生命元素:氮(N)

发布时间:2018-08-22 05:00 阅读次数:
一、氮素的重要性
氮是生命元素:没有氮就没有蛋白质,没有蛋白质就没有生命。

蛋白质含氮16-18%,蛋白态氮占植株全氮的80-85%;叶绿体重含蛋白质45-60%;酶本身就是蛋白质,酶是植物体内生化反应和代谢过程中的催化剂;核酸(DNA,RNA)含氮15-16%,核酸态氮占植株全氮的10%左右;另外,氮是维生素(B1,B2,B6,PP等)的组分,生物碱、内源激素(IAA,CTK)以及磷脂也都含有氮。


二、植物吸收氮的形态及氮肥种类
主要以NH4+、NO3-等离子态氮为主,其他可溶性有机含氮小分子化合物,如:氨基酸、酰胺、尿素(属于酰胺态氮)等,也可被吸收利用。
氮肥的种类主要有:
1、铵态氮肥:液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵
(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NH4+NO3-
(4)碱性环境中氨易挥发 NH4+ +  OH →  NH3
(5)高浓度对作物,尤其是幼苗易产生毒害
(6)对钙、镁、钾等的吸收有拮抗作用
2、硝-铵态和硝态氮肥:硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾
(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
3、酰胺态氮肥:尿素
(1)含氮高达46%,是含氮量最高的固态氮肥
(2)有机物,纯品为白色针状结晶,肥料为颗粒状;易溶于水,呈中性
(3)少量能以分子态溶于水而被植物直接吸收,大部分在脲酶作用下形成铵态氮以及进一步形成的硝态氮,被植物吸收利用
(4)由于高温造粒,固体尿素中会有缩二脲等植物有害成分
(5)可作基肥、追肥,深施;宜作根外追肥(叶面喷雾)
4、脲甲醛态氮:
脲甲醛是尿素与甲醛反应得到的聚合物,又称脲甲醛树脂,英文缩写UF。1955年最先由BASF生产,是第一个商品化生产的缓释氮肥。
(1)速效氮+中效氮+长效氮,智能缓释氮肥
(2)低盐指数,高浓度使用不烧苗不烧根
(3)利用效率高达60%以上,远高于普通氮肥20-40%的利用率
三、氮对农作物产量的重要性
氮和碳、氢、氧、磷、钾、钙、镁、硫等元素是构成作物产量的物质基础。
植物种子/果实中含氮比例远远高于茎叶含氮比例:水稻籽粒中含氮1.3-1.8%,茎杆中含氮0.5-0.9%;小麦籽粒中含氮2.0-2.5%,茎杆中含氮0.4-0.6%;豆科籽粒中含氮4.0-6.5%,茎杆中含氮0.8-1.4%。
作物的种子或果实中的氮,一般而言,一半来自于茎叶中各种含氮物质的转化,一半来自于根系从土壤中吸收的氮素。

因此,尽管氮在植物体中移动性很高,但不能完全满足作物在生殖生长阶段对氮的需求,特别是很多旱地作物施肥存在底肥一炮轰和土壤表面撒施追肥;而在作物生殖生长阶段追施普通氮肥,稍有不慎就会造成作物贪青晚熟,病虫害加重。


四、氮与作物早衰问题
大多数作物,如水稻、小麦等,在后期灌浆、膨大时遭遇根系老化,或遭遇渍害导致根系窒息,或遭遇干旱或高温/低温等逆境,或因土壤板结或盐化等各种因素,导致作物根系及根圈生态问题,作物从土壤吸收养分的能力显著降低,从而出现脱肥和早衰现象。
作物后期籽粒灌浆、果实膨大需要大量氮素合成和积累氨基酸、蛋白质等重要营养物质,根系从土壤吸收氮素等其他养分越少,就会加剧中下部茎叶中的氮素转移,导致作物中下部到上部茎叶发黄,光合作用显著减弱,光合同化时间大大缩短,严重影响籽粒饱满度和果实大小。中国豆科作物如大豆、花生等产量低下,与后期脱氮有显著的关系。
大豆等豆科作物有固氮菌从而不需要施氮肥或少施氮肥是一个极其错误的观点,相反,豆科作物由于籽实中蛋白质和氨基酸含量高,对氮的需求显著高于其他作物。金敦福试验研究发现豆科作物的固氮根瘤菌是豆科作物对缺氮胁迫的一种进化机制,反应了豆科作物对缺氮的敏感性。当给大豆补充足够氮素后,大豆根瘤菌显著减少。
传统氮肥包括尿素肥效释放过猛,在作物生殖生长阶段使用具有极高风险,容易打破营养生长和生殖生长的平衡,导致贪青晚熟
如果在作物灌浆、膨大阶段选择一种可以安全并持续合理低水平补充氮素的肥料,平衡营养生长和生殖生长,减少中下部茎叶氮素转移,提升并维持上部叶片活力,极大增强光合作用,就可以实现突破作物产量的瓶颈。

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