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作物对硝态氮和铵态氮的吸收
发布时间:2013-10-17 10:13:00发布者:点击次数:

 

作物对硝态氮和铵态氮的吸收

 

 

土壤中可被植物吸收利用的氮素主要是铵态氮和硝态氮。某些可溶性的有机含氮化合物,如氨基酸、酰胺和尿素,也能被植物直接吸收。

1.NO3-的吸收

植物根细胞吸收NO3- 是逆电化学势梯度进行的,首先需要由细胞膜上的质子泵 (H+-ATP)水解ATP,并向膜外释放 H+,使膜电化学势下降,产生驱动力,最后由硝酸盐转运蛋白(载体)2H+:1NO3- 共运的方式,将NO3-运入细胞膜内。是一个主动吸收过程

 

2.NH4+的吸收

植物可能以两种方式吸收NH4+ 。一是NH4+ 在质膜上发生脱质子作用以NH3的形态跨膜运输;二是植物根细胞质膜上有多种 NH4+ 转运蛋白,通过主动运输方向将NH4+ 运入细胞内。NH4+ 的吸收伴随H+向膜外的释放,从而导致根际H+浓度的升高(根际酸化)。NH4+吸收的这一特点非常重要,因为根际酸化对其它难溶性养分的有效性有很大影响。

 

 

 

氮的同化- NO3- 的还原

NO3- 8H+ 8-────→NH3 + 2H2O + OH-

 

 

氮的同化包括由NO3- 还原为氨,再同化为氨基酸的过程。 NO3- 进入植物体后,多数情况下以NO3- 的形式直接通过木质部运往地上部,其余一部分在根系中同化为氨基酸、蛋白质,或在根细胞的液泡中贮存起来。

1 NO3-的还原

     硝酸还原酶是一种黄素蛋白酶,含两个相同的亚基,每个亚基由黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)、细胞色素557(Cytc)和钼辅基(Mo cofactor)三部分组成。在还原过程中,由NAD(P)H作为电子供体,经过一系列电子传递,最后由钼辅基将电子转移给硝酸根,使它还原为亚硝酸根。

  亚硝酸还原酶是一种含血红素(Siroheme)和一个4Fe-4S 中心的单体酶()。它以还原态的铁氧还蛋白作为电子供体,转移给亚硝酸,使亚硝酸根还原为氨。

氨的同化- GS- GOGAT途径

 

·在特殊情况下,氨也可以与酮戊二酸结合,在谷氨酸脱氢酶(GDH)的催化下,同化为谷氨酸。

·酰胺是植物体内氮素的贮存形态,这有助于防止氨浓度过高而产生毒害。植物体内只有谷氨酸和天冬氨酸能形成酰胺两种。

 

NO3- NH4+营养作用的比较

 

从生理的角度看,NO3- NH4+ 都是良好的氮源,在水培条件下, 单纯供应铵态氮抑制植物生长,这 是由于根际酸化所造成的。

田间条件下,有些在硝态氮下生长较好 ( 喜硝性) ,另外一些则在铵态氮下生长较好 (喜铵性)。这在一定程度上与作物进化过程中对土壤生态条件的适应性有关。

水稻是典型喜铵的作物,施用铵态氮肥的效果比硝态氮肥好。而大多数旱地作物则表现喜硝性。

 

不同形态氮肥对玉米和水稻幼苗生长的影响(15天)

 

NaNO3为氮源

(NH4)2SO4为氮源

 

干 重

原来pH

最终pH

干 重

原来pH

最终pH

 

0.41

5.2

6.8

0.27

5.1

4.0

 

0.13

5.2

6.0

0.31

5.1

2.9

很多研究表明,当两种氮源以适当比例同时存在时,作物生长状况会明显改善。这在小麦、玉米、水稻等作物上都有相同的结果。不过在土壤中很难实现这一点。

 

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