构成动植物体的化学元素有哪些(发展精致农业,提升作物品质,离不开氮元素的作用)

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构成动植物体的化学元素有哪些(发展精致农业,提升作物品质,离不开氮元素的作用)

之前的文章中,我们介绍了土壤中有无机物、有机物及微生物三大类,它们对作物的生长而言,三者皆不可少。

在本篇文章中,我们重点了解氮元素与土壤微生物及植物的关系与作用。我们人体也离不开各种元素和营分,土壤、植物也一样离不开它们的营养。

无机营养元素包括大量元素、中量元素、微量元素,用来提供作物所需的的基本养分;有机物中的有机质严重影响着土壤的理化性质及土壤的表面特性,还可借助于土壤微生物的分解功能,以供应作物持续性的无机元素及有机化合物。

微生物在土壤中的作用,除了分解有机质,还有许多作用,其中包括增加土壤中氮的来源、促进营养成分吸收、增强养分的有效性、分解有毒物质、保护根圈的作用、增加土壤团粒结构等等,在土壤肥效及养分循环中,各种微生物扮演着不同的角色。

土壤微生物中,除有益微生物外,还有有害微生物,由于自然界相生相克的平衡关系,使土壤健康,作物受益。


但是,若农田进行不当的栽培管理,打破土壤内的平衡关系,将导致作物栽培问题和问题土壤的发生。

因此,为了保持土壤肥力,给植物提供充分营养,认识土壤微生物的特性及各种营养元素的转化现象,将有助于正确灵活地应用管理好土壤。


氮元素的存在形式

自然界中存在于土壤中的有机氮占总生物性氮的39.7%,海洋中有机氮占47%,其余约13%是动物及植物体及无机氮。


空气中约含有80%的氮气,土壤内天然腐植质占土壤氮约98%,无机氮所含比例甚低。氮元素循环转化与土壤微生物的关系极为密切,与植物营养的关系很重要。


氮元素的主要矿化作用‬

动植物体的有机物分解成无机物,其中微生物是分解菌的主角,分解后的产物提供植物养分吸收。矿质化作用是主要持续供应土壤肥力及氮素铵所需的过程。有机质含量越高,矿质化作用越明显,因此,土壤有机质是重要的土壤肥力指标,矿质化的微生物成为自然界不可缺的清道夫。

土壤中微生物的固氮作用


空气中含有大量氮元素,植物不能直接利用,只有微生物能有固定氮元素的功能,增加土壤氮源,土壤本身含氮量很少,然而,存在于自然界中的生物性氮,或在土壤中的氮肥,固氮微生物的居功不小。

固氮微生物包括非共生、协生及共生三大类,都是原核微生物即无细胞核微生物,如细菌、放线菌及蓝绿藻类,自古以来,在土壤中默默耕耘着,其中以单位面积计算固氮量,以共生固氮的能力最高。


因此,未来固氮微生物的利用及发展尤为重要。


微生物中的硝化作用


有机氮经过矿化作用形成铵态,或使用尿素分解也转化为铵态氮,这些土壤中的铵态氮会被硝化菌利用,转化为亚硝酸态最后转化成硝酸态氮,这种转化作用称为硝化作用。


植物利用氮元素形态的喜好性或多或少有差异,一般而言,硝态氮容易被广泛地被接受。如铵态或亚硝态累聚浓度过高,将造成植物中毒现象,因此,具有硝化作用的微生物不可忽视。


但因硝态氮容易淋洗及脱氮,在雨水多的地方与季节,流失硝态氮是严重的问题,硝化抑制剂的发展也是为了弥补这一缺点。


硝化菌喜通气良好,在氧气充足下进行硝化作用,在氧气缺乏时,硝化作用即难进行。


土壤中的脱氮作用


土壤在通气排水不良时,脱氮微生物利用硝态氮转化成气态氮而挥发,从氮肥利用上可视为是氮肥的浪费。

因此,在水田施用尿素时,部分尿素的表层面会形成氧化层,被氧化的氧化层转化为硝态氮,硝态氮深入下面的还原层,使其造成脱氮作用,从而造成氮肥的浪费现象。

因此,尿素或铵态氮肥需要深施,才能保护氮肥,从而减少脱氮作用发生,施用大颗粒肥料,也需要肥料深施,尤其在水田更容易下沉到达还原层,减少脱氮,并且要发展大颗粒缓效性的肥料,以达到一举两得的功效。

土壤中的氮不移动现象


氮不移动现象包括氮固定及微生物吸收的固定作用,有些土壤对铵态氮固定较强,使氮不易流失。微生物大量繁殖时,尤其是未腐熟有机肥料施入土壤后的初期,将氮元素大量吸收利用,如果作物也正需要氮肥,就发生了氮素竞争作用,使作物无法吸收,造成作物缺氮,发生叶黄化现象。

因此,有机肥料应在作物未大量需要氮元素之前施用,如果园常在春天前施用有机肥料,以免发生氮元素竞争现象。


以上氮元素转化现象中,可以很明显看出土壤微生物与氮肥密不可分,土壤管理的好,利用土壤微生物的能力,使氮肥减少浪费,达到经济效益,这也是精致农业的目标之一。

今天我们了解了氮元素的存在形式,及氮元素与土壤微生物之间的关系。下篇我们来了解磷元素与土壤之间的关系等内容。


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