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植物營養與肥料施用要點 系列十七植物營養和土壤中的氮素
文:曾明寶
在植物必需的營養元素中,氮是影響植物生長和産量形成的首要元素。一般而言在氮、磷、鉀中氮肥肥效一直居於首位,同時也最容易流失而造成土壤缺氮,因此通常氮肥的用量遠遠超過磷肥和鉀肥。空氣中氮氣占五分之四,是取之不盡的氮源。可惜植物不能直接利用空氣中的氮,必須通過工業或生物的途徑,將空氣中的氮合成爲氮的化合物,才能被植物利用。前者主要是生産合成氨,後者主要是豆科植物的生物固氮。氮占植物體幹重的0.3%-5%,平均含量約爲1.5%,是除C、H、O外含量最高的營養元素。它的生理功能主要有以下幾方面:① 是蛋白質和核酸 的主要組成元素。蛋白質中含氮16%-18%,核酸中含氮15%-16%。蛋白質是構成植物細胞原生質的基礎物質,沒有氮就不能形成蛋白質,植物就不能維持生命。氮素是一切生物體不可缺少的,故有生命元素之稱。核酸及其與蛋白質結合的核蛋白,在植物生活和遺傳變異過程中有特殊的作用。② 是葉綠素的組成元素。綠色植物利用光能將二氧化碳和水合成有機物質,稱光合作用。缺少氮素會影響有機物的合成。③ 是植物體內許多酶的組成元素。酶是一類特殊的蛋白質,是植物體內各種物質轉化的催化劑,控制著各種代謝過程。此外,氮還是一些維生素和生物鹼的組分。氮素不足或過量容易從作物長相上看出來。氮素不足時植株矮小,葉片小而薄,葉色淺綠甚至發黃,植株常出現早期衰老現象,禾穀類作物穗小,籽粒不飽滿。氮素在植物體內可再度利用,缺氮時老葉中的蛋白質分解,氮素可供幼葉利用。因此,缺氮時植株下部葉片先黃化,逐步向上部擴展,可作爲判別作物缺氮的顯著特徵之一。氮素過量時作物葉片肥大,顔色深綠,柔軟多汁,莖桿細弱,營養生長旺盛導致晚熟,容易倒伏。果樹因葉片相互遮蔭,通風透光差,花蕾脫落嚴重。瓜果則結果不良,糖分下降,不耐貯藏。馬鈴薯、甘薯則地上部生長旺盛,結薯小而少。因此,必須合理施用氮肥。除豆科作物能與根瘤菌共生,固定空氣中的氮素外,絕大多數作物所需要的氮素來自土壤。土壤中的含氮化合物可分爲有機態和無機態兩大類。在耕犁層土壤中有機態氮占90%以上。因此,土壤有機質含量高的土壤,氮素含量也高。有機態氮主要存在於土壤腐殖質、動植物和微生物殘體、施入的有機肥料中。有機態氮不能被作物直接吸收利用,必須經過土壤微生物分解爲無機態氮才對作物有效。按分解的難易,有機態氮可分爲易溶於水、分解快的氨基酸和醯胺類,易溶於弱酸、 弱鹼的簡單蛋白質和比較穩定的不易分解的腐殖質、結構複雜的蛋白質。土壤無機態氮有銨態氮和硝態氮,是作物可以直接吸收利用的氮,稱爲速效氮。土壤中有機態氮轉變為無機態氮,稱之為礦化作用。有機態氮的礦化是作物所需氮素的重要來源。土壤和肥料中氮的轉化包括水解作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和生物固定。水解作用是指蛋白質在微生物分泌的蛋白質水解酶的作用下,逐漸分解爲各種氨基酸。氨化作用是指土壤中的含氮有機物(如氨基酸)經微生物作用分解産生氨(NH3)的過程。氨溶於水生成銨離子(NH4+),可以被作物吸收,也可被土壤膠體吸附。硝化作用是指氨或銨鹽在土壤硝化細菌作用下,轉化爲硝酸的過程。這個過程分兩步進行,先在亞硝化細菌作用下,氨氧化成亞硝酸,在土壤通氣良好的條件下,亞硝酸很少在土壤中積累,隨即在硝化細菌作用下進一步氧化成硝酸。硝酸態氮也是作物容易吸收的氮,但硝酸離子(NO3-)不易被土壤膠體吸附,容易隨水流失。反硝化作用是指硝酸離子被還原成亞硝酸,進一步還原成氮的氧化物(NOx)和氮氣而揮發損失的過程,所以反硝化作用又叫脫氮作用。上面提及的氮的轉化作用,都是在土壤微生物和酶的作用下進行的,所以都受土壤條件的影響,要有適宜的水分、溫度的酸鹼度,還受通氧條件的影響。例如硝化細菌是好氣性微生物,要求土壤通氣條件良好,土壤水分在田間持水量60%爲宜,既有一定水分,又有足够的空氣。反硝化作用是在土壤通氣不良(如淹水),又有新鮮有機物存在時容易發生。氮的生物固定是指微生物在分解含氮有機物産生氨和硝酸過程中,也利用一部分供本身營養的需要,使氮素在微生物軀體中固定下來。一旦微生物死亡,經過其他微生物的分解,氮素可再釋放利用。除了上述土壤氮素轉化的生物化學過程外,某些物理的和化學的作用,如銨的吸附和分解、銨的粘土礦物固定和釋放,也應包括在氮素轉化之列。對土壤氮素轉化的瞭解,有助於合理施用氮肥,減少肥料氮的損失,更好發揮氮肥的增産作用。
本文已刊於:神農廣播雙週報252期(97年10月20日出版)
来自: LM0318 > 《557 交通 郵電》
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