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土壤中氮的高效利用
作者： 發(fā)布時間：2024/7/11 15:53:57 點擊量：183
氮和硫的生物地球化學循環(huán)在很多方面都有共同之處，都是植物生長必需的關鍵養(yǎng)分，氮和硫主要以有機形態(tài)存在于土壤中，主要都是以陰離子的形態(tài)在土壤-植物系統(tǒng)中進行遷移。氮和硫能通過一系列的氧化和還原過程形成氣體釋放，造成嚴重的環(huán)境問題。今天咱們主要討論氮在環(huán)境中的轉化和遷移。
氮的缺乏與過量會對全球生態(tài)系統(tǒng)的健康與生產能力產生重要影響，我們在對氮素管理和調控方面花費的人力物力遠超過其他的元素。特定土壤微生物的生物固氮作用或植物吸收大量的氮素，導致土壤中的缺氮現(xiàn)象非常普遍。不斷地從土地中收獲的農作物也帶走了大量的氮素，現(xiàn)代耕作方式減少了養(yǎng)分歸還，各種綜合原因會影響自然界的氮循環(huán)。
農業(yè)生產中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)因缺氮造成的植株葉片發(fā)黃，很多時候并沒有采取適當?shù)拇胧┙鉀Q這個問題。要掌握氮素對植物體的作用時間和速率才能有效補充。上面說過，氮在合適的條件下能通過氧化和還原過程形成氣體釋放，如何最大限度的避免氮素浪費，很考驗我們對土壤、溫度和作物生長特點等方面綜合起來制定補充氮素的方案。
綠士達項目部實際農業(yè)生產中發(fā)現(xiàn)，氮過量與氮匱乏這個矛盾的現(xiàn)象同時存在，種植戶在施用氮肥的時候，可能因為無法精準掌握施肥量，或省工省力的原因，一次性投入過量氮肥。當土壤含氮量過高，氮元素會通過淋失進入地下水，養(yǎng)分流失的同時，還造成水的硝酸鹽污染。一部分氮素轉化成氧化亞氮氣體進入大氣中。
上面說了氮素的轉化和遷移，再說說氮素對植物生長發(fā)育的影響。
氮元素是植物體內許多有機化合物的重要成分。所有的氨基酸都含有氮，氨基酸是形成蛋白質的基礎，其中包括控制大多數(shù)生物過程的酶。植物體內的氮，關鍵組分包括核酸及葉綠素等。氮素對碳水化合物在植物中的利用也非常重要。充足的氮素供應可以促使植物根系的生長發(fā)育，也能促進其他養(yǎng)分元素的吸收。大多數(shù)植物對氮素供應量的變化很敏感，當?shù)赜行栽黾拥臅r候，植物葉片顏色變深。氮能增加作物谷粒的飽實度，提高植物種子和葉片中的蛋白質含量。經(jīng)過我們實地檢測，氮素充足，萵苣和蘿卜的含汁量大幅增加。
植物在缺氮的情況下會出現(xiàn)黃萎，葉片變黃或暗綠色，發(fā)育不良(尤其是在作物營養(yǎng)生長階段)，莖稈細弱等生理障礙。缺氮的時候，植物體內蛋白質含量很低，糖分含量變高，這是因為氮素不足，原來用于組成蛋白質的碳化合物不能被利用，大量積累在植物體內。氮素在植物體內的移動性很強，供應不足時植物吸收的氮元素優(yōu)先轉移到新葉，老葉片黃化加劇。綜合以上這些，缺氮植物的老葉首先變黃或早衰。缺氮嚴重的植物根莖比較短，比正常不缺氮的更早成熟，但是農產量品質會大幅降低。
氮元素施用過量會造成植株徒長，莖稈細胞擴大，細胞強度變弱，容易倒伏。過量使用氮素，作物成熟期會延遲，細胞壁變薄，容易受到真菌性病害和害蟲的威脅。如果鉀元素供應不足，氮素過量，以上的問題會加劇發(fā)生。
氮素過量對蔬菜和水果的影響是：含糖量和維生素降低，減少儲存期。葉菜類氮素過量會造成硝酸鹽含量過高，干旱低溫逆境下，植物體內硝酸鹽同化成蛋白質的速率大幅降低，加劇硝酸鹽的積累。
關于植物吸收氮元素的形態(tài)，以前也發(fā)送過很多關聯(lián)文章，簡單說一下吧。植物根系從土壤中吸收的氮主要是硝酸根離子和銨根離子為主。某些植物會對硝態(tài)氮或銨態(tài)氮更有偏好，但是大多數(shù)植物喜歡兩種離子處在相對平衡的狀態(tài)。植物吸收氨態(tài)氮的時候會降低根際土壤pH，吸收硝態(tài)氮會使根際土壤pH升高，土壤pH的變化會影響其他陰離子(比如磷酸根離子和微量元素)的吸收。這種影響如果失衡，就可能出現(xiàn)單鹽毒害，關于單鹽毒害以前也發(fā)送過這類的文字。說句嚴重點的話，牽一發(fā)而動全身，每種營養(yǎng)元素不僅對植物有用，還會對其他元素的吸收利用有影響。
亞硝酸鹽也能被植物吸收，幸運的是這種有毒離子土壤中含量極少。
氮素除了以上兩種形態(tài)可被吸收，還有一些低分子量的可溶性蛋白質和氨基酸，這些低分子量的溶解態(tài)有機化合物優(yōu)點是在土壤中穩(wěn)定性高不易揮發(fā)，缺點是吸收速率低一些。不同的作物對溶解態(tài)有機化合物的吸收速率差別很大，水稻和高粱能高效地吸收氨基酸和可溶性蛋白質，同科作物玉米和谷子吸收速率就低很多。
土壤中氮大部分以有機態(tài)存在，這部分有機態(tài)氮穩(wěn)定性高，同時很難被高等植物吸收利用。大部分有機氮含有胺基官能團，是蛋白質或腐殖化合物的一部分，微生物的作用下這些化合物會轉化成簡單的氨基化合物，胺基官能團水解后氮以銨根離子的形式釋放，再被微生物氧化成硝態(tài)氮。不可溶的有機含氮大分子不斷分解成更小單位，最終以銨根離子形式釋放。無機態(tài)氮：銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的循環(huán)
銨態(tài)氮主要有五種轉化途徑：
�、傥⑸锿潭�;
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③2:1型黏土礦物層間固定;
�、苻D換成氨氣揮發(fā);
�、菸⑸镅趸纬蓙喯跛猁}。
硝態(tài)氮四中轉換途徑：
�、傥⑸锿潭�;
�、谥参镂�;
�、垭S土壤溶液淋失進入地下水;
④通過反硝化作用轉化成氮氣揮發(fā)進入大氣。綜上所述，結合綠士達土壤改良項目部多年的實踐經(jīng)驗，我大概總結一下農業(yè)生產中氮元素的大致情況：
�、偈┓室紤]氮素的利用率及土壤、溫度、作物需氮高峰期等因素;
②植物對氮素吸收的形態(tài)和轉化速率;
�、鄣卦谕寥乐械姆植寂c循環(huán);
④氮素的同化與礦化;
�、葜匾暱扇苄杂袡C氮;
�、摒ね恋V物對銨的固定;
�、甙钡膿]發(fā)(濕地揮發(fā)與氨的吸收);
�、嘞趸c反硝化作用;
�、嵯跛猁}的淋失;
�、馍锕痰�
土壤氮水平，也就是土壤供氮能力的強弱，受很多因素制約，如果我們能夠合理施肥，結合實際情況，綜合書本的理論和傳統(tǒng)經(jīng)驗，還要考慮各元素間的協(xié)同與拮抗，為種植戶制定合理的綜合施肥方案，既能顯著降低投入成本，增加種植收入，又能保護環(huán)境。
