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植物对硝态氮的吸收、同化及其含量测定

来源：花匠小妙招时间：2025-01-03 06:18

硝态氮是高等植物可直接利用的最重要的氮素形态之一，硝态氮和铵态氮是高等植物根系吸收无机氮的主要形态，在通气良好的旱地土壤上，即使施用的是铵态或酰铵态氮肥，NH4+在土壤中也能容易地被微生物经硝化作用很快转化为硝态氮，因此，硝酸盐对旱生植物来说尤其重要，Marschner认为植物氮素营养中硝酸盐的还原和同化与光合作用中CO2的还原和同化对植物生长发育具有同样的重要性。植物体内硝态氮的含量往往能在一定程度上反映土壤中硝态氮的供应情况，通过测定植物体内硝态氮含量，对了解氮代谢机制及其土壤中无机氮素的丰缺有重要意义。

1 植物对NO3--N的吸收和同化

1.1 植物对NO3--N的吸收

根系对NO3-的吸收和运输是大多数植物氮素营养代谢的第一步。基于H+/NO3-共运机制，即植物吸收一分子NO3-进入细胞质的同时协同吸收2个H+，维持H+梯度的ATP主要由线粒体呼吸作用提供。对不同高等植物如玉米，大麦，烟草等的吸收动力学分析表明，不同植物中存在着两种NO3-转运系统：①高亲和吸收转运系统，这类植物在低NO3-浓度的营养介质中能保持生长。②低亲和吸收转运系统，这类植物在较高NO3-浓度的营养介质中才能保持高的氮素吸收。

NO3-浓度对植物吸收硝态氮能力有重要影响：外界NO3-浓度较低时,植物对硝酸盐的吸收符合米切里希动力学方程，此时通过细胞膜载体上的NO3-/H+共运和NO3-/OH-逆运系统完成；当外界NO-3浓度较高时,吸收速率随浓度变化的趋势呈直线型，此时主要通过依赖于硝酸盐的专一性离子通道进行的逆电化势的运输系统完成。

植物对硝态氮的吸收与温度和pH密切联系，低温能降低植物对NO3-的吸收。主要是由于低温影响根系呼吸和能量供给，以及细胞膜的透性减弱导致NO3-吸收缓慢。根部介质的pH也显著影响植物对NO3-的吸收，pH值低时NO3-吸收较快。随着pH值的升高，NO3-的吸收减少。这主要是由于OH-离子竞争的影响阻碍了NO3-的吸收运输系统，同时高pH值使根细胞表面的负电荷增加，不利于NO3-的吸收。

1.2 植物NO3--N的同化

NO3--N呈高度氧化状态，而蛋白质中的氮是高度还原态，因此NO3-必须还原成NH4+才能结合到有机结构中，完成其作为营养物质的功能。NO3-由主动吸收进入根部细胞后，或者就在根部还原为NH4+，进入谷氨酰胺与天门冬酰胺的合成反应；或者以NO3-形态通过木质部长距离运输至茎和叶片中被还原或贮藏。吸收的NO3-在伴随离子运输、维持组织内离子平衡、调节细胞渗透势等方面起着重要作用，己证明供NO3--N条件下,氮在木质部中主要以NO3-的形式运输。

NO-3还原为NH4+需要两种酶，即硝酸还原酶(NR)和亚硝酸还原酶(NiR)，在二者催化下才能完成硝态氮向铵态氮的转化。一般认为NO3-的还原要分两步进行，第一步是NO3-在NR催化下还原为NO-2；第二步是NO-2在NiR催化下还原为NH3。总的反应式可表达为：

NO-3+8H++8e- —— NH3+2H2O+OH-

进入植物体内的NO3-一部分存在细胞质中进行代谢，大部分储存在液泡中。叶片液泡中贮存的NO3-，在细胞质中的NO3-被利用之后可以进入细胞质参与代谢。对于给定作物，在水分和温度满足条件下，其从生长介质中吸取所需的NO3-主要受供氮水平、光合条件、硝酸盐还原能力等因素的影响。

2 植物NO3--N含量的测定

2.1 测定原理

在浓酸条件下，NO3-与水杨酸生成硝基水杨酸。硝基水杨酸在碱性条件下（pH＞12）呈黄色，可以在410nm波长下测定其吸光度。反应如下：

2.2方法步骤

（1）不同浓度NO3--N的配制：取7个50mL容量瓶，编号，加入试剂后，即得到0、20、40、60、100、120 μg/mL的NO3- -N系列浓度。

（2）标准曲线制作：取7支试管，标号分别为：0、1、2、3、4、5、6，将第一步的标准溶液各吸取0.1mL，加入相应标号的试管中。然后加入试剂及操作，记录吸光度。

（3）样品液的制备：取欲测定的样品叶片或根系，洗去灰尘和泥土，擦干后，将同一处理样品剪碎，混匀，准确称取0.5-1g（重复3次），放入刻度试管中，准确加入10mL无离子水，用塞子堵住试管口，在沸水浴中提取30min，取出后，用流水冷却。将提取液过滤在25mL容量瓶中，用少量去离子水多次冲洗提取残渣，冲洗液并入容量瓶中，最后定容至25mL。

（4）样品液测定：吸取0.1mL样品液，放入试管中，其余步骤同上。重复三次。

2.3结果计算

将测定的样品液的吸光度代入到标准曲线方程式中，计算出相应的硝态氮含量，然后按下式计算植物组织硝态氮含量：

式中，C：标准曲线计算的NO3--N值（μg）；Vt：样品提取液总体积（mL）；W：样品重量（g）；Vs：测定用样品液体积（mL）。