浅谈植物氮素营养诊断与防治

作物氮素营养的诊断方法与防治

卢未兰国土资源与环境学院资环081

摘要：氮素是作物生长发育和产量形成所必需的营养元素。作物在适量的氮素供应下才能保持健康的生长发育。本文在简述氮素的营养功能，缺氮及氮素过多表现同时，提出当前的一些氮素诊断方法，针对诊断结果给出相应防治措施，对于农业可持续发展和生态环境保护具有重要意义。

关键字：氮素营养、诊断方法、措施

引言

俗话说得好：“庄稼一枝花，全靠肥当家。”可见肥料在农业中的作用巨大。其中氮素是作物生长发育不可缺少的营养元素之一，在作物体内全氮含量约为干重的0、3%~5、0%[1]。氮素是作物体内许多重要有机化合物的组分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱等。还是遗传物质的基础[2]。在生产中，缺氮时，作物地上部和根系生长都显著受到抑制，繁殖器官的形成发育也受到限制，植株提前成熟，种子和果实小而不充实，显著影响作物的产量和品质。相反地，增施氮肥可以提高作物产量和改善作物产品品质[3、4]，因此氮肥投入量逐年增加。随着氮肥施用的大量增加，氮肥利用率逐渐降低，而损失的氮素大部分进入地下水和地表水，造成地下水和地表水中硝态氮不断增加，从而引起水体富营养化，造成一系列环境问题如水资源和水产资源遭受到严重破坏，随着使用价值降低，水处理的成本提高，甚至会威胁人类的健康[5、6]。因此，了解作物的氮素状况和诊断养分的丰缺程度，据此来指导我们合理施肥，进行科学的施肥管理措施，既在合理利用资源的同时，提高了作物产量、改善品质，在保护环境上也有重要意义。本文就氮素营养及诊断方法做出简要介绍，供大家参考。

1氮素的营养功能及吸收

氮素的营养功能主要包括四个方面：蛋白质的重要组分；核酸和核蛋白的成分；叶绿素的组分元素；还是许多酶的组分，例如张洋等[7]研究得出：不施氮处理，子粒产量、硝酸还原酶的活性、叶水势、叶绿素含量明显降低，而施氮后明显提高。

植物吸收利用的氮素主要是铵态氮和硝态氮。低浓度的亚硝酸盐也能被植物吸收，但浓度较高时则对植物有害。由于亚硝酸盐在土壤中的数量很少，无实际意义。某些可溶性的有机含氮化合物，如氨基酸、酰胺和尿素，也能被植物所吸收，但数量有限，在旱地农田中，硝态氮是作物的主要氮源。由于土壤这种的铵态氮经硝化作用可转变为硝态氮。所以作物吸收的NO3--N常多于NH4+-N[2]。

2作物缺氮症状和供氮过多的危害

2.1作物缺氮表现

当作物叶片出现淡绿色和黄色时，即表示作物有可能缺氮。作物缺氮时，由于蛋白质合成受阻，导致蛋白质和酶的数量下降。同时，因叶绿体结构遭破坏，叶绿素合成减少而使叶片变黄。与此同时，作物光和作用下降，光和产量不足，这些变化使植物生长过程延缓。

在苗期：由于作物细胞分裂减慢，苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎秆细长；双子叶植物则表现为分枝少。到了后期，若继续缺氮，禾本科作物则表现为穗粒少，籽粒不饱满，并易出现早衰而导致产量下降。由于许多作物在缺氮时，自身能把衰老的叶片中的蛋白质分解，释放出氮素并运往新生叶片中供利用。这表明氮素是可以再利用的元素，故缺氮时的显著特征是植株下部叶片首先褪绿发黄，然后逐渐向上部叶片扩展。例如水稻缺氮时植株矮小，分蘖少，叶片小，呈黄绿色，黄叶从叶尖开始至中脉，再扩展到全部叶片，稻穗短小，提早成熟。但在缺氮不是分严重时，一般结实良好，谷草比提高，成熟提早，抗病能力增强，体内物质运输正常，熟色良好，常表现青秆黄熟。

2.2氮素过多表现

供应充足的氮素能促使植物叶片和茎加快生长，然而必须有适量的磷钾和其他必需元素的存在，否则

氮素再多也是不可能增产的。供应过多常常到组织作物贪青晚熟。在某些无霜期短的地区作物因氮素过多造成生长期延长，而遭受早霜的严重危害。因为大量供应氮素常使细胞的整张过大，细胞壁薄，细胞多汁，植株柔软，易受机械损伤和病菌侵袭。此外，过多的氮素还要消耗大量碳水化合物，这些都将影响作物的产品品质，氮素供应过多还会使谷类作物叶片肥大，相互遮阴，碳水化合物消耗过多，茎秆柔弱，容易倒伏减产。

例如水稻氮过剩后表现为：叶面积增大，绿色增浓，水分含量增加，营养生长繁茂；碳水化合物被大量消耗形成蛋白质、纤维素、木质素等减少，稻体机械组织削弱，导致茎秆软弱，抗逆能力降低，易招病虫危害和贪青倒伏等；抽穗后稻株含氮量高于1%~1、%，会影响碳水化合物的正常转运，导致结实率、千粒重下降，含氮率越高，不良影响越大。如遇长期阴雨，氮过量的害处就更大，后期稻瘟病、纹枯病等的严重发生和此密切相关[8]。谢芳等[9]从水稻高效施肥的角度，通过田间小区试验，分析不同施氮处理对水稻氮素吸收及产量的影响。结果表明在一定氮肥施用时，水稻吸收及产量随氮肥施用量增加而提高，而氮肥施用过量时水稻氮素吸收量及产量也随之下降。

3作物氮素营养诊断的方法

3、1作物氮素营养诊断传统方法

3、1、1作物缺肥外观诊断

（1）症状诊断根据作物表现出的某种特定症状，从而确定其可能缺乏某种元素，症状诊断在很多营养元素的诊断上以得到广泛应用，在前面已经详细概述，即缺氮时，作物下部叶片褪绿发黄，然后再由下向上扩展，后期作物表现为贪青晚熟。

（2）长势诊断长势诊断从很早开始就在我国受到广泛关注，即“看苗诊断”。狭义的长势即作物生长发育的方法。如农民一般都是靠观察水稻形态特征来判断其缺了哪种肥料。现在又有人将长势的内涵加以扩充，囊括了传统看苗诊断所有指标，把长势定义为作物生长的状况与趋势，作物的长势可以用个体与群体特征来描述，禾谷类作物的个体特征可以用茎、叶、根与穗的特征描述，如株高、分蘖书、叶的数量、形状、颜色，根的发育情况等。群体特征可用群体密度、叶面积指数、布局与动态来描述，只有发育健壮的个体所构成的合理群体，才能是长势良好。根据植株长势长相和特定叶位间的节间长度，可以诊断出不同生育时期氮素营养丰缺状况，如水稻缺氮时，叶片与主茎间夹角小45°叶片直立，老叶容易枯死，植株矮小，植株下部叶片发生黄化或有白色斑点[10]；在一定程度上可以有限的判断植株的氮素营养状况，但由于随着频繁的品种更新换代，其外观长势长相发生变化，因而在生产应用上受到限制。

（3）叶色诊断中国人民素有看作物叶色施追肥的传统经验，从300多年前的“沈氏农书”关于对水稻进行叶色诊断追肥孕穗肥到现在，叶色诊断氮营养已逐渐成熟[1]。效果较好的有叶色卡法，与标准叶色级比较，但是人们对于颜色的视知觉在不同的个体之间存在差异，也制约着叶色卡法诊断水稻氮素营养的应用与精度。

3、1、2作物缺肥化学全氮诊断

(1)植株全氮诊断植物全氮含量可以很好的反映作物氮素营养状况，与作物产量夜游很好的相关性，且全氮含量相对比较稳定，是一个很好的诊断指标。传统的全氮诊断方法主要是基于植物组织的实验化学分析。主要的实验室化学分析方法有杜马氏方法，该法的主要仪器全自动定氮仪。杜马氏方法是将样品充分燃烧，植物所有形态的氮均转化为氮气，通过计算氮气的体积来计算样本的全氮量。该方法的主要缺点是一起太贵，不能普及。另外一种方法是凯氏法，即浓硫酸和混合加速剂或氧化剂消煮植株样本，将有机氮转化为铵态氮后用蒸馏滴定法测定[11]。此方法缺陷在于普遍要求破坏植被样本，且需要耗费大量的时间、人力、物力。

（2）硝酸盐快速诊断植物组织中硝态氮含量的相对变化要远远大于全氮，它能灵敏的反映作物对氮的需求，因此可以用硝态氮代替全氮作为氮素营养诊断指标来估计植株氮素营养状况和进行追肥推荐。作为诊断植株氮素营养丰缺状况在旱地作物和蔬菜上应用的较多。例如吕世华等[12]经过田间试验证实，小麦拔节期茎基部NO3—N的二苯胺速测法可以快速准确诊断氮素营养状况，再生产中推广应用是可行的。曹洪生等[13]

研究出小麦NND快速诊断法，就是利用小麦液中硝态氮含量来指导的拔节肥。

（3）硝酸还原酶法由于硝酸还原酶代表了氮素同化水平而仅代表体内氮素累积水平，因此NRA作为营养诊断指标更优于NO3—浓度。[14、15]

（4）氨基态氮诊断有研究表明氨基氮与叶片的全氮呈显著正相关。认为氨基氮可作为棉花氮营养的诊断指标，并给出了初步诊断值[16]。例如张卫健等[17]发现，水稻倒3叶鞘的游离氨基态氮随氮用量的增加而上升，且各器官以倒3叶鞘的差异最为明显，以倒3叶鞘的FA-N含量变化可对氮营养进行快速诊断，指导水稻中后期定量施肥。

3、2作物氮素营养诊断的现代技术

3、2、1叶绿素仪分析技术作物在缺氮时一般会表现出一些明显的缺素症状，植物的叶片叶绿素含量与叶片含氮量密切相关[18]，即可通过叶片颜色的变化就可以了解作物的氮素营养状况。研究发现，作物叶片光反射特性与叶色深浅存在定量关系，黄绍华等[19]基于顶4叶对氮反映敏感、顶3叶钝感的原理，利用SPAD提出了相对叶色差（RSPAD）的概念，初步建立了叶片（植株）含氮率的RSPAD诊断模型具有较好的普适性。张宪等 [20]基于小麦的顶3叶SPAD值在不同氮素处理间变化幅度大，将其作为氮素营养诊断的致指示叶片，并依据作物产量与养分浓度理论，具体提出了拔节期和孕穗期的适宜及临界SPAD值，这种方法简便、时效性强，尚需多年多点，更多试验进一步修正。

3、2、2叶绿素荧光分析技术植物体内发出的叶绿素荧光信号包含了十分丰富的生物信息，极易随环境条件而发生变化，可以作为一种新型的研究方法。最新有较多学的研究了叶绿素荧光技术可以用来进行植株营养诊断，但是目前报道较少，作为新的一门技术，还需要进一步研究。已达到其简便性，快速性和实惠性。

在这些诊断方法中，传统的测试手段采取破坏性取样、测定、数据分析等方面需要耗费大量的人力、物力，且时效性差，不利于推广应用。所以在此基础上，无损诊断技术在作物营养诊断及推荐施肥上得到了广泛关注。无损诊断技术指在不破坏植物组织结构的基础上，利用各种手段对作物生长，营养状况进行检测[10]。此方法快速、准确，传统的方法有肥料窗口法和叶色卡片法。随着科技的发展，无损技术正不断向精确定量及智能化测试方向发展。

作物叶绿素含量与其氮素的利用情况密切相关。作物氮营养敏感时期的叶片叶绿素含量测定可作为氮营养丰缺状况的诊断指标。据此，日本MI．NOLTA公司在20世纪80年代末推出便携式叶绿素仪(SPAD)，可在田间无损伤的条件下检测植物的叶绿素含量，目前叶绿素仪已成功地应用于水稻氮肥推荐施肥[21].

当然，就目前我们学生学习，探讨氮素营养失调的方法就相对简单，通常在课堂上以观看作物氮素不均衡，导致的生长发育不良的图片为主，在实验研究上，多采用传统的化学诊断法较多，如测氮素时采用桃红色偶氮染料，按红色深浅可显示氮素浓度，红色越深，表明浸出液中氮素浓度越高，与标准色阶相比较，即可确定植物汁液中氮素含量。[22、23]

4作物合理施氮

要合理施氮就需要先了解作物氮素不均衡的原因，例如作物缺氮的原因就很多，其中主要包括以下几点：4.1土壤性质及作物品种与产量

土壤的性质不同，所含的养分及其发生的生化反应不同，对作物氮素的吸收利用也不同。土壤本身并不缺氮，但作物本身无法吸收利用有时会造成生理缺氮现象，这可能是因为土壤水分过多，土壤有害物质对根系毒害引起的。例如不同品种水稻对氮肥的吸收利用率就不同，晏娟等[24]研究表明：水稻种质4007的平均氮肥表观回收率（REN）和氮肥农学利用率（AEN）分别较品种WJ15高出24．5％和95．6％，4007和WJ15的适宜施氮量分别是150kg /hm2和200 kg /hm2时产量最高。由此可见，作物品种也是限制氮素吸收利用的关键因素，若该品种不能有效利用土壤中的氮素或所施的氮肥，也会造成作物缺氮现象。

4.2氮肥施用期和用量不合理

研究表明，等量的氮肥处理下，随着追肥次数的增加，期水稻氮素吸收量及产量也随之提高，在基肥：分蘖肥：穗肥：粒肥=3：3：3：1的情况下，水稻氮素吸收量及产量均达到最高水平。有水稻氮素营养的研究[25]认为，硫酸铵用量40kg和60kg时，不同施用时期之间没有明显差异。而增加到80kg时提早施用可以提高产量，推迟施用则显著减产。生产上氮肥的施用量实际上是通过田间试验取得的，施肥时不仅要确定适宜的用量，也要确定适宜的施用期，否则，均有可能造成作物缺氮。

4.3氮肥品种的选择不当

农业生产上使用的化学氮肥有铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥，如硝酸铵。土壤对硝态氮的吸附力小于铵态氮肥，因而硝态氮淋失大于铵态氮，尤其在水田土壤上，其肥效远低于铵态氮肥，所以水田作物使用化学氮肥以铵态氮肥和酰胺态氮肥为好。

4.4未能配合其它肥料施用

作物生长发育需要多种营养元素的协调供应，根据我国目前土壤的性质及养分状况，大部分需要氮、磷等营养元素的配合施用。否则，即便施了足量的氮肥，若磷肥施用量跟不上，作物磷的缺乏也会影响到对氮的吸收，从而造成作物缺氮现象。例如，在施用农家肥少的土壤上，不仅缺氮而且缺磷，单施氮肥往往效果不好。还有一些土壤，因连年施用氮肥，土壤中磷素消耗过多，造成土壤氮、磷的不协调供应，从而引起水稻对氮肥得不到充分的利用，氮肥的效果逐年下降，甚至造成水稻的缺氮现象。宋朝玉等[26]通过对夏玉米氮肥减量化配施栽培技术进行研究得出夏玉米在中高肥力条件下，增加钾肥用量，提高种植密度，可以获得比习惯施肥更高的产量。

针对以上原因，可以采取措施：（一）氮肥深施，减少肥分损失，利于根系发育和作物吸收，使肥效更持久、后劲足。（二）把握好氮肥的施用期和施用量，根据作物需氮的动态变化施用，同时也要考虑气候条件、作物品种、土壤肥力、肥料利用率等通过自己的试验来确定。（三）根据土壤性质和氮肥特性选择适当的氮肥品种，如水田土壤施用铵态氮肥较好。（四）配合其他肥料施用，如氮、磷、钾，同时配合增产最为显著。（五）硝化抑制剂与长效氮肥同施，抑制亚硝酸细菌的活动，防止脱氮损失。

5结语

植物的营养元素氮是农业生产中的“肥料三要素”之一，使用量大。因此氮素过多或不足都会对作物生长发育带来很大影响。而作物营养诊断是判断作物体内某一养分丰缺状况的方法。开展营养诊断就能查清作物因缺乏某些营养元素而产生生理病害的原因，有利于及时进行防治。近年来，我国施用氮肥过量，不仅浪费资源，还造成环境污染，因此提高作物氮肥利用率已刻不容缓[27]。氮肥的利用率不高是国内外普遍存在而又难以解决的问题，这不仅降低经济效益，氮肥的流失也会造成生态环境的污染，危及到人类的健康。就平均值而言，麦类作物对几种氮肥的利用率为27%~34%，远远低于玉米、棉花、水稻等作物[28]。由于氮肥施用不科学，氮素常以淋失、反硝化脱氮及氮素挥发等方式损失[29、30]。麦类作物上损失率在14%~55%之间，秋熟作物损失率在18%~53%之间[31]。近年来，通过对生物肥料、培育新型高效利用氮素的作物品种等方面的研究也提高作物氮素利用率。如何运用传统方法和现代技术，来提高氮肥利用率的更多研究内容有待进一步发展。

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植物矿质和氮素营养

第三章植物的矿质与氮素营养 矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为植物的矿质营养。 灰分元素：干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。灰分元素直接或简接来自土壤矿质，所以称为矿质元素。 必需元素：指在植物生长发育中必不可少的元素，具有不可缺少性，不可替代性和直接功能性。 大量元素：指植物生命活动所必需的、且需要量较多的一些元素。有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫等9种元素。 微量元素：植物生命活动所必须的、而需要量很少的一类元素称为微量元素。 水培法：在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。 砂培法：在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。 主动吸收：指细胞利用呼吸释放的能量逆化学梯度吸收矿质元素的过程。 被动吸收：指细胞不需要由代谢直接提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质元素的过程。 扩散作用：指分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。 协助扩散：指小分子物质经膜转运蛋白顺浓度梯度或电化学梯度跨膜转运的过程，通常不需要细胞提供能量。 离子通道：指细胞膜中一类由内在蛋白构成的横跨膜两侧的孔道。孔的大小及孔内表面电荷等性质决定了通道转运离子的选择性。 膜片钳技术：指使用微电极从一小片细胞膜上获取电子信息，可用来研究细胞器间的离子运输、气孔运动、光受体、激素受体以及信号分子等的作用 原初主动转运：质膜H+-ATP酶利用ATP水解产生的能量，把细胞质内的H+向膜外泵出，产生质子驱动力的过程称为原初主动运输。 次级主动转运：指以质子动力作为驱动力的离子或分子的转运。 单盐毒害：指植物培养在某一单盐溶液中不久即呈现不正常状态，最后死亡的现象。单盐毒害无论是营养元素还是非营养元素都可发生，而且在溶液很稀时植物就会受害。 离子拮抗：指离子间相互消除毒害的现象。 平衡溶液：植物必需的矿质元素按一定浓度与比例配制成使植物生长良好的混合溶液称为平衡溶液。 生理酸性盐：植物根系对其阳离子的吸收多于阴离子而使介质变成酸性的盐类称为生理酸性盐。 生理碱性盐：植物根系对阴离子的吸收多于阳离子而使介质变成碱性的盐类称为生理碱性盐。诱导酶：指植物体内原来没有、但在特定物质的诱导下才能合成的酶。 硝酸盐还原：指硝酸根离子在硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的相继作用下还原成氨的过程。 生物固氮：指某些微生物通过体内固氮酶的作用，将大气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。 氨的同化：植物从土壤中吸收NH4+或由硝酸盐还原形成NH4+后被同化为氨基酸的过程称为氨的同化。 叶面营养：指把速效性肥料直接喷施在叶面上以供植物吸收的施肥方法。 植物营养最大效率期：指植物在生命周期中，对施肥的增产效果最好的时期。一般作物的营养最大效率期是生殖生长期。 营养临界期：指植物在生命周期中，对养分缺乏最敏感最易受害的时期。

浅谈植物氮素营养诊断与防治

作物氮素营养的诊断方法与防治 卢未兰国土资源与环境学院资环081 摘要：氮素是作物生长发育和产量形成所必需的营养元素。作物在适量的氮素供应下才能保持健康的生长发育。本文在简述氮素的营养功能，缺氮及氮素过多表现同时，提出当前的一些氮素诊断方法，针对诊断结果给出相应防治措施，对于农业可持续发展和生态环境保护具有重要意义。 关键字：氮素营养、诊断方法、措施 引言 俗话说得好：“庄稼一枝花，全靠肥当家。”可见肥料在农业中的作用巨大。其中氮素是作物生长发育不可缺少的营养元素之一，在作物体内全氮含量约为干重的0、3%~5、0%[1]。氮素是作物体内许多重要有机化合物的组分，如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱等。还是遗传物质的基础[2]。在生产中，缺氮时，作物地上部和根系生长都显著受到抑制，繁殖器官的形成发育也受到限制，植株提前成熟，种子和果实小而不充实，显著影响作物的产量和品质。相反地，增施氮肥可以提高作物产量和改善作物产品品质[3、4]，因此氮肥投入量逐年增加。随着氮肥施用的大量增加，氮肥利用率逐渐降低，而损失的氮素大部分进入地下水和地表水，造成地下水和地表水中硝态氮不断增加，从而引起水体富营养化，造成一系列环境问题如水资源和水产资源遭受到严重破坏，随着使用价值降低，水处理的成本提高，甚至会威胁人类的健康[5、6]。因此，了解作物的氮素状况和诊断养分的丰缺程度，据此来指导我们合理施肥，进行科学的施肥管理措施，既在合理利用资源的同时，提高了作物产量、改善品质，在保护环境上也有重要意义。本文就氮素营养及诊断方法做出简要介绍，供大家参考。 1氮素的营养功能及吸收 氮素的营养功能主要包括四个方面：蛋白质的重要组分；核酸和核蛋白的成分；叶绿素的组分元素；还是许多酶的组分，例如张洋等[7]研究得出：不施氮处理，子粒产量、硝酸还原酶的活性、叶水势、叶绿素含量明显降低，而施氮后明显提高。 植物吸收利用的氮素主要是铵态氮和硝态氮。低浓度的亚硝酸盐也能被植物吸收，但浓度较高时则对植物有害。由于亚硝酸盐在土壤中的数量很少，无实际意义。某些可溶性的有机含氮化合物，如氨基酸、酰胺和尿素，也能被植物所吸收，但数量有限，在旱地农田中，硝态氮是作物的主要氮源。由于土壤这种的铵态氮经硝化作用可转变为硝态氮。所以作物吸收的NO3--N常多于NH4+-N[2]。 2作物缺氮症状和供氮过多的危害 2.1作物缺氮表现 当作物叶片出现淡绿色和黄色时，即表示作物有可能缺氮。作物缺氮时，由于蛋白质合成受阻，导致蛋白质和酶的数量下降。同时，因叶绿体结构遭破坏，叶绿素合成减少而使叶片变黄。与此同时，作物光和作用下降，光和产量不足，这些变化使植物生长过程延缓。 在苗期：由于作物细胞分裂减慢，苗期植株生长受阻而显得矮小、瘦弱，叶片薄而小。禾本科作物表现为分蘖少，茎秆细长；双子叶植物则表现为分枝少。到了后期，若继续缺氮，禾本科作物则表现为穗粒少，籽粒不饱满，并易出现早衰而导致产量下降。由于许多作物在缺氮时，自身能把衰老的叶片中的蛋白质分解，释放出氮素并运往新生叶片中供利用。这表明氮素是可以再利用的元素，故缺氮时的显著特征是植株下部叶片首先褪绿发黄，然后逐渐向上部叶片扩展。例如水稻缺氮时植株矮小，分蘖少，叶片小，呈黄绿色，黄叶从叶尖开始至中脉，再扩展到全部叶片，稻穗短小，提早成熟。但在缺氮不是分严重时，一般结实良好，谷草比提高，成熟提早，抗病能力增强，体内物质运输正常，熟色良好，常表现青秆黄熟。 2.2氮素过多表现 供应充足的氮素能促使植物叶片和茎加快生长，然而必须有适量的磷钾和其他必需元素的存在，否则

氮素营养诊断方法的应用现状及展望

第7卷　第1期2003年3月 石河子大学学报(自然科学版) Journal of Shihezi University(Natural Science) Vol.7　No.1 Mar.2003 文章编号:100727383(2003)0120080204 氮素营养诊断方法的应用现状及展望Ξ 李俊华,董志新,朱继正 (石河子大学新疆作物高产研究中心,新疆石河子832003) 摘要:阐述了土壤、植物氮素营养诊断方法的原理、优缺点及其应用情况,提出应用高光谱遥感和叶绿素荧光进行氮素营养诊断的可能性,并对完善氮素营养诊断方法和拓宽诊断内容提出了见解。 关键词:土壤;植物;氮素;营养诊断;高光谱遥感;叶绿素荧光 中图分类号:S158.3 文献标识码:A 对于植物营养及诊断的研究已经做了大量的工作,氮素是植物必需的三大营养元素之一,而且在土壤、植株快速测试推荐施肥技术体系中,氮肥的推荐是核心[1]。因此,国内外许多学者对氮素营养诊断进行了研究,现将氮素营养诊断方法综述如下。 1　土壤氮素诊断 植物对氮素的吸收主要是通过根系从土壤中获得,氮肥的施用也主要是针对土壤而进行,因此,土壤氮素的丰缺就直接反映到植株的氮素营养状况,反映土壤氮素的指标有土壤全氮、有效氮和土壤无机氮。 1.1　土壤全氮诊断 土壤全氮能反映土壤总的供氮状况,是衡量土壤氮素基础肥力的指标。土壤全氮量变化很小,测定方法成熟,测定结果可靠,但一般操作费时、繁琐,与作物生长的相关性较差,应用受到限制[2]。 1.2　土壤有效氮诊断 土壤有效氮包括无机的矿物态氮和部分有机质中易分解的、比较简单的有机态氮,它能反映土壤近期内氮素供应的状况。测定土壤有效氮的方法很多,但迄今尚无一个可靠通用的方法。生物培养法测定土壤有效氮方法较繁,需要时间长,但测出的结果与作物生长有较高的相关性;化学分析方法测定土壤有效氮快速、简便,但只能模拟估计土壤有效氮的供应。化学分析方法有2种:酸水解和碱水解。酸水解对有机质含量高的酸性土比较合适,测定结果与作物有良好的相关性;碱水解操作较为简便,结果的再现性也较好,它不仅能测出土壤的供应强度,也能反映氮的供应容量和释放速率。 1.3　土壤无机氮诊断 目前,广泛应用的N2min(土壤剖面无机氮测试)方法是在Wehrmann及其小组20世纪70年代工作上发展而来的氮素诊断方法[1]。此方法如在播种前进行,应根据不同作物确定采取土样深度。我国研究认为,小麦取0～80cm,玉米取0～100cm土样,分析其无机氮总量,再根据作物的目标产量确定施氮量。如在作物生长一段时期后采样,取表土0～30cm土壤进行硝态氮测试来确定追氮量,此时前茬残留物、土壤有机质已开始矿化,而主要淋洗危险已经过去,因此土壤无机氮的测定值和作物产量的相关性较好[1]。目前,应用土壤0～30cm硝态氮速测法进行氮素营养诊断已逐渐成为简便快捷的测试技术。 2　植物氮素营养诊断 植物氮素营养诊断的研究和应用起始于19世纪,到20世纪50年代,症状诊断和化学诊断在理论 Ξ收稿日期:2002203219 作者简介:李俊华(19722),男,讲师,硕士生,从事植物营养研究。

第七章植物的矿质与氮素营养思考题答案(精)

第七章植物的矿质与氮素营养思考题答案 (一)名词解释 矿质营养：植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。 灰分元素：干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。构成灰分的元素称为灰分元素。灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。 必需元素：植物生长发育中必不可少的元素。国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常；③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。 大量元素：植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。 微量元素：植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。 有益元素：并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。如Na、Si、Co、Se等。 水培法：亦称溶液培养法或无土栽培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。 砂培法：全称砂基培养法，在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。 气栽法：将植物根系置于营养液气雾中栽培植物的方法。 离子的主动吸收：细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。离子的被动吸收：细胞不需要由代谢提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程。 扩散作用：分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。电化学势梯度包括化学势梯度和电势梯度两方面，细胞内外的离子扩散决定于这两种梯度的大小；而分子的扩散决定于化学势梯度或浓度梯度。 单盐毒害：植物培养在单种盐溶液中所引起的毒害现象。单盐毒害无论是营养元素或非营养元素都可发生，而且在溶液很稀时植物就会受害。 离子颉颃：离子间相互消除毒害的现象，也称离子对抗。 生理酸性盐：植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度增加的盐类。如供给（NH4）2SO4，植物对其阳离子（NH4+）的吸收大于阴离子（SO42-），根细胞释放的H+与NH4+交换，使介质pH值下降，这种盐类被称为生理酸性盐，如多种铵盐。 生理碱性盐：植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度降低的盐类。如供给NaNO3，植物对其阴离子（NO3-）的吸收大于阳离子（Na+），根细胞释放

第三章植物的矿质与氮素营养

第三章植物的矿质与氮素营养 （单元自测题） 一、填空 1．矿质元素中植物必需的大量元素包括。(N，P，K，Ca，Mg，S) 2．植物必需的微量元素有。(Fe，Cl，Cu，Zn，Mn，B，Mo，Ni) 3．除了碳、氢、氧三种元素以外，植物体内含量最高的元素是。（氮） 4．必需元素在植物体内的生理作用可以概括为三方面：(1)物质的组成成分，(2)活动的调节者，(3)起作用。(细胞结构，植物生命，电化学) 5．N、P、K的缺素症从叶开始，因为这些元素在体内可以。(老叶，移动)。 6．氮肥施用过多时，抗逆能力，成熟期。（减弱，延迟） 7．植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是，前者症状首先表现在叶而后者则出现在叶。（新，老） 8．白菜的“干心病”、西红柿“脐腐病”是由于缺引起。（钙） 9．缺时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良，会出现“花而不实”的现象。（B） 10．研究植物对矿质元素的吸收，不能只用含一种盐分的营养液培养植物，因为当溶液中只有一种盐类时即使浓度较低，植物也会发生。(单盐毒害) 11．矿质元素主动吸收过程中有载体参与，可以从现象和现象两现象得到证实。（离子竞争抑制，饱和） 12．植物吸收(NH4)2SO4后会使根际pH值，而吸收NaNO3后却使根际pH值。（降低，升高）13．植物体内硝酸盐还原速度白天比夜间。(快) 14．果树“小叶病”是由于缺的缘故。(锌) 15．植物体内与光合放氧有关的微量元素有、和。（Mn，Cl，Ca）。 二、选择题 1．植物体中磷的分布不均匀，下列哪种器官中的含磷量相对较少：。D．A．茎的生长点 B．果实、种子 C．嫩叶 D．老叶 2．构成细胞渗透势的重要成分的元素是。C． A．氮 B．磷 C．钾 D．钙 3．元素在禾本科植物中含量很高，特别是集中在茎叶的表皮细胞内，可增强对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。D． A．硼 B．锌 C．钴 D．硅 4．植物缺锌时，下列的合成能力下降，进而引起吲哚乙酸合成减少。D．A．丙氨酸 B．谷氨酸 C．赖氨酸 D．色氨酸 5．植物白天吸水是夜间的2倍，那么白天吸收溶解在水中的矿质离子是夜间的。D．A．2倍 B．小于2倍 C．大于2倍 D．不一定 6．植物吸收下列盐分中的不会引起根际pH值变化。A． A．NH4N03 B．NaN03 C．Ca(N03)2 D．(NH4)2S04

用于植物营养诊断的几种光谱仪器比较

用于植物营养诊断的几种便携式光谱仪应用比较 卢艳丽白由路﹡ 农业部作物营养与施肥重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 利用便携式光谱仪进行植物营养诊断主要是针对氮素营养。这主要是因为氮素是植物施用量最大的营养元素，是影响作物叶片叶绿素含量和作物长势比较敏感的元素。同时，在作物生育期内，氮素是以追肥的形式对作物进行补充的。由此可见，对作物氮素进行诊断具有实际应用价值。尽管化学诊断相对更加准确，但分析操作繁琐，工作量大，田间破坏性大，测定结果滞后。实现在田间适时、相对准确地监测作物的氮素变化动态是光谱技术发展的主要成就，也是相对于症状诊断和化学诊断等其它方法的主要优势。本文针对当前几种在植物营养诊断上应用较广的便携式光谱测定仪的特点、适用范围以及应用情况进行了介绍和比较。为其在生产实践中的应用提供参考。 一、光谱仪分类 便携式光谱仪可以实现野外植被快速、无损氮素营养诊断。可用于野外光谱监测的光谱仪根据各自特点可作如下分类： 1、按照光源分 主动光源：主动光源是指仪器内部自带照明光源，而不是利用太阳光或外界其它人工光源。其最大的优点就是不受时间和天气等因素影响，可随时随地进行测定，主要针对单个叶片的反射或吸收光谱进行测定。 被动光源：即利用外界光源照射目标地物，探头探测和接受地物反射光谱。其优点是不仅可以测定单叶的光谱反射率，也可以测定植被冠层反射光谱。但是野外测定会受外界环境因素影响。 2、按照测定方式分 接触式测定：即直接接触目标物进行测定，通常是针对单叶采用夹持叶片的方式进行测定。这种测定方式都是利用的主动光源。 非接触式测定：即不用接触目标物进行测定，是冠层光谱测定的主要方式，也可以测定单叶。这种方式既有主动光源（如Greenseeker手持式光谱仪），也有被动光源（如ASD Fieldspec FR2500光谱仪）。 3、按照波段数分 双波段光谱仪：顾名思义，是采用2个波段进行设计的光谱仪。目前几种应用在作物营养诊断上的光谱仪均是采用红光和近红外两个光谱区。通过二者不同形式的比值来反映作物的营养状况。 全波段光谱仪：主要指的是波段范围在 350-2500nm，可获得连续光谱曲线和反射率数据的光谱仪。因其波段范围宽、光谱分辨率高，可获取目标信息量大的特点又称其为高光谱仪。通过获取305-2500nm范围内的反射光谱信息，提取植物氮素营养的敏感波段，构建反映氮素营养状况的光谱特征参量。 二、光谱仪介绍 下面以目前在植物营养诊断方面应用比较广泛的几种便携式光谱仪做一概括和比较： 1、基于主动光源非接触式叶片测定光谱仪—SPAD-502叶绿素测定仪 基于主动光源进行叶片无损测定，并且能够指示氮素营养状况的最有代表性的要数日本生产的SPAD-502叶绿素测定仪（Chlorophyll Meter Model SPAD-502）。是当前广泛使用的叶绿素活体测定方法，非常简便。SPAD-502 叶绿素仪通过测量叶片在两种波长光学浓度差方式650nm 和940nm来确定叶片当前叶绿素的相对数量。利用二个LED光源发射二种光，一种是红光(峰波长650nm，对光有较高的吸收且不受胡萝卜素影响)，一种是红外线(940nm，对光的吸收极低)，测量时只需夹住叶片，但由于不同部位SPAD值差异较大，通常一片叶均匀地测定几个点取平均值来代表该叶片的SPAD值。测量值是通过对在二个不同波长区域，叶片传输光的数量进行计算。图1显示了利用SPAD-502叶绿素测定仪获取的SPAD 值对不同施氮水平的响应。

矿质和氮素营养植物生理学学习指导

1 .矿质营养( mineral nutrition ) :是指植物对矿质元素的吸收、运输与同化的过程。 2 .灰分元素( ash elemen t ) :也称矿质元素。将干燥植物材料燃烧后,剩余一些不能挥发的物质,称为灰分元素。 3 .必需元素( essential element ) :是指在植物完成生活史中,起着不可替代的直接生理作用的不可缺少的元素。 4 .大量元素( major elemen t) :在植物体内含量较多,占植物体干重达0 .1 %以上的元素,包括 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等九种元素。 5 .微量元素( minor elemen t, microelement ) :植物体内含量甚微,占植物体干重达0 .01 %以下,稍多即会发生毒害的元素。它包括Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl、Ni等八种元素。 6 .有利元素( beneficial element ) :也称有益元素。指对植物生长表现有益作用,并能部分代替某一必需元素的作用,减缓缺素症的元素,如Na、Si、Se等。 7 .水培法( water cult ure met hod ) :也称溶液培养法、无土栽培法,是在含有植物所需的全部或部分营养元素、并具有适宜pH的溶液中培养植物的方法。 8 .砂培法( sand cult ure method) :也称砂基培养法。在洗净的石英砂或玻璃球等惰性物质的支持中,加入营养液培养植物的方法。 9 .气栽法( aeroponics) :将植物根系置于营养液雾气中培养植物的方法。 10 .营养膜技术( nut rient film technique) :是一种营养液循环的液体栽培系统。该系统通过让流动的薄层营养液流经栽培槽中的植物根系来栽培植物。 11 .离子的被动吸收( ion passive absorption ) :是指细胞通过扩散作用或其他物理过程而进行的矿物质吸收,也称非代谢吸收。 12 .离子的主动吸收( ion active absorption ) :细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质元素的过程。 13 .单盐毒害( toxicit y of single salt ) :植物培养在单种盐溶液中所引起的毒害现象。单盐毒害无论是营养元素或非营养元素都可发生,而且在溶液浓度很稀时植物就会受害。 14 .离子对抗( ion an tagonism) :也称离子拮抗,就是在发生单盐毒害的溶液中加入少量价数不同的其他金属离子,即能减轻或消除这种单盐毒害,离子之间的这种作用称为离子对抗。15 .平衡溶液( balance solution ) :将植物必需的各种元素按一定比例、一定浓度配成混合溶液,对植物生长发育有良好作用而无毒害的溶液,叫平衡溶液。 16 .生理酸性盐( physiologically acid salt ) :植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度增加的盐类。如( NH4 )2 SO4 ,根系对NH+4吸收多于SO2 -4,由于NH+4同H+进行交换吸附,导致溶液变酸,这种盐类叫生理酸性盐。 17 .生理碱性盐( physiologically alkaline salt ) :植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度减低的盐类。如NaNO3 ,根系对NO-3吸收多于Na+,由于NO-3同OH-或HCO-3进行交换吸附,导致溶液pH升高,这种盐类叫生理碱性盐。 18 .生理中性盐( physiologically neut ral salt ) :对于N H4NO3,植物吸收其阴离子与阳离子的量几乎相等,不改变周围介质的pH值,故称这类盐为生理中性盐。 19 .胞饮作用( pinocy tosis ) :吸附在质膜上的物质,通过膜的内折而转移到细胞内以攫取物质的过程。 20 .表观自由空间( apparent free space, AFS) :指植物体自由空间的体积占组织总体积的百分数。豌豆、大豆、小麦等植物根的表观自由空间在8 %～14 %之间。 21 .叶片营养( foliar nut rition ) :也称根外营养,是指植物地上部分,尤其是叶片对矿质元素的吸收过程。 22 .诱导酶( induced enzyme ) :又称适应酶,指植物体内本来不含有,但在特定外来物质的诱导下诱导生成的酶,如硝酸还原酶可为NO-3所诱导生成。

第三章-植物的矿质与氮素营养-六节-复习题

第三章植物的矿质与氮素营养 第一节植物体内的必须元素 （一）填空 1.物必需的大量元素包括、、、、、、。 2．植物必需的微量元素有、、、、、、、、。3．除了碳、氢、氧三种元素以外，植物体内含量最高的元素是。 4．必需元素在植物体内的一般生理作用可以概括为四方面：(1) ，（2），(3)起作用，（4）。 5．氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的。 6．可被植物吸收的氮素形态主要是和。 7． N、P、K的缺素症从叶开始，因为这些元素在体内可以。8．通常磷以形式被植物吸收。 9．K+在植物体内总是以形式存在。 10．氮肥施用过多时，抗逆能力，成熟期。 11．植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是，前者症状首先表现在叶而后者则出现在叶。 12．缺时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不良，会出现“花而不实”的现象。 13．必需元素中可以与CaM结合，形成有活性的复合体，在代谢调节中起“第二信使”的作用。 14．植株各器官间硼的含量以器官中最高。硼与花粉形成、花粉管萌发和 过程有密切关系。 15．果树“小叶病”是由于缺的缘故。 （二）选择 1．植物体中磷的分布不均匀，下列哪种器官中的含磷量相对较少：。 A．茎的生长点 B．果实、种子 C．嫩叶 D．老叶 2．构成细胞渗透势的重要成分的元素是。 A．氮 B．磷 C．钾 D．钙 3．元素在禾本科植物中含量很高，特别是集中在茎叶的表皮细胞内，可增强对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 A．硼 B．锌 C．钴 D．硅 4．缺锌时，植物的合成能力下降，进而引起吲哚乙酸合成减少。 A．丙氨酸 B．谷氨酸 C．赖氨酸 D．色氨酸 5．占植物体干重以上的元素称为大量元素。 A．百分之一 B．千分之一 C．万分之一 D．十万分之一 6．除了碳氢氧三种元素以外，植物体中含量最高的元素是。 A．氮 B．磷 C．钾 D．钙 7．水稻植株瘦小，分蘖少，叶片直立，细窄，叶色暗绿，有赤褐色斑点，生育期延长，这与缺有关。 A．N B．P C．K D．Mg

第三章 植物的矿质与氮素营养 知识要点

第三章植物的矿质与氮素营养知识要点

第三章植物的矿质与氮素营养知识要点一、教学大纲基本要求 了解高等植物矿质营养的概念、研究历史、植物必需元素的名称及其在植物体内的生理作用、植物缺乏必需元素所出现的特有症状；理解营养离子跨膜运输的机理、植物根系吸收养分的过程、特点以及根外营养的意义；了解NO3-、NH4+ 在植物体内的同化过程、同化部位，以及营养物质在体内的运输方式；了解影响植物吸收矿质养分的环境因素、作物生产与矿质营养的密切关系并理解合理施肥的生理基础，能够提出合理施肥的措施。 二、本章知识要点 (一)名词解释 1．矿质营养（mineral nutrition）植物对矿物质的吸收、转运和同化，通称为植物的矿质营养。 2．灰分元素（ash element）干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。构成灰分的元素称为灰分元素。灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。

3．必需元素（essential element）在植物生长发育中起着不可替代的、直接的、必不可少的作用的元素。 4．大量元素（major element，macroelement）植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等九种元素。 5．微量元素（minor element，microelement，trace element）植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。 6．有益元素（beneficial element）并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。如Na、Si、Co、Se、V等。 7．稀土元素（Rare earth element）又称稀土金属，是元素周期表中原子序数由57～71的镧系元素及其化学性质与La系相近的钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的统称。稀土微肥就是含有稀土元素的肥料的简称。 8．水培法（water culture method）亦称溶液培养法(solution culture method) ，是在含有

第一节 氮素营养与氮肥

第一节氮素营养与氮肥 一、植物氮元素的作用和特点 氮是影响植物生长和产量的首要元素，在氮、磷、钾三要素中，氮肥的肥效一直居于位。而我国的土壤普遍缺氮，氮肥的用量远远超过磷肥和钾肥。 氮占植物体干重的0.3%~5%，平均含量约为1.5%，是除碳、氢、氧之外的含量最高的营养元素。它的生理功能主要有以下几个方面。 1、是蛋白质和核酸的主要元素。蛋白质中含氮16%~18%，核酸中含氮15%~16%，没有氮元素，就没有蛋白质，植物就不能维持生命，故氮又称生命元素。 2、是叶绿素的组成元素。没有叶绿素，植物就不能进行光合作用。 3、是植物体内许多酶的组成元素。酶是一种特殊的蛋白质，是植物体内各种物质之间转化的催化剂。 植物缺氮，植株矮小，叶片薄，下部叶片先发黄并向上扩展。 植物氮过量，叶片肥大，颜色深绿，茎秆柔软，贪青晚熟，易倒伏。 除豆科植物能与根瘤菌共生，固定空气中的氮素，满足豆科植物部分的氮素需求外，其它植物所需的氮素均来自土壤和外施化肥。 二、氮肥的种类和性质 1、根据氮肥中氮素的形态，可将划分为铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥。 铵态氮肥是指氮肥中的氮素是以氨（NH3）或铵离子（NH4+）存在，主要品种有： 碳酸氢铵又叫碳铵，分子式为NH4HCO3，含

氮17%，白色细小颗粒，生理碱性肥料，肥效快，宜做基肥和追肥。 氯化铵又叫氯铵，分子式为NH4Cl，含氮24%~26%，白色细小颗粒，生理酸性肥料，施肥后残留Cl-，在干旱的盐碱地和忌氯植物上要控制用量，主要是作为生产复合肥原料用。 硫酸铵又叫硫铵，分子式为（NH4）2SO4，含氮21%，白色结晶，生理酸性肥料，肥效快，一般用在旱地植物上，用在水稻上会产生H2S，对植物的根系有毒害作用。 2、硝态氮肥是指氮肥中的氮素是以硝酸根离子（NO3-）存在，主要品种是： 硝酸铵又叫硝铵，分子式为NH4NO3，含氮33%~35%。硝酸铵是一种肥效很好的氮肥，适合在旱地作物、烟草、果树和蔬菜上施用，但由于性能不稳定，易爆炸，在我国已经禁止作为肥料来使用。 3、酰胺态氮肥是指氮肥中的氮素是以有机的N-H羟基存在，主要品种是： 尿素，分子式为CO（NH2）2，含氮46%，生理中性肥料，因施入土壤后要经过土壤中脲酶作用，水解成碳酸氢铵或碳酸铵才能被植物吸收，它的肥效转化有一个过程，肥效较长，有一定的缓释性，宜做基肥和追肥。尿素中含有少量的缩二脲，它对植物生长有压制作用，国家规定尿素中缩二脲的含量不得超过 1.5%。在施用尿素的过程中会出现一些烧种、烧苗现象，其原因是除施用的方法不当外，常与尿素中的缩二脲含量过高有关。

第三章 植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案

第三章植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案 (一)名词解释 矿质营养（mineral nutrition）植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。 灰分元素（ash element）干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。构成灰分的元素称为灰分元素。灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。 必需元素（essential element）植物生长发育中必不可少的元素。国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史； ②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常； ③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。 大量元素（major element，macroelement）植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。 微量元素（minor element，microelement，trace element）植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。 有益元素（beneficial element）并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。如Na、Si、Co、Se、V等。 水培法（water culture method）亦称溶液培养法或无土栽培法，是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。 砂培法（sand culture method）全称砂基培养法，在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。 气栽法（aeroponic）将植物根系臵于营养液气雾中栽培植物的方法。 离子的主动吸收（ionic active absorption）细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。 离子的被动吸收（ionic passive absorption）细胞不需要由代谢提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程。 初级共运转（primary cotransport）质膜H+-ATPase把细胞质的H+向膜外"泵"出的过程。又称为原初主动运转。原初主动运转在能量形式的转化上是把化学能转为渗透能。 次级共运转（secondary cotransport）以△μH+作为驱动力的离子运转称为次级共运转。离子的次级运转是使质膜两边的渗透能增减，而这种渗透能是离子或中性分子跨膜运输的动力。 扩散作用（diffusion）分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。电化学势梯度包括化学势梯度和电势梯度两方面，细胞内外的离子扩散决定于这两种梯度的大小；而分子的扩散决定于化学势梯度或浓度梯度。 单盐毒害（toxicity of single salt）植物培养在单种盐溶液中所引起的毒害现象。单盐毒害无论是营养元素或非营养元素都可发生，而且在溶液很稀时植物就会受害。 离子颉颃（ion antagonism）离子间相互消除毒害的现象，也称离子对抗。 生理酸性盐（physiologically acid salt）植物根系从溶液中有选择地吸收离子后使溶液酸度增加的盐类。如供给（NH4）2SO4，植物对其阳离子（NH4+）的吸收大于阴离子（SO42-），

植物的矿质与氮素营养

第三章植物的矿质与氮素营养 植物除了从土壤中吸收水分以外，还要从中吸收各种矿质元素和氮素以维持正常的生理活动。植物所吸收的这些矿质元素，有的作为植物体组成成分，有的参与调节植物的生命活动，有的兼有两种功能，所以矿质营养在植物的生命活动中具有非常重要的作用。 矿质养分的供应状况也影响农产品的产量和质量。因土壤往往不能完全及时满足作物的需要，施肥就成为提高产量和改进品质的主要措施之一。“有收无收在于水，收多收少在于肥”，这句话对水分生理和矿质营养在农业生产中的重要性作了恰当的评价。 植物对矿物质的吸收、转运和同化，称为矿质营养（mineral nutrition ）。 第一节植物必需的矿质元素 一、植物体内的元素 植物体内含有各种化合物，也有各种离子，无论是化合物，还是无机离子，都是由各种元素组成的，研究植物的矿质营养首先要弄清楚植物体内含有哪些元素，哪些元素是植物必需的。 植物体由水、有机物和无机物组成，研究植物体的成分一般先把一定的新鲜的植物于105℃烘10—15分钟（使酶迅速钝化），然后于80℃（防止某些成分挥发，或化学性质发生改变）烘干秤重，水分散失10-95%，剩余5-90%的干物质在600℃灼烧，其中有机物中的碳、氢、氧、氮等元素以二氧化碳、水、分子态 氮、NH 3和氮的氧化物形式，小部分硫以H 2 S和SO 2 的形式散失到空气中，余下一 些不能挥发的残渣称为灰分（ash）。灰分中的物质为各种元素的氧化物，另外还有少量的硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐等。构成灰分的元素称为灰分元素（ash element）又称矿质元素（mineral element）。氮在燃烧过程中散失而不存在于灰分中，所以氮不是灰分元素。但氮和灰分元素一样，都是植物从土壤中吸收的， 而且氮通常是以硝酸盐( NO- 3)和铵盐（NH 4 ）的形式被吸收，所以将氮和矿质元 素一起讨论。 矿质元素在植物体内的含量变幅很大，自然界存在92种元素，植物中发现70多种，成分和含量多少是与植物种类、不同器官组织和土壤含盐量等因素有关。如禾本科植物含Si较多，十字花科植物含S较多，豆科植物含Ca较多；

第二章植物的氮素营养与氮肥

第二章植物的氮素营养与氮肥 氮是植物的主要营养元素，是构成蛋白质的主要成分，对作物的产量和品质关系极大，而我国大部分地区缺氮，地球上的大部分氮素存在于岩石圈和大气圈中，在大气中惰性气体占78％，占地球总氮量的1.96％，地球表面每平方米上空有7550kg的N,但这些氮不能被植物利用，许多因素与氮的循环转化有关，其中有生理的、化学的、生物化学的，而且是许多过程伴随进行。 第一节氮的营养作用 一、作物体内氮的含量和分布 一般植物含氮量约占植物干重的0.3-5％，而含量的多少与植物种类、器官、发育阶段有关。 豆科作物含氮量比禾本科作物高。（丰富的蛋白质） 种子和叶片含氮量比茎杆和根部高（氮素主要存在于蛋白质和叶绿素中）。同一作物不同生育期含氮量也不相同，一般作物吸收高峰在营养生长旺盛期和开化期，以后迅速下降，直到收获，到成熟期作物体内氮从茎叶转向种子或果实。 二、氮的营养功能 1、蛋白质的重要组分： 蛋白态氮通常可占植株全氮的80－85％。蛋白质中平均含氮16－18％，体内细胞的增长和新细胞的形成都必须有蛋白质，否则受到抑制，生长发育缓慢或停滞。氮是一切有机体不可缺少的元素，所以它被称为“生命元素”。 2、核酸和核蛋白质的成分 核酸也是植物生长发育和生命活动的基础物质，RNA，DNA，核酸中含氮15－16％，核酸态氮占植株全氮的10％左右。 3、叶绿素的组成元素 绿色植物赖于叶绿素进行光合作用，据测定，叶绿体约占叶片干重的20－30％，而叶绿体中约含蛋白质45－60％。 4、许多酶的组分 酶本身就是蛋白质，是植物体内生化作用和代谢过程中的生物催化剂。 此外，氮素还是一些维生素（B1 B2 B6 PP等）的组分，生物碱和激素也都含有氮。 三、植物对氮的吸收与利用 植物吸收的氮主要是无机态氮，即NH4+和NO3-，此外也可吸收某些可溶性的某些有机氮化物，尿素、氨基酸、酰胺等。但数量有限，低浓度的亚硝酸盐也能被植物吸收。 （一）、硝酸盐的吸收与利用

植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案

第二章植物的矿质与氮素营养复习思考题与答案 (一)名词解释 1、矿质营养（mineral nutrition） 植物对矿质的吸收、转运和同化以及矿质在生命活动中的作用。 2、灰分元素（ash element） 干物质充分燃烧后，剩余下一些不能挥发的灰白色残渣，称为灰分。构成灰分的元素称为灰分元素。灰分元素直接或间接来自土壤矿质，所以又称为矿质元素。 3、必需元素（essential element） 植物生长发育中必不可少的元素。国际植物营养学会规定的植物必需元素的三条标准是：①由于缺乏该元素，植物生长发育受阻，不能完成其生活史；②除去该元素，表现为专一的病症，这种缺素病症可用加入该元素的方法预防或恢复正常；③该元素在植物营养生理上表现直接的效果，不是由于土壤的物理、化学、微生物条件的改善而产生的间接效果。 4、大量元素（major element，macroelement） 植物生命活动必需的、且需要量较多的一些元素。它们约占植物体干重的0.01%～10%，有C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S等。 5、微量元素（minor element，microelement，trace element） 植物生命活动必需的、而需要量很少的一类元素。它们约占植物体干重的10-5%～10-3%，有Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Cl等。 6、有益元素（beneficial element） 并非植物生命活动必需，但能促进某些植物的生长发育的元素。如Na、Si、Co、Se、V等。 7、水培法（water culture method）亦称溶液培养法或无土栽培法 是在含有全部或部分营养元素的溶液中培养植物的方法。 8、砂培法（sand culture method）全称砂基培养法， 在洗净的石英砂或玻璃球等基质中，加入营养液培养植物的方法。 9、气栽法（aeroponic） 将植物根系置于营养液气雾中栽培植物的方法。 10、离子的主动吸收（ionic active absorption） 细胞利用呼吸释放的能量逆电化学势梯度吸收矿质的过程。 11、离子的被动吸收（ionic passive absorption） 细胞不需要由代谢提供能量的顺电化学势梯度吸收矿质的过程。 12、初级共运转（primary cotransport） 质膜H+-ATPase把细胞质的H+向膜外"泵"出的过程。又称为原初主动运转。原初主动运转在能量形式的转化上是把化学能转为渗透能。 13、次级共运转（secondary cotransport） 以△μH+作为驱动力的离子运转称为次级共运转。离子的次级运转是使质膜两边的渗透能增减，而这种渗透能是离子或中性分子跨膜运输的动力。 14、扩散作用（diffusion） 分子或离子沿着化学势或电化学势梯度转移的现象。电化学势梯度包括化学势梯度和电势梯度两方面，细胞内外的离子扩散决定于这两种梯度的大小；而分子的扩散决定于化学势梯度或浓度梯度。

植物的氮素营养与氮肥笔记

第三章植物的氮素营养与氮肥 第一节植物的氮素营养 一、植物体内氮的含量与分布 1. 含量：占植物干重的0.3～5％ 影响因素： 植物种类：豆科植物>非豆科植物 品种：高产品种>低产品种 器官：种子>叶>根>茎秆 组织：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织，生长点>非生长点 生长时期：苗期>旺长期>成熟期>衰老期，营养生长期>生殖生长期 2. 分布：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织，生长点>非生长点 原因：氮在植物体内的移动性强 在作物一生中，氮素的分布是在变化的： 营养生长期：大部分在营养器官中（叶、茎、根） 生殖生长期：转移到贮藏器官（块茎、块根、果实、籽粒），约占植株体内全氮的70％ 注意：作物体内氮素的含量和分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响。通常是营养器官的含量变化大，生殖器官则变动小，但生长后期施用氮肥，则表现为生殖器官中的含氮量明显上升。 二、植物体内含氮化合物的种类（氮的生理功能） 1. 氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16～18％）——生命物质 2. 氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约占植株全氮的10％）——合成蛋白质和决定生物遗传性的物质基础 3. 氮是酶的成分——生物催化剂 4.氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质45～60％）——光合作用的场所 5. 氮是多种维生素的成分（如维生素B1、B2、B6等）－－辅酶的成分 6. 氮是一些植物激素的成分（如IAA、CK）－－生理活性物质 7. 氮也是生物碱的组分（如烟碱、茶碱、可可碱、咖啡碱、胆碱－－卵磷脂－－生物膜）氮素通常被称为生命元素 三、植物对氮的吸收与同化 吸收的形态无机态：NO3-－N、NH4+－N （主要） 有机态：NH2 －N、氨基酸、核酸等（少量） （一）植物对硝态氮的吸收与同化 1. 吸收：旱地作物吸收NO3-－N为主，属主动吸收 吸收后：10%～30%在根还原；70%～90%运输到茎叶还原；小部分贮存在液胞内(硝酸根在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义。) 2. 同化 (1) NO3-－N的还原作用 过程：NO3- NO2- NH3 NR：硝酸还原酶NiR：亚硝酸还原酶 总反应式： NO3-＋8H+＋8e- NH3＋2H2O＋OH- 结果：产生OH-，一部分用于代谢；一部分排出体外，介质pH值? （资料：植物吸收的NO3-与排出的OH-的比值约为10：1）

第三章-植物的矿质与氮素营养-六节-复习题

第三章 植物的矿质与氮素营养 第1节 植物体内的必须元素 （1） 填空 1. 物必需的大量元素包括 、 、 、 、 、 、 。 2．植物必需的微量元素有 、 、 、 、 、 、 、 、 。 3．除了碳、氢、氧三种元素以外，植物体内含量最高的元素是 。 4．必需元素在植物体内的一般生理作用可以概括为四方面：(1) ， （2） ，(3)起 作用，（4） 。 5．氮是构成蛋白质的主要成分，占蛋白质含量的 。 6．可被植物吸收的氮素形态主要是 和 。 7． N、P、K的缺素症从 叶开始，因为这些元素在体内 可以 。 8．通常磷以 形式被植物吸收。 9．K+在植物体内总是以 形式存在。 10．氮肥施用过多时，抗逆能力 ， 成熟期 。 11．植物叶片缺铁黄化和缺氮黄化的区别是，前者症状首先表现在 叶而后者则出现在 叶。 12．缺 时，花药和花丝萎缩，绒毡层组织破坏，花粉发育不 良，会出现“花而不实”的现象。 13．必需元素中 可以与CaM结合，形成有活性的复合体，在代 谢调节中起“第二信使”的作用。 14．植株各器官间硼的含量以 器官中最高。硼与花粉形成、 花粉管萌发和 过程有密切关系。 15．果树“小叶病”是由于缺 的缘故。 （二）选择 1．植物体中磷的分布不均匀，下列哪种器官中的含磷量相对较少： 。 A．茎的生长点 B．果实、种子 C．嫩叶 D．老叶 2．构成细胞渗透势的重要成分的元素是 。 A．氮 B．磷 C．钾 D．钙

3． 元素在禾本科植物中含量很高，特别是集中在茎叶的表皮细胞内，可增强对病虫害的抵抗力和抗倒伏的能力。 A．硼 B．锌 C．钴 D．硅 4．缺锌时，植物的 合成能力下降，进而引起吲哚乙酸合成减少。 A．丙氨酸 B．谷氨酸 C．赖氨酸 D．色氨酸 5．占植物体干重 以上的元素称为大量元素。 A．百分之一 B．千分之一 C．万分之一 D．十万分之一6．除了碳氢氧三种元素以外，植物体中含量最高的元素是 。 A．氮 B．磷 C．钾 D．钙 7．水稻植株瘦小，分蘖少，叶片直立，细窄，叶色暗绿，有赤褐色斑点，生育期延长，这与缺 有关。 A．N B．P C．K D．Mg 8． 叶色浓绿，叶片大，茎高节间疏，生育期延迟，易患病，易倒伏。 此作物为 。 A．氮过剩 B．磷过剩 C．钾过剩 D．铁过剩 （三）名词解释 矿质营养 必需元素 大量元素 微量元素 (四)问答题 1．植物进行正常生命活动需要哪些矿质元素？根据什么标准来确定？2．试述矿质元素在光合作用中的生理作用。 3．试分析植物失绿的可能原因。 第二节 植物细胞对溶质的吸收 （一）填空 1．植物体内的离子跨膜运输根据其是否消耗能量可以分为 运输和 运输两种。 2．简单扩散是离子进出植物细胞的一种方式，其动力为跨膜 差。 3.矿质元素主动吸收过程中有载体参与，可以从 现象和 现象两现象得到证实。