肥料学-N课件.ppt
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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1 氮是植物必需营养元素,氮肥是农业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,要合理施用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营养功能及各氮肥,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用方法。种氮肥的性质及合理施用方法。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2 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
2、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3第一节第一节 植物的氮素营养植物的氮素营养 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熟
3、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 4、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+)6二、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16%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
4、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72.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8(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-N
5、q 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102.同化同化NO3-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11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
6、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: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。132.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
7、 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;贮存氨基;解除氨毒;解除氨毒;参与代谢参与代谢15(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:
8、直接同化非脲酶途径:直接同化16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18(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19五、作物氮素缺乏与过多症状五、作物氮素
9、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20(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
10、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9221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NO3N22二、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
11、态氮、亚硝态氮和气态氮铵态氮、硝态氮、亚硝态氮和气态氮等等(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24三、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 有有机机质质有有机机氮氮生生物物 固固定定25(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
12、用)1.定义:定义:在微生物作用下,土壤中的含氮在微生物作用下,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 26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
13、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)28(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 H29(四)硝
14、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 4H 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31 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)32(五)无机氮的生物固定(五)无机氮的生物
15、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定物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象的现象2.过程:过程:铵态氮铵态氮 硝态氮硝态氮 生物固定生物固定 生物固定生物固定 有机氮有机氮 硝化作用硝酸还原作用333.影响条件影响条件 土体的土体的C/N比、比、通气、通气、湿度湿度4.结果:结果:减缓氮的供应减缓氮的供应(暂时无效化暂时无效化);可减少氮素的损失可减少氮素的损失(六)硝酸还原作用(六)硝酸还原作用NO3 NH4 作用机理仍不清楚作用机理仍不清楚 嫌气条件嫌气条件(硝酸还原酶硝酸还原酶)34(七)反硝化作用(七)反硝
16、化作用 NO3 N2、NO、NO21.生物反硝化作用生物反硝化作用(嫌气条件下)嫌气条件下)(1)定义:定义:(2)过程:过程:NO3 NO2 N2,N2O,NO (3)最适条件:最适条件:含氮量含氮量510,新鲜有机质丰富,新鲜有机质丰富 pH58,温度温度3035oC 硝酸盐硝酸盐还原细菌还原细菌反硝化细菌反硝化细菌35稻田氮素损失的主要途径:稻田氮素损失的主要途径:占氮肥损失的占氮肥损失的352.化学反硝化作用化学反硝化作用(可在好气条件下进行)(可在好气条件下进行)NO2 N2、N2O、NO 发生条件:发生条件:NO2存在存在3.结果:结果:氮素的气态挥发损失氮素的气态挥发损失(无效化
17、无效化),并影响大气并影响大气(破坏臭氧层、加剧温室效应破坏臭氧层、加剧温室效应)36(八)硝酸盐的淋洗损失八)硝酸盐的淋洗损失 NO3 N 随水渗漏或流失,可达随水渗漏或流失,可达施入氮量的施入氮量的510 结果:氮素损失结果:氮素损失(无效化无效化),并污染并污染 水水 体体(富营养化富营养化)37四、土壤的供氮能力及氮的有效性四、土壤的供氮能力及氮的有效性 q 有效氮:有效氮:能被当季作物利用的氮素,包括能被当季作物利用的氮素,包括 无机氮无机氮(2)和易分解的有机氮和易分解的有机氮 旱地:旱地:全氮、碱解氮、全氮、碱解氮、q 供氮能力供氮能力 土壤矿化氮、硝态氮土壤矿化氮、硝态氮 稻田
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