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亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)所桃源站
土壤中多姿態(tài)的氮素
地球的皮膚
2015年11月20日
地以肥為天，肥以氮為先。土壤是地球上生命存在的基礎(chǔ)、是供養(yǎng)萬物的母親。土壤之所以具有如此強(qiáng)大的能力，是因?yàn)橥寥谰哂蟹柿?。而土壤肥力中，最值得關(guān)注的當(dāng)屬氮素了。氮素是限制植物生長(zhǎng)最重要的養(yǎng)分元素，是調(diào)節(jié)陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)量、結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)鍵元素，也是植物最易缺乏的元素。對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)，土壤層的氮儲(chǔ)量占據(jù)主要部分。土壤中的氮有不同的形態(tài)，經(jīng)歷著復(fù)雜的變化過程，今天我們就來一探土壤氮的究竟。
土壤全氮中，有機(jī)氮所占比例達(dá)到了95-98%。土壤有機(jī)氮是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的源泉，是微生物生長(zhǎng)的基質(zhì)。有機(jī)氮雖然不能被作物完全吸收利用，但可逐漸地分解和礦化，變成作物可以吸收利用的形態(tài)。因此，有機(jī)氮含量高的土壤，有效氮含量往往也高。土壤有機(jī)氮含量可以在一定程度上表征氮素供應(yīng)的潛力。土壤氮素的絕大部分雖然為有機(jī)氮，然而植物所吸收的氮幾乎都是無機(jī)形式，所以，土壤氮庫中的有機(jī)氮必須不斷的通過微生物的礦化作用轉(zhuǎn)化為植物可利用的有效態(tài)氮。
所謂有效氮，則是指硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，它們是土壤中能被植物直接利用的氮素。銨態(tài)氮可以通過氨的干濕沉降，微生物及低等植物的固定作用，有機(jī)氮的礦化作用，以及化肥的形式補(bǔ)給。土壤中的銨態(tài)氮都以銨鹽形式存在。銨鹽會(huì)很快溶解，進(jìn)入土壤溶液后，除被作物吸收利用或微生物利用外，會(huì)參與土壤中的各種反應(yīng)，其中最重要的莫過于通過硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。由于硝態(tài)氮是陰離子，而土壤膠體一般帶負(fù)電，因此土壤膠體對(duì)硝態(tài)氮一般不存在吸附作用或吸附甚弱，硝態(tài)氮主要存在于土壤溶液中。隨著水分的遷移，硝態(tài)氮可以運(yùn)移到各個(gè)地方，隨時(shí)隨地供給作物需要，滿足不同部位根系的吸收。因此，硝態(tài)氮是作物能夠直接利用的、最重要和最主要的氮素形態(tài)。然而，這也就造成了硝態(tài)氮易隨水流失的弊端。因此，若土壤中無機(jī)氮多以銨態(tài)氮形式存在，可能更有利于留存氮素。
這便是土壤中不同形態(tài)氮的分布了，它們隨環(huán)境條件，隨植物所需而互相轉(zhuǎn)化。氮素循環(huán)的平衡對(duì)于提高氮素利用率，降低氮污染至關(guān)重要，因此，人類的干預(yù)活動(dòng)一定要要尊重自然的循環(huán)規(guī)律。
土壤中氮素的循環(huán)主要包括以下幾個(gè)過程：①大氣中的分子態(tài)氮被固定成氨（固氮作用）；②土壤有機(jī)氮在異養(yǎng)微生物作用下轉(zhuǎn)變?yōu)殇@態(tài)氮或氨（礦化作用）；③銨態(tài)氮經(jīng)微生物作用氧化成硝態(tài)氮（硝化作用）；④無機(jī)氮化合物（NH4+、NH3、NO2-、NO3-）被微生物同化轉(zhuǎn)變成為軀體組織中有機(jī)氮組分（生物固持作用）；⑤硝態(tài)氮被微生物逐步還原成氮，返回大氣（反硝化作用）。
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土壤全氮中，有機(jī)氮所占比例達(dá)到了95-98%。土壤有機(jī)氮是銨態(tài)氮和硝態(tài)氮的源泉，是微生物生長(zhǎng)的基質(zhì)。有機(jī)氮雖然不能被作物完全吸收利用，但可逐漸地分解和礦化，變成作物可以吸收利用的形態(tài)。因此，有機(jī)氮含量高的土壤，有效氮含量往往也高。土壤有機(jī)氮含量可以在一定程度上表征氮素供應(yīng)的潛力。土壤氮素的絕大部分雖然為有機(jī)氮，然而植物所吸收的氮幾乎都是無機(jī)形式，所以，土壤氮庫中的有機(jī)氮必須不斷的通過微生物的礦化作用轉(zhuǎn)化為植物可利用的有效態(tài)氮。
所謂有效氮，則是指硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，它們是土壤中能被植物直接利用的氮素。銨態(tài)氮可以通過氨的干濕沉降，微生物及低等植物的固定作用，有機(jī)氮的礦化作用，以及化肥的形式補(bǔ)給。土壤中的銨態(tài)氮都以銨鹽形式存在。銨鹽會(huì)很快溶解，進(jìn)入土壤溶液后，除被作物吸收利用或微生物利用外，會(huì)參與土壤中的各種反應(yīng)，其中最重要的莫過于通過硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。由于硝態(tài)氮是陰離子，而土壤膠體一般帶負(fù)電，因此土壤膠體對(duì)硝態(tài)氮一般不存在吸附作用或吸附甚弱，硝態(tài)氮主要存在于土壤溶液中。隨著水分的遷移，硝態(tài)氮可以運(yùn)移到各個(gè)地方，隨時(shí)隨地供給作物需要，滿足不同部位根系的吸收。因此，硝態(tài)氮是作物能夠直接利用的、最重要和最主要的氮素形態(tài)。然而，這也就造成了硝態(tài)氮易隨水流失的弊端。因此，若土壤中無機(jī)氮多以銨態(tài)氮形式存在，可能更有利于留存氮素。
這便是土壤中不同形態(tài)氮的分布了，它們隨環(huán)境條件，隨植物所需而互相轉(zhuǎn)化。氮素循環(huán)的平衡對(duì)于提高氮素利用率，降低氮污染至關(guān)重要，因此，人類的干預(yù)活動(dòng)一定要要尊重自然的循環(huán)規(guī)律。