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1、二章节氮肥 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望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
2、进与N 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素供应（尤其生长后期）可增加农产品中蛋白质含量，质含量，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
3、蛋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人人体体内内NONO2 2-含含量量过过量量能能导导致致高高铁铁血血红红蛋蛋白白症症，引引起起血血液液输输氧氧能能力力下下降降。NONO2 2-与与次次级级胺胺结结合合转转化化为为一一类类具具有有致致癌癌作作用用的的亚亚硝胺类化合物。硝胺类化合物。n氮氮肥肥施施用用量量过过大大是是造造成成叶叶菜菜类类植植物物体体NON
4、O3 3-含含量量大大幅幅度度增增加加的的主要原因。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的氮素形态 高等植物可以利用的的形
5、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化及一些简单的有机含氮化合物，如氨基酸、酰胺（如尿素）等。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素素在在植植物物体体内内运运转转的的方方向向随随生生长长中中心心的的转转移移而而变变化化。运运转转的的总总趋趋势势是是：老老化化器器官官向向新新生生幼幼嫩嫩器器官官输输送送。在在植植物物生生长长发发育育的的过程中约有过程中约有70%70%的的N N素可以被再利用。素可以
6、被再利用。l当当N N素素供供应应不不足足时时，新新生生器器官官要要夺夺取取老老化化器器官官中中的的N N素素从从而而加加速速其其衰衰亡亡。所所以以缺缺N N症症状状首首先先出出现现在在老老化化器器官官上上，作作物物基基部部叶叶片片过过早早地地衰衰亡亡是是N N素素供供应应不不足足的的诊诊断断指指标标之之一。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
7、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+配合供应的情况配合供应的情况下生长及品质可得到明显的改善。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，
8、而NHNH4 4+则促进吸收阴离子。则促进吸收阴离子。l有有机机阴阴离离子子：NHNH4 4+消消耗耗有有机机酸酸，NONO3 3-则则促促进进有有机机阴阴离离子子合合成成。有有机机酸酸合合成成增增加加从从动动物物营营养养角角度度看看可可能能会会引引起起一一些些不不良良反反应应，如如食食物物或或饲饲料料中中草草酸酸的的含量过高会导致人或动物体内含量过高会导致人或动物体内CaCa、MgMg的活性降低，同时可能诱发结石病。的活性降低，同时可能诱发结石病。不同不同N源的生理效应源的生理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+
9、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B.B.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糖的源的植物体内淀粉的含量降低而葡萄糖及蔗糖的含量则提高。含量则提高。C.C.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，NH
10、 NH4 4+营养促使苹果、石竹、等提营养促使苹果、石竹、等提早开花。对单子叶植物如小麦，早开花。对单子叶植物如小麦，NH NH4 4+营养可延长营养营养可延长营养生长期。生长期。D.D.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及施及施用用N N肥。肥。成土矿物中虽含成土矿物中虽含N
11、 N，但较分散，而且风化，但较分散，而且风化很慢。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。江江苏苏土土壤壤：0.1080.046%，属属中中等等偏偏上上水水平平。全全N量量高高于于0.1%的的土土壤壤面面积积占占全全省省土土壤壤总总面面积积的的43.96%,相相对对集集中中在在苏苏南南；全全N量量低低于于0.075%的的土土壤壤所所占占的的比比例例为为31.5%。其其中中全全N量量低低于于0.05%的的土土壤壤面面积积占占6.20%，主主要要集集中中苏苏北北。全全N量量
12、最最高高的的是是昆昆山山市市，为为0.19%；最最低低的的则则是是丰丰县县，平平均均为为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
13、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
14、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 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
15、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)pH67891050.010.121.2211.055.2150.030.272.6221.272.9250.060.565.3236.084.9350.111.1110.152.991.8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
16、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 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
17、以NO3-存在酰胺态氮肥：N以CO（NH2）存在长效氮肥3 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a.a.易溶于水，肥效快；易溶于水，肥效快；b.b.易被土壤胶体吸附，不易流失；易被土壤胶体吸附，不易流失；c.c.在通气良好的土壤中易发生硝化作用；在通气良好的土壤中易发生硝化作用；d.d.生理酸性生理酸性N N肥；肥；e.e.不能与碱性物质混合施用；不能与碱性物质混合施用；f.f.挥发性挥发性N N肥在任何
18、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a.水溶液呈碱性（pH8.2-8.4）b.不稳定易分解 NH4HCO3 NH3+CO2+H2O碳铵类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
19、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 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 4 化
20、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
21、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%。尿素施入土壤后的转化尿素施入土壤后的转化以氢键与土壤（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（
22、NH2）2脲 酶（NH4）2CO3NH4HCO3NH4+NH3NO2-NO3-pH脲酶抑制剂 脲酶的特性 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。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
23、.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 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 30-50%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 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 15N同位素法同位素法 差减法差减法土壤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 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