4.2 氮素的营养功能在线视频

同学们好

今天我们开始学习大量营养元素中的

氮素营养

在所有的必需营养元素当中

氮是限制植物生长

和产量形成的首要因素

它对改善作物的产量品质

有着明显的作用

氮素的高效利用是全球关心的话题

因此合理的施用氮肥

是获得作物高产有效的措施

氮素它是植物体内

许多重要的有机化合物的组分

例如蛋白质 核酸

叶绿素 酶等等

氮素还是一些维生素

和次生代谢产物的组分

例如生物碱和植物激素

维生素等都含有氮素

氮素也是遗传物质的基础

可见氮素是生命元素

它常常处在代谢活动的中心地位

但是氮素又是一个活性元素

它又和环境密切相关

例如

螺纹氮素供应超标

蔬菜硝酸盐会超标

还会引起水体富营养化

以及温室效应

气体等等

因此

氮素管理是一个非常重要的话题

一般植物体内氮素的含量

约占植物体干重的0.3%到5%

氮素含量的多少

和作物的种类器官 发育阶段有关

植物体内的氮素

主要存在于蛋白质和叶绿素中

因此在幼嫩的器官和种子中

含氮量比较高

而茎杆中含量比较低

在老熟的茎杆中由于氮被转移出去

它的含氮量非常低

例如小麦的秸秆

它的含氮量是2%到2.5%

茎杆当中只有0.5%左右

豆科植物

子粒当中的含氮量高达4.5%到5%

茎杆当中仅仅有1%左右

同一个作物不同生育期

含氮量也不相同

在营养生长阶段氮素大部分集中在

茎叶等幼嫩的器官当中

进入生殖生长阶段以后

茎叶中的氮素发生转移

逐步地向籽粒中转移

成熟的时候

大约有70%的氮素

已经转入到这些器官当中

那作物体内氮素的含量和它的分布

明显受到施氮水平和施氮时期的影响

通常是营养器官的

它的氮含量变化比较大

生殖器官的变化比较小

在生长后期施用氮肥

就可以促进生殖器官中的含氮量

那么施用氮肥呢

显著影响植物体内的氮素含量

所以氮肥的合理使用非常重要

氮素同时又是在植物体当中

转移效率比较高的元素

我们植物从吸收的角度来说

它有两种主要的形态

无机氮素主要是铵态氮和硝态氮

还有一些有机的氮素

可溶性的有机含氮化合物

有的同学们可能听说过的

氨基酸 酰胺 尿素

它们也可以被植物吸收利用

那么在在土壤当中

氮素90%都是有机态氮素

无机态的氮素不到10%

有机态氮素

只有转化以后

才能够被植物所吸收利用

这就是为什么我们需要在土壤中

来补充氮素

在旱地土壤中

硝态氮是作物的主要的氮源

由于这个铵态氮

它可以经过硝化作用转换成硝态氮

那么通常作物吸收的硝态氮

会多于铵态氮

而在水稻田中作物

主要是以吸收铵态氮为主

铵态氮

硝态氮就包含了植物吸收阴阳离子总量

它可以达到80%左右

因此

氮素的吸收对植物的生理代谢

有着非常重要的作用

铵态氮和硝态氮素

它的的吸收同化存在着很大的不同

这里主要是比较作物对两种氮素形态

从图中可以看得出来

根系吸收铵态氮素

它根际pH值会下降

它吸收硝态氮后

根际pH值是上升的

通常在农业生产当中

会施用尿素

尿素在脲酶的作用下

可以转化为铵态氮

然后再继续转化成硝态氮

因此我们说三种形态

它都可以被植物所吸收利用

那么我们来比较一下

铵态氮和硝态氮营养作用

因为在农业生产中

通常会有这样的一个问题

很多人会关心

到底是铵态氮更好

还是硝态氮更好呢

也希望给一个唯一答案

其实是没有唯一答案的

我们不能简单判定

哪种形态好或者是不好

因为它是受植物种类

受土壤因素或其他因素的影响

我们可以看到硝态氮

它是个阴离子

是氧化态的氮源

铵态氮是阳离子

它是还原态的氮源

首先

不同作物对铵和硝的喜好不同

比如说水稻

它就是典型的喜欢氨态氮的作物

硝态氮在水田中容易随着水流失

并发生反硝化作用

反硝化作用产生的氮

是一个非常严重的环境气体

烟草

又是典型的喜欢硝态氮的作物

其次

环境条件

也会影响到植物对两种氮素的吸收

从生理的角度来说

铵态氮和硝态氮都是很好的氮源

但是在不同pH值条件下

作物对铵态氮和硝态氮的吸收

又存在着明显的差异

从图中可以看出

在硝态氮供应的条件下

植物正常生长

铵态氮肥却明显的抑制了植物生长

这可能是铵态氮引起的pH值变化

而引起的

通过上面的比较

看得出来

对于到底是铵态氮好

还是硝态氮好

不能采取一刀切的形式

要根据作物特性

环境条件包括土壤特性

进行针对性的合理施肥

通常

当两种形态同时供应时

植物就可以获得最高的生长速率和产量

当然

这个是需要一定比例的

当铵态氮与硝态氮等摩尔供应时

很多植物会优先吸收铵态氮

尤其是在低氮供应时

这种作用就更显著了

与铵态氮来比

通过上一节的学习

植物吸收和同化硝酸盐的时候

需要更多的代谢能量

铵的同化作用

主要发生在根系

对碳骨架也就是光合产物有直接的需求

因此

和铵态氮相比

硝态氮的同化

它可以在根系 地上部

可以在液泡当中进行储存

氮素的供应形态

对植物吸收其他的阴阳离子

也有非常重要的影响

它对细胞内的pH

对根际的pH

都有显著的影响

铵态氮它在根中的同化

每分子的铵态氮会产生一个质子

产生的质子

排出到外部介质当中

用于维持细胞内的pH值和电中性

导致根际pH值下降

而硝态氮供应时

根际pH值会上升

即使同一个根系两侧供应氮素不同

根际pH值的变化不同

下面来看一个实验的结果

可以看出

玉米和水稻在供应不同氮素后

根际pH值的变化不同

以铵态氮供应时

水稻根际pH值的下降幅度

远高于玉米

氮素形态引起的根际pH值的变化

有着非常重要的作用

它会影响到其他元素的有效性

由于铵态氮供应时根际pH值会下降

对于磷 微量元素

例如锌 铁这些元素

在铵态氮供应后

它的含量会显著增加

因此我们说

氮素形态和氮素数量

对作物的生长都非常重要

那么讲到这里的时候呢

同学们大概会对铵态氮

和硝态氮的营养特征有一个初步的了解

给同学们留一个思考题

那就是南方土壤和北方土壤

氮素的形态我们应该怎么样供应

氮素形态

我们应该怎么样供应

才能保证植物正常的生长？