;甜菜、番茄、莴苣;甜菜、烟草烟草四、铵态氮和硝态氮的营养特点四、铵态氮和硝态氮的营养特点(一)植物的喜铵性和喜硝性(一)植物的喜铵性和喜硝性20(二)产生原因(二)产生原因1.植物的遗传特性植物的遗传特性2.环境因素环境
12、因素v介质反应:介质反应:酸性:有利于酸性:有利于硝硝的吸收的吸收 中性至微碱性:有利于中性至微碱性:有利于铵铵的吸收的吸收v介质通气状况、土壤水分状况介质通气状况、土壤水分状况21五、作物氮素缺乏与过多症状五、作物氮素缺乏与过多症状q 首先在下部老叶出现症状首先在下部老叶出现症状q 植株矮小,瘦弱,分蘖或分枝少植株矮小,瘦弱,分蘖或分枝少q 叶片转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色;叶片转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色;茎叶基部或呈紫红色茎叶基部或呈紫红色q 早衰,产品品质差早衰,产品品质差(一)缺氮症状(一)缺氮症状22(二)氮素过量危害(二)氮素过量危害q 降低植物体内糖分含量、作物抗性差;降低植物
13、体内糖分含量、作物抗性差;q 机械组织发育差,易倒伏;机械组织发育差,易倒伏;q 引起作物徒长、晚熟。引起作物徒长、晚熟。q 蔬菜硝酸盐含量增加蔬菜硝酸盐含量增加(三)(三)丰缺指标:丰缺指标:代谢产物:代谢产物:叶绿素质量分数、游离酰胺和游离氨基酸质量分数及比例。叶绿素质量分数、游离酰胺和游离氨基酸质量分数及比例。化学诊断:化学诊断:表表91、表、表9223缺氮24缺氮25缺氮26缺氮27缺氮28缺氮2930第二节第二节 土壤中的氮素及其转化土壤中的氮素及其转化一、土壤中氮素的来源及其含量一、土壤中氮素的来源及其含量(一)来源(一)来源1.施入土壤中的化学氮肥和有机肥料施入土壤中的化学氮肥和
14、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NH4N和和NO3N31(二)含量(二)含量我国主要耕地土壤我国主要耕地土壤全氮含量多数在全氮含量多数在0.5g/kg-1g/kg之间,与土壤有机质呈正相关之间,与土壤有机质呈正相关我国土壤含氮量的我国土壤含氮量的地域性规律:地域性规律:北北 增加增加 西西 长江长江 东东 增加增加 南南 增加增加32二、土壤中氮的形态二、土壤中氮的形态 水溶性水溶性 速效氮源速效氮源 98%)非水解性非水解性 难利用难利用 占占3050%2.无机氮无机氮 铵态氮、硝态氮、亚硝态氮和气态氮铵态氮、硝态氮、亚硝态氮和
15、气态氮等等(12)通常指:铵态氮和硝态氮通常指:铵态氮和硝态氮有机氮有机氮 无机氮无机氮矿化作用矿化作用固定作用固定作用33三、土壤中氮的转化三、土壤中氮的转化 铵态氮铵态氮 硝态氮硝态氮 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 矿化作用矿化作用 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 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 有有机机质质有机氮有机氮生物生物 固定固定34(一)有机态氮的矿化作用(氨化作用)(一)有机态氮的矿化作用(氨化作用)1.定义:定义:在微生物作用下,土壤中的含氮
16、在微生物作用下,土壤中的含氮 有机质分解形成氨的过程。有机质分解形成氨的过程。异养微生物异养微生物 水解酶水解酶 氨化微生物氨化微生物 水解、氧化、还原、转位水解、氧化、还原、转位2.过程:过程:有机氮有机氮 氨基酸氨基酸 NH4N有机酸有机酸 353.发生条件:发生条件:各种条件下均可发生各种条件下均可发生 最适条件:最适条件:温度为温度为2030oC,土壤湿度为田间持水量的土壤湿度为田间持水量的60,土壤土壤pH7,C/N25:125:14.4.结果结果:生成生成NH4N(有效化有效化)36吸附固定:吸附固定:由于土壤粘土矿物表面所带负电荷由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对而引起的对
17、NH4的吸附作用的吸附作用晶格固定:晶格固定:NH4进入进入2:1型膨胀性粘土矿物型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用的晶层间而被固定的作用吸附作用吸附作用 固定作用固定作用解吸作用解吸作用 释放作用释放作用2.过程过程液相液相NH4 交换性交换性NH4 固定态固定态NH4(二)土壤粘土矿物对(二)土壤粘土矿物对NH4的固定的固定1.定义定义吸附作用吸附作用 固定作用固定作用解吸作用解吸作用 释放作用释放作用3.结果:结果:减缓减缓NH4的供应程度的供应程度(暂时无效化暂时无效化)37(三)氨的挥发损失三)氨的挥发损失1.定义:定义:在中性或碱性条件下,土壤中在中性或碱性条件下,土壤中的的N
18、H4转化为转化为NH3而挥发的过程而挥发的过程2.过程:过程:NH4 NH3 H3.影响因素:影响因素:pH值值 NH3挥发挥发 6 0.1%7 1.0%8 10.0%9 50.0%OH H38 土壤土壤CaCO3含量:呈正相关含量:呈正相关 温度:呈正相关温度:呈正相关 施肥深度:挥发量施肥深度:挥发量 表施表施深施深施 土壤水分土壤水分 铵态氮含量铵态氮含量4.结果:结果:造成氮素损失(造成氮素损失(无效化无效化)39(四)硝化作用(四)硝化作用1.定义:定义:土壤中的土壤中的NH4,在微生物的作用在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象下氧化成硝酸盐的现象2.过程:过程:NH4O2 NO2 4
19、H 2NO2O2 2NO3 3.影响条件:影响条件:土壤通气状况、土壤反应等土壤通气状况、土壤反应等亚硝化细菌亚硝化细菌硝化细菌硝化细菌40 最适条件:最适条件:氨充足、通气良好、氨充足、通气良好、pH6.57.5、2530oC4.结果:结果:形成形成NO3 N利:利:为喜硝植物提供氮素(为喜硝植物提供氮素(有效化有效化)弊:弊:淋失、发生反硝化作用(淋失、发生反硝化作用(无效化无效化)41(五)无机氮的生物固定(五)无机氮的生物固定1.定义:定义:土壤中的铵态氮和硝态氮被微生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物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象定的现象2.过
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