第九章 植物的氮素营养与氮肥施用精选PPT.ppt
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1、第九章 植物的氮素营养与氮肥施用第1页,本讲稿共63页 第九章第九章植物的氮素营养与氮肥施用植物的氮素营养与氮肥施用Nitrogen(N)第2页,本讲稿共63页 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、失调症掌握吸收与同化、失调症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 掌握掌握第3页,本讲稿共63页第一节第一节 植物的氮素营养植物的氮素营养一、植物体内氮的含量与分布一、植物体内氮的含量与分布1.含量:含量:
2、占植物干重的占植物干重的0.35 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第4页,本讲稿共63页2.分布:分布:器官:器官:种子种子叶叶根根茎茎 组织:组织: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第5页,本讲稿共63页二、植物体内含氮化合物的种类二、植物体内含氮化合物的种类(氮的生理功能)(氮的生理功能)1.氮是
3、蛋白质的重要成分氮是蛋白质的重要成分(含氮(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(叶绿体含蛋白质(叶绿体含蛋白质4560)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)第6页,本讲稿共63页5.氮是多种维生素的成分氮是多种维生素的成分(维(维生素生素B1、B2、B6等)等)6.氮是一些植物激素的成分氮是一些植物激素的成分(IAA、CK)7.磷脂和生物碱也含氮磷脂和生物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第7页,本讲稿共63页三、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无机
4、态:无机态:NH4+N、NO3-N(主要)(主要)有机态:有机态:NH2 N、氨基酸、氨基酸、(少量)(少量)核核苷苷酸等酸等第8页,本讲稿共63页(一)植物对铵态氮的吸收与同化(一)植物对铵态氮的吸收与同化 1.吸收吸收(1)机理:)机理:被动渗透被动渗透 (Epstein,1972)接触脱质子接触脱质子 (Mengel,1982)ATPaseNH4+H+膜外膜外 膜膜 膜内膜内NH4+H+NH3第9页,本讲稿共63页2.同化同化NH3谷氨酸谷氨酸ATP 谷氨酰胺谷氨酰胺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 1
5、7种氨基酸种氨基酸 蛋白质蛋白质 谷氨酰胺合成酶谷氨酰胺合成酶谷氨酸合成酶谷氨酸合成酶 转氨酶转氨酶 合成合成铁氧还蛋白铁氧还蛋白3.酰胺形成的意义酰胺形成的意义(谷氨酰胺、天门冬酰胺)(谷氨酰胺、天门冬酰胺)贮存氨基贮存氨基 解除氨毒解除氨毒 参与代谢参与代谢第10页,本讲稿共63页NO3-NO2-NH3NR,Fe、Mo NiR,Fe、Mn 硝酸还原酶硝酸还原酶 亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶 (叶绿体叶绿体)影响硝酸盐还原的因素:影响硝酸盐还原的因素:光照不足、温度过低、光照不足、温度过低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不足等施氮过多、微量元素缺乏、钾素不足等吸收后,吸收后,1030在根同化在根同
6、化 7090运输到茎叶同化运输到茎叶同化 小部分贮存在液胞内小部分贮存在液胞内2.同化:同化:(二)植物对硝态氮的吸收与同化(二)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-N第11页,本讲稿共63页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年规定了人体摄入硝酸盐的限量指标,硝酸盐(盐的限量指标,硝酸盐(NO3)的日允许量的日允许量为为3.6mg/kg(体重)体重)。根据这一限量指标,。根据这一限量指标,假设成人体重假设成人体重60kg,日食蔬菜日食
7、蔬菜0.5kg,则蔬则蔬菜硝酸盐含量的菜硝酸盐含量的允许上限为允许上限为432mg/kg(鲜重)鲜重)。第12页,本讲稿共63页表表 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)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 (mg/kg鲜重鲜重)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第13页,本讲稿共63页选用优良品种选用优良品种
8、控施氮肥控施氮肥增施钾肥增施钾肥增加采前光照增加采前光照改善微量元素供应等改善微量元素供应等降低植物体内硝酸盐含量的措施:降低植物体内硝酸盐含量的措施:第14页,本讲稿共63页(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、叶均能直接吸收同化:同化:脲酶途径:尿素脲酶途径:尿素 NH3 氨基酸氨基酸 脲酶脲酶 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,植当介质中尿素浓度过高时,植 物会出现受害症状物会出现受害症
9、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,效果因种类而异第15页,本讲稿共63页四、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喜铵植物:喜铵植物:水稻、甘薯、马铃薯水稻、甘薯、马铃薯兼性喜硝植物:兼性喜硝植物:小麦、玉米、棉花等小麦、玉米、棉花等喜硝植物:喜硝植物:大部分蔬菜,如黄瓜、大部分蔬菜,如黄瓜、番茄、莴苣等番茄、莴苣等专性喜硝植物:专性喜硝植物:甜菜甜菜第16页,本讲稿共63页(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.环境因素环境因素介质反应:介质反应:酸性:有利于酸性:有利于硝
10、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陪伴离子、介质通气状况、土壤水分状况陪伴离子、介质通气状况、土壤水分状况 结论:结论:只要在环境中为只要在环境中为铵态氮铵态氮和和硝态氮硝态氮创造出创造出各自所需要的最适条件,那么,它们在生理上是具有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。同等价值。第17页,本讲稿共63页五、植物氮素营养失调症状及其丰缺指标五、植物氮素营养失调症状及其丰缺指标 1.氮缺乏:氮缺乏:a 首先在下部老叶出现症状首先在下部老叶出现症状;b 植株矮小,瘦弱,分蘖或分枝少植株矮小,瘦弱,分蘖或分枝少;c 叶片转为淡绿色、叶片转为淡绿
11、色、浅黄色、乃至黄色;茎叶基部或呈紫红色早衰,产品品质浅黄色、乃至黄色;茎叶基部或呈紫红色早衰,产品品质差差 2.氮过量:氮过量:植株徒长,贪青迟熟;蔬菜硝酸盐植株徒长,贪青迟熟;蔬菜硝酸盐含量增加含量增加 3.丰缺指标:丰缺指标:表表91、表、表92第18页,本讲稿共63页田田 间间 水水 稻稻 缺缺 氮氮第19页,本讲稿共63页第20页,本讲稿共63页第21页,本讲稿共63页田田 间间 玉玉 米米 缺缺 氮氮第22页,本讲稿共63页第23页,本讲稿共63页Nitrogen recycling on grapefruit twigs with inadequate N(left)(A)Gre
12、en terminal leaves(B)Yellowing(C)Defoliation第24页,本讲稿共63页Nitrogen ToxicityDark green,ammonia toxicityTobacco第25页,本讲稿共63页第二节第二节 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NO3N第26页,本讲稿共63页(二)含量(二)含量我国耕地
13、土壤我国耕地土壤全氮含量全氮含量为为0.040.35之间,与之间,与土壤有机质含量呈正相关土壤有机质含量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 增加增加第27页,本讲稿共63页二、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%离子态离子态 土壤溶液中土壤溶液中2.无机氮无机氮 吸附态吸附态 土壤胶体吸附土壤胶体吸附 (12)固定态固定态 2:1型粘土矿物固定型粘土矿物固定 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第28页,本讲
14、稿共63页(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,土壤中的含氮有机质分解形在微生物作用下,土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。成氨的过程。2.过程:过程:有机氮有机氮 氨基酸氨基酸 NH4N有机酸有机酸 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、转位第29页,本讲稿共63页3.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
15、果:结果:生成生成NH4N(有效化)有效化)第30页,本讲稿共63页(二)土壤粘土矿物对(二)土壤粘土矿物对NH4的固定的固定1.定义定义吸附固定:吸附固定:由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对的对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型膨胀性粘土矿物的晶层间型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用而被固定的作用2.过程过程液相液相NH4 交换性交换性NH4 固定态固定态NH43.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)吸附作用吸附作用 固定作用固定作用解吸作用解吸作用 释放作用释放作用第31页,本
16、讲稿共63页(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,土壤中的在中性或碱性条件下,土壤中的NH4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 H第32页,本讲稿共63页 土壤土壤CaCOCaCO3 3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 土壤水分含量土壤水分含量 土壤中土壤中NH4的含量的含量 4.4.结果:结果:造成氮素损失造成氮素损失(无效化)(无效化
17、)第33页,本讲稿共63页(四)硝化作用(四)硝化作用1.定义:定义:在通气的条件下在通气的条件下,土壤中的土壤中的NH4,在微在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象生物的作用下氧化成硝酸盐的现象2.过程:过程:NH4O2 NO2 4H 2NO2O2 2NO3 3.影响条件:影响条件:土壤通气状况、土壤反应、土壤通气状况、土壤反应、土壤温度等土壤温度等亚硝化细菌亚硝化细菌硝化细菌硝化细菌第34页,本讲稿共63页最适条件: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
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