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1、第四节 施肥的基本原理1.养分归还学说养分归还学说2.最小养分律最小养分律3.报酬递减律报酬递减律4.因子综合作用律因子综合作用律植物矿物质营养学说植物矿物质营养学说土壤中土壤中矿物质矿物质是一切绿色植物唯一的养料是一切绿色植物唯一的养料意义：意义：意义：意义：理论上理论上理论上理论上，A.A.否定了当时流行的否定了当时流行的否定了当时流行的否定了当时流行的“腐殖质学说腐殖质学说腐殖质学说腐殖质学说”，说明了植物营养的本质；，说明了植物营养的本质；，说明了植物营养的本质；，说明了植物营养的本质；B.B.是植物营养学新旧时代的分界线和转折点是植物营养学新旧时代的分界线和转折点是植物营养学新旧时代
2、的分界线和转折点是植物营养学新旧时代的分界线和转折点；C.C.使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机肥料转变有了坚实的基础肥料转变有了坚实的基础肥料转变有了坚实的基础肥料转变有了坚实的基础 实践上实践上实践上实践上，促进了化肥工业的创立和发展；推促进了化肥工业的创立和发展；推促进了化肥工业的创立和发展；推促进了化肥工业的创立和发展；推动了农业生产的发展。动了农业生产的发展。动了农业生产的发展。动了农业生产的发展。施肥原理施肥原理养分归还学说养分归还学说为恢复
3、地力和提高作物为恢复地力和提高作物单产，通过施肥把作物单产，通过施肥把作物从土壤中摄取并随收获从土壤中摄取并随收获物而移走的那些养分归物而移走的那些养分归还给土壤的学说。还给土壤的学说。Justus Liebig不同植物的营养元素归还比例不同植物的营养元素归还比例归还程度归还程度归还程度归还程度归还比例归还比例归还比例归还比例/%/%需要归还的营养需要归还的营养需要归还的营养需要归还的营养元素元素元素元素补充要求补充要求补充要求补充要求低度归还低度归还低度归还低度归还103030铁、锰铁、锰铁、锰铁、锰依情况而依情况而依情况而依情况而定定定定意义：意义：对对恢复和维持恢复和维持土壤肥力有积极作
4、用土壤肥力有积极作用养分归还方式：养分归还方式：有机肥料有机肥料；无机肥料无机肥料。配合施配合施用用则可取长补短，增进肥效，是农业可持续发展则可取长补短，增进肥效，是农业可持续发展的正确之路。的正确之路。最小养分律（木桶理论）最小养分律（木桶理论）植物产量受土壤中某一植物产量受土壤中某一相对含量最小相对含量最小的有效性的有效性因子制约的规律。因子制约的规律。最小养分会最小养分会随条件变化而变随条件变化而变化化最小养分随条件而变化的示意图最小养分随条件而变化的示意图意义：意义：指出作物产量与养分供应上的矛盾，指出作物产量与养分供应上的矛盾，表明施肥要有表明施肥要有针对性针对性，应合理施肥。，应合
5、理施肥。报酬递减律报酬递减律在其它生产条件相在其它生产条件相对稳定的前提下，对稳定的前提下，随施肥量的增加而随施肥量的增加而单位肥料的作物增单位肥料的作物增产量却呈递减的趋产量却呈递减的趋势势。施肥量与边际产量的关系施肥量与边际产量的关系Y=b0+b1x+b2x2综合因子作用律综合因子作用律1.作物丰产是光照、温、水、养分、空气作物丰产是光照、温、水、养分、空气等综合作用的结果；等综合作用的结果；2.利用因子间的交互效应提高肥效是因子利用因子间的交互效应提高肥效是因子综合作用律的特点；综合作用律的特点；意义：施肥只是综合因子中起重要作用的意义：施肥只是综合因子中起重要作用的一项技术措施；把任一
6、因子孤立起来是不一项技术措施；把任一因子孤立起来是不对的；施肥与灌溉结合、施肥与良种结合对的；施肥与灌溉结合、施肥与良种结合以及营养元素的配合等已成为不增加施肥以及营养元素的配合等已成为不增加施肥量也能增产的有效途径量也能增产的有效途径施 肥 土壤施肥土壤施肥根外施肥根外施肥植植 物物 土土 壤壤 肥肥 料料 肥料种类的确定肥料种类的确定施肥量确定施肥量确定施肥时间施肥时间施肥方法施肥方法肥料分类和种类肥料分类和种类按组分分：有机肥和无机肥（矿质肥）按来源分：农家肥和商品肥按主要作用分：直接肥和间接肥按肥效快慢分：速效肥和迟效肥有机肥料：养分释放速度慢，肥效长，提高土有机肥料：养分释放速度慢，
7、肥效长，提高土壤肥力壤肥力“中药中药”；化学肥料：无机肥料；养分释放速度快，肥效化学肥料：无机肥料；养分释放速度快，肥效短，直接吸收短，直接吸收 “西药西药”；施肥技术施肥技术（一）确定施肥量的方法（一）确定施肥量的方法影响施肥量的因素：作物种类及品种、影响施肥量的因素：作物种类及品种、产量水平、土壤肥力状况、肥料种类、施肥产量水平、土壤肥力状况、肥料种类、施肥时期以及气候条件等时期以及气候条件等1.定性的丰产指标法定性的丰产指标法简单易行，但比较粗糙简单易行，但比较粗糙2.肥料效应函数法：通过试验拟合肥料效应肥料效应函数法：通过试验拟合肥料效应方程，计算施肥量方程，计算施肥量方法较复杂，不易
8、掌握方法较复杂，不易掌握3.目标产量法：目标产量法：以实现作物目标产量所需以实现作物目标产量所需养分量与土壤供应养分量的差额作为确定养分量与土壤供应养分量的差额作为确定施肥量的依据，以达到养分收支平衡，所施肥量的依据，以达到养分收支平衡，所以，又称为养分平衡法。以，又称为养分平衡法。计算公式：计算公式：式中：式中：F：施肥量施肥量(千克千克/公顷公顷)；Y：目标产量目标产量(千克千克/公顷公顷)；C：单位产量的养单位产量的养分吸收量分吸收量(千克千克)；S：土壤供应养分量土壤供应养分量(千千克克/公顷公顷)；N：所施肥料中的养分含量所施肥料中的养分含量()；E：肥料当季利用率肥料当季利用率()
9、。F=(YC)-S-S N E E施肥方法施肥方法1.传统施肥方法传统施肥方法特点：把肥料施入土壤，补给作物最缺特点：把肥料施入土壤，补给作物最缺的养分，通常是土壤缺什么养分就施什么肥的养分，通常是土壤缺什么养分就施什么肥料。一般根据施用时期的不同分为基肥、种料。一般根据施用时期的不同分为基肥、种肥和追肥三种施肥方式及其相应的施肥方法。肥和追肥三种施肥方式及其相应的施肥方法。表表 施肥方法及其相应的施肥方式施肥方法及其相应的施肥方式施肥方法施肥方法施肥时间施肥时间目的作用目的作用肥料情况肥料情况有效施法有效施法基肥基肥播种或定植前播种或定植前结合深耕施用结合深耕施用供给作物养分供给作物养分有机
10、肥为主有机肥为主 条施或穴施条施或穴施多种肥料混合多种肥料混合种肥种肥播种或定植时播种或定植时 供给幼苗养分供给幼苗养分少量少量拌种、蘸秧根拌种、蘸秧根浸种、盖种、浸种、盖种、条施或穴施条施或穴施改善苗床性状改善苗床性状 腐熟有机肥腐熟有机肥速效性化肥速效性化肥菌肥菌肥追肥追肥生长发育期间生长发育期间 及时补充养分及时补充养分适量适量速效性化肥速效性化肥腐熟有机肥腐熟有机肥深施覆土深施覆土撒施结合灌水撒施结合灌水随水浇施法随水浇施法根外追肥根外追肥培肥改良土壤培肥改良土壤 占全量的占全量的2/3现代施肥方法现代施肥方法1.喷施多元微肥喷施多元微肥2.喷施多功能叶面肥喷施多功能叶面肥3.灌溉施肥
11、：喷灌、滴灌灌溉施肥：喷灌、滴灌4.二氧化碳施肥二氧化碳施肥 现代施肥技术现代施肥技术 喷喷 灌灌大棚蔬菜二氧化碳施肥大棚蔬菜二氧化碳施肥合理施肥的指标和要诀合理施肥的指标和要诀 高产指标高产指标 优质指标优质指标 5项指标项指标 高效指标高效指标 环保指标环保指标 培肥指标培肥指标当前国家提出的发展当前国家提出的发展高产、优质、高效农高产、优质、高效农业的基本要求业的基本要求发展可持续农业和发展可持续农业和提高环境质量要求提高环境质量要求第一章第一章 小结小结主要内容：主要内容：植物的营养成分植物的营养成分（植物必需营养元素）（植物必需营养元素）植物对养分的吸收植物对养分的吸收（吸收的机理）
12、（吸收的机理）养分在植物体内的运输养分在植物体内的运输 影影响响植植物物吸吸收收养养分分的的环环境境条条件件(元元素素间间的的相相互互关关系系)植物的营养特性植物的营养特性（施肥的关键时期）（施肥的关键时期）合合理理施施肥肥的的基基本本原原理理(李李比比希希的的三三大大学学说说和和施施肥肥方方法法)第二章第二章 植物的氮素营养与氮肥植物的氮素营养与氮肥Plant Nitrogen Nutrition and Nitrogen Fertilizer主要内容主要内容第一节第一节 植物的氮素营养植物的氮素营养第二节第二节 土壤中的氮素及其转化土壤中的氮素及其转化第三节第三节 化学氮肥的种类、性质及其
13、施用方法化学氮肥的种类、性质及其施用方法第四节第四节 氮肥的合理施用氮肥的合理施用第一节 植物氮素营养1、作物体内氮素含量与分布植物体含氮量一般为植物体含氮量一般为0.30.35%5%。含量的多少与植物含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。种类、器官、发育阶段有关。品种：豆科作物高于禾本科作物品种：豆科作物高于禾本科作物 器官：籽粒、叶片器官：籽粒、叶片茎杆、根系茎杆、根系 生育期：生育前期叶片生育期：生育前期叶片生育后期的叶片；生育后期的叶片；环境：含氮量还受土壤供氮水平和施肥的影响；环境：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，再利用率在氮在植物体中的运动性较强，
14、再利用率在70 70 80%80%分布分布1）不同作物种类含量不同）不同作物种类含量不同 豆科植物含有丰富的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氮量较；而禾本科作物一般含氮量较低，大多在低，大多在1%左右。同为禾本科作物，左右。同为禾本科作物，小麦小麦小小麦麦水稻水稻2）作物不同器官含量不同）作物不同器官含量不同 一般，幼嫩器官和种一般，幼嫩器官和种子中含氮量较高，而茎杆含量较低，尤其是老熟子中含氮量较高，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的茎杆含
15、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%。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 在各生育期在各生育期中，作物体内氮素的分布在不断变化。在营养生中，作物体内氮素的分布在不断变化。在营养生长阶段，氮素大多集中在茎叶等幼嫩器官，当转长阶段，氮素大多集中在茎叶等幼嫩器官，当转入生殖生长时，茎叶中的氮素就基本向籽粒、果入生殖生长时，茎叶中的氮素就基本向籽粒、果实、块根或块茎等储藏器官转移；成熟时，大约实、块根或块茎等储藏器官转移；成熟时，大约有有70
16、%的氮素已转入种子、果实、块根或块茎等的氮素已转入种子、果实、块根或块茎等储藏器官。储藏器官。如水稻，分蘖期含量高于苗期，通常在分蘖盛期如水稻，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，随生育期推移而逐渐下含量达到最高峰。其后，随生育期推移而逐渐下降。降。作物体内氮素的含量和分布，明显受施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
17、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。2 2、作物体内氮的种类及其作用、作物体内氮的种类及其作用 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。1、蛋蛋白白质质的的重重要要组组分分（蛋蛋白白质质中中平平均均含含氮氮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、许多酶的组分（酶本身就是蛋白质）（酶本身就是
18、蛋白质）氮氮还还是是一一些些维维生生素素的的组组分分，而而生生物物碱碱和和植植物物激激素素也都含有氮。也都含有氮。总总之之，氮氮对对植植物物生生命命活活动动以以及及作作物物产产量量和和品品质质均均有有极极其其重重要要的的作作用用。合合理理施施用用氮氮肥肥是是获获得得作作物物高高产的有效措施。产的有效措施。供氮状况对马铃薯伤流液中细胞分裂素的影响（Sattelmacher等，1978）天天细胞分裂素（毫微摩尔）细胞分裂素（毫微摩尔）连续供氮连续供氮连续缺氮连续缺氮第第7 7天起供氮天起供氮0 0196196196196/3 34204202626/6 65615611717/9 9/1.321.
19、323 植物对氮的吸收与同化植物对氮的吸收与同化吸收的形态吸收的形态无机态：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）核酸等核酸等 植植物物吸吸收收的的氮氮素素主主要要是是铵铵态态氮氮和和硝硝态态氮氮。在在旱旱地地农农田田中中，硝硝态态氮氮是是作作物物的的主主要要氮氮源源。由由于于土土壤壤中中的的铵铵态态氮氮通通过过硝硝化化作作用用可可转转变变为为硝硝态态氮氮。所以，作物吸收的硝态氮多于铵态氮。所以，作物吸收的硝态氮多于铵态氮。（一）NO3-N吸收与利用 NO3-N被主动吸收后，一般有下面几条去向：a.穿过液泡膜储存在液泡中。b.从
20、根系中运输到木质部，然后被运输到地上部。c.在根系中或地上部被硝酸还原酶（nitrate reductase(N.R.)）还原成亚硝酸。NO3-N的同化的同化NO3_NO2_硝酸还原成氨是由两种硝酸还原成氨是由两种独立的酶分别进行催化的。硝独立的酶分别进行催化的。硝酸还原酶可使酸还原酶可使硝酸盐硝酸盐还原成还原成亚亚硝酸盐硝酸盐，而亚硝酸还原酶可使，而亚硝酸还原酶可使亚硝酸盐还原成亚硝酸盐还原成氨氨。NH3NAD(P)+NH3NO3_NO2-类红类红色素色素NAD(P)H+H+铁氧还蛋白铁氧还蛋白（氧化性）（氧化性）铁铁氧还蛋白氧还蛋白（还原性）（还原性）NADPH2NADPH2O+OH-光光
21、合系统合系统 I亚硝酸还原酶亚硝酸还原酶e-硝酸还原酶硝酸还原酶 叶绿体叶绿体 细胞质细胞质2e-FADH2 FADCytFeIICytFeIIIMoIVMoVIH2O2 H+叶细胞中硝酸盐同化步骤的示意图叶细胞中硝酸盐同化步骤的示意图大多数植物的根和地上部都能进行大多数植物的根和地上部都能进行NO3-N的还原作用，但各部分还原的比例取决于的还原作用，但各部分还原的比例取决于不同的因素：不同的因素：1、硝酸盐供应水平、硝酸盐供应水平 当硝酸盐数量少时，当硝酸盐数量少时，主要在根中还原主要在根中还原;2、植植物物种种类类 木木本本植植物物还还原原能能力力一一年年生草本生草本一一年年生生草草本本植
22、植物物因因种种类类不不同同其其还还原原强强度度顺序为：油菜顺序为：油菜大麦大麦向日葵向日葵玉米玉米苍耳苍耳3、温温度度 温温度度升升高高，酶酶的的活活性性也也高高，所所以也可提高根中还原以也可提高根中还原NO3-N 的比例。的比例。4、植物的苗龄、植物的苗龄 在根中还原的比例随苗龄的在根中还原的比例随苗龄的增加而提高增加而提高;5、陪伴离子、陪伴离子 K+能促进能促进NO3-向地上部转移，向地上部转移，所以钾充足时，在根中还原的比例下降；而所以钾充足时，在根中还原的比例下降；而Ca2+和和Na+为陪伴离子时则相反为陪伴离子时则相反;6、光照、光照 在绿色叶片中，光合强度与在绿色叶片中，光合强度
23、与NO3-还还原之间存在着密切的相关性。原之间存在着密切的相关性。考虑以上因素可采取相应措施降低温室或塑考虑以上因素可采取相应措施降低温室或塑料大棚中的蔬菜体内的硝酸盐含量。料大棚中的蔬菜体内的硝酸盐含量。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)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
24、不允许食用不允许食用因此，因此，降低植物体内硝酸盐含量的有效措降低植物体内硝酸盐含量的有效措施：施：选用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、选用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加采前光照、改善微量元素供应等。增加采前光照、改善微量元素供应等。（二）植物对铵态氮的吸收与同化二）植物对铵态氮的吸收与同化1.吸收吸收机理：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外界溶液外界溶液NH3质质膜膜细胞质细胞质NH4+H+质膜上质膜上NH4+脱质子作用的示意图脱质子作用的示意图氨(NH3)
25、的同化氨的同化有两条途径：1）谷氨酸脱氢酶（GDH）途径2）谷酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合成酶与氨基转移酶（GOGAT）氨基转移作用植物体内，主要是通过谷氨酸的氨基转移作用形成其它各种氨基酸，这个过程需要氨基转移酶。该酶的辅酶是磷酸吡哆醛（Vb6）。已经知道，植物体内有17种或18种酮酸可与谷氨酸进行转氨基作用。氨酮戊二酸还原性胺化作用谷氨酸酮酸转氨基作用各种新的氨基酸氨酰胺储藏氮素 当氨过剩时，形成谷酰胺和天门冬酰胺；消除氨毒 在亚麻、高粱、三叶草和香豌豆等植物中，将HCN掺入半胱氨酸而再转化为天门冬酰胺，消除毒害；运输氮素酰胺在植物体内的作用（三）植物对有机氮的吸收与同化（三）植物对有机氮
26、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 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：当介质中尿素浓度过高时，植物会出尿素的毒害：当介质中尿素浓度过高时，植物会出现受害症状现受害症状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 脲酶脲酶 NO3-N和和 NH4+-N营养作用的比较营养作用的比较NO3-N是阴离子，为氧化态的氮源，是阴离子，为氧化态的氮源，NH4+-N是阳离子，
27、为还原态的氮源。是阳离子，为还原态的氮源。不不能能简简单单的的评评判判哪哪种种形形态态好好或或是是不不好好，因因为为肥肥效效高高低低与与各各种种影影响响吸吸收收和利用的因素有关。和利用的因素有关。NH4-N和NO3-N的营养特点1 1、NONO3 3-N-N的吸收是一个主动过程；吸收的吸收是一个主动过程；吸收NONO3 3-N-N可可是根际是根际pHpH升高；升高；NHNH4 4-N-N吸收机制不清楚，吸收后，吸收机制不清楚，吸收后，可使根际可使根际pHpH下降。下降。2 2、水稻、茶树、甘薯和马铃薯等比较喜欢氨态氮肥、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
28、欢铵态氮与硝外，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。态氮配合施用。3 3、在低温条件下（、在低温条件下（8 8），植物吸收铵态氮多于硝），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；在高态氮；随温度升高，硝态氮的吸收逐渐增加；在高温条件下（温条件下（26263535），植物吸收的硝态氮多于），植物吸收的硝态氮多于铵态氮。铵态氮。4 4、与硝态氮相比，以铵态氮为营养时，消耗的能量、与硝态氮相比，以铵态氮为营养时，消耗的能量少（少（667160667160焦耳焦耳/摩尔）。摩尔）。Observation 1:Plant Growth under Nitrate-a
29、nd Ammonium-Nutrition 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 aNH4+-N(5 mM)NO3-N(5 mM)植物在不同氮源下生长量的比较作物作物NONO3 3-NHNH4 4+COCO（NHNH2 2）2 2水稻水稻1001001221229090红顶草红顶草10010040408585鸭茅鸭茅10010031319898黑麦草黑麦草10010038388383六月禾六月禾10
30、01006565144144烟草烟草10010018186464NH4-N和和NO3-N营养差异的原因营养差异的原因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：有利于硝的吸收酸性：有利于硝的吸收 中性至微碱性：有利于铵的吸收中性至微碱性：有利于铵的吸收陪伴离子、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 只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各自所需要的最适条件，它们在生理上是具自所需要的最适条件，它们在生理上是具有同等价值。有同等价值。4 植物氮素营养失调症状及其丰缺指标植物氮素营养失调症状及其丰缺指标1.
31、氮缺乏：氮缺乏：首先在下部老叶出现症状首先在下部老叶出现症状植株矮小，瘦弱，分蘖或分枝少植株矮小，瘦弱，分蘖或分枝少 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早衰，产品品质差早衰，产品品质差氮素过多的危害氮素过多的危害作物贪青晚熟，生长期延长。作物贪青晚熟，生长期延长。细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏）细胞壁薄，植株柔软，易受机械损伤（倒伏）和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐和病害侵袭（大麦褐锈病、小麦赤霉病、水稻褐斑病）。斑病）。大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；大量施用氮肥会降低果蔬品质和耐贮存性；棉花蕾铃稀
32、少易脱落；棉花蕾铃稀少易脱落；甜菜块根产糖率下降；甜菜块根产糖率下降；纤维作物产量减少，纤维品质降低。纤维作物产量减少，纤维品质降低。蔬菜硝酸盐超标蔬菜硝酸盐超标左为正常的秋季苹果叶；右为缺氮的苹果叶左为正常的秋季苹果叶；右为缺氮的苹果叶Technological stripe diseaseCaused by incorrect NCaused by incorrect Nfertilizer applicationfertilizer application大麦大麦玉米玉米小麦小麦燕麦燕麦NNNN禾本科作物禾本科作物缺氮的症状缺氮的症状苗期缺氮苗期缺氮老叶缺氮老叶缺氮绿色绿色V字症字症不同
33、时期和部位的缺氮症状Celery leaves with N deficiency缺氮缺氮供氮供氮Severe symptoms of N toxicityNormal N Nutrition for“Golden delicious”Over-fertilized with N fertilizer for“Golden delicious”氮素过多对苹果的影响氮素过多对苹果的影响N over-fertilization causes“Blotchy ripening”N over-fertilization causes“Blotchy ripening”作物的形态诊断：作物营养的失调症状
34、作物的形态诊断：作物营养的失调症状症症状状出出现现的的部部位位老老组组织织先先出出现现NPKMgZn新新组组织织先先出出现现BCaFeSMnMoCu斑斑点点出出现现情情况况生生长长点点是是否否易易枯枯死死不不易易出出现现易易出出现现易易枯枯死死不不易易枯枯死死NPS MnCu FeMoBCaKMgZn作物的化学诊断作物的化学诊断养分潜在缺乏的诊断养分潜在缺乏的诊断植物组织的化学测定（诊断）植物组织的化学测定（诊断）氮磷钾三要素的定量分析氮磷钾三要素的定量分析微量元素的定量分析微量元素的定量分析土壤养分诊断土壤养分诊断土壤有效养分的提取和指标土壤有效养分的提取和指标土壤养分状况诊断土壤养分状况诊
35、断 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土壤土壤N素的来源素的来源土壤土壤N素形态及有效性素形态及有效性 N素在土壤中转化素在土壤中转化 土壤土壤N素损失的途径素损失的途径 一、土壤中氮素的来源及其质量分数一、土壤中氮素的来源及其质量分数（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、生物固氮、生物固氮 非共生固氮（非共生固氮（4.68.4公斤公斤/公顷）和公顷）和共生固氮（共生固氮（57600公斤公斤/公顷）公顷）3、降水、降水 英国洛桑为英国洛桑为4公斤公斤/公顷年；美国为公顷年；美国为2 32公斤公斤/公顷年）；浙江金华为公顷年）
36、；浙江金华为23.1公斤公斤/公顷年公顷年4、尘埃为、尘埃为0.1 0.2公斤公斤/公顷年公顷年5、土壤吸附、土壤吸附 0.025 0.1克克/公顷年公顷年6、灌水：泰国为、灌水：泰国为0.1公斤公斤/公顷年公顷年7、成土母质中也有少量的氮素、成土母质中也有少量的氮素（二）含量二）含量我国耕地土壤我国耕地土壤全氮含量全氮含量为为0.040.35之间，与土壤有机质含量呈正相关之间，与土壤有机质含量呈正相关我国土壤含氮量的地域性规律：我国土壤含氮量的地域性规律：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 95%
37、)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土壤土壤N素形态及有效性素形态及有效性 土土壤壤中中N素素含含量量高高低低与与土土壤壤有有机机质质之之间间呈呈显显著著的的正正相相关关。受受植植被被、气气候候、地地形形、母母质质等等多多种种自自然然因因素素的的影影响响,也也受受到到土土壤壤的的利利用用方方式式,如如耕耕作作、施施肥肥、种种植植、灌灌溉溉等等农农业业措措施施的的影影响响。我我国国土土壤壤含含氮氮
38、量量在在0.2-2gkg-1之之间间,多多数数含含氮氮量量在在1gkg-1以以下下。从从北到南北到南,从东到西从东到西,土壤含氮量有下降趋势土壤含氮量有下降趋势1.无机态无机态土土壤壤中中的的无无机机N较较少少,一一般般只只占占土土壤壤全全N量量的的1%-2%,最最多多不不超超过过5%-8%,无无机机N中中有有NH4+-N、NO3-N和和固固定定态态铵铵。前前两两者者属属于于速速效效养养分分,后后者者属属于于缓缓效效养养分。分。2.有机有机N 土壤土壤土壤土壤N N素以有机素以有机素以有机素以有机N N为主为主为主为主,约占约占约占约占95%95%以上。按其稳定以上。按其稳定以上。按其稳定以上
39、。按其稳定性大小可分为水溶性、水解性和非水解性三部分。性大小可分为水溶性、水解性和非水解性三部分。性大小可分为水溶性、水解性和非水解性三部分。性大小可分为水溶性、水解性和非水解性三部分。(1)(1)水溶性有机水溶性有机水溶性有机水溶性有机N N。主要是简单的游离氨基酸主要是简单的游离氨基酸主要是简单的游离氨基酸主要是简单的游离氨基酸,胺基盐、尿素、酰胺类胺基盐、尿素、酰胺类胺基盐、尿素、酰胺类胺基盐、尿素、酰胺类,占全占全占全占全N N含量的含量的含量的含量的5%5%左右。有少左右。有少左右。有少左右。有少数可以直接被作物利用数可以直接被作物利用数可以直接被作物利用数可以直接被作物利用,如氨基
40、酸。多数要经过转化如氨基酸。多数要经过转化如氨基酸。多数要经过转化如氨基酸。多数要经过转化,释放出释放出释放出释放出NHNH3 3,然后再被作物利用。故少数属于速效养然后再被作物利用。故少数属于速效养然后再被作物利用。故少数属于速效养然后再被作物利用。故少数属于速效养分分分分,多数属于缓效养分。多数属于缓效养分。多数属于缓效养分。多数属于缓效养分。(2)(2)水解性有机水解性有机水解性有机水解性有机N N。用酸、碱或酶处理时用酸、碱或酶处理时用酸、碱或酶处理时用酸、碱或酶处理时,能够能够能够能够水解成简单易溶性化合物水解成简单易溶性化合物水解成简单易溶性化合物水解成简单易溶性化合物,如蛋白质、
41、多肽核蛋白类、如蛋白质、多肽核蛋白类、如蛋白质、多肽核蛋白类、如蛋白质、多肽核蛋白类、氨基糖类氨基糖类氨基糖类氨基糖类,占全占全占全占全N N含量的含量的含量的含量的50%-70%,50%-70%,为缓效或迟效养为缓效或迟效养为缓效或迟效养为缓效或迟效养分。分。分。分。(3)(3)非水解态非水解态非水解态非水解态N N。占有机占有机占有机占有机N N的的的的30%30%左右左右左右左右,高者可达高者可达高者可达高者可达50%,50%,矿化速率很低矿化速率很低矿化速率很低矿化速率很低,有效性小有效性小有效性小有效性小,至今仍不十分清楚。至今仍不十分清楚。至今仍不十分清楚。至今仍不十分清楚。三、土
42、壤中氮的转化三、土壤中氮的转化 氨化作用氨化作用 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有有机机质质 铵态氮铵态氮 硝态氮硝态氮 挥发损失挥发损失 反硝化作用反硝化作用 NH3 N2、NO、N2O吸附固定吸附固定 淋洗损失淋洗损失 吸附态铵或吸附态铵或固定态铵固定态铵生生物物 固固定定水体中的水体中的硝态氮硝态氮有有机机氮氮地壳中的氮素平衡（Werner，1980）氮素的来源与损失氮素的来源与损失数量（数量（N10N109 9Kg/Kg/年）年）工业生产的氮工业生产的氮+46+46生物固定的氮生物固定的氮+100+100200200降雨中的氨降雨中的氨+140+140降雨
43、中的降雨中的NONO3 3-和和NONO2 2-+60+60反硝化作用反硝化作用-200-200 300300氨的挥发氨的挥发-165-165（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：温度为最适条件：温度为203
44、0oC，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.结果结果：生成：生成NH4N（有效化）有效化）（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型膨胀性粘土矿物的型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用晶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
45、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(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 H 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（
46、无效化）造成氮素损失（无效化）（四）硝化作用四）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、土壤通气状况、土壤反应、土壤温度等土壤温度等亚亚硝化细菌硝化细菌硝化细菌硝化细菌最适条件：最适条件：铵充足、通气良好、铵充足、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（无效化）淋失、发生反硝化作
47、用（无效化）（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3.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)（
48、七）反硝化作用（七）反硝化作用NO3 N2、NO、NO21.生物反硝化作用生物反硝化作用(嫌气条件）嫌气条件）(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2.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：造成氮素的气态挥发损失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
49、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，可达施入氮量随水渗漏或流失，可达施入氮量的的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(富营养富营养化化)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(单子叶植物单子叶植物 叶菜类作物叶菜类作物 果菜类和根菜类果菜类和根菜类 高产品种高产品种 低产品种低产品种 杂交水稻杂交水稻 常规水稻常规水稻 营养最大效率期营养最大效率期 其它时期其它时期 根据作物特性施肥根据作物特性施肥 不同作物对铵
50、态氮和硝态氮的反应也不一样不同作物对铵态氮和硝态氮的反应也不一样 水稻宜用铵态氮肥水稻宜用铵态氮肥,尤以氯化铵尤以氯化铵 氨水等效果氨水等效果较好较好 在排水不良在排水不良,水稻土中水稻土中,硫酸盐常被还原硫酸盐常被还原为硫化氢为硫化氢,妨碍水稻根部的呼吸和养分吸收妨碍水稻根部的呼吸和养分吸收,因因此此,不宜用硫酸铵不宜用硫酸铵 而马铃薯不仅利用铵态氮效而马铃薯不仅利用铵态氮效果较好果较好,而且硫对其生长有良好影响而且硫对其生长有良好影响,适宜于硫适宜于硫酸铵酸铵 硝酸铵对烟草有特殊作用硝酸铵对烟草有特殊作用,能提高其芳香能提高其芳香族挥发油的形成和燃烧性族挥发油的形成和燃烧性 作物各个生育期