第二章 植物的氮素营养与氮肥
氮是植物的主要营养元素，是构成蛋白质的主要成分，对作物的产量和品质关系极大，而我国大部分地区缺氮，地球上的大部分氮素存在于岩石圈和大气圈中，在大气中惰性气体占78％，占地球总氮量的1.96％，地球表面每平方米上空有7550kg的N,但这些氮不能被植物利用，许多因素与氮的循环转化有关，其中有生理的、化学的、生物化学的，而且是许多过程伴随进行。 第一节 氮的营养作用
一、作物体内氮的含量和分布
一般植物含氮量约占植物干重的0.3-5％，而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。
豆科作物含氮量比禾本科作物高。（丰富的蛋白质） 种子和叶片含氮量比茎杆和根部高（氮素主要存在于蛋白质和叶绿素中）。同一作物不同生育期含氮量也不相同，一般作物吸收高峰在营养生长旺盛期和开化期，以后迅速下降，直到收获，到成熟期作物体内氮从茎叶转向种子或果实。 二、氮的营养功能
1、蛋白质的重要组分：
蛋白态氮通常可占植株全氮的80－85％。蛋白质中平均含氮16－18％，体内细胞的增长和新细胞的形成都必须有蛋白质，否则受到抑制，生长发育缓慢或停滞。氮是一切有机体不可缺少的元素，所以它被称为“生命元素”。 2、核酸和核蛋白质的成分
核酸也是植物生长发育和生命活动的基础物质，RNA，DNA，核酸中含氮15－16％，核酸态氮占植株全氮的10％左右。 3、叶绿素的组成元素
绿色植物赖于叶绿素进行光合作用，据测定，叶绿体约占叶片干重的20－30％，而叶绿体中约含蛋白质45－60％。 4、许多酶的组分
酶本身就是蛋白质，是植物体内生化作用和代谢过程中的生物催化剂。
此外，氮素还是一些维生素（B1 B2 B6 PP等）的组分，生物碱和激素也都含有氮。 三、植物对氮的吸收与利用
植物吸收的氮主要是无机态氮，即NH4+和NO3-，此外也可吸收某些可溶性的某些有机氮化物，尿素、氨基酸、酰胺等。但数量有限，低浓度的亚硝酸盐也能被植物吸收。 （一）、硝酸盐的吸收与利用
旱地作物以吸收NO3－为主，即使施用铵态氮，氮易被硝化，NO3－吸收速率很快，是主动吸收。植物体内吸收的NO3－须还原为铵才能合成氨基酸，这需有硝酸还原酶。
NO3－＋NADPH 硝酸还原酶 NO2－＋NADP Mo
NO2－＋NADPH 亚硝酸还原酶 NH2OH＋NADP Fe、Cu
NH2OH＋NADPH 羟胺还原酶 NH4＋＋NADP Mn、Mg
从上述反应看出，在硝酸还原过程中，需要钼、锰、铁等元素，在缺少这些元素地区，植物体内硝酸盐大量积累，对植物本身无毒害，但饲料、蔬菜等作物中硝酸盐含量过多，则对家禽和人类有害。 （二）、氨的吸收与利用
铵态氮是以NH4＋还是NH3形态被吸收目前还不清楚，Epstein（1972）认为NH4＋-N吸收的机理与K+相似，两者有相同的吸收载体，因而NH4＋与K＋出现竞争效应，Dejaere和Neirenckx（1978）认为，NH4＋-N是与H+进行交换而被吸收，所以介质会变酸，Heber(1974)认为是以NH3形式被吸收的，NH3进入植物体内比电中性分子（水分子除外）要快1000倍。
植物根部吸收铵态氮后，在体内就被同化，产生各种酮酸，首先形成谷氨酸和天门冬氨酸，谷氨酸通过转氨基作用可形成17中不同氨基酸，谷氨酸与天门冬氨酸可与NH3形成谷氨酰胺和天门冬酰胺，它们是植物体内氨的一种贮存形式，它可解除游离氨的毒害，
高等植物中氮的输送：
CO2＋
H2O-----------------------------糖
NO3- --- NH4+----叶子------氨基酸-----蛋白质
NO3- NH4+
氨基酸 糖类 氨基酸
木质
部 韧皮部
NO3-
----NH4+ ------------ 氨基酸----------蛋白质
根系
NO3- NH4+
氨基酸
自由空间和土壤溶液中
（三）、尿素和其它有机氮化物的吸收和利用
1、尿素：植物根系能吸收简单的有机态氮如尿素等，但吸收首先分解产生NH3才能被植物利用，它作根外追肥较其它形态的氮效果好，因为，尿素分子体积小，易透入细胞，而且它不易烧伤茎叶。
2、氨基态氮：以无菌培养和示踪元素法试验证明，氨基酸和酰胺对水稻幼苗生长的效果可分为四类：
第一类 效果超过硫铵的：杆氨酸、天门冬氨酸，丙氨酸、 丝氨酸、组氨酸；
第二类 效果不及硫铵但较尿素好：天门冬氨酸、谷氨酸、 赖氨酸、精氨酸；
第三类 效果较硫铵和尿素差，但有一定效果：脯氨酸、颉 氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸； 第四类 有抑制作用的；蛋氨酸
四、铵态氮和硝态氮的营养特点
铵态氮是还原态的，在铵营养条件下，植物细胞的还原能力较强，形成还原性有机物多。
硝态氮是氧化态的，在硝酸盐营养条件下，细胞液的氧化势占优势，有利形成氧化性有机物，使植物体内有机酸含量增加， 烟草：硝态氮能增强烟叶的燃烧性，而铵态氮能促进烟叶内芳香族挥发油的形成，增进烟草的香味，这两种形态配合施用，能改善烟草品质，所以NH4NO3是烟草较好的肥料。
水稻：是典型的喜铵作物，施用铵态氮效果好，同时硝态氮在土壤中容易淋失成硝化脱氮损失。
甘薯、马铃薯：也适宜施用铵态氮，碳水化合物不会造成氨毒。 甜菜：施用硝态氮效果好，防止氨中毒。 蔬菜：一般喜硝态氮肥。
其它作物如小麦、玉米、棉花等大田作物施用这两种氮肥大体相等。 外部条件的影响
1、 介质反应：酸性环境有利于NO3- 吸收，中性有利于NH4+ 吸收；
2、 介质中伴随离子：介质Ca、Mg浓度增加，有利于植物利用NH4+ ,而介质中磷酸盐、钼酸盐浓度增加时有利于植物利用硝酸盐；
3、 介质通气状况：土壤和营养液通气时能加速铵态氮和硝态氮的吸收。
综上所述，铵态氮和硝态氮都是同样好的氮源，但由于作物种类和环境条件不同，其营养效果有一定差异，施用时，必须根据当地作物、土壤和气候条件，合理分配选用。
五、氮素不足或过多作物生长发育与品质的影响
缺氮对叶片发育影响最大，叶片细小直立与茎的夹角小，叶色淡绿，严重时呈淡黄色，失绿的叶片色泽均一，一般不出现斑点，缺氮症状先从老叶开始。
缺氮茎杆细长，很少有分蘖和分枝，花和果实稀少植株提前成熟，影响产量和品质。
缺氮作物根系最初比正常的色白而细长，但根量少，而后期根停止伸长，呈现褐色。
氮素过多时容易促进植株体内蛋白质和叶绿素大量形成，使营养体徒长，叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫，影响通风透光，作物茎杆较弱，抗病虫、抗倒伏能力差，延迟成熟增加空秕粒，叶菜类作物氮素过多，组织含水量高不易贮藏，苹果体内氮素过多，则枝