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氮吸收

来源：花匠小妙招时间：2025-01-03 06:16

氮吸收

植物从环境中摄取不同形态氮的过程。植物根从土壤中吸收氮素的主要形态是NO3 -和NH4 ＋离子，此外还可直接吸收少量尿素、氨基酸、酰胺等有机氮化合物。豆科植物的根部具有根瘤，可通过根瘤菌的共生固氮作用利用空气中的氮（N2）。NO3 -的吸收旱田作物以吸收NO3 -为主，施用铵态氮肥时，由于土壤中NH4 ＋易被微生物硝化

目录 1 NO3 -的吸收 2 NH4 ＋的吸收 3 尿素的吸收

植物从环境中摄取不同形态氮的过程。植物根从土壤中吸收氮素的主要形态是NO3-和NH4＋离子，此外还可直接吸收少量尿素、氨基酸、酰胺等有机氮化合物。豆科植物的根部具有根瘤，可通过根瘤菌的共生固氮作用利用空气中的氮（N2）。

NO3 -的吸收

旱田作物以吸收NO3-为主，施用铵态氮肥时，由于土壤中NH4＋易被微生物硝化，作物吸收的往往也是NO3-离子。NO3-的吸收速率很快，且逆电化学势梯度进行，为主动吸收，受载体作用的控制。NO3-的吸收需要有ATP酶参加，在ATP酶作用下，可把H＋泵出细胞膜外，而细胞膜上吸附的HCO3-可与NO3-发生交换。霍吉士（Hodges，1973）认为NO3-是在和HCO3-交换过程中被吸收的，HCO3-在ATP酶作用下，可按图1的方式与NO3-进行交换。

图1 位于膜上的ATP酶活性和HCO3与NO3-之间的交换关系

NO3-即使在很稀的溶液中也可大量被吸收。NO3-从根系吸入是主动过程，但从根系外渗是被动过程，它是由NO3-顺电化学势梯度移动的结果。

低温能降低植物对NO3-的吸收。当温度低于13℃时，NO3-吸收很少；温度在23℃左右时，NO3-的吸收往往比NH4＋快，35℃达最大值。在低温条件下，同等浓度的NH4＋和NO3-离子，黑麦草吸收NH4＋远比NO3-快。这可能是由于低温影响根系吸收和能量供给，以及细胞膜的透性减弱，使NO3-吸收缓慢。

根部介质的pH值也显著影响植物对NO3-的吸收。pH值低时N O 3-吸收较快，试验证明在pH值4.0时，NO3-吸收显著高于NH4＋（表1）。随着pH值增高，NO3-吸收减少。高pH值使NO3-吸收减弱的原因可能是由于OH-离子的竞争，阻碍了NO3-的吸收运输系统。

营养介质中其他阴、阳离子对NO3-吸收也有一定影响。Cl-、SO42-和Br-等阴离子存在，能使NO3-吸收减少；而阳离子如K＋、Ca2＋等存在，则可促进NO3-的吸收。

表1 大麦幼苗对标记NO3-和NH4＋的吸收与根际pH值的关系

NH4 ＋的吸收

吸收机制还不完全清楚，弟健吉勒（Dejaegere）等学者认为NH4＋是与H＋交换而被吸收。NH4＋最初由细胞壁所吸收，沿着电化学势梯度被动地进入细胞。NH4＋的膜渗透性比其他阳离子高得多，进入根系比其他阳离子快。它可与阴离子如SO42-同时吸收，也可与质子（H＋）交换而被吸收；而质子是借助于质子泵主动地从细胞中泵出。

K.门格尔等学者认为NH4＋是以NH3的形态而被吸收。其吸收机理可能是当NH4＋与质膜接触时进行脱质子化，使H＋仍留在膜外溶液中，而NH3扩散到膜内，进入细胞质中（图2）。在细胞质内通常pH条件下，NH3可以再质子化，NH3的再质子化的过程是随NH4＋的梯度被动进行的。

图2 在质膜上0脱质子化和NH3的渗入

氮吸收

由于NH4＋-N的吸收与H＋的释放是同时进行的，植物吸收NH4＋量和放出的H＋量以摩尔（mol）计算大体相等。因此植物利用NH4＋-N营养时，外部介质pH值则明显下降。

NH4＋的吸收随温度升高而增加，在25℃时吸收速率最大，低温（8℃）下NH4＋吸收较NO3-快。在中性介质中对NH4＋的吸收最有利，随着pH值降低，NH4＋的吸收减少。外界介质中阴离子（如SO42-、Cl-）和阳离子（K＋、Ca2＋、Mg2＋）的存在，对NH4＋的吸收影响较小。植株中碳水化合物的水平对NH4＋的吸收有一定影响，碳水化合物含量高时，能促进NH4＋的吸收。其原因与碳水化合物能提供碳源和能量、有利于氨的同化有关。

尿素的吸收

施入土壤中的尿素一般通过土壤脲酶迅速水解为NH4＋后被植物吸收。但在尿素未进行水解的条件下，如在消毒的介质中，许多植物也能直接吸收尿素，不过吸收速率较NH4＋或NO3-低。尿素分子进入根部细胞内，必须通过根部脲酶分解产生NH3和CO2，或原样不变地运输到植株地上部参与同化。究竟尿素是在根部还是运输到地上部同化，这多少取决于根部脲酶存在与否，它显然是由植物种类特性所决定。

脲酶在不同植物中广泛分布，在植株的叶、根和茎部均有发现，一般生长活跃组织中的脲酶活性较衰老组织中的强。脲酶的分子量约为480000，由6个相同的亚基所组成，镍似乎是某些植物中脲酶活性部位的组成成分。有人曾发现脲酶往往是一种诱导酶，这一事实使适于叶面喷施的尿素更受到重视。随着尿素叶面喷施引起脲酶活性增加，显然与该酶的合成增多有关。

尿素的吸收有主动和被动吸收两种。菜豆根系吸收尿素受嫌气条件和二硝基苯酚（DNP）的抑制，因此可认为是主动吸收。但也有人发现，KCN、二硝基苯酚或叠氮化钠对玉米根系吸收尿素没有影响。因此他们认为尿素吸收并非主动过程。水稻幼苗吸收尿素的数量随营养液中尿素浓度的增加而增加，无任何停止吸收的现象，看来水稻对尿素的吸收是一简单的扩散过程。尿素吸收是否同时通过主动和被动过程，与植物种类有关。