什么形态的氮容易被作物吸收

氮元素是组成作物体内有机化合物的主要元素之一。是氨基酸、蛋白质、辅酶、核酸及其他含氮物质的重要组成元素。作物体内的氮元素主要靠作物吸收土壤中的含氮物质而得到。氮肥能直接或间接供给作物生长的氮元素，氮肥的使用可以提高作物的产量，改善作物的品质。氮肥是肥料中的重要一类，它的用量大，品种多。氮肥施入土壤后，在土壤中氮元素存在的形态与相互转换，关系到作物对氮元素的吸收和有效利用。

1　氮元素在土壤中存在的形态

土壤中氮元素的形态可分为分子态氮、有机态氮和无机态氮。

(1)分子态氮　空气中存在大量的分子形态的氮， 但由于分子态氮不活泼，除豆科作物能与根瘤菌共生固定分子态氮外，大多数作物不能直接利用。

(2)有机态氮　它占土壤全氮的99%。 有机态氮主要来源于土壤腐殖质、动植物残体或施入的人畜粪尿、堆肥、绿肥等。按其分解的快慢，分为3类：①易溶于水易分解的，如尿素、氨基酸和酰胺类物质;②易被弱酸、弱碱水解的，如结构简单的蛋白质;③不易分解的，如腐殖质和结构复杂的核蛋白、酶蛋白等。

(3)无机态氮　占土壤全氮的1%，都易溶于水。无机态氮分为①铵态氮，以NH[,3]或NH[+][,4]形式存在，如氨水、碳酸氢铵、磷酸铵等;②硝态氮，以NO[-][,3]的形式存在，如硝酸铵、硝酸磷肥等。

2　土壤中氮元素的转换

土壤中存在的各种形态的氮元素，只有一小部分是作物能够直接吸收利用的，大部分需要经过一定的转化才能被作物吸收利用。氮元素在土壤中的转化主要有氨化作用、硝化作用、反硝化作用和生物固定。

(1)氨化作用　有机态氮经微生物作用并分解产生NH[,3] 的过程，称为氨化作用，也是氮元素的矿化过程。参与氨化作用的微生物很广泛，在不同土壤条件下这一作用都能进行。氨化作用是促进氮元素有效化的作用，氨溶于水生成NH[+][,4]易被作物吸收。当土壤持水量在60%左右，土温保持30℃～35℃，土壤呈中性至微碱性条件时，氨化作用顺利进行。

如尿素是有机态氮肥，是酰胺态氮。尿素要经过土壤微生物(尿酶)的作用，转化生成碳酸铵后，才能被作物吸收利用。

(2)硝化作用　氨或铵盐在土壤硝化细菌的作用下， 转化为硝酸称为硝化作用。硝化作用分2步进行，首先在亚硝化细菌作用下， 氨氧化为亚硝酸，亚硝酸很少在土壤中积累，随即在硝化细菌的作用下，进一步氧化为硝酸。

土壤通气好，持水量在60%左右，土温25℃～30℃，土壤呈中性时，硝化作用能顺利进行。

(3)反硝化作用　硝态氮被土壤反硝化细菌还原为亚硝酸， 并进一步还原为N[,2]、NO[,2]、NO等气体而挥发损失，称为反硝化作用， 又称为脱氮作用。当土壤通气不良，土温为30℃～35℃，pH=5～8和土壤含有较多的新鲜有机质时，最易产生反硝化作用。铵态氮在通气的土壤上层转化为硝态氮后，如果被淋溶到缺氧的深层或者土壤通气不畅，也会发生反硝化作用。

(4)生物固定　有效氮被土壤微生物消耗， 变为其躯体的成分而固定下来。这是土壤有效氮的无效化过程。然而，一旦微生物死亡，经过分解放出氮元素又可被作物吸收利用。生物固定是土壤氮元素无效化过程，但有利于土壤微生物活动和对氮元素的暂时贮存。

在土壤中各种形态氮元素的相互转换作用中，反硝化作用会造成脱氮损失，应尽量进行防止。而硝化、氨化作用是氮元素有效化过程，有利于作物吸收，应促使其发生。

3　作物体内氮元素的转换

作物吸收土壤里的NH[+][,4]和NO[-][,3]，并合成氨基酸和蛋白质等含氮有机化合物的过程，称为植物氮同化。高等动物只能直接或间接地利用植物制造的氨基酸的氮。作物吸收的各种形态的氮元素必须经过一定的转换，才能成为有机氮化合物被作物贮存。这些转换主要发生两方面的反应;

(1)硝酸还原　植物吸收的NO[-][,3]必须先转换成NH[,3]才能参加有机氮化合物的合成。在细胞中NO[-][,3]还原成NH[,3]的过程分2步进行。①NO[-][,3]还原为NO[-][,2]，由硝酸还原酶催化，在细胞质中进行;②NO[-][,2]再被还原为NH[+][,4]，由亚硝酸还原酶催化，在叶绿体和根细胞的原质体里进行。硝酸还原酶是一种底物诱导酶;其合成和活力受NO[-][,3]的影响和诱导。大多数情况下其活力受其产物NH[+][,4]及各种氨基酸抑制。亚硝酸还原酶是单一的肽链，其上接有铁硫复合物及铁二氢卟酚四吡咯;它的合成及活力依赖于NO[-][,2]的供应。亚硝酸还原酶位于叶绿体内。

(2)氨同化作用　植物从土壤里吸收的NH[+][,4]或在体内将NO[-][,3]还原形成的NH[+][,4]，在3个重要的酶参与下，同化为有机氮化合物。这3个酶是：谷酰胺合成酶、谷氨酸合成酶及谷氨酸脱氢酶。

谷酰胺合成酶催化谷氨酸和NH[,3]反应形成谷酰胺。此反应需要Mg[2+]的存在，消耗的能量来自光合磷酸化形成的腺苷三磷酸(ATP)。

4　作物对不同形态氮元素的吸收及选择

作物吸收养分的主要器官是根，被作物吸收的氮元素的主要形态是无机态的NH[+][,4]和NO[-][,3]。作物除了吸收离子形态的氮养分外，还可以很少量的吸收一些分子形态的简单有机物，如某些氨基酸。

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