1、大量元素氮對作物的作用和含氮化肥曹恭 梁鳴早氮的元素符號是N,是第一個植物必需大量元素。氮對植物生長是生死攸關的。氮是蛋白質、葉綠素、核 酸、酶、生物激素等重要生命物質的組成部分，是植物結構組分元素。一、植物對氮的吸收和轉運植物根系可以吸收銨態氮和硝態氮。作物種類不同,吸收銨態氮和硝態氮的比例不同。水稻以吸收銨態氮 為主。在溫暖、濕潤、通氣良好的土壤上,旱地作物主要吸收硝態氮。旱地作物在幼苗期大多吸收銨態氮, 而主要生育期以吸收硝態氮為主。但在溫度過高過低、土壤濕度過大過小、通氣不良、使用硝化抑制劑阻 斷銨態氮轉化為硝態氮的情況下,旱地作物被迫吸收利用銨態氮。植物吸收硝酸鹽為主動吸收，受載體作

2、用的控制，要有H+泵ATP酶參與。銨態氮的吸收機制還不太清楚。根系吸收的氮通過蒸騰作用由木質部輸送到地上部器官。植物吸收的銨態氮絕大部分在根系中同化為氨基 酸，并以氨基酸、酰胺形式向上運輸。植物吸收的硝態氮以硝酸根形式、或在根系中同化為氨基酸再向上 運輸。韌皮部運輸的含氮化合物主要是氨基酸。植物吸收的硝酸鹽在植物根或葉細胞中利用光合作用提供的能量或利用糖酵解和三羧酸循環過程提供的能 量還原為亞硝態氮，繼而還原為氨，這一過程稱為硝酸鹽還原作用。氨在植株體內參與各種代謝物質的生 成。二、氮在植物體內的轉化硝態氮進入植物體后形成氨基酸。氨基酸構成蛋白質。蛋白質是構成細胞原生質的重要成分。在氨同化作用

3、過程中，氨與谷氨酸、天冬氨酸等各種有機化合物相結合，產物為谷氨酰胺、天冬酰胺等。谷氨酰胺和天冬酰胺在氨基酸合成過程中提供氨基，與a -酮酸等底物生成100多種氨基酸，其中有 20 種氨基酸用來合成蛋白質。甘氨酸和谷氨酸這兩種氨基酸參與生成另一種重要生命物質，遺傳基因，即核糖核酸和脫氧核糖核酸。二 氧化碳、氨、氨基酸，有時還有甲酸鹽生成氮堿基（腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶）。氮 堿基與核糖相連，稱為核苷。核苷與磷酸連接成核苷酸。核苷酸組成核酸，是生物遺傳信息的主要儲存庫。 脫氧核糖核酸將植物遺傳信息轉錄到核糖核酸，核糖核酸將信息翻譯為多肽的氨基酸順序，形成蛋白質。氮還參與合成葉綠素，

4、植物的綠色就是葉綠素的顏色。先由L-谷氨酸形成5 -氨基-y -酮戊二酸，再生成膽色素原（吡咯環），再合成尿卟啉原，繼而生成原卟啉，又生成原葉綠素酸酯，最終形成葉綠素。氮還參與合成酶、輔酶、輔基。酶是一類具有特殊功能的蛋白質，可以催化生物反應過程。簡單蛋白質酶 類除蛋白質外不含其他物質，結合蛋白質酶類則由蛋白質和稱為輔助因子的非蛋白質的小分子物質組成全 酶。輔助因子包括輔酶、輔基和金屬離子。輔酶和輔基的組成與維生素和核苷酸有關。氮還參與合成各種維生素。 維生素 B1 含有氨基和硫， 又叫硫胺素， 在生物組織中常以硫胺素焦磷酸酯 （TPP） 形式存在。維生素 B2又叫核黃素，是許多氧化還原酶、黃

5、酶的輔基。維生素B6是吡啶的衍生物。吡哆醇在無機磷、ATP參與下能轉變成磷酸吡哆醛。它是氨基轉移酶的輔酶。維生素PP為尼克酰胺。尼克酸在生物體內由色氨酸轉變而來，構成脫氫酶的主要輔酶煙酰胺腺嘌吟二核苷酸（NAD和煙酰胺腺嘌吟二核苷酸磷酸（NADP的成分。氮還參與合成各種生物堿，包括煙堿、茶堿、可可堿、咖啡堿、膽堿、奎寧、麻黃堿等。膽堿是卵磷脂的重要成分，卵磷脂參與生物膜的合成。氮還參與合成各種植物激素（生長素和細胞分裂素也是含氮有機化合物）和酰脲（尿囊素、尿囊酸、瓜氨 酸、B-尿基丙酸和B-尿基異丁酸等也是儲存和運輸形態的氮，和谷氨酰胺和天冬酰胺一樣，是植物體內 儲存、轉運氨和解除氨毒的形態。

6、）三、植物缺氮和過量癥狀植物缺氮就會失去綠色，植株生長矮小細弱，分枝分蘗少，葉色變淡，呈色澤均一的淺綠或黃綠色，尤其 是基部葉片。蛋白質在植株體內不斷合成和分解，因氮易從較老組織運輸到幼嫩組織中被再利用，首先從下部老葉片開 始均勻黃化，逐漸擴展到上部葉片，黃葉脫落提早。株型也發生改變，瘦小、直立，莖桿細瘦。根量少、 細長而色白。側芽呈休眠狀態或枯萎。花和果實少。成熟提早。產量、品質下降。（圖：小麥缺氮時氮從老葉轉移到新葉中，老葉均勻發黃，植株生長矮小細弱）（圖：棉花缺氮生長矮小，葉色淡，呈淺綠或黃綠，色澤均一。缺氮癥狀下部葉先變黃后延續到上部葉。株型瘦小、莖桿細瘦。根量少、細長而色白。提早成熟

7、，籽棉品質低）（圖：大豆缺氮植株生長矮小，分枝分蘗少，葉色變淡，呈淺綠或黃綠，色澤均一，尤其是基部葉片下部 葉片先黃）禾本科作物無分蘗或少分蘗，穗小粒少。玉米缺氮下位葉黃化，葉尖枯萎，常呈“V'字形向下延展。雙子葉植物分枝或側枝均少。草本的莖基部常呈紅黃色。豆科作物根瘤少，無效根瘤多。（圖：玉米缺氮下位葉黃化，葉尖枯萎，呈“ V'字形向下延展 ）葉菜類蔬菜葉片小而薄，色淡綠或黃綠，含水量減少，纖維素增加，喪失柔嫩多汁的特色。結球菜類葉球 不充實，商品價值下降。塊莖、塊根作物的莖、蔓細瘦，薯塊小，纖維素含量高、淀粉含量低。果樹幼葉小而薄，色淡，果小皮硬，含糖量雖相對提高，但產量低

8、，商品品質下降。除豆科作物外，一般作物都有明顯反應，谷類作物中的玉米；蔬菜作物中的葉菜類；果樹中的桃、蘋果和 柑橘等尤為敏感。根據作物的外部癥狀可以初步判斷作物缺氮及其程度，單憑葉色及形態癥狀容易誤診，可以結合植株和土 壤的化學測試來做岀診斷。植株氮過量時營養生長旺盛，色濃綠，節間長，腋芽生長旺盛，開花座果率低，易倒伏，貪青晚熟，對寒 冷、干旱和病蟲的抗逆性差。（圖：玉米氮過量成熟時纓為綠色 ）玉米氮過量成韓時氮過纓為綠色（圖：柑橘氮過量果實顏色欠佳 ）（圖：馬鈴薯遇氨氣葉片受損壞死 ）氨氣處理馬鈴薯葉片受損壞死（圖：蘋果氮不足與過量葉片）（圖：番茄氮過量幼苗萎蔫）番茄氨中莓/（圖：蘋果氮素過

9、量的葉片大而有皺 ）（圖：黃瓜氮過量葉片鑲金邊）（圖：柑橘植株氮過量葉色濃綠徒長 ）（圖：番茄氮過量果實癥狀類似缺鉀 ）（圖：黃瓜氮嚴重過量葉片萎蔫）（圖：水稻氮過量引起倒伏）水稻氮過量（圖：蘋果氮過量的果實）蘋果帶果枝條1伽 delicious品種）性壤土）氮過量（葉序金氨覺弋.30%t正常（葉片余氨*2*46鼠 葉片<fc*-978»葉片含立二286%）氮過量時往往伴隨缺鉀和/或缺磷現象發生，造成營養生長旺盛，植株高大細長，節間長，葉片柔軟，腋芽 生長旺盛，開花少，座果率低，果實膨大慢，易落花、落果。禾本科作物秕粒多，易倒伏，貪青晚熟；塊 根和塊莖作物地上部旺長，地下部小而

10、少。過量的氮與碳水化合物形成蛋白質，剩下少量碳水化合物用作 構成細胞壁的原料，細胞壁變薄，所以植株對寒冷、干旱和病蟲的抗逆性差，果實保鮮期短，果肉組織疏 松，易遭受碰壓損傷。可用補施鉀肥以及磷肥來糾正氮過量癥狀。有時氮過量也會岀現其它營養元素的缺 乏癥。四、土壤和大氣中的氮循環在20世紀以前，土壤中的氮都是在自然氮循環過程中來自大氣。大氣中含氮78%,主要通過固氮菌固氮和大氣放電固氮進入土壤，被植物吸收利用，還可能進一步成為動物的食糧。動物糞便和植物秸桿是大氣- 土壤-植物-動物氮循環的環節。現在通過人工合成氨固氮，制造岀尿素、碳酸氫銨、硫酸銨等一系列含氮肥料，通過土壤施用和葉面噴施加入這一循

11、環中。動物糞便和植物秸桿這些有機物質進入土壤后，在一系列土壤微生物的作用下，經過一系列分解轉化過程。如果碳氮比小于25,會釋放岀銨態氮，銨態氮在硝化細菌的作用下，經過兩步變為硝態氮。土壤溫度、濕 度、通氣狀況、pH值、微生物種群數量等條件決定其轉化速率和數量。這需要一段較長的時間。碳氮比大 于30的有機物質在土壤中要吸收一部分土壤中原有的礦質氮用于微生物分解活動，待碳氮比小于25后再釋放氮。有機肥中雞糞含氮量最高，豬糞其次，食草動物較低，植物秸桿含氮量低。化肥中的銨態氮也要經過硝化作用轉化為硝態氮，與有機肥無異。銨與鉀相近，容易被土壤吸附。硝酸根則比較容易隨水流失，進入地下水或河流湖海中會造成

12、環境污染。在通氣不良、濕度過大的土壤中，硝酸 根會產生反硝化作用生成氮氧化物釋放到空氣中損失掉。五、市場上主要的含氮化肥含氮化肥分為兩大類：銨態氮肥和硝態氮肥。銨態氮肥主要包括碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨等。尿素施入土壤后會分解為銨和二氧化碳，可視為銨態氮肥。銨態氮肥是含氮化肥的主要成員。使用銨態氮肥時應注 意兩個問題。第一是銨能產酸，施用后要注意土壤酸化問題。第二是在堿性土壤或石灰性土壤上施用時， 特別是高溫和一定濕度條件下，會產生氨揮發，注意不要使用過量造成氨中毒。其它含銨化肥還有磷酸一 銨、磷酸二銨、鉬酸銨等，在主要作為其它營養元素來源時也應同時考慮其中銨的效益和危害兩方面的作 用。硝態氮肥

13、主要包括硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈣等，使用時往往注重其中的鉀、鈣等營養元素補充問題，但也不應忽視伴隨離子硝酸鹽的正反兩方面作用。施用硝態氮肥則應注意淋失問題，盡量避免施入水田，對水稻等作物僅可葉面噴施。硝態氮肥肥效迅速，作追肥較好。另外，在土壤溫度、濕度、通氣狀況、pH值、微生物種群數量等條件處于不利情況下，肥效遠遠大于銨態氮肥。硝酸銨既含銨又含硝酸鹽，使用時要同時考慮這兩種形態氮的影響。（圖：馬鈴薯遇氨氣葉片受損壞死 ）氨代處理馬鈴薯葉片受損壞死（圖：萬苣硝酸鹽和氯化物中毒而“燒邊”）沙土栽培爲苣因確酸鹽和氯化 物中痔而“燒邊”（圖：番茄氮過量幼苗萎蔫）（圖：番茄氮過量果實癥狀類似缺鉀 ）（圖：蘋果氮素營養失衡）蘋果 (Golden delicious品種)缺氮正常氮過量（葉（葉片倉氨（葉片舍氮*-2. 60%)二3. 35%)（圖：蘋果氮過量的果實）蘋1弗支HGold