尿素是如何被作物吸收的
尿素含氮大于46%，是目前生產(chǎn)上最為常用的優(yōu)質(zhì)氮素化肥，但尿素施入土壤后的利用率通常只有40%左右。尿素是分子態(tài)氮肥，作物不能直接大量吸收，必須施入土壤后，在土壤微生物分泌的脲酶作用下轉(zhuǎn)化為碳酸銨(也就是常說的銨態(tài)氮肥)，作物才可以大量吸收利用。
以下是詳細(xì)過程及影響因素：
1、尿素在土壤中的轉(zhuǎn)化
尿素(CO(NH₂)₂)作為有機(jī)化合物，本身不能被植物直接吸收，必須通過以下步驟轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮形式：
(1)水解作用(脲酶催化)
過程：土壤中的脲酶(由微生物分泌)將尿素分解為碳酸銨((NH₄)₂CO₃)，隨后進(jìn)一步分解為氨(NH₃)和二氧化碳(CO₂)，這個(gè)過程需要從外界吸收能量，會伴隨溫度的降低，這也是出苗水不帶尿素的原因。
反應(yīng)式：CO(NH₂)₂ + 2H₂O → (NH₄)₂CO₃ → 2NH₃↑ + CO₂↑ + H₂O
關(guān)鍵因素：土壤濕度、溫度(25–30℃最適)、pH值(中性至微堿性促進(jìn)脲酶活性)。氨易揮發(fā)，尤其在高溫、高pH或土壤表面撒施時(shí)，導(dǎo)致氮損失。
(2)硝化作用
銨(NH₄⁺)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(NO₃⁻)：在好氧條件下，土壤中的硝化細(xì)菌分兩步將銨氧化：
亞硝化作用：亞硝化細(xì)菌將 NH₄⁺ 轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽(NO₂⁻)。
硝化作用：硝化細(xì)菌將 NO₂⁻ 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽(NO₃⁻)。
反應(yīng)式： 2NH₄⁺ + 3O₂ → 2NO₂⁻ + 4H⁺ + 2H₂O 2NO₂⁻ + O₂ → 2NO₃⁻ 關(guān)鍵因素： 需充足氧氣(旱地土壤更易發(fā)生)、中性pH(6.5–7.5)、溫度(25–35℃)。硝酸鹽易隨水流失(淋溶)或在淹水土壤中反硝化損失(生成N₂O或N₂)。
2、作物對氮的吸收
植物通過根系主動吸收兩種無機(jī)氮形式：銨態(tài)氮(NH₄⁺)和硝態(tài)氮(NO₃⁻)。
(1)吸收機(jī)制 主動運(yùn)輸：根細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白消耗能量(ATP)吸收 NH₄⁺ 和 NO₃⁻。吸收部位：根尖的根毛區(qū)。
(2)作物偏好 旱地作物(如小麥、玉米)：偏好硝態(tài)氮(NO₃⁻)。水生作物(如水稻)：偏好銨態(tài)氮(NH₄⁺)，因淹水土壤中硝化作用受抑制。部分作物(如番茄)可同時(shí)吸收兩種形態(tài)，但過量銨態(tài)氮可能導(dǎo)致根系酸中毒。
3、影響尿素吸收效率的因素
(1)土壤條件 pH值：堿性土壤促進(jìn)氨揮發(fā)，酸性土壤抑制硝化作用。水分：干旱減緩水解，積水促進(jìn)反硝化。溫度：低溫(<10℃)顯著延緩脲酶活性和硝化速率。
(2)施肥方式 深施覆土：減少氨揮發(fā)，提高氮利用率。分次施用：避免一次過量導(dǎo)致淋溶損失。配合抑制劑：添加脲酶抑制劑或硝化抑制劑，延緩轉(zhuǎn)化過程。
(3)微生物活動 脲酶和硝化細(xì)菌的豐度直接影響轉(zhuǎn)化速度。有機(jī)質(zhì)豐富的土壤通常微生物活性更高。
4、總結(jié)流程
尿素施用 → 水解為銨 → 硝化為硝酸鹽 → 植物吸收(NH₄⁺/NO₃⁻)
整個(gè)過程通常需 3–7天(受環(huán)境條件影響)，合理管理可提升氮利用率至 50–70%，減少環(huán)境污染。
通過優(yōu)化施肥策略(如深施、分次施、配合抑制劑)，可顯著提高尿素的有效性，滿足作物需氮關(guān)鍵期的營養(yǎng)需求。