大量元素氮对作物的作用和含氮化肥

大量元素氮对作物的作用和含氮化肥

曹恭梁鸣早

氮的元素符号是N,是第一个植物必需大量元素。氮对植物生长是生死攸关的。氮是蛋白质、叶绿素、核酸、酶、生物激素等重要生命物质的组成部分,是植物结构组分元素。

一、植物对氮的吸收和转运

植物根系可以吸收铵态氮和硝态氮。作物种类不同,吸收铵态氮和硝态氮的比例不同。水稻以吸收铵态氮为主。在温暖、湿润、通气良好的土壤上,旱地作物主要吸收硝态氮。旱地作物在幼苗期大多吸收铵态氮,而主要生育期以吸收硝态氮为主。但在温度过高过低、土壤湿度过大过小、通气不良、使用硝化抑制剂阻断铵态氮转化为硝态氮的情况下,旱地作物被迫吸收利用铵态氮。

植物吸收硝酸盐为主动吸收,受载体作用的控制,要有H+泵ATP酶参与。铵态氮的吸收机制还不太清楚。根系吸收的氮通过蒸腾作用由木质部输送到地上部器官。植物吸收的铵态氮绝大部分在根系中同化为氨基酸,并以氨基酸、酰胺形式向上运输。植物吸收的硝态氮以硝酸根形式、或在根系中同化为氨基酸再向上运输。韧皮部运输的含氮化合物主要是氨基酸。

植物吸收的硝酸盐在植物根或叶细胞中利用光合作用提供的能量或利用糖酵解和三羧酸循环过程提供的能量还原为亚硝态氮,继而还原为氨,这一过程称为硝酸盐还原作用。氨在植株体内参与各种代谢物质的生成。

二、氮在植物体内的转化硝态氮进入植物体后形成氨基酸。氨基酸构成蛋白质。蛋白质是构成细胞原生质的重要成分。在氨同化作用过程中,氨与谷氨酸、天冬氨酸等各种有机化合物相结合,产物为谷氨酰胺、天冬酰胺等。谷氨酰胺和天冬酰胺在氨基酸合成过程中提供氨基,与α-酮酸等底物生成100多种氨基酸,其中有20种氨基酸用来合成蛋白质。

甘氨酸和谷氨酸这两种氨基酸参与生成另一种重要生命物质,遗传基因,即核糖核酸和脱氧核糖核酸。二氧化碳、氨、氨基酸,有时还有甲酸盐生成氮碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶)。氮碱基与核糖相连,称为核苷。核苷与磷酸连接成核苷酸。核苷酸组成核酸,是生物遗传信息的主要储存库。脱氧核糖核酸将植物遗传信息转录到核糖核酸,核糖核酸将信息翻译为多肽的氨基酸顺序,形成蛋白质。

氮还参与合成叶绿素,植物的绿色就是叶绿素的颜色。先由L-谷氨酸形成δ-氨基-γ-酮戊二酸,再生成胆色素原(吡咯环),再合成尿卟啉原,继而生成原卟啉,又生成原叶绿素酸酯,最终形成叶绿素。

氮还参与合成酶、辅酶、辅基。酶是一类具有特殊功能的蛋白质,可以催化生物反应过程。简单蛋白质酶类除蛋白质外不含其他物质,结合蛋白质酶类则由蛋白质和称为辅助因子的非蛋白质的小分子物质组成全酶。辅助因子包括辅酶、辅基和金属离子。辅酶和辅基的组成与维生素和核苷酸有关。

氮还参与合成各种维生素。维生素B1含有氨基和硫,又叫硫胺素,在生物组织中常以硫胺素焦磷酸酯(TPP)形式存在。维生素B2又叫核黄素,是许多氧化还原酶、黄酶的辅基。维生素B6是吡啶的衍生物。吡哆醇

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