第九章 植物的氮素营养与氮肥施用

氮与作物产量和品质的关系极大，被认为是“生命元素”。本节通过讲授氮的生理功能；各类氮肥的性质、施入土壤后的转化和有效施用技术；氮缺乏与过量的不良影响，掌握氮肥的合理分配和施用技术，以提高氮肥的利用率。

重 点

难 点

9 植物的氮素营养与氮肥施用

9.1 植物的氮素营养

重点和难点：

重点掌握氮的生理功能；氮素营养失调的症状。难点为植物对氮的吸收和同化。

9.2 土壤中氮素极其转化

重点 和难点： 土壤中氮的转化过程

9.3 氮肥的种类、性质及施用

重点： 各类氮肥（铵态氮肥、硝态氮肥、尿素）的性质及施用技术。

难点： 氮肥损失的途径

9.4 氮肥的合理施用

重点： 提高氮肥利用率的途径。

9 植物的氮素营养与氮肥

9.1 氮的营养作用

学时分配： 70 分钟

教法： 提出问题，启发学生自主思维，结合放映植物氮营养失调的彩色图谱，增加学生的认识能力。

导入： 由氮在农业生产中的重要性，提出问题，切入主题。

问题：农业生产中氮为什么被称为肥料的“三要素”？

内容：

一、 作物体内氮的含量与分布

采用表及多媒体教学手段使学生了解 植物体内氮的分布随着植物生长中心的变化而变化。一般作物体内含 N 量占干物重的 0.3—5% ， 不同作物、不同器官、不同生育阶段含 N 量不同。

二、 作物体内含氮化合物的种类

通过讲授和提问使学生掌握氮的营养作用。

1. 氮是蛋白质的重要成分（含氮 16 ～ 18 ％）

2. 氮是核酸的成分（含氮约 7 ％）

3. 氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质 45 ～ 60 ％）

4. 氮是酶的成分（酶本身是蛋白质）

5. 氮是多种维生素的成分（维生素 B1 、 B2 、 B6 等）

6. 氮是一些植物激素的成分（ IAA 、 CK ）

7. 磷脂和生物碱也含氮

因此，氮素通常被称为生命元素

三、 植物对氮的吸收利用

1 ．吸收 无机态： NH 4 + － N 、 NO 3 - － N （主要）吸收的形态；有机态： NH 2 － N 、氨基酸（少量）、核酸等

2 ．硝酸盐的吸收与利用

①吸收： 植物主动吸收 NO 3 - － N 。

硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶

Mo 、 Fe 、 Cu 、 Mn 、 Mg NO 3 - + NADPH NH 4 + +NADP +

影响硝酸盐还原的因素：光照不足、温度过低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不足等。

3 ．氨的吸收与利用

①吸收：吸收机制为被动吸收， 进入植物体后，不需还原，可直接参与有机物的合成，但易产生氨毒。

机理：①被动渗透 (Epstein,1972)

②接触脱质子 (Mengel,1982)

②同化

NH 3 ＋谷氨酸＋ ATP （ 谷氨酰胺合成酶） ? 谷氨酰胺＋ ADP ＋ Pi

谷氨酸＋ a - 酮戊二酸 （ 谷氨酸合成酶） ? 2 谷氨酸

谷氨酸＋ 17 种酮酸（ 转氨酶） ? 17 种氨基酸 ? 蛋白质

4 ．植物对有机氮的吸收与利用（酰胺态氮）

吸收：根、叶均能直接吸收

同化： a. 脲酶途径：尿素 （ 脲酶） ? NH 3 ? 氨基酸

b. 非脲酶途径：直接同化

尿素 ? 氨甲酰磷酸 ? 瓜氨酸 ? 精氨酸

② 氨基态氮：可直接吸收，效果因种类而异

四、植物氮素营养失调症状及其丰缺指标

1. 氮缺乏： 首先在下部老叶出现症状

①植株矮小，瘦弱，分蘖或分枝少

②叶片转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色；茎叶基部或呈紫红色

③早衰，产品品质差

④ 花果少，成熟快，产量低。

地上部症状先从下部老叶开始，然后逐渐向上部叶片发展。

2. 氮过量： 植株徒长， 叶色浓绿，叶片肥厚，群体密度大， 贪青迟熟， 通风透光性能差，下部叶片早衰光合产物转化受阻，籽粒充实度底，千粒重降低，组织过分柔嫩，抗性差，易感染病虫害， 易造成 N 肥施用后的环境污染及 蔬菜硝酸盐含量增加， 施肥的效益低。

小结：

•  总结本节课的内容，强调本节的重点、难点。

2 ．仔细观察不同作物氮素营养失调症状的表现，以便掌握。

3 ．学生课后总结，起到事半功倍的作用。

3 ． 丰缺指标

9.2 土壤中氮素及其转化

学时分配： 45 分钟

教法： 课堂教学

导入： 由我国氮肥生产的发展历史，切入主题：氮肥种类、共性及常见氮肥品种的个性。

内容：一、土壤中氮素的来源及其含量

1. 来源

①施入土壤中的化学氮肥和有机肥料

②动植物残体的归还

③生物固氮④雷电降雨带来的 NH 4 ＋ － N 和 NO 3 － － N

2 ．含量

我国耕地土壤全氮含量为 0.04 ～ 0.35 ％之间，与土壤有机质含量呈正相关。

二、土壤中氮的形态

水溶性 速效氮源 < 全氮的 5%

1. 有机氮 水解性 缓效氮源 占 50 ～ 70%

(>98%) 非水解性 难利用 占 30 ～ 50%

离子态 土壤溶液中

2. 无机氮 吸附态 土壤胶体吸附

(1 ～ 2 ％ ) 固定态 2 ： 1 型粘土矿物固定

三、土壤氮的转化

了解土壤氮的转化过程。

1. 有机态氮的矿化

①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。

②过程：有机氮→氨基酸→氨

2．土壤粘土矿物对 NH4＋ 的固定

定义

吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对 NH 4 ＋ 的吸附作用。

晶格固定： NH 4 ＋ 进入 2 ： 1 型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用。

过程

液相 NH 4 ＋ → 交换性 NH 4 ＋ → 固定态 NH 4 ＋

3 ． 氨的挥发损失

① 定义： 在中性或碱性条件下，土壤中的 NH 4 ＋ 转化为 NH 3 而挥发的过程。

② 过程： NH 4 ＋ → NH 3 ＋ H ＋

4 ．硝化作用

① 定义： 土壤中的 NH 4 ＋ ，在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象。

②过程：NH 4 + ＋ O 2 → N O 2 - ＋ 4 H ＋ 2N O 2 - ＋ O 2 → 2 NO 3 -

6 ．硝酸还原作用

在嫌气条件下，随着 NO 3 - 的消失，有 NH 4 + 的产生。

5 ．无机氮的生物固定

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现象。

包括微生物反硝化作用和化学反硝化作用。

微生物反硝化作用分两步进行。一是硝酸盐还原成亚硝酸盐；二是亚硝酸盐还原成氨。 四、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。包括水溶性铵盐、硝酸盐、代换性铵和部分易分解的有机态氮。旱地土壤用全氮、碱解氮和硝态氮反应土壤的供氮能力。

9.3 化学 氮肥的种类、性质和施用方法

学时分配： 60 分钟

教法： 讲授 + 多媒体 + 师生互动

导入： 由我国氮肥生产的发展历史，切入主题：氮肥种类、共性及常见氮肥品种的个性。

内容：

一、铵态氮肥

包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵。

1 ．共同特性 （均含有 NH 4 ＋ ）

① 易溶于水，易被作物吸收②易被土壤胶体吸附和固定

③可发生硝化作用④碱性环境中氨易挥发⑤高浓度对作物，尤其是幼苗易产生毒害

⑥对钙、镁、钾等的吸收有一定抑制作用

2 ．理化性质

铵态氮肥的基本性质

品种 分子式 含氮量 (%) 稳定性 理化性质

液氨 NH 3 82 差 液体 , 碱性 , 易挥发

氨水 NH 3 · nH 2 O 15~18 差 液体 , 碱性 , 易挥发

碳铵 NH 4 HCO 3 16.5~17.5 较差 结晶 , 碱性 , 易吸湿和分解

氯化铵 NH 4 Cl 24~25 较好 结晶 , 酸性 , 有吸湿性

硫铵 (NH 4 ) 2 SO 4 20~21 好 结晶 , 酸性 , 吸湿性弱

3 ．在土壤中的转化和施用

铵态氮肥在土壤中的转化和施用

品种 转化及结果 施用

液氨 NH 3 ＋ H 2 O ? NH 4 ＋ ＋ OH － 基肥 , 施肥机深施

氨水 对土壤和作物影响不大 基肥 , 追肥 , 深施

碳铵 NH 4 H CO 3 ? NH 4 ＋ ＋ HCO 3 － 基肥 , 追肥 , 深施

对土壤没有副作用， 适于各种土壤和大对数作物

氯化铵 NH 4 Cl ? NH 4 ＋ ＋ Cl － 基肥 ( 配施石灰、有机肥 ) ；

使土壤酸化 追肥 , 适于稻田和一般作物 ,

( 代换酸、生理酸、硝化酸 ) 脱钙板结 不宜忌氯作物

硫铵 （ NH 4 ） 2 SO 4 ? NH 4 ＋ ＋ SO 4 2 － 基肥 ( 配施石灰和有机肥 ) ；

使土壤酸化 ( 游离酸 , 生理酸 , 追肥 , 种肥

硝化酸 , 代换酸 ) 、板结 适于各种作物，不宜稻田

二、硝－铵态和硝态氮肥

包括 ： 硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾

1 ．共同特性 （均含有 NO 3 - ）

① 易溶于水，易被作物吸收（主动吸收）

② 不被土壤胶体吸附，易随水流失③易发生反硝化作用

④促进钙镁钾等的吸收⑤吸湿性大，具助燃性（易燃易爆）

⑥ 硝态氮含氮量均较低

2 ．理化性质与施用（除了具备以上 1 的共性外）

硝－铵态和硝态氮肥的基本性质和施用

品种 分子式 含氮量 (%) 性质 施用

硝酸铵 HN 4 NO 3 34~35 白色结晶，生理酸性盐 ，旱地追肥

硝酸钠 NaNO 3 15~16 生理碱性盐 少量多次

硝酸钙 Ca(NO 3 ) 12.6~15 吸湿性 ( 水培营养液氮源 )

硝酸钾 KNO 3 14 助燃性

三、酰铵态氮肥——尿素

1 ．理化性质

分子式： CO(NH 2 ) 2 ， 含氮量： 46 ％

基本性质：有机物，纯品为白色针状结晶，肥料为颗粒状；易溶予水，呈中性

2 ．在土壤中的转化

①少部分以分子态被土壤胶体吸附和被植物吸收

②大部分在脲酶作用下水解

CO(NH 2 ) 2 （ 脲酶） ? (NH 4 ) 2 CO 3 ? NH 3 ＋ CO 2 ＋ H 2 O

影响因素：脲酶活性与 pH 值、水分、温度、有机质含量、质地等

以温度为例： 10 o C 7 ～ 12 天， 20 o C 4 ～ 5 天 ， 30 o C 2 ～ 3 天

3 ．施用

可作基肥、追肥，深施，宜作根外追肥

方法：浓度 0.2 ～ 2.0% ，次数 2 ～ 3 次， 7 ～ 10 天喷一次，规定尿素中缩二脲 < 0.5% 。

衣 小结：

1 ．总结本节内容，强调本节的重点、难点。

2 ．学生课后总结，起到事半功倍的作用。

9.4 氮肥的合理分配和施用

学时分配： 50 分钟

教法： 创设问题情景，提出本节讲授内容。

一、氮肥的合理分配

要依据当地的气候条件、土壤的 N 素肥力状况、作物的 N 素营养特点与需求、 N 素肥料的基本性状和不同的栽培轮作制度来合理分配 N 肥（因土、因作物、因肥料确定氮肥形态、用量和施肥方法）。

二、氮肥施用量

氮肥适宜用量的估算公式如下：
     根据目标产量法确定

如，水稻、小麦： 105kgN/ha （ 228kg 尿素）；棉花： 135kgN/ha （ 293kg 尿素）

油菜： 90kgN/ha （ 196kg 尿素）；大豆： 33.75kg/ha （ 73kg 尿素）

与有机肥配合施用

本章小结 ：

1. 植物的氮素营养（ 掌握吸收与同化、失调症）

2. 氮肥的种类性质与施用 （掌握，重点是尿素）

3. 氮肥的合理施用 （掌握）

9 植物的氮素营养与氮肥

9.1 氮的营养作用

9.1.1 作物体内氮的含量与分布； 9.1.2 作物体内含氮化合物的种类

9.1.3 植物对氮的吸收利用； 9.1.4 植物氮素营养失调症状及其丰缺指标

9.2 土壤中氮素及其转化

9.2.1 土壤中氮素的来源及其含量； 9.2.2 土壤中氮的形态

9.2.3 土壤氮的转化； 9.2.4 土壤的供氮能力及氮的有效性

9.3 氮肥的种类、性质和施用

9.3.1 铵态氮肥； 9.3.2 硝－铵态和硝态氮肥； 9.3.3 酰铵态氮肥——尿素

9.4 氮肥的合理分配和施用

9.4.1 氮肥的合理分配； 9.4.2 氮肥施用量； 9.4.3

9.4.4

思考题

1. 简述氮的营养作用。 2. 氮肥分为几种类型？

3. 尿素在土壤中是如何转化的，如何合理施用？

4. 铵态氮肥有哪些共同特点？施用应注意哪些问题？

5. . 硝态 氮肥有哪些共同特点？施用应注意哪些问题？

6. 如何合理的分配和施用氮肥？

1.. 王琪贞 肥料学 . 北京：北京农业大学出版社， 1993

2 . 林葆 . 中国化肥使用研究 . 北京：北京科学技术出版社， 1989

3. 奚振帮 . 化学肥料学 . 北京：科学出版社， 1994

4. 王荫槐 . 土壤肥料学 . 北京：中国农业出版社， 1992

5. 陆欣等 . 土壤肥料学 . 北京：中国农业大学出版社， 2002

6. 李伏生 . 灌溉施肥的研究与应用 . 植物营养与肥料学报， 2000 ，         6 （ 2 ）： 233-240

7.Brisco,B .Bronn,R.J.Hirose.Precision agriculture and the role        of remote sensing.Canadian Journal of Remote Seneing,         1998,24(3):315-327

8. 马国瑞 . 园艺植物的营养与施肥 . 北京：中国农业出版社， 1994

9. 陈仑寿，陆景陵 . 蔬菜营养与施肥技术 . 北京：农业出版社， 2002

10. 刘芷宇，唐永良，罗质超等 . 主要作物营养诊断失调图谱 . 北京：          农业出版社， 1982

1. 增加提问的比例，以调动学生的积极性。 2. 课后总结。

3. 采用彩色图片，以便深刻理解氮的营养失调症状； 4. 鼓励学生多看         参考文献。