導語:氮素在植物中的代謝,氮素形態及配比對作物生長發育的影響?
氮被稱為「生命元素」,植物組織中平均含氮量在3%-5%,是構成蛋白質的主要成分,又是植物體內葉綠素和許多酶的組成成分。缺少氮時植物新陳代謝會發生紊亂,從而影響植物體內的物質合成與轉化。化學氮肥是按不同的含氮種類進行分類,可以分為:銨態氮肥、硝態氮肥和醯胺態氮肥。其中,硝態氮易淋失,易反硝化脫氮損失,不宜作基肥施用,而且不易在多雨和水地施用。銨態氮肥和尿素適宜作基肥深施,表施易揮發。長效氮肥不易淋失,能夠在土壤中較長時間保持肥效,可以作為基肥早施,也可施用於生長期長的作物。
土壤中的氮可以分為無機態和有機態兩大類,其中有機態氮佔到了全氮含量的95%的以上,無機態氮只有一少部分。土壤中的無機態氮是植物能直接吸收利用的速效氮,包括土壤溶液中的NO 、NH,以及土壤膠體吸附的NH。土壤中的有機態氮、銨態氮、硝態氮之間在生物因素或者物化作用下可以相互轉化,轉化主要有以下幾種形式:在微生物酶系的作用下,含氮的有機化合物分解成無機態氮NO 、NH的過程叫做有機態氮的礦化過程,大多數土壤中每年約有1%–3%的有機態氮會被礦化。硝化作用是指銨態氮轉化成硝態氮的過程,在通氣良好的條件下,土壤中的氨在微生物的作用下,最後生成硝態氮。硝化作用過程中有硝化細菌和亞硝化細菌參加,亞硝化細菌將銨轉化成亞硝態氨,再由硝化細菌將其轉化為硝態氮,其中亞硝化作用過程緩慢,硝化作用相對速度較快,兩種作用相互銜接。
銨態氮和硝態氮均是植物可以直接吸收的兩種主要氮源,植物對兩者的吸收速率都比較快,且吸收後均被迅速同化為胺基酸和蛋白質,即NH-N和NO -N對植物的生理功效上無差異。NH被根吸收後,很快被同化為醯胺,胺基酸,通過韌皮部運輸至植物的地上部分。NO 被植株根系吸收後,一部分被還原為NH後同化為胺基酸、蛋白質等有機物,通過韌皮部向植物的地上部分運輸,一部分以NO 的形式直接通過木質部運輸到植物地上部分,而剩餘部分會儲存於根系細胞的液泡當中。
近年來大量研究表明,硝態氮與銨態氮配合施用能更好的促進植物生長。目前還不清楚向植物同時供應硝態氮和銨態氮會促使作物增產的具體原因,不過有人認為是這很有可能是由於硝態氮同化比銨態氮同化消耗更多的能量,適量的銨態氮替代硝態氮可以節省能量,有利於植物進行其它代謝過程,例如蛋白質的合成。
氮素是最主要的礦質元素之一,是植物體中蛋白質,核酸,許多輔助因子以及植物次級代謝物的主要組成成分。通過合理施用氮肥以補充蔬菜生長需求量較大的氮素是獲得高產優質蔬菜的有效措施。氮素形態對作物生長有重要作用,通過氮素代謝、光合作用、礦質元素吸收及呼吸代謝等,最終影響作物的形態和產量。在適宜的氮素濃度範圍內,提高氮元素水平後的配方營養液栽培小白菜,可以明顯促進小白菜的生長,小白菜葉面積、株幅均明顯提高,並促進了根系生長。
增施氮肥還能改善植物中光合酶的代謝,提高葉片羧化酶的含量和活性。氮素營養能夠提高小麥旗葉老化過程中葉綠素的含量和光合速率,使得旗葉老化過程中其光合機構的光反應和暗反應直接達到平衡。植物吸收氮素的兩種形態NO -N和NH-N對植物吸收礦質元素都有一定的影響。植株生長前期銨態氮和醯胺態氮對植株吸收N、K、Ca、Mg表現出顯著的抑制作用,硝態氮表現顯著的促進作用,而對P的吸收,各氮肥均表現顯著的抑制作用;但在生長後期,不同氮肥最終均顯著性的促進油菜養分吸收,且彼此之間的差異逐漸縮小。
氮肥形態及配比對蔬菜的經濟產量和Vc、可溶性糖和可溶性固形物和硝酸鹽含量等營養品質指標有很大的影響,尤其是影響蔬菜可食部分的硝酸鹽的積累量。在適宜的氮肥施用範圍內,隨著施用氮肥量的增加,蔬菜體內Vc含量增加。作物提供不同的氮源會影響到植物的碳水化合物代謝,以硝態氮為氮源時,利於作物體內蔗糖積累,反之利於作物中澱粉的積累。農業生產中氮肥用量同蔬菜體內硝酸鹽的含量呈正相關。