植物對氮素的吸收、利用以及氮素在植物生命活動中的生理作用。植物體內氮素主要來源於土壤，硝態氮和銨態氮是土壤中植物氮素營養的有效形態，且能被根系直接吸收利用，因而又稱速效態氮。二者對高等植物雖有相似的營養效應，但在吸收和利用上存在一定的差異。差異程度隨植物種類和環境條件而變化。供氮不足會引起植株外部形態和內部代謝的變化。根據這些變化可以判斷植物的氮素營養狀況，採取相應的農業措施。耕地缺乏氮素是世界各國普遍存在的問題。在中國土壤耕作層含氮量平均為0.06～0.1%，其中有效氮不足總氮量的百分之一。另一方面化肥工業的迅速發展，氮肥用量日益增多，而氮素回收率常在40%以下造成嚴重的環境污染。因此合理利用氮肥和提高氮素利用效率在國際上被認為是21世紀的重點研究課題。
基本介紹
- 中文名：氮素營養
- 外文名：nitrogen nutrition
- 定義：對氮素的吸收、利用
- 來源：氮素主要來源於土壤
- 可利用氮：硝態氮和銨態氮
- 研究：合理利用氮肥和提高氮素利用效率
簡介,氮素吸收,氮化物運輸,氮的生理功能,氮營養診斷,
簡介
植物對氮素的吸收、利用以及氮素在植物生命活動中的生理作用。植物體內氮素主要來源於土壤，硝態氮和銨態氮是土壤中植物氮素營養的有效形態，且能被根系直接吸收利用，因而又稱速效態氮。二者對高等植物雖有相似的營養效應，但在吸收和利用上存在一定的差異。差異程度隨植物種類和環境條件而變化。供氮不足會引起植株外部形態和內部代謝的變化。根據這些變化可以判斷植物的氮素營養狀況，採取相應的農業措施。耕地缺乏氮素是世界各國普遍存在的問題。在中國土壤耕作層含氮量平均為0.06～0.1%，其中有效氮不足總氮量的百分之一。另一方面化肥工業的迅速發展，氮肥用量日益增多，而氮素回收率常在40%以下造成嚴重的環境污染。因此合理利用氮肥和提高氮素利用效率在國際上被認為是21世紀的置點研究課題。
氮素吸收
存在於土壤中的氨素形態是多種多樣的，但並非各種形態氮素都能被植物直接吸收利用。高分子氟化物(包括蛋白質、腐殖酸類)和被土壤晶格固定的氮必須經過分解和置換後方能為植物吸收利用，被稱為緩效態氮。用14C-胺基酸和14C-醯胺試驗表明，多種胺基酸、醯胺可以分子形態直接進入植物細胞。但土壤中這些形態的氮素含量有限，在植物氮源中不占重要地位。尿素也可以完整的分子態被植物吸收但常在土壤中尿酶作用下分解成銨，故實際進入細胞內的形態不一定是尿素分子。硝態氮和銨態氮可以直接被植物吸收利用是植物氮營養的最主要來源。
無機氮的吸收顯著地依賴於代謝作用，被認為是主動吸收過程。低溫、低氧、呼吸毒物及代謝抑制劑對吸收有明顯的阻抑作用。氧化磷酸化解偶聯的試驗證實，ATP的供應和氮素吸收有著密切關係。吸收機理的研究也顯示出吸收過程可能存在主動吸收系統。運轉過程可能是通過載體和膜上ATP酶的作用而完成的。高等植物的膜上ATP酶在無機元素吸收中的作用已得到確認。
氮化物運輸
高等植物的器官分工，使氮素運輸成為調節器官代謝和生長的基礎。根系向地上部長距離運輸氮化物主要依靠木質部，葉片等器官向外運輸還原態氮的主要途徑是韌皮部。無機氮的運輸形態主要是NO3-，有機氮運輸則有胺基酸、醯胺、尿囊素、尿囊酸、低分子肽等多種形態。氮素也可以醯胺和蛋白質形態貯存，這些氮素在需要時可以再次參與氮素同化。分解代謝產生的氮化物可以多次被再度利用，因此木質部中的氮素不一定都是剛從體外吸入的，可以來源於貯存氮和氮代謝循環。輸導液流中的氮素濃度和運輸速率隨供氮水平、生育進程和晝夜節奏而作有規律的變化。莖組織和枝條可以吸收主幹輸導流中的氮素。器官組織的放射性自顯影研究表明木質部薄壁細胞，尤其是與葉跡相連的薄壁細胞，在從木質部汁液中吸取氮溶質時起著重要作用、有些植物的莖節具有轉移細胞，這是向側芽或向上部葉片供應氮素的調節部位。由於氮素的側向運輸，莖上部輸導流中的氮濃度明顯降低。頂部未展開的葉片通過蒸騰液流輸入的氮素比較少，這類葉片的氮營養主要依靠韌皮篩管提供，而木質導管則是定型葉片氮營養的主要通道。
氮的生理功能
氮素是蛋白質的主要成分，是生命活動的物質基礎，被稱為生命元素。蛋白質平均含氮16%左右，是細胞原生質的重要組成成分。細胞增殖、植物生長發育都和蛋白質代謝有著密切關係。核酸的形成也需要氮素參加，核糖核酸和脫氧核糖核酸是蛋白質生物合成和遺傳信息傳遞的物質基礎，酶的本質也是蛋白質，在有些細胞的可溶性蛋白質中酶占有相當大的比例，如二磷酸核酮糖羧化酶占葉細胞可溶性蛋白的50%。氮素通過酶的催化效應影響多種生化反應。植物體內的許多重要活性物質也都是含氮化合物，例如多種維生素、植物激素、生物鹼、磷酯、葉綠素等。因而氮素對許多物質轉化過程產生重要影響。與能量代謝、生物氧化有密切關係的腺苷三磷酸、煙醯胺腺嘌呤核苷酸、鐵氧還素等的形成也需要氮素參加。氮素可以調節激素形成和激素平衡，並能促進和調控制器官生長。
氮營養診斷
診斷植物氮營養狀況可採用外觀目測和成分分析相結合的方法。氮素不足時植株生長短小，分枝分櫱少，葉色變淡，尤其是基部葉片，株型也發生改變。通過成分分析可以測知體內多種成分含量及其與植物生長和產量之間的關係，以求得獲取最佳產量時各成分含量的適宜範圍。診斷指標多用全氮含量、蛋白氮和非蛋白氮及其比例、胺基酸、醯胺含量等。簡易測定法在玉米棉花等作物上常選用NO3--N速測法，水稻等作物上選用葉鞘汁液胺基酸含量和澱粉含量速測法。氮營養的酶學診斷，如以葉柄、葉片的NR活力作為植物氮營養水平標誌的研究，正在小麥、大麥、棉花等作物上進行。
