土壤的氮素營養(yǎng).ppt

7.1 土壤的氮素營養(yǎng),7.1.1土壤中氮的含量和形態(tài),耕地土壤全N：0.4-3.8g/kg，平均1.3g/kg,自然土壤（未受侵蝕）全N含量為：0.4-7.5g/kg，平均為2.9g/kg,一、土壤氮素的含量,我國自然植被下土壤表層的全N含量，從東向西，全氮含量沿黑土黑鈣土棕鈣灰鈣土漠境土的順序逐漸減少。,二、土壤N素的形態(tài),無機態(tài)氮（全N含量1-10%左右 ）,有機態(tài)氮（占全N含量90%以上 ）,土壤氮素,銨態(tài)氮,硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮,溶解態(tài)銨,交換性銨,固定態(tài)銨,有機氮一般不能被植物直接吸收利用，必須經過礦化作用分解成無機態(tài)N，才能被植物吸收利用,7.1.2土壤氮素的轉化,一、N素的礦化與生物固持作用,1、有機態(tài)N的礦化,N素的礦化是指土壤中有機態(tài)N在微生物的作用下分解釋放出銨或氨的過程。,有機態(tài)N的礦化大體上可分為兩個階段,N素的生物固持作用是指土壤中的微生物同化無機態(tài)氮并將其轉化為細胞體有機態(tài)氮的過程,（2）氨化階段（氨化作用）,（1）氨基化階段（氨基化作用）,復雜的含N有機化合物（蛋白質、核酸、氨基糖及其多聚體等）在微生物酶的作用下，逐化分解成簡單的氨基化合物,氨基化合物在氨化細菌的作用下，通過氧化、還原、水解等多種方式的作用生成氨。,通氣良好時氧化脫出氨,嫌氣條件下還原脫出氨,一般可水解脫氨,有機態(tài)氮的礦化是在多種微生物作用下完成的,2、N素的生物固持,土壤中的微生物同化無機態(tài)N，將其轉化為細胞體中有機態(tài)N。,二、銨的粘土礦物固定與釋放,銨的固定：銨被土壤中的粘土礦物所吸持而形成非交換性銨的過程。,銨的釋放：土壤中粘土礦物所吸持的非交換性銨轉化成交換性銨，甚至水溶性銨的過程。,1、粘土礦物對銨的固定,粘土礦物中固定銨的主要是2：l型粘土礦物,影響土壤對NH4+固定的因素：,（1）粘土礦物的種類、數(shù)量,（2）土壤質地,蛭石蒙脫石，伊利石的固銨能力取決于風化程度和K+的飽和度。,粘粒和細粉砂含量越高的土壤固銨能力越強。,（3）pH,土壤固銨的能力一般隨pH升高而增大,（4）溶液中NH4+的濃度,土壤對NH4+的固定量一般隨溶液中NH4+的濃度增加而增大。,（5）伴隨離子,K+的存在會抑制粘土礦物對NH4+的固定,2、土壤固定態(tài)銨的釋放,一般認為：土壤中固定態(tài)銨與交換性銨處在相互轉化的動態(tài)平衡中。,三、硝化作用,土壤中的銨或氨，在有氧的條件下，經亞硝化細菌和硝化細菌的作用氧化為硝酸鹽的過程稱硝化作用。,影響硝化作用的條件 ：,1、土壤通氣,一般在田間持水量的50-60%時，硝化作用最旺盛。,2、土壤反應,土壤pH與硝化作用具有很好的相關性,3、土壤溫度,一般來講硝化作用最適宜的土溫20-25,4、施肥,5、根系,四、反硝化作用,指硝酸鹽、亞硝酸鹽被還原為氣態(tài)氮的過程。,反硝化作用有兩種機制：微生物機制和化學機制。,1、微生物機制,由反硝化細菌所引起的反硝化作用，它是土壤中反硝化作用的主要形式。,2、化學機制,硝酸鹽在一定條件下所進行的純化學分解過程，反硝化的產物主要是分子態(tài)氮（N2）、一氧化氮（NO），它不是反硝化作用的主要形式。,影響反硝化作用的條件：,（1）通氣條件,嫌氣條件下，會產生反硝化作用,（2）土壤中有機物質,土壤中易分解的有機物質含量高，會促進反硝化作用,（3）溫度,（4）pH,（5）土壤中NO3-的含量,五、銨的吸附與解吸,銨的吸附：土壤溶液中的NH4+被土壤顆粒所吸附的過程。,銨的解吸：土壤固相表面吸附的NH4+由土壤固相進入液相的過程,銨的吸附與解吸是NH4+在土壤固相與液相之間存在的一種動態(tài)平衡。,六、銨-氨平衡與氨揮發(fā),7.2 植物的N素營養(yǎng),7.2.1 植物體內N素的含量和分布,1、除C H O外，N是作物體內含量較多的元素，在作物體內的總含量為0.35。,2、不同的植物含N量不同。含N量最多的是豆科作物和豆科綠肥作物。,3、不同器官含N量不同：對同一作物來講，幼嫩器官及種子含量高；葉子高于莖、桿、根。,4、生長時期不同，N在植物體內的分布不同。,7.2.2 氮的生理功能,1、N是組成蛋白質和核酸的重要組成元素,2、葉綠素的重要組分,3、N是酶、多種維生素及其它一些有機化合物的組分,7.2.3植物對N素的吸收利用,大氣中含氮（N2）80%。但除豆科植物外，一般植物不能吸收利用。根系吸收的主要是NH4+和NO3-。,植物吸收NH4+-N和NO3-N后，需要在植物體內進一步同化為氨基酸，最后合成蛋白質,NH4+-N可在植物體內直接同化為氨基酸,NO3-N不能直接同化為氨基酸，需要先還原為銨態(tài)氮，才能進一步同化為氨基酸。,一、銨態(tài)氮的同化,1、植物吸收的銨態(tài)氮與呼吸作用產生的各種酮酸作用，形成氨基酸。,2、氨基酸的形成還可通過轉氮基作用，由一種氨基酸變成另外一種氨基酸,3、當供N充足時，氨還能在酰胺合成酶的作用下，與氨基酸進一步化合形成酰胺。,植物體內不是所有的氨基酸都能形成酰胺，只有Glu和Asp能形成相應的酰胺。,酰胺的形成在植物體內有很重要的意義,其次，能消除植物體內游離氨的毒害作用，是解除氨毒的一種形式。,它是植物體內氨的一種貯藏形式,二、植物對NO3-N的同化,催化第一步反應的是硝酸還原酶，它是一種鉬金屬黃素蛋白，它是以FAD作為輔酶，以Mo作為活化劑，在這一個反應中電子供體是NADPH或NADH。,催化第二步反應的是亞硝酸還原酶，在這一個反應中以還原態(tài)的鐵氧還蛋白作為電子供體，把電子傳遞給NO2-,將NO2-還原為NH4+。,將NO3-N還原為NH4+-N，形成的銨再與呼吸作用中產生的各種酮酸作用形成氨基酸，進一步合成蛋白質。,7.2.4 N素不足或過多對植物生長發(fā)育的影響,一、缺N,1、植株矮小、生長緩慢，葉片數(shù)少、葉片??；,2、葉綠素含量低、葉片呈黃綠色，嚴重時葉片變黃；,3、老葉先黃（N移動性大，缺N時，下部葉片先變黃，干旱時是整株變黃。）,西芹缺氮,二、N素供應過多,1、降低植物的抗逆性,2、貪青晚熟、粒不飽滿,3、降低某些農產品的品質,水稻田氮肥過多群體太大遇風倒伏,氮肥品種很多，大致可分為銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥、硝銨態(tài)氮肥、酰胺態(tài)氮、和氰氨態(tài)氮肥等。,7.3 氮肥的種類、性質及施用,7.3.1 銨態(tài)氮肥性質及施用,銨態(tài)氮肥共性：,（4）在通氣良好時，會通過硝化作用轉化為NO3-N。,（1）都易溶于水，是速效性N肥，作物容易吸收利用。,（2）NH4+易被土壤膠體所吸附，移動性不大，不易流失。,（3）堿性條件下會有氨的揮發(fā)損失。,1、硫酸銨和氯化銨,（1）兩種肥料都是白色結晶，都有吸濕性，結塊性，但吸濕性NH4Cl(NH4)2SO4,（2）有效養(yǎng)分含量NH4Cl(NH4)2SO4,（3）兩種肥料都是化學中性，生理酸性肥料。,（4）NH4Cl和(NH4)2SO4都能通過硝化作用使NH4+-N轉化為NO3N。,（5） (NH4)2SO4可做基肥、種肥、追肥，但NH4Cl不宜做種肥和在秧田上施用,（6）忌氯作物不宜施NH4Cl,2、碳酸氫銨,（1）理化性質,NH4HCO3含N量17%左右，很容易分解，引起氮的揮發(fā)損失,白色粉末、易吸濕、結塊，水溶液中呈堿性反應pH8.2-8.4。,（2）在土壤中的轉化及對土壤的影響,在一般用量條件下， NH4HCO3對土壤的酸堿性沒有太大影響。,（3）施用,NH4HCO3宜做基肥和追肥，不宜做種肥或在秧田上施用。,施用原則：,避開高溫季節(jié)和高溫時期施用。,不離土、不離水、先肥土、后肥苗的原則；,7.3.2 硝態(tài)氮肥和硝銨氮肥的性質及施用,共同特點：,（4）大多數(shù)有很強的助燃性和爆炸性，在貯存運輸中要注意安全。,（1）易溶于水，是速效性氮肥，吸濕性強，易結塊。,（2）NO3-不易被土壤膠體吸附，易流失。,（3）在水田中易通過反硝化作用而造成N素的損失。,1、硝酸銨,（1）理化性質,NH4NO3是白色晶體，含N33-34%，因含有雜質而略帶黃色，易溶于水,NH4NO3具有很強的吸濕性，易結塊。,NH4NO3具有很強的助燃性、爆炸性。,（2）在土壤中的轉化以及對土壤的影響,NH4+可被土壤或作物吸收,NO3-可被作物吸收，也可隨水流失,無副成分殘留,（3）施用,一般認為NH4NO3不宜在水田上施用，主要在旱地上施用。,不宜做基肥施用,也不宜做種肥施用,最適宜做追肥施用,不宜與有機肥料混合堆漚,2、硝酸鈉、硝酸鈣,（1）都是生理堿性肥料，都適宜施用在酸性土壤上，尤其是Ca(NO3)2更適宜施用在缺Ca的酸性土壤上。,（2）不宜在水田上施用，最好施用在旱地上。,（3）NaNO3最適宜施用在喜鈉的作用上，比如甜菜，蘿卜。,（4）都不宜與有機肥料混合堆漚，以免引起反硝化損失。,7.3.3 酰胺胺態(tài)氮肥的性質及施用,尿素：CO(NH2)2,1、理化性質,（1）白色結晶，易溶于水,（2）干燥時具有良好的物理性狀，但在高溫、高濕條件下易潮解,（3）尿素本身不含縮二脲，但在生產過程中會產生縮二脲,2、尿素施入土壤中的轉化,CO(NH2)2在土壤中脲酶的作用下水解轉化為(NH4)2CO3,在一般用量條件下尿素對土壤酸堿反應影響不大,3、施用,尿素可做基肥和追肥，不宜做種肥和在秧田上施用。但尿素不管是做基肥還是做追肥施用，都要求深追覆土以減少氨的揮發(fā)損失 。,尿素特別適宜做根外追肥施用：,尿素是中性有機物，電離度小，對植物莖葉損傷小。,尿素是水溶性的，分子體積小，容易透過細胞膜，有吸濕性，易被葉片吸收。,素擴散性大，易吸收。,尿素進入葉片后，引起質壁分離的現(xiàn)象少。,尿素作根外追肥時濃度一般在0.5-2%，但是要求肥料中縮二脲的含量不能超過0.5%，以免傷害葉片。,7.4 氮肥的合理分配與施用,7.4.1 氮肥的合理分配,一、土壤條件,首先，需要考慮的是土壤的酸堿性,其次：需要考慮土壤肥力，地力高少施，地力差多施。,二、作物營養(yǎng)特性,1.不同的作物對N素的需要量不同。,2.不同的作物對不同的氮肥品種的肥效不同,3.不同的作物品種耐肥能力不同,4.作物不同的生育期對N素的需要量不同,三、氮肥的品種與特性,銨態(tài)氮肥會通過氨的揮發(fā)而造成N素的損失，應做基肥深施覆土，以減少氨的揮發(fā)；,硝態(tài)氮肥會有NO3-的淋洗損失和反硝化脫氮損失，應避免在水田上施用，盡量施用在旱地上，而且要注意少量多次原則，尤其是多雨地區(qū)和砂質土壤。,7.4.2 氮肥施用量的確定,一、田間試驗法,通過在田間設置多點、多次的施N處理，統(tǒng)計出肥料與產量之間的效應曲線，根據(jù)肥料效應函數(shù)，用邊際分析方法，計算出最佳經濟施肥量。,二、養(yǎng)分平衡法,Nf獲得一定產量水平氮肥用量，以純N計。,Np為達到一定目標，作物需N量，即產量乘以每生產單 位籽粒的需N量。,Ns生長期土壤供N量,Ef 氮肥肥料利用率,氮肥肥料利用率求法：,Nh：施氮區(qū)N的收獲量； N0：無氮區(qū)N的收獲量； Na：施氮量。,7.4.3 提高氮肥的利用率,一、提高N肥利用率應遵循的基本原則,1、盡量避免表層土壤中無機態(tài)氮的累積,2、針對氮素損失的主要機制采取相應的對策,3、提高作物對N素的吸收利用,二、減少氮素損失，提高氮肥利用率的措施,1、氨態(tài)氮肥和尿素的深施,（1）深施覆土能增加土壤對NH4+吸附固持，減少氨的揮發(fā)損失以及地表逕流損失。,（2）深施覆土后能減弱硝化作用，從而減少反硝化損失。,（3）深施能促進根系的生長，促進根系深扎，擴大了植物吸收養(yǎng)分的面積。,2、氮肥與其它肥料配合施用,氮肥與有機肥配合施用,氮肥與磷鉀肥配合施用,3、尿素配合施用脲酶抑制劑,4、銨態(tài)氮肥、尿素配合施用氮肥增效劑,5、發(fā)展緩效N肥,復習思考題,1. 土壤中的各種氮素形態(tài)對植物的有效性如何？,2. 在土壤氮素的轉化途徑中，氮素有效化和無效化的途徑分別有哪些？,3.有效氮、速效氮、堿解氮有何區(qū)別？,4.影響氨化作用、硝化作用、反硝化作用的條件分別有哪些？它們是如何產生影響