NO3－ －N 随水渗漏或流失，可达施入氮 量的5～10％ 结果：氮素损失(无效化),并污染水体(富营养化)
三、土壤中氮的转化
NH3 N2、NO、N2O
有 机 氮
铵态氮
硝态氮
有 机 氮
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
三、土壤中氮的转化
NH3
挥发损失
N2、NO、N2O
反硝化作用
硝化作用 生 物 固 定
Nitrogen Toxicity
Dark green, ammonia toxicity
Tobacco
Sorghum plants of N-toxicity, ammonia toxicity
第二节
土壤中的氮素及其转化
一、土壤中氮素的来源及其含量
（一）来源
1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N
选用优良品种 控施氮肥 增施钾肥 增加采前光照
改善微量元素供应等
（三）植物对有机氮的吸收与同化
1. 尿素（酰胺态氮） 吸收：根、叶均能直接吸收 同化：①脲酶途径：尿素
脲酶
NH3
氨基酸
②非脲酶途径：直接同化 尿素 氨甲酰磷酸 瓜氨酸 精氨酸
尿素的毒害：当介质中尿素浓度过高时，植
物会出现受害症状
2. 氨基态氮：可直接吸收，效果因种类而异
1.530 1.209
2.063 2.013 0.104 1.611 0.757 0.305 4.525 1.410
生菜 油麦菜
西洋菜 莙荙菜 荷兰豆 豆苗 萝卜 番茄 云南小瓜 木瓜
421.00 346.50
220.33 469.00 616.33 663.00 427.00 189.00 246.00 268.00
（二）含量
我国耕地土壤全氮含量为0.04～0.35％ 之间，与土壤有机质含量呈正相关 我国土壤含氮量的地域性规律： 北 增加
西
长江
南 增加
东
增加
二、土壤中氮的形态
水溶性 <全氮的5% 1. 有机氮 (>98%) 水解性 占50～70% 非水解性 占30～50%
离子态 土壤溶液中
2. 无机氮 吸附态 土壤胶体吸附
结晶,酸性,吸湿性弱
硫铵 (NH4) 2SO4 20~21
（三）在土壤中的转化和施用
表 铵态氮肥在土壤中的转化和施用
品种
液氨
转化及结果
NH3＋H2O
施用
NH4＋＋OH－ 基肥,追肥及深施
氨水
碳铵
对土壤和作物影响不大
NH4＋＋HCO3－ 对土壤没有副作用
基肥,追肥,深施
基肥,追肥,深施 适于各种土壤和 大多数作物
第三节
氮肥的种类、性质和施用
一、铵态氮肥
包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵
（一）共同特性（均含有NH4＋ ） 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、钾等的吸收有颉颃作用
硝酸的吸收及其转运的分子机理
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植物体内硝酸盐含量的分级：
世界卫生组织和联合国粮农组织（WHO/FAO） 于1973年规定了人体摄入硝酸盐的限量指标，硝酸 盐（NO3－）的日允许量为3.6mg/kg（体重）。根据 这一限量指标，假设成人体重60kg，日食蔬菜0.5kg， 则蔬菜硝酸盐含量的允许上限为432mg/kg（鲜重）。
最适条件：温度为20～30oC， 土壤湿度为田间持水量的60％， 土壤pH＝7，C/N≤25:1
4. 结果：生成NH4＋－N（有效化）
（二）土壤粘土矿物对NH4＋的固定 1. 定义
吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷 而引起的对NH4＋的吸附作用 晶格固定：NH4＋进入2：1型膨胀性粘土矿物的 晶层间而被固定的作用
表 我国蔬菜硝酸盐污染程度的卫生评价标准 （沈明珠，1982）
级别 硝酸盐含量 (mg/kg鲜重) 污染程度 参考卫生性
1
2
≤432
≤785
轻度
中度
允许生食
允许盐渍,熟食
3
4
≤1440
≤3100
高度
严重
允许熟食
不允许食用
1995年统计我国13 座大城市蔬菜消费居前 十位蔬菜分别为：大白 菜、黄瓜、番茄、甘蓝、 茄子、菜豆、芹菜、小 白菜、大/辣椒、韭菜。
（二）理化性质
表
品种
液氨
铵态氮肥的基本性质
理 化 性 质
液体,碱性,易挥发 82 差
分子式
NH3
含氮量(%) 稳定性
氨水 NH3 · nH2O 15~18
差
液体,碱性,易挥发
碳铵 NH4HCO3 16.5~17.5 较差 结晶,碱性,易吸湿和分解
氯化铵 NH4Cl
24~25
较好
好
结晶,酸性,有吸湿性
＋O2
亚硝化细菌 硝化细菌
NO2－ ＋ 4H＋
2NO2－＋
O2
2NO3－
3. 影响条件：土壤通气状况、土壤反应、
土壤温度等
最适条件：氨充足、通气良好、
pH6.5～7.5、25～30oC
4. 结果：形成NO3－ －N
利：为喜硝植物提供氮素（有效化）
弊：淋失、发生反硝化作用（无效化）
（五）硝酸还原作用
表
流溪河流域蔬菜硝态氮和亚硝态氮含量 (mg/kg)
NO3--N NO2--N
1354.25 2.666
蔬菜
菜心
蔬菜
蕹菜
NO3--N NO2--N
540.00 3.520
小白菜 大白菜
芥蓝 青花菜 芥兰头 芥菜 芹菜 落葵 茼蒿 菠菜
1150.20 1220.00
1130.50 729.50 480.00 996.75 1290.00 784.00 583.00 673.50
0.757 1.159
0.941 1.309 0.238 1.008 0.506 0.305 0.707 0.204
据广州市农业局（2003）
1995年统计我国13 座大城市蔬菜消费居前 十位蔬菜分别为：大白 菜、黄瓜、番茄、甘蓝、 茄子、菜豆、芹菜、小 白菜、大/辣椒、韭菜。
降低植物体内硝酸盐含量的有效措施：
盐含量增加
3. 丰缺指标：表9－1、表9－2
田间水稻缺氮
田间玉米缺氮
Nitrogen recycling on grapefruit twigs with inadequate N (left)
(A) Green terminal leaves (B) Yellowing (C) Defoliation
氮素通常被称为生命元素
三、植物对氮的吸收与同化
无机态：NH4+－N、NO3-－N 吸收的形态 （主要）
有机态：NH2 －N、氨基酸、 （少量） 核苷酸等
（一）植物对铵态氮的吸收与同化
1. 吸收 （1）机理：①反向运输
(Epstein,1972)
膜外 NH4+ H+ 膜
ATPase
膜内
②接触脱质子
（二）植物对硝态氮的吸收与同化
1. 吸收：植物主动吸收NO3-－N 2. 同化： 吸收后，10～30％在根同化
70～90％运输到茎叶同化 小部分贮存在液胞内
NiR，Fe、Mn 亚硝酸还原酶 (叶绿体)
NO3-
NR，Fe 、 Mo 硝酸还原酶
NO2-
NH3
影响硝酸盐还原的因素：光照不足、温度过 低、施氮过多、微量元素缺乏、钾素不足等
四、铵态氮和硝态氮的营养特点
（一）植物的喜铵性和喜硝性
喜铵植物： 水稻、甘薯、马铃薯
兼性喜硝植物：小麦、玉米、棉花等 喜硝植物： 大部分蔬菜，如黄瓜、 番茄、莴苣等 专性喜硝植物：甜菜、萝卜、白菜
（二）产生原因
1. 植物的遗传特性 2. 环境因素 介质反应：酸性：有利于硝的吸收
中性至微碱性：有利于铵的吸收
有 机 氮
矿化作用
生物固定
铵态氮
硝酸还原作用
硝态氮
有 机 氮
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
小结：土壤有效氮增加和减少的途径 增加途径 减少途径
施肥(有机肥、化肥) 氨化作用 植物吸收带走 氨的挥发损失
生物固氮
雷电降雨
反硝化作用
硝酸盐淋失
生物和吸附固定(暂时)
化学氮肥的当季利用率：20～50％
（续）表 铵态氮肥在土壤中的转化和施用
品种
氯化铵
转化及结果
NH4＋＋Cl－ 使土壤酸化(生理酸,硝化酸, 代换酸)、脱钙板结
NO3－
(1)定义：
N2 、NO、N2O
1. 生物反硝化作用（嫌气条件下）
(2)过程：
硝酸盐 NO3－ 还原细菌 反硝化细菌
NO2－
N2 、N2O、NO
(3)最适条件：含氮量5～10％，新鲜有机质丰富
pH5～8，温度30～35oC
有机肥 铵态氮
N2 、 N2O 硝态氮
氧化层 还原层
土壤 胶粒 NH4+
NO3
－
嫌气条件 (硝酸还原酶)
NH4＋
作用机理仍不清楚
（六）无机氮的生物固定
1. 定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生
物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的 现象
硝化作用
2. 过程： 铵态氮
生物固定
硝酸还原作用