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植物营养和土壤中的氮素

        在植物必需的营养元素中,氮是影响植物生长和产量形成的首要元素。而我国的土壤普遍缺氮,氮肥的用量远远超过磷肥和钾肥。在氮、磷、钾中氮肥肥效一直居于首位。空气中氮气占五分之四,是取之不尽的氮源。可惜植物不能直接利用空气中的氮,必须通过工业或生物的途径,将空气中的氮合成为氮的化合物,才能被植物利用。前者主要是生产合成氨,后者主要是豆科植物的生物固氮。氮是除C、H、O外含量最高的营养元素。它的生理功能主要有以下几方面:①是蛋白质和核酸的主要组成元素。蛋白质是构成植物细胞原生质的基础物质,没有氮就不能形成蛋白质,植物就不能维持生命。氮素是一切生物体不可缺少的,故有生命元素之称。核酸及其与蛋白质结合的核蛋白,在植物生活和遗传变异过程中有特殊的作用。②是叶绿素的组成元素。绿色植物利用光能将二氧化碳和水合成有机物质,称光合作用。缺少氮素会影响有机物的合成。③是植物体内许多酶的组成元素。酶是一类特殊的蛋白质,是植物体内各种物质转化的催化剂,控制着各种代谢过程。此外,氮还是一些维生素和生物碱的组分。
  氮素不足或过量容易从作物长相上看出来。氮素不足时植株矮小,叶片小而薄,叶色浅绿甚至发黄,植株常出现早衰,禾谷类作物穗小,籽粒不饱满。氮素在植物体内可再度利用,缺氮时老叶中的蛋白质分解,氮素可供幼叶利用。因此,植株下部叶片先黄化,逐步向上部扩展, 可作为判别作物缺氮的显著特征之一。氮素过量时作物叶片肥大,颜色深绿,柔软多汁,茎秆细弱,贪青晚熟,易倒伏。棉田因叶片相互遮荫,通风透光差,蕾铃脱落严重。瓜果则糖分下降,不耐贮藏。马铃薯、甘薯则地上部旺长,结薯小而少。因此,必须合理施用氮肥。
  除豆科作物能与根瘤菌共生,固定空气中的氮素外,绝大多数作物所需要的氮素来自土壤。土壤中的含氮化合物可分为有机态和无机态两大类。在耕层土壤中有机态氮占90%以上。因此,土壤有机质含量高的土壤,氮素含量也高。有机态氮主要存在于土壤腐殖质、动植物和微生物残体、施入的有机肥料中。有机态氮不能被作物直接吸收利用,必须经过土壤微生物分解为无机态氮才对作物有效。土壤无机态氮有铵态氮和硝态氮,是作物可以直接吸收利用的氮,称为速效氮。有机态氮的矿化是作物所需氮素的重要来源。
  土壤和肥料中氮的转化包括水解作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和生物固定。水解作用是指蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶的作用下,逐渐分解为各种氨基酸。氨化作用是指土壤中的含氮有机物(如氨基酸)经微生物作用分解产生氨(NH3)的过程。氨溶于水生成铵离子(NH4+),可以被作物吸收,也可被土壤胶体吸附。硝化作用是指氨或铵盐在土壤硝化细菌作用下,转化为硝酸的过程。这个过程分两步进行,先在亚硝化细菌作用下,氨氧化成亚硝酸,在土壤通气良好的条件下,亚硝酸很少在土壤中积累,随即在硝化细菌作用下进一步氧化成硝酸。硝态氮也是作物容易吸收的氮,但硝酸根离子(NO3-)不易被土壤胶体吸附,容易随水流失。反硝化作用是指硝酸离子被还原成亚硝酸,进一步还原成氮的氧化物(NOx)和氮气而挥发损失。而反硝化作用是在土壤通气不良(如淹水),又有新鲜有机物存在时容易发生。氮的生物固定是指微生物在分解含氮有机物产生氨和硝酸过程中,也利用一部分供本身营养的需要,使氮素在微生物躯体中固定下来。一旦微生物死亡,经过其他微生物的分解,氮素可再释放利用。除了上述土壤氮素转化的生物化学过程外,某些物理的和化学的作用,如铵的吸附和解吸、铵的粘土矿物固定和释放,也应包括在氮素转化之列。对土壤氮素转化的了解,有助于合理施用氮肥,减少肥料中氮的损失,更好发挥氮肥的增产作用。
 
| 发布时间:2014.01.23    查看次数:3947
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