1. 掌握本章涉及的概念。
2. 掌握氮素的营养功能及作物对氮素吸收的规律性。
3. 重点掌握土壤中氮素的形态和相互转化的规律。
4. 了解各种氮肥的特点、性质和合理施用的技术 。
氮是氨基酸、核酸、叶绿素和维生素等物质的基本组成成分，是作物所有必需营养元素中最重要的一个。作物主要吸收利用铵态氮和硝态氮，土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素大部分为有机形态，只有少部分为无机形态。我国大部分土壤缺氮，施用氮肥是保证作物产量和品质的重要措施。
10.1 作物氮素营养
氮是作物必需的营养元素之一， 在作物体内起着重要的作用，作物缺氮或过多都会出现特殊的症状。作物主要通过根系吸收氮素，铵态氮、硝态氮是其主要的氮素来源，不同的作物，不同的生育时期，对两种氮素的喜好不一样。
作物体内的含氮量一般约为其干物质质量的 0.3% ～ 5%，主要以各种有机含氮物质存在，也有少量的铵态氮和硝态氮 。
10.1.1 氮素的营养功能
氮是作物体内许多重要有机化合物的组成成分，也是遗传物质的基础成分，称之为生命元素。其功能主要表现在以下几个方面：
1）蛋白质的组成元素：含氮有机化合物主要包括蛋白质、氨基酸、核酸、叶绿素和维生素类等，蛋白质态氮占作物体内全氮的 80% ～ 85% 。
2）核酸的组成元素：核酸含氮 15% ～ 16%，约占作物体内全氮的 10%。
3）叶绿素的组成元素：叶绿素分为叶绿素 a 和叶绿素 b ，其分子结构中都有氮，其它许多色素如胡萝卜素也含有氮。
4）一些生理活性物质的组成元素： 维生素 B1 、B2 、B6 等、烟碱和茶碱等生物碱、细胞分裂素、玉米素等分子中都有氮素，如果没有氮素，这些物质就不能合成。
10.1 作物氮素营养
10.1.2 作物对氮素的吸收利用
作物能吸收利用的氮素形态有氨基酸、尿素、氨、铵、硝酸根及亚硝酸根，但主要是铵离子和硝酸根离子。不同的作物，不同的生育时期，不同的环境条件，作物对铵离子和硝酸根的反应有差异。有些作物如水稻和薯类作物更喜欢铵态氮，而烟草、小麦、蔬菜、甜菜等对硝态氮反应较好。
1. 铵态氮的吸收和同化
作物根系吸收 NH4+ 的机理与 K+ 相似，一般认为 NH4+ 在细胞质膜外首先脱去 H+ ，再以 NH3 的形式透过细胞质膜，进入细胞内，释放的 H+ 会使根际环境明显变酸。
进入细胞内的的 NH4+ 很快与呼吸作用产生的α―酮戊二酸结合形成谷氨酸，再通过转氨基作用，形成各种氨基酸。然后以氨基酸的形式向地上部运输，很少以 NH4+ 的方式直接运输到地上部。
如果氮素供应充足，将形成谷氨酰胺和天门冬酰胺，一方面消除了氨过多的危害，另一方面两种酰胺也是作物体内氮的贮藏形式，一旦氮供应减少，酰胺中的氨可以释放出来，形成各种氨基酸。
10.1.2 作物对氮素的吸收利用
2. 硝态氮的吸收和同化
作物吸收 NO3- 是一个主动吸收过程，吸收的 NO3- 一部分可贮存在根细胞的液泡中，大部分既可以在根部被同化为氨基酸，也可以 NO3- 的形式直接通过木质部运往地上部。叶片吸收的 NO3- 也可在液泡中贮存起来，或被同化为氨基酸。吸收 NO3- 所释放的 OH- ，常导致环境变成碱性。
作物吸收的硝态氮不能直接被同化为氨基酸等有机氮化合物，必须首先在硝酸还原酶的作用下转化为 NO2- ，再在亚硝酸还原酶的作用下，转化为 NH4+ ，再转化为各种氨基酸。
硝酸还原酶是一种诱导酶，只有在供给硝酸盐时才很快产生。因此，NO3- 的初始吸收速度较慢，只有当 NO3- 诱导形成硝酸还原酶以后，吸收速度才提高。其活性受铵离子抑制，但钼是其活化剂。亚硝酸还原酶不需要钼，但需要铁和铜。
硝酸根还原为铵需要能量，所以低温和光照不足都会导致硝酸盐在作物体内累积。
10.1.3 作物的氮素缺乏和过多的症状
缺氮时，蛋白质合成受阻，叶绿素形成减少，植株生长缓慢、矮小，叶色变黄。禾本科作物分蘖少，双子叶作物分枝少。若生长后期缺氮，禾本科作物穗短小，穗粒数少，籽粒不饱满，易出现早衰。
氮是可被再利用的营养元素，缺氮症首先出现在植株下部的叶片，然后逐渐向上部叶片蔓延。
氮素供给不足，还影响作物产品品质，如蛋白质含量下降，维生素与必需氨基酸含量也会减少。
氮肥用量过多，蛋白质合成增加，从而大量的消耗大量碳水化合物，不利于淀粉和糖分的累积，也使构成细胞壁的原料如纤维素、果胶等物质的形成受到严重的抑制，细胞壁变薄，叶片变得柔软多汁，叶色浓绿，作物容易遭受病虫侵袭，易倒伏，抗恶劣气候条件差。生长后期氮肥施用过多，作物一般贪青晚熟。
10.1.3 作物的氮素缺乏和过多的症状
不同作物氮素缺乏症状：植株生长缓慢、矮小，叶色变黄，分蘖或分枝少， 穗短小，穗粒数少，籽粒不饱满，易出现早衰。
小麦玉米大麦
图片：不同作物氮素过多症状：茎叶柔软多汁，叶色浓绿，株高大，易倒伏，抗病差，贪青晚熟，生殖器官不发达，纤维品质下降，淀粉和糖分含量下降。
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