1、 1氮氮第五章第五章 土壤与植物氮素营养及化学氮肥土壤与植物氮素营养及化学氮肥湘潭生物机电 2湘潭生物机电第一节 植物氮素营养第二节 土壤氮素营养第三节 氮肥的种类、性质和施用第四节 提高氮肥利用率的途径湘潭生物机电 41. 了解土壤氮素营养；了解土壤氮素营养；2. 掌握作物体内氮的生理功能、氮的吸收掌握作物体内氮的生理功能、氮的吸收与利用；与利用；3. 了解作物氮素营养失调的形态表现；了解作物氮素营养失调的形态表现；4. 掌握常用化学氮肥的种类、性质和施用。掌握常用化学氮肥的种类、性质和施用。教学要求教学要求湘潭生物机电 5第一节第一节 植物氮素营养植物氮素营养 一、作物体内氮素含量与分布一
2、、作物体内氮素含量与分布 植物体含氮量一般为0.35%。 豆科作物高于禾本科作物； 籽粒、叶片茎杆、根系 生育前期叶片生育后期的叶片； 氮素含量随代谢中心的转移而变化； 含氮量还受土壤供氮水平和施肥的影响； 氮在植物体中的运动性较强，在利用率在70 80%。湘潭生物机电 61）、不同作物种类含量不同）、不同作物种类含量不同 豆科植物含有丰富豆科植物含有丰富的蛋白质，含氮量也高。按干重计，大豆含氮的蛋白质，含氮量也高。按干重计，大豆含氮2.25%，紫云英含氮，紫云英含氮2.25%；而禾本科作物一般含；而禾本科作物一般含氮量较低，大多在氮量较低，大多在1%左右。同为禾本科作物，小左右。同为禾本科作
3、物，小麦麦小麦小麦水稻水稻2）、作物不同器官含量不同）、作物不同器官含量不同 一般，幼嫩器官和一般，幼嫩器官和种子中含氮量较高，而茎杆含量较低，尤其是老种子中含氮量较高，而茎杆含量较低，尤其是老熟的茎杆含量更低。如小麦子粒含氮量为熟的茎杆含量更低。如小麦子粒含氮量为2.0%-2.5%，而茎杆仅为，而茎杆仅为0.5%左右；豆科作物子粒含氮左右；豆科作物子粒含氮量为量为4.5%-5%，而茎杆仅为，而茎杆仅为1.4%。2、分布、分布湘潭生物机电 73 3）、作物不同生育时期含量不同）、作物不同生育时期含量不同 在各生在各生育期中，作物体内氮素的分布在不断变化。育期中，作物体内氮素的分布在不断变化。在
4、营养生长阶段，氮素大多集中在茎叶等幼在营养生长阶段，氮素大多集中在茎叶等幼嫩器官，当转入生殖生长时，茎叶中的氮素嫩器官，当转入生殖生长时，茎叶中的氮素就基本向子粒、果实、块根或块茎等储藏器就基本向子粒、果实、块根或块茎等储藏器官转移；成熟时，大约有官转移；成熟时，大约有70%70%的氮素已转入的氮素已转入种子、果实、块根或块茎等储藏器官。种子、果实、块根或块茎等储藏器官。如水稻，分蘖期含量高于苗期，通常在分蘖如水稻，分蘖期含量高于苗期，通常在分蘖盛期含量达到最高峰，其后。随生育期推移盛期含量达到最高峰，其后。随生育期推移而逐渐下降。而逐渐下降。湘潭生物机电 8作物体内氮素的含量和分布，明显受施
5、氮水平和施作物体内氮素的含量和分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响氮时期的影响 随施氮量增加，作物各器官中氮的随施氮量增加，作物各器官中氮的含量均有明显提高。通常是营养器官的含量变化大，含量均有明显提高。通常是营养器官的含量变化大，生殖器官则变动小，但生长后期施用氮肥，则表现生殖器官则变动小，但生长后期施用氮肥，则表现为生殖器官中的含氮量明显上升。为生殖器官中的含氮量明显上升。二、二、氮在植物生长发育中的作用氮在植物生长发育中的作用 氮对作物的重要作用不在于它在作物体内含量氮对作物的重要作用不在于它在作物体内含量多少，重要的是氮是植物体内许多重要有机化合物多少，重要的是氮是植物体内许多重要有机
6、化合物的组分，也是遗传物质的基础。的组分，也是遗传物质的基础。湘潭生物机电 91、蛋白质的重要组分（蛋白质中平均含氮、蛋白质的重要组分（蛋白质中平均含氮16%-18%）2、核酸和核蛋白质的成分、核酸和核蛋白质的成分3、叶绿素的组分元素、叶绿素的组分元素4、许多酶的组分（酶本身就是蛋白质）、许多酶的组分（酶本身就是蛋白质）氮还是一些维生素的组分，而生物碱和植物激氮还是一些维生素的组分，而生物碱和植物激素也都含有氮。素也都含有氮。 总之，氮对植物生命活动以及作物产量和品质总之，氮对植物生命活动以及作物产量和品质均有极其重要的作用。合理施用氮肥是获得作物高均有极其重要的作用。合理施用氮肥是获得作物高
7、产的有效措施。产的有效措施。湘潭生物机电 10表3-1供氮状况对马铃薯伤流液中细胞分裂素的影响（Sattelmacher等，1978）天细胞分裂素（毫微摩尔）连续供氮连续缺氮第7天起供氮0196196/342026/656117/9/1.32湘潭生物机电 11三、作物对氮的吸收利用三、作物对氮的吸收利用（一）吸收形态（一）吸收形态 大气中含氮（N2）80%。但除豆科植物外，一般植物不能吸收利用。豆科植物可以通过共生固氮，直接利用空气中的N2 根系吸收的主要是NH4+和NO3-。 可溶性有机氮：氨基酸、酰胺等湘潭生物机电 12(二二)NH4+的吸收与同化的吸收与同化 a酮戊二酸酮戊二酸 a酮戊二
8、酸酮戊二酸 谷氨酸谷氨酸 NH4+ 草酰乙酸草酰乙酸 NH3 天冬氨酸天冬氨酸 H+ 谷氨酰胺谷氨酰胺湘潭生物机电 131、氨基化作用：、氨基化作用： 氨与酮酸形成相应的氨基酸氨与酮酸形成相应的氨基酸 a酮戊二酸酮戊二酸NH3 谷氨酸谷氨酸2、转氨基作用：、转氨基作用： 一种酮酸接受的一种酮酸接受的NH3转移给另一种转移给另一种酮酸形成相应的氨基酸酮酸形成相应的氨基酸 谷氨酸草酰乙酸谷氨酸草酰乙酸 a酮戊二酸天冬氨酸酮戊二酸天冬氨酸湘潭生物机电 14 早期的研究认为：在谷氨酸脱氢酶的催化作用下，根系吸收的NH4+与a-酮戊二酸结合，形成谷氨酸是高等植物同化NH4+的主要途径。但经实验证明，上述
9、生化反应是动物同化氨的重要途径。 高等植物同化氨的主要途径是由谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合成酶催化的“谷酰胺-谷氨酸循环”来完成的。湘潭生物机电 153、酰胺化作用：、酰胺化作用：作物体内氨积累时，吸收的氨与作物体内氨积累时，吸收的氨与 氨基酸形成酰胺。氨基酸形成酰胺。 2 NH3 + 酰胺的形成可以：酰胺的形成可以： （1）解除游离）解除游离NH3过多危害过多危害 （2）起氨的储存作用）起氨的储存作用4、合成蛋白质、合成蛋白质 AA 二肽二肽 多肽多肽 蛋白质蛋白质 合成合成E天冬氨酸天冬氨酸谷氨酸谷氨酸天冬酰胺天冬酰胺谷氨酰胺谷氨酰胺 EATP湘潭生物机电 16(三三)NO3-的吸收与同化（的
10、吸收与同化（P180） NO3-是逆电化学梯度吸收、耗能，是主动吸收。是逆电化学梯度吸收、耗能，是主动吸收。 还原后方可利用：还原后方可利用： NO3- NADPH NO2- +NADP (还原型辅酶还原型辅酶II) NO2- NADPH NH4 +NADP 硝酸还原硝酸还原E Mo亚硝酸还原亚硝酸还原EFe Cu湘潭生物机电 17 NO3- 还原是在一系列酶促作用下还原是在一系列酶促作用下完成，需辅酶完成，需辅酶作为电子供体，需金属作为电子供体，需金属元素参与，这些元素的缺乏，元素参与，这些元素的缺乏， NO3-易易积累，光照、温度也影响积累，光照、温度也影响NO3-还原。还原。 NO3-还
11、原成还原成NH4+后，同化过程与后，同化过程与原吸收的原吸收的NH4+相同。相同。湘潭生物机电 18（四）植物对有机氮的吸收与同化（四）植物对有机氮的吸收与同化 1.酰胺态氮 尿素容易吸收，速率较快。在一定浓度范围内，尿素的浓度越高，植物吸收的速率越快，过量时尿素会在植物体内积累，产生中毒死亡。 尿素的同化机理有两种认识：多数学者认为，尿素进入植物细胞后，在脲酶作用下分解成氨，进一步被利用。另一种见解认为，尿素是直接被同化的，如麦类、黄瓜、马铃薯等体内几乎检测不到脲酶。 2.氨基态氮 水稻可以吸收氨基态氮，如甘氨酸、丙氨酸等。湘潭生物机电 19(五五)NH+4-N和和NO-3-N的营养特点的营
12、养特点1、NO-3-N的吸收是一个主动过程；吸收NO-3-N可是根际pH升高；NH+4-N吸收机制不清楚，吸收后，可使根际pH下降。2、水稻、茶树、甘薯和马铃薯等比较喜欢氨态氮肥外，大多数植物喜欢硝态氮。烟草喜欢铵态氮与硝态氮配合施用。3、在低温条件下（8），植物吸收铵态氮多于硝态氮；随温度升高，硝态氮的吸收逐渐增加；在高温条件下（2635），植物吸收的硝态氮多于铵态氮。4、与硝态氮相比，以铵态氮为营养时，消耗的能量少（667160焦耳/摩尔）。湘潭生物机电 20湘潭生物机电 21湘潭生物机电 22湘潭生物机电 23湘潭生物机电 24NRNO3-NH3Root amino acidsLea f
13、amino acidsSeedRootShoot opexEnergy costNO3reduction = 15 ATPNH4assimilation = 5 ATPPSIIPSIFdFdNO2-Light2e-NADPHFN R2e-TPRuBPPGACalv inCO2ADPATPCF1H+2H+2H+H2O 1/2O22H+ChloroplastStromaChloroplast lumenPQGLNGLU2-OGATPgluNH4+3GLNGLU2-OGATPgluNH4+3 3OAAM alateNADPNADPHCarbonNRNO2-NO3-CO2 湘潭生物机电 25湘潭生物机
14、电 26Observation 1: Plant Growth under Nitrate- and Ammonium-NutritionNH4+-N(5 mM)NO3-N(5 mM) NO3-N NH4+-N Shoot DM (g/plant) 4.73 a 4.00 bRoot DM (g/plant) 1.40a 0.89 bLA (cm2/plant) 573 a 380 bSLW (g/m2) 41.3 b 51.5 a湘潭生物机电 27NH4+-N(5 mM)NO3-N(5 mM)Observation 2: Leaf Parameter of Nitrate- und Ammo
15、nium Supplied Plantstotal C (%) 40.54 b 43.25 atotal N (%) 2.88 b 3.61 aChl. (mg g-1) 2.05 b 2.73 aD D13C/12C -29.9 b -30.9 aNO3-N NH4+-N湘潭生物机电 28Water uptake rate of roots under nitrate und ammonium supply in a split root system1.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5timewater uptake (ml/h per tube)NO3NH4 1.
16、01.52.02.53.03.54.04.55.05.5timewater uptake (ml/h per tube)NO3-NNH4+-N 0,000,050,100,150,200,250,30(1) NO3(2) NH4water uptake (ml/h root volume)湘潭生物机电 29表3-6植物在不同氮源下生长量的比较作物NO3-NH4+CO（NH2）2水稻10012290红顶草1004085鸭茅1003198黑麦草1003883六月禾10065144烟草1001864湘潭生物机电 30四、植物的氮素缺乏与过剩 氮素缺乏 生长过程缓慢（stunting） 叶片黄化 根冠
17、比较大 分枝分蘖少 谷类作物穗数及穗粒数减少，千粒重下降，产量降低。 缺素首先出现在老叶上湘潭生物机电 31湘潭生物机电缺氮缺氮 32缺氮湘潭生物机电 33缺氮湘潭生物机电 34湘潭生物机电 35湘潭生物机电 36湘潭生物机电 37湘潭生物机电 38植株缺氮的症状湘潭生物机电 39湘潭生物机电 40湘潭生物机电 41 左为正常的秋季苹果叶；右为缺氮的苹果叶湘潭生物机电 42 西红柿缺氮，生长矮小，茎和叶柄变硬变脆，叶片为淡绿色，偶尔为淡紫色，下部黄化。湘潭生物机电 43湘潭生物机电 44 梨树缺氮；亮黄、紫色或红色叶片湘潭生物机电 45 小麦缺氮：缺少分蘖、茎变细，发红；叶片淡绿色，老叶黄化，
18、早死脱落。湘潭生物机电 46 大麦缺氮：类似于小麦。缺少分蘖，茎变细，基部发红；叶片淡绿，老叶黄化，死亡，脱落。湘潭生物机电 47 蒜缺氮、磷：右为缺氮，生长矮小、瘦弱、叶片淡绿，叶点死亡； 左为缺磷：生长缓慢、矮小，叶片暗绿、叶点死亡。湘潭生物机电 48缺氮缺氮湘潭生物机电 49湘潭生物机电 50湘潭生物机电 51缺氮湘潭生物机电 52小麦地块由于施肥不匀造成的缺氮现象小麦地块由于施肥不匀造成的缺氮现象湘潭生物机电 53烟叶缺氮症状湘潭生物机电 54湘潭生物机电 55湘潭生物机电 56湘潭生物机电 57氮素过多氮素过多 植物枝叶茂盛，群体过大，通风透光不好，碳水化合物消耗太多，使茎杆细弱，机
19、械强度小，容易倒伏；体内可溶性氮化合物过多，容易遭受病虫害；贪青晚熟，结实率下降，产量降低；瓜果的含糖量降低，风味差，不耐贮藏，品质低；叶菜类植物中硝酸盐高，危害健康。湘潭生物机电 58 老叶萎焉、下垂、无生气，接着，下部叶片黄化、出现褐斑。湘潭生物机电 59湘潭生物机电 60湘潭生物机电 61第二节第二节 土壤中的氮土壤中的氮一、耕作土壤中的氮素来源一、耕作土壤中的氮素来源1、施入的肥料氮素2、生物固氮 非共生固氮（4.68.4公斤/公顷）和共生固氮（57600公斤/公顷）3、降水 英国洛桑为4公斤/公顷年；美国为2 32公斤/公顷年）；浙江金华为23.1公斤/公顷年4、尘埃为0.1 0.2
20、公斤/公顷年5、土壤吸附 0.025 0.1克/公顷年6、灌水：泰国为0.1公斤/公顷年7、成土母质中也有少量的氮素湘潭生物机电 62湘潭生物机电 63二、土壤中的氮素含量与形态二、土壤中的氮素含量与形态一）土壤含氮量一般为0.04 0.35%，多数在0.05 0.1%之间。 土壤含氮量与土壤有机质具有密切关系，有机质越高含氮量越高； 在自然条件下，由东到西，由北到南逐渐下降；东北黑土最高，华南、西南和青藏高原次之，黄淮地区、黄土高原最低； 在农田土壤中，含氮量还与施肥历史及施肥量有关。湘潭生物机电 64二）、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
21、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湘潭生物机电 65三）、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
22、质有机氮有机氮生物生物 固定固定湘潭生物机电 66（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：在微生物作用下，土壤中的含氮定义：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。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、转位湘潭生物机电 673. 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：温度为最适条件：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
23、壤土壤pH7，C/N25:125:14. 4. 结果结果：生成：生成NH4N（有效化）（有效化）湘潭生物机电 68（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：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对起的对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型膨胀性粘土矿物的晶型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用层间而被固定的作用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：减缓结果：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
24、固定作用 解吸作用解吸作用 释放作用释放作用湘潭生物机电 69(三）氨的挥发损失三）氨的挥发损失1. 定义：在中性或碱性条件下，土壤中的定义：在中性或碱性条件下，土壤中的NH4转转化为化为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湘潭生物机电 70 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
25、. 4. 结果：造成氮素损失（无效化）结果：造成氮素损失（无效化）湘潭生物机电 71（四）硝化作用（四）硝化作用1. 定义：土壤中的定义：土壤中的NH4 ，在微生物的作用下氧化，在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象成硝酸盐的现象2. 过程：过程：NH4O2 NO2 4H 2NO2O2 2NO3 3. 影响条件：土壤通气状况、土壤反应、影响条件：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湘潭生物机电 72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：为喜硝植物提供氮素（有效化）
26、利：为喜硝植物提供氮素（有效化）弊：淋失、发生反硝化作用（无效化）弊：淋失、发生反硝化作用（无效化）湘潭生物机电 73（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定的物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象现象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湘潭生物机电 743. 影响条件影响条件 土体的土体的C/N比、温度比、温度、 湿度、湿度、pH值值4. 结果：结果：减缓氮的供应减缓氮的供应（暂时无效化）（暂时
27、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 嫌气条件嫌气条件(硝酸还原酶硝酸还原酶)湘潭生物机电 75（七）反硝化作用（七）反硝化作用NO3 N2 、NO、NO21. 生物反硝化作用（嫌气条件下）生物反硝化作用（嫌气条件下）(1)过程：过程：NO3 NO2 N2 、N2O、NO(2)最适条件：含氮量最适条件：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湘潭生物机电 762. 化学反硝化作用（可在好气条件下进行）化学反硝化作用（可在好气条件下进行）NO2 N2
28、、N2O、NO发生条件：发生条件： NO2存在存在3. 结果：造成氮素的气态挥发损失结果：造成氮素的气态挥发损失(无效化无效化)， 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)(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，可达施入氮量的随水渗漏或流失，可达施入氮量的510结果：氮素损失结果：氮素损失(无效化无效化),并污染水体并污染水体(富营养化富营养化)湘潭生物机电 77三、土壤的供氮能力及氮的有效性三、土壤的供氮能力及氮的有效性有效氮：能被当季作物利用的氮素，包括有效氮：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
29、分解的有机氮 旱地：全氮、碱解氮、旱地：全氮、碱解氮、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：全氮、碱解氮、铵态氮稻田：全氮、碱解氮、铵态氮全氮全氮 土壤供氮潜力土壤供氮潜力无机氮无机氮 土壤供氮强度土壤供氮强度湘潭生物机电 78小结：土壤有效氮增加和减少的途径小结：土壤有效氮增加和减少的途径增加途径增加途径施肥施肥(有机肥、化肥有机肥、化肥)氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用(喜硝作物喜硝作物)生物固氮生物固氮雷电降雨雷电降雨减少途径减少途径植物吸收带走植物吸收带走氨的挥发损失氨的挥发损失硝化作用硝化作用(喜铵作物喜铵作物)反硝化作用反硝化作用硝酸盐淋失硝酸盐淋失生物和吸
30、附固定生物和吸附固定(暂时暂时)化学氮肥的当季利用率：化学氮肥的当季利用率：20205050湘潭生物机电 79湘潭生物机电 80影响氮素淋失的因素降雨量或灌水量土壤质地地表植被施肥量湘潭生物机电 81表3-11水田用水和排水中氮的收支（增岛，1974）项目氮素（N公斤/公顷）全氮铵态氮硝态氮灌溉水雨水合计20.01.421.47.60.78.39.10.89.9暗沟排水地表排水合计3.60.54.10.60.20.82.50.22.7湘潭生物机电 82表3-12土壤种质地与氮素淋溶的关系（Vomel，19651966）土壤质地每年淋溶量（公斤/公顷）砂土12 52砂质壤土0 27壤土9 44黏
31、土5 44湘潭生物机电 83表3-13 氮素淋溶量与栽培制度的关系（N公斤/公顷）（Low 和Armitage，1970）年份三叶草草地休闲1952/1953271.81141953/1954261.31131954/1955*603.91051955/1956*1312.041湘潭生物机电 84表3-14 地壳中的氮素平衡（Werner，1980）氮素的来源与损失数量（N109Kg/年）工业生产的氮+46生物固定的氮+100200降雨中的氨+140降雨中的NO3-和NO2-+60反硝化作用-200 300氨的挥发-165湘潭生物机电 85中国每公顷施氮量图湘潭生物机电 86第三节第三节 氮肥
32、的种类、性质与施用氮肥的种类、性质与施用 一、氮肥的分类一、氮肥的分类 铵（氨）态氮肥：液铵、氨水 、碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵 硝态-硝铵态氮肥：硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾 酰胺态氮肥：尿素 氰氨态氮肥：石灰氮 氮溶液：有压氮溶液、无压氮溶液湘潭生物机电 87二、常用氮肥的性质、转化与施用二、常用氮肥的性质、转化与施用 1、液氨（NH3） 性质：含氮82%，比重0.617，沸点-33，冰点-77.8 （111.5大气压下） 在土壤的性质：施肥点周围的氨浓度大10002000ppm，pH高达99.5，NO2-上升到100 200ppm；土壤微生物群体下降数周； 高浓度的NH4+、NH3和NO2-等种
33、子发芽和幼苗生长不利。湘潭生物机电 88 施用：基肥深施3-4寸以下，距离植株15厘米以上。 注意事项：要用耐压的容器贮存、运输，用特殊的施肥机械直接注射到土壤深处，不能与种子、植株、牲畜及人的皮肤等直接接触。湘潭生物机电 89液氨施肥系统湘潭生物机电 90液氨施肥系统湘潭生物机电 91 2、氨水（NH3nH2O） 性质：含氮量15 18%；无色或淡黄色液体，浓氨水的pH=11.2，稀释500倍时为10.1；具有很强的腐蚀性性和挥发性；对铜、铝、铁等金属有强烈的腐蚀作用，对水泥、石器、陶器、松木、橡胶、薄膜等腐蚀性较小。因此贮存、运输和施用中要防止挥发、灼伤等。湘潭生物机电 92 在土壤中的转
34、化：氨气一部分为土壤所吸附，或转化成HN4OH后，被吸附。在酸性土壤上可中和一部分酸，在石灰性土壤上可使土壤pH暂时上升，但随着硝化和吸收， pH恢复正常。 施用：作基肥和追肥。作追肥时，应将氨水施在距植株3 6厘米土层下，或稀释50 100倍泼施，或随灌溉水 施入。湘潭生物机电 93 3、氮溶液 氮溶液就是将液氨、氨水、硝酸铵、尿素等按一定比例配置的液体肥料。分“低压氮溶液”和“无压氮溶液”两种。 命名规则：总氮（氨氮%-硝酸氨氮%-尿素氮%）。 注意： 管道化运输，或肥灌时，应注意盐析温度。 低压氮溶液要用耐压容器贮藏、施用。湘潭生物机电 944、碳酸氢铵、碳酸氢铵(NH4HCO3) 性质
35、：白色粉末状结晶，含氮16.517.5%，溶解性较差，20时为20。干燥，阴凉（20 以下）环境下，比较稳定。在潮湿，高温环境下，易分解：湘潭生物机电 95 施用：适宜于作基肥和追肥，不能做种肥； 由于碳酸氢铵具有较强的挥发性，因此，要深施盖土，防止挥发，一般深度为10厘米左右。 注意事项： 应贮藏在阴凉干燥，密封的袋子或容器中。湘潭生物机电 965、硫酸铵(NH4)2SO4 性质：白色结晶，溶解度较大，20时为75克；理化性质良好，常温常压条件下稳定，只有在235高温下，才分解放出氨气： 遇到碱性物质也会分解放出氨气。因此，硫酸铵应避免与石灰、草木灰和碱性农药等碱性物质存放在一起。42323
36、54242)(SOHNHSONHC。湘潭生物机电 97表3-16 中性土壤施用硫酸铵22年对土壤pH值和Ca2+含量的影响（Russel，1961）处理pH值交换性钙（m.e/100g土）无氮6.34.34112公斤氮/公顷5.43.50225公斤氮/公顷4.93.24湘潭生物机电 98施用 硫酸铵可做基肥、种肥和追肥； 尤其适宜于拌种，但应该干拌，不能加水； 在酸性土壤上应配合施用石灰，或有机肥来，防止土壤酸化；在盐基饱和度小，而且降雨比较多的土壤上，要注意钙的流失；在水田施用时，要注意排水晒田，防止硫化氢的毒害。湘潭生物机电 996、氯化铵（NH4CI） 性质：白色结晶，含氮量2425%，
37、溶解度较大，吸湿性较硫酸铵大，理化性质较好，贮藏、运输方便；在340以上时，才会分解，但遇到碱性物质也会分解，放出氨气；当空气湿度达到78%时，易吸湿结块，应注意防潮。湘潭生物机电 100在土壤中的转化： 与硫酸铵类似。由于氯化钙比硫酸钙的溶解度要大的多，因此，氯化铵引起的土壤钙流失和pH下降比硫酸铵严重；由于氯离子具有抑制硝化的作用，氯化铵的硝化作用没有硫酸铵快。湘潭生物机电 101施用施用 可做基肥和追肥，不适宜于做种肥，也不适宜做秧田肥； 氯化铵不宜在烟草、甜菜、甘蔗、马铃薯、柑橘、葡萄和茶树等“忌氯”作物上施用，除非这些作物生长的土壤缺氯；如果要施用应提前施用。 但是猕猴桃是一种需要氯
38、比较多的果树，应提倡施用含氯肥料。 在盐碱地、低洼地最好不要施用氯化钾；酸性土壤施用氯化钾应与石灰或有机肥配合施用。湘潭生物机电 1027、硝酸铵、硝酸铵NH4NO3 性质：白色结晶，含氮3435%，NH4+-N、NO3-N各半。溶解度大，20时，溶解度达188克。吸湿性强。20 的吸湿临界值为66.9%；易结块。硝铵具有助燃性和爆炸性。在高温下，硝酸铵分解，体积急剧增加，引起爆炸。2243422240034222300343318534224422ONONHNONHNOOHNONHNOHNONONHHNONHNONHAIMgCuCrCCC等、。湘潭生物机电 103在土壤中的转化在土壤中的转化
39、 硝铵施入土壤后，水解产生的NH4+-N、NO3-N均可被作物吸收利用，因此对土壤不会产生大的影响。但是NO3-N在水田易发生反硝化，或流失。 施用 一般做追肥，少量多次施用，在旱地可做基肥，但不宜做种肥。 最适宜于在烟草等经济作物上施用。湘潭生物机电 1048、尿素（、尿素（CO(NH2)2) 性质： 白色结晶，含氮46%，有一定的吸湿性，当相对湿度超过89%，温度高于20时，吸湿性很快增加，因此贮藏过程中要防潮。溶解性较强，20 时，溶解度为110克。在常温常压下稳定。当温度超过135 时，会生成缩二脲。缩二脲含量超过2%，会影响种子萌发和植株生长。因此尿素中的缩二脲含量不能超过1%，用做
40、叶面肥时，不能超过0.5%。湘潭生物机电 105 尿素在土壤中的转化： 在土壤中，经土壤脲酶、微生物等作用下，水解形成碳酸铵，碳酸铵进一步转化为碳酸氢铵。 尽管尿素在水解前，可被土壤胶体以氢键的方式吸附，但是它吸附远远小于土壤对铵态氮的吸附。OHNHHCONHOHCONHCONHOHNHCO43423243242222)( ）（）（脲酶湘潭生物机电 106施用 尿素可做基肥和追肥； 尿素适宜任何作物与土壤。由于施入土壤后水解产生大量的氢氧化铵和碳酸氢铵，使得施肥点周围的pH值升高，易造成氨挥发，因此要深施盖土。 尿素含氮量高，因此一次施肥量不宜过多，一般每亩追肥不要超过7.5公斤。土壤追肥肥效
41、较缓，应提前45天施用。 尿素最适宜做根外追肥 因为尿素为小分子有机物，容易扩散进入叶细胞；在细胞内的电离度小，对植物茎叶的损伤小，质壁分离现象叶少。另外，吸湿性较强，能在叶面上保持较长的湿润时间，有利于吸收。湘潭生物机电 107表3-18土壤pH值对面施尿素时NH3挥发的影响（J. W Rnst等，1960）施肥前土壤pH施肥后10天NH3挥发的氮占施入氮的%5.095.5136.0196.5277.0387.552湘潭生物机电 108表3-19 某些作物叶面喷施尿素的浓度作物种类尿素喷施浓度（%）稻、麦、禾本科牧草2.0黄瓜1.01.5萝卜、白菜、菠菜、甘蓝1.0西瓜、茄子、甘薯、马铃薯、
42、花生、柑橘1.0茶、桑、苹果、梨、葡萄0.51.0柿子、番茄、草莓、温室黄瓜、茄子和花卉0.2 0.3湘潭生物机电 1099、长效氮肥1）特点： 养分释放速度慢，肥效长久，可满足整个生长期需要； 可一次大量施用，减少施肥次数，施肥成本低。2）种类 合成长效氮肥：以尿素为基体与醛反应形成的低水溶性聚合物，只有经化学或生物化学作用才能逐渐分解，供作物吸收利用。 种类有：脲甲醛、脲乙醛、脲异丁醛、草酰胺等。湘潭生物机电 110 包膜肥料：在速效氮肥颗粒外面包裹一层惰性膜状物质，延缓氮素释放速度。 种类有：硫衣尿素、长效碳铵、涂层尿素等。 控释肥料：在包膜肥料的基础上，改进包膜技术，人为控制养分释放速
43、度，使之与作物吸肥速度相一致。湘潭生物机电 111膜内各种养分通过膜孔释放膜内各种养分通过膜孔释放湘潭生物机电 112养分释放与植物需求基本一致养分释放与植物需求基本一致湘潭生物机电 113日本在水稻上应用控释肥面积占 20 %湘潭生物机电 114“接触施肥接触施肥” 氮肥利用率氮肥利用率 80 %湘潭生物机电 115第四节第四节 提高氮肥利用率的途径提高氮肥利用率的途径一、氮肥利用率的测定 氮肥利用率是指作物对氮肥中氮素吸收利用的数量占施用氮肥总量的百分率。原子百分超；为标记肥料的为肥料含氮量；标记肥料的总量；为的原子百分超；为植株）；为植株含氮量（为植株干重；其中：）（所施氮肥总量无氮肥区
44、作物吸氮量施氮肥区作物吸氮量氮肥利用率NACNWNACWACWACWP152215215111222111%100%100湘潭生物机电 116表3-20田间试验中氮肥当季利用率（朱兆良，1992）作物氮肥品种数据数变幅平均值（%）水稻尿素125226238碳铵1822 3933大麦、小麦、元麦尿素589 7241碳铵2816 3830湘潭生物机电 117二、提高氮肥利用率 的途径1、根据土壤、作物肥料等特性合理分配和施用氮肥2、合理调控氮肥施用量3、氮肥与其它肥料（有机肥、磷、钾肥和微肥）配合施用4、提高氮肥施用技术（氮肥深施、水肥综合管理、合理的施肥时期等）5、合理施用氮肥增效剂、如硝化抑制
45、剂、脲酶抑制剂等湘潭生物机电 118表3-21 尿素的增产效果与施肥量的关系（张绍林，朱兆良等，1988）施用量（KgN/ha）产量（kg/ha）增产量（kg/kgN）氮肥利用率（%）稻谷偏生产率（kg/kg多吸收N）0517546.5589515.634.745.093625511.733.934.5138655510.131.432.2184.566307.928.627.6229.564355.524.222.7湘潭生物机电 119表3-22氮、磷肥配施的增产效果（据李光锐，1985）处理产量（kg/亩）增产量（kg/kg）CK89.4/N1596.70.49P2O5 7.5140.71
46、.44N15+P2O5 7.5261.37.64湘潭生物机电 120表3-23氮肥不同追施方法的增产效果（kg/kgN）（林葆、金继运，1991，华北5省、市，19941996）处理小麦（n=76）玉米（n=34）碳铵表施6.617.60碳铵深施12.813.2尿素表施4.5510.3尿素深施12.613.7湘潭生物机电 121表3-24 水稻碳铵粒肥深施的利用率（Li和Chen，1980）处理利用率（%）数据数范围平均值标准差粉肥表施1610.831.222.36.0粉肥深施517.6 50.337.411.1粒肥深施6厘米640.5 78.864.816.6湘潭生物机电 122表3-25水
47、稻不同生育时期施用的氮肥去向（陈业荣、朱兆良，1982；俞金洲等，1984）土壤施肥方法施肥时期水稻吸收土壤残留损失占施入氮的%石灰性潮土（江苏淮安）尿素表施基肥穗分化期226630124826非石灰性水稻土（南京）尿素表施基肥穗分化28651955330非石灰性水稻土（浙江金华）尿素表施基肥穗分化405516174428非石灰性水稻土（江苏无锡）硫酸铵表施基肥545269221210243620分蘖初期穗分化期湘潭生物机电 123表表3-26 旱作上硝化抑制剂对化肥氮去向的影响旱作上硝化抑制剂对化肥氮去向的影响(15N盆栽试验盆栽试验)作物基肥处理作物回收土壤残留损失文献春小麦-谷子硫铵对照
48、NitrapyrinASU66.765.160.820.224.820.411.19.29.3王福均等，1981油菜硫铵对照ASU58.763.811.15.930.330.2张勤增等，1984碳铵对照ASU55.959.19.310.234.730.7湘潭生物机电 124复习思考题复习思考题1、简述氮素在作物体内的生理功能及其变化规律。2、作物吸收氮素的主要形态；NH4+和NO3-在植物体内同化途径有何不同？3、影响作物体内NO3-累积的主要因素有哪些？4、作物氮素缺乏与过剩对作物生长有何影响？湘潭生物机电 1255、影响土壤硝化作用的主要因素有那些？在什么情况下容易造成NO2-的的累积？6、为什么硫酸铵和氯化铵不能长期大量单独施用？7、液体肥料有何优缺点？8、长效氮肥或缓效氮肥有何优缺点，推广中存在什么问题？P2001 2 5湘潭生物机电 1269、氮肥的合理施用与环境保护之间有何关系？10、提高氮肥利用率的主要技术措施有那些？11、为什么说铵态氮肥深施是提高氮肥利用率的影响关键措施？12、名词解释：硝化作用、矿化作用、氨化作用、反硝化作用、氮溶液湘潭生物机电
