1、1 1 作物的氮素营养作物的氮素营养2 2 土壤氮素状况土壤氮素状况3 3 常用化学氮肥的性质与施用常用化学氮肥的性质与施用4 4 氮肥利用率及其提高途径氮肥利用率及其提高途径1 植物的植物的N N素营养素营养1.1 N1.1 N在植物体内的生理功能在植物体内的生理功能1.2 1.2 植物对植物对N N的吸收与同化的吸收与同化1.3 NH1.3 NH4 4+ +与与NONO3 3- -的营养特点的营养特点 参与作物体内结构物质及生活物质的合成，参与作物体内结构物质及生活物质的合成，并为许多重要物质的成分并为许多重要物质的成分 促进并调节植物生长促进并调节植物生长N N素主要促进与素主要促进与N
2、 N素吸收的同时正在生长的器官与部位素吸收的同时正在生长的器官与部位的生长，而对尚未分化或已经定型的器官与部位作用的生长，而对尚未分化或已经定型的器官与部位作用很小甚至无效。很小甚至无效。 影响农产品品质影响农产品品质 影响农产品中粗蛋白含量影响农产品中粗蛋白含量 增加增加N N素供应（尤其生长后期）可增加农产品中蛋白质素供应（尤其生长后期）可增加农产品中蛋白质含量，含量，但在评价其对农产品品质的影响时应慎重。但在评价其对农产品品质的影响时应慎重。因为：因为：n农产品用途不同对蛋白质含量的要求不同农产品用途不同对蛋白质含量的要求不同n农产品中蛋白质含量提高常伴随人体必需氨基酸含量降低农产品中蛋
3、白质含量提高常伴随人体必需氨基酸含量降低n蛋白质含量过高可导致农产品食味品质下降蛋白质含量过高可导致农产品食味品质下降影响农产品中硝酸盐含量影响农产品中硝酸盐含量n产品中产品中NONO3 3- -和和NONO2 2- -是近年来引人注意的主要品质指标。是近年来引人注意的主要品质指标。n人体内人体内NONO2 2- -含量过量能导致高铁血红蛋白症，引起血液输氧含量过量能导致高铁血红蛋白症，引起血液输氧能力下降。能力下降。 NONO2 2- -与次级胺结合转化为一类具有致癌作用的与次级胺结合转化为一类具有致癌作用的亚硝胺类化合物。亚硝胺类化合物。n氮肥施用量过大是造成叶菜类植物体氮肥施用量过大是造
4、成叶菜类植物体NONO3 3- -含量大幅度增加的含量大幅度增加的主要原因。主要原因。 影响农作物的抗逆性影响农作物的抗逆性N N素供应增加素供应增加原生质合成增加、细胞数量增多、细胞壁变薄原生质合成增加、细胞数量增多、细胞壁变薄植株含水率提高植株含水率提高肉汁化肉汁化对纤维作物不利对纤维作物不利抗倒、抗病虫抗倒、抗病虫等能力下降等能力下降2 植物的植物的N N素营养素营养1.1 N1.1 N在植物体内的生理功能在植物体内的生理功能1.2 1.2 植物对植物对N N的吸收与同化的吸收与同化1.3 NH1.3 NH4 4+ +与与NONO3 3- -的营养特点的营养特点植物吸收的氮素形态植物吸收
5、的氮素形态 高等植物可以利用的的形态高等植物可以利用的的形态主要是主要是NHNH4 4+ +、NONO3 3- -，也能少量吸收也能少量吸收NONO2 2- -及一些简单的有机含氮及一些简单的有机含氮化合物，如氨基酸、酰胺（如尿素）等。化合物，如氨基酸、酰胺（如尿素）等。 植物对植物对N的同化的同化l对NH4+的同化l对NO3-的同化N在植物体内的运转在植物体内的运转lN N素在植物体内运转的方向随生长中心的素在植物体内运转的方向随生长中心的转移而变化。运转的转移而变化。运转的总趋势是：老化器官总趋势是：老化器官向新生幼嫩器官输送。在植物生长发育的向新生幼嫩器官输送。在植物生长发育的过程中约有
6、过程中约有70%70%的的N N素可以被再利用。素可以被再利用。 l当当N N素供应不足时，新生器官要夺取老化素供应不足时，新生器官要夺取老化器官中的器官中的N N素从而加速其衰亡。所以缺素从而加速其衰亡。所以缺N N症状首先出现在老化器官上，症状首先出现在老化器官上，作物基部叶作物基部叶片过早地衰亡是片过早地衰亡是N N素供应不足的诊断指标素供应不足的诊断指标之一。之一。 2 植物的植物的N N素营养素营养1.1 N1.1 N在植物体内的生理功能在植物体内的生理功能1.2 1.2 植物对植物对N N的吸收与同化的吸收与同化1.3 NH1.3 NH4 4+ +与与NONO3 3- -的营养特点
7、的营养特点关于植物的喜铵性与喜硝性关于植物的喜铵性与喜硝性l一般而言，一般而言，旱地植物具有喜硝性，旱地植物具有喜硝性，而而水生植物或水生植物或强酸性土壤上生长的植物则表现为喜铵性。强酸性土壤上生长的植物则表现为喜铵性。这是这是作物适应土壤环境的结果。作物适应土壤环境的结果。 l植物的喜铵性与喜硝性是相对的，许多植物（小植物的喜铵性与喜硝性是相对的，许多植物（小麦、烟草、水稻）在麦、烟草、水稻）在NONO3 3- -与与NHNH4 4+ +配合供应的情配合供应的情况下生长及品质可得到明显的改善。况下生长及品质可得到明显的改善。 A . A . 不同不同N N源影响植物体内的离子平衡源影响植物体
8、内的离子平衡l无机离子：无机离子：NONO3 3- -促进植物吸收阳离子，而促进植物吸收阳离子，而NHNH4 4+ +则促进吸收阴离子。则促进吸收阴离子。l有机阴离子：有机阴离子：NHNH4 4+ +消耗有机酸，消耗有机酸，NONO3 3- -则促进有机阴离子合成。有机酸合则促进有机阴离子合成。有机酸合成增加从动物营养角度看可能会引起一些不良反应，如食物或饲料中草酸成增加从动物营养角度看可能会引起一些不良反应，如食物或饲料中草酸的含量过高会导致人或动物体内的含量过高会导致人或动物体内CaCa、MgMg的活性降低，同时可能诱发结石的活性降低，同时可能诱发结石病。病。不同不同N源的生理效应源的生理
9、效应处理处理阳离子（阳离子（me/100克干物质）克干物质）阴离子（阴离子（me/100克干物质）克干物质）Ca2+Mg2+K+Na+总和总和NO3-H2PO4-SO42-Cl-有机酸有机酸总和总和NO3-107288152211262525162239NH4+7222407141125253154136供N形态对白芥离子平衡的影响不同不同N N源影响碳水化合物的代谢源影响碳水化合物的代谢以以NONO3 3- -为为N N源的植物通常含有较多的淀粉，而以源的植物通常含有较多的淀粉，而以NHNH4 4+ +为为N N源的植物体内淀粉的含量降低而葡萄糖及蔗源的植物体内淀粉的含量降低而葡萄糖及蔗糖的
10、含量则提高。糖的含量则提高。影响植物的生育进程影响植物的生育进程与与NONO3 3- -营养相比，营养相比， NHNH4 4+ +营养促使苹果、石竹、等营养促使苹果、石竹、等提早开花。对单子叶植物如小麦，提早开花。对单子叶植物如小麦， NHNH4 4+ +营养可延长营养可延长营养生长期。营养生长期。以以NHNH4 4+ +为唯一为唯一N N源易引起源易引起NHNH4 4+ +毒害。毒害。2 土壤土壤N N素状况素状况2.1 2.1 土壤土壤N N的形态及有效性的形态及有效性2.2 2.2 土壤土壤N N的转化的转化 土壤土壤N素的来源及含量素的来源及含量土壤土壤N N素的来源素的来源 土壤土壤
11、N N素的来源主要是素的来源主要是降水、生物固降水、生物固N N及施用及施用N N肥。肥。 成土矿物中虽含成土矿物中虽含N N，但较分散，而且风化很慢。，但较分散，而且风化很慢。土壤土壤N素的含量素的含量土壤中全土壤中全N的含量范围：的含量范围：0.020.50%中国土壤：中国土壤：0.050.35%，多数在，多数在0.1%以下。以下。江苏土壤：江苏土壤：0.108 0.046%，属中等偏上水平。全，属中等偏上水平。全N量高于量高于0.1%的土壤面积占全省土壤总面积的的土壤面积占全省土壤总面积的43.96%,相对集中在苏相对集中在苏南；全南；全N量低于量低于0.075%的土壤所占的比例为的土壤
12、所占的比例为31.5%。其中全。其中全N量低于量低于0.05%的土壤面积占的土壤面积占6.20%，主要集中苏北。全，主要集中苏北。全N量量最高的是昆山市，为最高的是昆山市，为0.19%；最低的则是丰县，平均为；最低的则是丰县，平均为0.056%。 土壤土壤N素的形态与有效性素的形态与有效性土壤土壤N素素无机无机N（5-10%）有机有机N（90-95%）NO3-：存在于土壤溶液，可直接被植物吸收：存在于土壤溶液，可直接被植物吸收NO2-：存在于土壤溶液，不稳定。：存在于土壤溶液，不稳定。NH4+水溶性水溶性NH4+交换性交换性NH4+固定态固定态NH4+：对植物有效性一般较低：对植物有效性一般较
13、低对植物有效性较高对植物有效性较高仅有很少的一部分可被作物直接利用，必仅有很少的一部分可被作物直接利用，必须经过矿质化作用转化成无机须经过矿质化作用转化成无机N后才能被后才能被大量利用。大量利用。 土壤速效土壤速效N：通常指通常指NO3-、水溶性及交换性、水溶性及交换性NH4+。2 土壤土壤N N素状况素状况2.1 土壤N的形态及有效性2.2 土壤N的转化 土壤有机土壤有机N与无机与无机N的平衡的平衡有机N无机N矿化作用生物固定作用有机有机N N的矿质化：的矿质化：土壤有机土壤有机N N在微生物作用下转化为氨的过程。在微生物作用下转化为氨的过程。无机无机N N的生物固定：的生物固定：土壤无机土
14、壤无机N N被微生物吸收利用转化为有机被微生物吸收利用转化为有机N N的过程的过程 概念 影响平衡的主要因素l 有机物的C/Nl 干湿交替l 施用N肥 施入无机N可促进土壤有机N的矿化，称为激发效应。硝化作用硝化作用l定义 土壤中的NH4+在通气良好的条件下由微生物转化为NO3-的过程称为硝化作用。l过程NH4+ NO2- NO3- 亚硝酸细菌硝酸细菌O2O2反反硝化作用硝化作用l定义 土壤中的NO3-在通气不良好的条件下由微生物转化为气态N损失的过程称为反硝化作用。 土壤中的反硝化作用可以是纯化学过程，也可以在微生物参与下进行，但在农业土壤中以后者为主。l过程 NO2- NO3- N2ON2
15、 NO 大气l影响反硝化作用的主要因素 土壤中能进行反硝化作用的微生物称为反硝化作用微生物，多为兼性微生物，在好气（利用O2）及厌气条件（利用NO3-作为氧源）下均可生存，一般在厌气条件下才进行反硝化作用。因此，土壤水、气条件是影响反硝化作用的主要因素。 反硝化微生物依靠土壤有机物提供能源及氮还原的电子供体，故土壤有机C的含量对反硝化作用也有较大影响。氨挥发氨挥发l定义 氨自土表或水面（水田）逸散到大气造成氮素损失的过程。l影响氨挥发的主要因素* * pHpH及温度及温度NH4+NH3 + H+温度(0C)pH67891050.010.121.2211.055.2150.030.272.622
16、1.272.9250.060.565.3236.084.9350.111.1110.152.991.8温度和pH对氨态氮占氨态氮和铵态氮总量百分率（%）的影响l影响氨挥发的主要因素* * 土壤中土壤中CaCOCaCO3 3含量含量CaCOCaCO3 3pHpH升高升高CaCOCaCO3 3 + NH + NH4 4X X(NH(NH4 4) )2 2COCO3 3+ Ca+ CaX X溶解度影响氨挥发溶解度影响氨挥发氨挥发氨挥发程度：（NH4）2SO4 （NH4）2HPO4 NH4Cl3 化学氮肥的性质与施用化学氮肥的性质与施用3.1 化学氮肥的分类3.2 铵态氮肥3.3 硝态氮肥3.4 尿素
17、氨加工氨加工 习惯将在合成氨基础上制造其它化学氮肥的过程称为氨加工。合成氨液 氨氨 水铵态氮肥尿 素硝酸硝态氮肥化学氮肥的分类化学氮肥的分类化学氮肥铵态氮肥：N以NH4+或NH3存在硝态氮肥：N以NO3-存在酰胺态氮肥：N以CO（NH2）存在长效氮肥3化学氮肥的性质与施用化学氮肥的性质与施用3.1 化学氮肥的分类3.2 铵态氮肥3.3 硝态氮肥3.4 尿素铵态氮肥的种类铵态氮肥的种类铵态氮肥液氨氨水碳酸氢铵硫酸铵氯化铵挥发性氮肥稳定性氮肥铵态氮肥的共同特性铵态氮肥的共同特性l 易溶于水，肥效快；易溶于水，肥效快；l 易被土壤胶体吸附，不易流失；易被土壤胶体吸附，不易流失；l 在通气良好的土壤中
18、易发生硝化作用；在通气良好的土壤中易发生硝化作用；l 生理酸性生理酸性N N肥；肥；l 不能与碱性物质混合施用；不能与碱性物质混合施用；l 挥发性挥发性N N肥在任何土壤上均应深施；肥在任何土壤上均应深施； 稳定性稳定性N N肥在碱性、石灰性土壤上应深施；肥在碱性、石灰性土壤上应深施； 水田中铵态水田中铵态N N肥应深施肥应深施。液氨液氨碳酸氢铵（碳铵）碳酸氢铵（碳铵）l 制造 20%浓氨水吸收CO2 碳酸铵溶液 + CO2 碳酸氢铵晶浆液 浓缩、离心、干燥 碳酸氢铵产品l 理化性质l 水溶液呈碱性（pH8.2-8.4）l 不稳定易分解a. NH4HCO3 NH3 + CO2 + H2O碳铵类
19、型分解机制影响因素干碳铵热分解反应温度，分解速度湿碳铵水解反应湿度，分解速度l农业化学性质 NH4HCO3 NH4+ + HCO3- 被土壤胶体吸附不影响土质碳铵具有稳定的农化性质硫酸铵（硫铵）与氯化铵硫酸铵（硫铵）与氯化铵l制造 硫铵常为炼焦工业的副产品，氯化铵则主要是纯碱联合工业的副产品。l性质 两者均为生理酸性肥料长期施用均可导致土壤脱钙板结SO4-：-对喜硫作物（如马铃薯）有利，-水田不宜多用。Cl：-对忌氯作物（如烟草）不利，-盐碱地不宜施用。3 化学氮肥的性质与施用化学氮肥的性质与施用3.1 化学氮肥的分类3.2 铵态氮肥3.3 硝态氮肥3.4 尿素硝态氮肥的共同特性硝态氮肥的共同
20、特性l易溶于水，肥效快，最适宜作追肥；lNO3-易流失，且在通气不良的条件下易发生反硝化作用，固水田一般少用硝态N肥；l易吸湿结块；l强氧化剂，贮藏、运输时须注意安全；l生理碱性N肥。4 化学氮肥的性质与施用化学氮肥的性质与施用4.1 合成氨与氨加工概述4.2 铵态氮肥4.3 硝态氮肥4.4 尿素尿素的制造尿素的制造1773年：从尿液(Urine)中分离出结晶，取名尿素（Urea）1828年：德国化学家Wohler用加热氰酸铵法制取 尿素，是人 类首次从无机物合成有机物。 NH4CNO CO（NH2）21922年：德国开始商品尿素合成。 2NH3 + CO2 CO（NH2）2真空结晶纯净尿素造
21、粒、干燥尿素肥料尿素肥料的性质尿素肥料的性质l含氮量：含氮量：42-46%，为目前世界上含氮量最高的，为目前世界上含氮量最高的固体固体N肥肥。l溶解性能：溶解性能：20时，时，100ml水中可溶解水中可溶解105g尿素。水溶液为尿素。水溶液为中性，尿素在水中不电离，溶解呈吸热反应。中性，尿素在水中不电离，溶解呈吸热反应。l吸湿结块性：吸湿结块性：较弱。颗粒状，表面有蜡质层。较弱。颗粒状，表面有蜡质层。l副成分：副成分：缩二脲缩二脲 2CO（NH2）2 NH2CONHCONH2 + NH3 （T135） 土壤施肥一般应低于土壤施肥一般应低于2%，叶面喷施应低于，叶面喷施应低于0.5%。尿素施入土
22、壤后的转化尿素施入土壤后的转化l 以氢键与土壤（粘土矿物或腐殖质）结合，可在一定的程度上减少流失。CONNHHHHCO腐殖质HO粘粒尿素施入土壤后的转化尿素施入土壤后的转化l 在土壤中脲酶的作用下水解：CO（NH2）2脲 酶（NH4）2CO3NH4HCO3NH4+NH3NO2-NO3-pH脲酶抑制剂l 脲酶的特性l 脲酶在土壤中广泛存在，尿素施入土壤后的水解速率主要取决于脲酶的活性。l 影响脲酶活性的因素主要有：土壤pH、温度、水分、土壤质地等。土壤温度对尿素水解速度的影响土壤温度（）完全水解所需时间（天）107-10204-5301-3尿素肥料的施用尿素肥料的施用l适用于各种土壤和作物;l主
23、要用作基肥与追肥，一般不宜作种肥，如必须作种肥，用量应严格控制在2.5kg/亩以下;l最适作根外追肥，浓度一般为0.5-2.0%，因作物而异。几种作物喷施尿素的参考浓度作物种类建 议喷施浓度(%)稻、麦、禾本科牧草2.0黄瓜1.0-1.5萝卜、白菜、菠菜、甘蓝1.0西瓜、茄子、甘薯、花生、柑橘0.4-0.8桑、茶、苹果、梨、葡萄0.5柿子、番茄、草莓、温室黄瓜及茄子、花卉0.2-0.34 氮肥利用率及其提高途径氮肥利用率及其提高途径4.1 氮肥利用率的概念4.2 氮肥利用率的测定方法4.3 提高氮肥利用率的途径 作物吸收的肥料N量占所施肥料中总N量的百分率称为氮肥利用率。定义:范围: 美国 3
24、0-50%日本 50%中国 30-40%（变幅9-72%）氮肥施入土壤后的去向作物吸收利用土壤残留损失4 氮肥利用率及其提高途径氮肥利用率及其提高途径4.1 氮肥利用率的概念4.2 氮肥利用率的测定方法4.3 提高氮肥利用率的途径 作物体内N（施用N肥）土壤N肥料N测定方法15N同位素法差减法 差减法差减法100%1515总量标记肥料中量作物吸收的）氮肥利用率（NN 15N同位素法同位素法 差减法差减法100%1515总量标记肥料中量作物吸收的）氮肥利用率（NN土壤N + 激发效应因为：激发效应0，（一般情况）所以：差减法利用率15N同位素法利用率4 氮肥利用率及其提高途径氮肥利用率及其提高途径4.1 氮肥利用率的概念4.2 氮肥利用率的测定方法4.3 提高氮肥利用率的途径 提高氮肥利提高氮肥利用率的途径用率的途径改进氮肥剂型改进氮肥剂型改进施氮技术改进施氮技术提高作物氮素吸提高作物氮素吸收利用能力收利用能力The End of Chapter 2
