土壤中氮素转化过程及植物吸收方式(土壤部分初稿)说课材料
土壤氮素的形态及其转化过程
土壤氮素的形态及其转化过程This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020土壤氮素的形态及其转化过程摘要：氮是植物生长发育所必需的大量元素，对植物的产量和品质影响很大。
土壤中氮素的形态及其转化过程和结果则直接决定了氮对植物生长的有效性的大小，了解土壤中氮素存在的形态和其转化过程，对于科学合理经济的肥料施用具有现实的启示作用。
关键词：氮素；形态；转化过程土壤中氮素的含量受自然因素和人为因素的双重影响，较高的氮素含量表明土壤肥力也较高。
自然条件下，土壤没有受到人为因素的影响，有机质日积月累，土壤中氮的含量也较高。
耕地土壤氮素含量及转化过程则更强烈的受到人为耕作、施肥、不同作物等因素的影响，因而相对表现的复杂一些。
一、土壤中氮素的形态1.无机态氮无机态氮包括固定态NH4+、交换性NH4+、土壤溶液中的NH4+、硝态氮（NO3-）、亚硝态氮等，这其中以NH4+离子和NO3-离子最容易被植物吸收利用，农业生产中常常用到的碱解氮，也叫水解氮或速效氮，就属于无机态氮中的一部分。
无机态氮并不是全部都能被植物所直接吸收利用，它们中的大部分是被粘土矿物晶层所固定了的固定态铵，不能作为速效氮存在。
固定态铵只有在土壤中经过相应的转化，转化为铵离子或硝酸离子、硝酸盐类的含氮物，才能为作物利用。
2.有机态氮有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。
它们与有机质或粘土矿物相结合，或与多价阳离子形成复合体。
有机态氮大都难以分解，并不能为作物所直接吸收利用。
但有机态氮的含量高低依然是衡量土壤肥力高低的重要指标，有机态氮的含量高，可被转化的氮素水平也相应的高，其作为植物氮素营养‘库’的存在是有很大的作用的。
二、土壤中氮素的转化过程1.氮素的矿化与生物固持作用氮素的矿化作用，简单的说就是有机态的、不易分解的氮素及含氮化合物在土壤中微生物的参与下分解转化为无机态氮的过程，是一个氮的速效化的过程，也是一个可利用氮素增加的过程。
尿素在土壤中的转化、分解、利用
尿素在土壤中的转化、分解、利用氮肥的种类不同，在土壤中的转化特点不同。
氮肥施入土壤后，被作物吸收利用的只占其施入量的30％-40％，大部分氮肥经过各种途径损失于环境中。
在氮素以不同形态进入环境的过程中，氮素之间、氮素与周围介质之间，始终伴随和发生着一系列的物理、化学和生物转化作用。
1、硝化作用硝化作用是NH4+或NH3经N02-氧化为N03-的过程。
这些反应分别由两种微生物推动：NH3氧化细菌(或初级硝化细菌)和N02-氧化细菌(或次级硝化细菌)，前者把NH3氧化至N02-，后者把N02-氧化为N03-，这两种微生物共称硝化细菌。
除了自养硝化细菌利用硝化作用作为能源固定C02，异养硝化微生物也逐渐被大家认识，这些微生物利用有机碳作为碳源和能源，不需从NH4+的氧化过程中获得能量，且其氧化产物具有多样性。
硝化作用受很多因索的影响，其中主要有土壤水分和通气条件、土壤温度和pH、施入肥料的种类和数量，以及耕作制度和植物根系等。
2、反硝化作用反硝化作用是N03-逐步还原为N2的过程，并释放几个中间产物。
现已明确反硝化作用的生化过程通式为：2N03-→N02-→2NO→N20→N2。
由于反硝化过程具有导致土壤和肥料氮素损失，以及氮氧化物污染环境的双重意义，因而引人注意。
土壤反硝化作用的产生需要以下几个条件：1)存在具有代谢能力的反硝化微生物；2)合适的电子供体；3)嫌气条件或02的有效性受到限制；4)N的氧化物如N03-、N02-、NO或N20作为末端电子受体。
只有上述条件同时满足时，反硝化过程才能进行。
这些因素的相对重要性因生境而异，在土壤条件下氧的有效性通常是最关键的因素。
3、化学反硝化化学反硝化是NH4+氧化为N02-过程的中间产物、有机化合物自身的N02-（如胺）或无机化台物(如Fe2+、Cu2+)的化学分解。
这是非生物过程，通常发生在低pH时。
目前，对化学反硝化作用的研究还比较少。
4、耦连硝化——反硝化作用这里提出耦连硝化——反硝化作用，是因为其经常与硝化细菌的反硝化作用相混淆。
植物营养教学课件3植物的氮素营养与氮肥
NO2-
反硝化细菌
N2 、N2O、NO
(3)最适条件：土壤通气不良，新鲜有机质丰富
pH5～8，温度30～35oC
稻田氮素损失的主要途径：占氮肥损失的35％
铵态氮肥 (或尿素)
氧化氮或氮气
水层
耕 氧化亚层 作
硝化作用
铵态氮
硝态氮
层 还原亚层 （铵态氮稳定）
反硝化作用 氧化氮
硝态氮
氮气
犁底层
稻田土壤中硝化作用和反硝化作用示意图
（二）含量
一般耕作土壤含氮量为0.02%～0.5%，大部分在0.2% 以下，我国主要农业耕层土壤全氮含量多为0.04%~0.35%。
我国土壤含氮量的地域性规律：
增加
北
西 长江 东 增加
主要影响因素:
南
气候、地形、植被、母质、利用方式、
施肥制度
全国主要区域有机质及全氮含量（g/kg）
地区
利用情况
有机质（g/kg）
增加途径
减少途径
施肥(有机肥、化肥) 氨化作用 硝化作用(喜硝作物) 生物固氮 雷电降雨
植物吸收带走 氨的挥发损失 硝化作用(喜铵作物) 反硝化作用 硝酸盐淋失 生物和吸附固定(暂时)
化学氮肥的当季利用率：20%~50%
第二节 植物的氮素营养
一、植物体内氮的含量与分布 1. 含量：占植物干重的0.3～5％
挥发损失 反硝化作用
有
机 氮
矿化作用 生物固定
铵态氮
硝化作用 硝酸还原作用
硝态氮
吸附固定 淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
硝酸盐氨化 NH4+
土壤中N循环过程
N2O 硝化过程
植物对氮的吸收和同化和运输_概述说明
植物对氮的吸收和同化和运输概述说明1. 引言1.1 概述植物对氮的吸收、同化和运输是其生长发育和生存的基本过程之一。
氮是植物体内蛋白质、核酸和叶绿素等重要生物分子的组成元素，对于维持植物正常的代谢活动至关重要。
植物通过根系吸收土壤中的氮源，经过一系列反应将其转化为可利用的形态，并运输到各个部位供给生长所需要的营养。
因此，深入理解植物对氮的吸收、同化和运输机制，对于提高农作物产量、改善土壤肥力以及环境保护具有重要意义。
1.2 文章结构本文按照以下结构来探讨植物对氮的吸收、同化和运输机制：首先介绍概述，明确文章目的；然后详细描述植物对氮的吸收方式及影响因素；接着阐述植物对不同形态氮的吸收能力；随后探讨植物如何通过叶绿素合成和光合作用以及天冬酰胺代谢和蛋白质合成进行氮的同化；进而分析植物对氮的运输和分配机制及受到环境因素的影响；最后得出结论。
1.3 目的本文旨在全面了解和阐述植物对氮的吸收、同化和运输机制，为读者提供关于植物氮营养的重要知识。
通过深入研究这些过程，可以增加我们对植物生长发育规律的理解，并为农业生产和土壤管理提供科学依据。
此外，对于探索如何调节植物对氮素的利用效率以及减少农业与环境之间的负面影响也具有实际意义。
2. 植物对氮的吸收：植物通过根系吸收来自土壤中的氮元素，以供其生长和发育所需。
根系对氮的吸收方式主要包括活跃转运和被动运输。
2.1 根系吸收氮的方式：活跃转运是指通过离子通道和载体蛋白进行主动转运，使植物能够选择特定的离子形态。
这种方式依赖于真核细胞质膜上的氮营养转运蛋白（nitrate transporter），用于吸收硝酸盐（NO3^-）等无机离子形式的氮。
被动运输则是指通过水力流将附近土壤中溶解态有机和无机氮带入根系。
这种方式主要取决于植物与土壤解决方案之间浓度差异和土壤水分状态。
2.2 吸收过程中影响因素：植物对氮的吸收能力受到多种因素的影响。
其中包括土壤pH值、温度、水分状况、微生物活动以及与其他养分之间相互竞争等。
土壤中氮的形态和转化
土壤中氮的形态和转化徐斌一、土壤中氮的形态土壤中的氮素形态分无机态及有机态两大类，但以有机态为主，按其溶解度大小和水解难易分为3类：第一，水溶性有机氮；第二，水解性有机氮；第三，非水解性有机态氮；它们在一般酸碱处理下不能水解，但可在各种微生物的作用下逐渐分解矿化。
土壤无机态氮很少，一般表土不超过全氮的1％－2％。
土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮。
它们都是水溶性的，都能直接为植物吸收利用。
铵态氮为阳离子，能为土壤胶体所吸收成为交换性阳离子，但也有一部分在进入粘粒矿物晶架结构中后，被闭蓄于晶层间的孔穴内成为固定态铵。
1.有机态氮按其溶解度大小和水解难易分为3类：第一、水溶性有机氮一般不超过全氮的5％。
它们主要是一些游离的氨基酸、胺盐及酰胺类化合物，分散在土壤溶液中，很容易水解，释放出离子，是植物速效性氮源。
第二、水解性有机氮占全氮总量的50％－70％。
主要是蛋白质多肽和氨基糖等化合物。
用酸碱等处理时能水解成为较简单的易溶性化合物。
第三、非水解性有机态氮占全氮的30％－50％。
它们在一般酸碱处理下不能水解，但可在各种微生物的作用下逐渐分解矿化。
2．无机态氮土壤无机态氮很少，一般表土不超过全氮的1％－2％。
土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮及亚硝态氮。
它们都是水溶性的，都能直接为植物吸收利用。
第一，硝态氮土壤中硝态氮主要来源于施人土壤中的硝态氮肥和微生物的硝化产物。
第二，铵态氮土壤中的铵态氮又分为三种，铵态氮为阳离子，能为土壤胶体所吸收成为交换性阳离子，但也有一部分在进入粘粒矿物晶架结构中后，被闭蓄于晶层间的孔穴内成为固定态铵。
第三，亚硝态氮土壤中的亚硝态氮是硝化作用的中间产物。
二、土壤中氮的转化土壤氮素形态较多，各种形态的氮素处于动态变化之中，不同形态的氮素互相转化，对于有效氮的供应强度和容量有重要意义。
1.有机态氮的转化土壤中的有机态氮是较复杂的有机化合物，必须要经过各种矿化过程，变为易溶的形态，才能发挥作物营养的功能。
植物的氮素代谢与营养吸收
植物的氮素代谢与营养吸收植物是靠土壤中的营养元素来生长和发育的。
其中，氮素是植物最为重要的营养元素之一。
植物通过氮素代谢和吸收来获取并利用土壤中的氮素，以维持其正常的生理功能和生长发育。
本文将从氮素的代谢途径、吸收机制以及调节因素等方面进行探讨。
一、氮素的代谢途径植物体内的氮素存在多种形式，主要有无机氮和有机氮两类。
无机氮包括氨氮、硝酸盐氮等形式，它们通过与植物体内酶的作用，参与合成蛋白质、核酸等重要生物大分子。
有机氮则主要以氨基酸的形式存在，氨基酸作为蛋白质的构成单元，是植物体内氮素代谢的重要产物。
在氮素代谢途径中，氮素的转化包括氨基酸的合成、氨基酸的降解和氨基酸的转运等过程。
其中，氨基酸的合成通过不同途径进行，主要包括硝酸还原途径和谷氨酸合成途径。
氨基酸的降解则通过氨基酸转氨酶对氨基酸进行转氨酰化反应，产生相应的酮酸和氨。
氨基酸的转运则依赖于植物体内的氨基酸转运蛋白。
二、氮素的吸收机制植物体在土壤中通过根系吸收氮素。
氮素的吸收可以分为两个阶段：溶解态氮素的吸收和氨基酸的吸收。
溶解态氮素的吸收是指植物根系通过氮素转运蛋白将土壤中的氨氮和硝酸盐氮等无机氮吸收到根系内，进而运输到植物体内各组织。
这一过程主要依赖于氮素转运蛋白的参与，其分为高亲和力和低亲和力氮素转运蛋白。
氨基酸的吸收是指植物根系吸收土壤中存在的氨基酸，通过转运蛋白将其转运到植物体内。
植物体内存在多种氨基酸转运蛋白，它们以不同的方式参与氨基酸的吸收和转运。
通过氨基酸的吸收，植物能够直接利用土壤中的有机氮，提高氮素的利用效率。
三、氮素代谢的调节因素植物体内的氮素代谢受到多种调节因素的影响。
其中，植物内外源信号分子的作用是调节氮素代谢的重要因素之一。
植物内源信号分子包括植物生长激素和蛋白质调控因子等，它们通过信号传递网络调节氮素代谢相关基因的表达和氮素代谢途径的活性，进而影响植物对氮素的吸收和利用。
植物外源信号分子主要包括土壤环境中的氮素状况、其他非氮素营养元素的供应和光照等环境因素。
土壤氮的转化培训课件
土壤氮的转化培训课件植物吸氮很复杂，多为NH；态和NCV态，因为植物一般具有利用它们的途径。
因硝态氮常比钱态氮浓度高，而且易通过质流和扩散移到根部，所以是主要氮源。
土壤中也经常有钱离子存在并以尚未完全明了的种种方式影响植物生长和代谢。
植物对NH；或NOJ的偏爱取决于株龄、植物种类、环境条件和其他因素。
谷类作物、玉米、马铃薯、甜菜、菠萝、水稻和黑麦草可利用两种形态的氮，而番茄、羽衣甘蓝、芹菜、矮菜豆、南瓜和烟草施N0「后长得更好，有些植物如欧洲越桔、白藜和某些水稻栽培种不耐NO-烤烟若长期接触土壤NH；也有不利影响。
一、硝态氮植物吸N0「量高，且为主动吸收。
土壤PH值低时更易吸收N0「，NH；可与之竞争减少植物吸收NO-植物施NO「量大时，体内合成的有机阴离子数量增加,无机阳离子C£+、Mg，I的积累也相应增加。
植物生长介质可变为碱性，根系释放出HCo「可置换生成的过量有机阴离子。
二、钱态氮NH；是一种理想的氮源，因为蛋白质合成中利用NH；比N0「更节能。
N(V结合进蛋白质以前必须还原，这是一种需能过程，还原1分子NOJ需2分子NADH,而且N在土壤中既不易淋失，也不易发生反硝化作用，损失较少。
当PH值为7时，植物吸收NH；较多，酸度增加则吸收量降低。
根吸收NH；后，植物组织中无机阳离子CaMg2∖K+浓度下降，而无机阴离子P(V一、S042∖C1-浓度增加。
施NHj比施NOJ后植株内可溶性碳水化合物和有机酸含量下降。
另一方面，酰胺态氮(特别是天冬酰胺)、氨基氮、碳水化合物总量、可溶性有机氮和蛋白质含量均增加。
施NH；后植物根际PH值下降，这种酸化作用对根际中养分有效性和生物活性都有重要影响。
小麦施NH；与施N03相比，其根际的PH值差异可达2.2个单位。
三、钱态氮和硝态氮配合施用NH；和NOJ配合施用比单施一种的效果好。
图5-4表明，液培条件下，NH；与N（V配合施用对小麦生长有利。
（图：图5-4氮肥源、含氮量和1«）-35+阿-4-14对小麦苗产量的影响）1eyshon和其他研究人员在加拿大农业部所属斯威夫特卡伦特研究站的试验表明，大麦和小麦以一般施氮量施用NHJ比施N（V产量高。
植物对氮素的吸收与利用
植物对氮素的吸收与利用氮素是植物生长发育必需的主要营养元素之一，对于植物的生长和产量具有重要的影响。
植物通过根系吸收土壤中的氮素，并利用内部的代谢途径将其转化为氨基酸、蛋白质等有机物质，进而参与植物的生长和发育过程。
本文将从植物吸收氮素的途径、吸收机制及植物氮素利用的调控等方面来探讨植物对氮素的吸收与利用。
植物吸收氮素的途径植物吸收氮素主要通过根系进行，根系是氮素吸收的主要器官。
根系通过根尖的毛细管吸收作用和根毛的活动以及膜运输蛋白等途径，将土壤中的氮素吸收到植物体内。
除了通过根系吸收外，部分氮素还可以通过叶片和茎等绿色组织的气体交换进行吸收，但吸收量较少。
植物吸收氮素的机制植物吸收氮素主要通过活跃的根毛表面积和根毛对氮素的选择性吸收来实现。
根毛的生长过程与土壤中氮素浓度有关，当土壤中氮素浓度较高时，根毛的生长速度较慢；反之，当土壤中氮素浓度较低时，根毛的生长速度较快。
同时，根毛表面积大大增加了植物吸收氮素的能力。
根毛通过根毛突起和根毛顶端的胞质内胞质网对氮素进行选择性吸收，吸收叶绿素和其他带负电的氮素物质，而对亚硝酸盐等带正电的物质吸收较少。
植物氮素利用的调控植物对氮素的吸收能力与土壤中的氮素浓度密切相关。
当土壤中氮素充足时，植物会通过调节根毛的生长速度和表面积等方式来调控氮素的吸收量，以避免过多的氮素吸收导致生长不良。
另外，植物还通过调控代谢途径中与氮素有关的酶的活性来实现对氮素利用的调控。
例如，植物在氮素充足时会抑制谷氨酸合成酶的活性，从而减少氮素转化为有机物质的速度；而在氮素缺乏时，植物则会促进该酶的活性，以提高氮素利用效率。
此外，植物还通过根系分泌根际物质和与土壤微生物的共生关系来提高对氮素的利用能力。
植物根系分泌的有机酸和酶等物质可以改变土壤中氮素的形态，使其更易于被植物吸收和利用。
同时，植物与一些土壤微生物如根瘤菌和解磷菌等形成共生关系，这些微生物可以促进植物对氮素的吸收和利用，提高植物的生长和产量。
植物根系吸收土壤中氮元素的方式
植物根系吸收土壤中氮元素的方式
1 植物根系吸收氮元素
植物根系是植物吸收土壤中氮元素的主要器官，氮元素对作物生
长具有重要作用，是植物合成体内生理活性物质的基本元素。
植物根
系吸收氮元素主要采用以下两种方式：
1.1 植物吸收土壤氮离子
根系可吸收土壤水的氮离子，如NH4+、NO3-、N2O5和HNO2等，
然后将氮离子带入根细胞，或将它们转化为复合物，例如，将NH4+转
化为尿素，将NO3-转化为尿素和谷胱甘肽，然后将其传递到植物上部，为植物提供养分。
1.2 植物吸收土壤硝酸盐
植物性根也可以直接吸收土壤中的氮离子，比如NO2-、N2O5和HNO2等，这种氮离子有一个质子，容易被根系吸收，并进入根细胞，
然后进入植物的各种细胞，为植物提供养分。
以上便是植物根系吸收土壤中氮元素的两种方法，这是植物获取
氮营养的主要途径。
氮元素丰富的土壤能帮助植物获得良好的生长，
进而影响植物的生长和生产率。
因此，要提高作物的生效，有必要采
取有效措施来增加土壤中的氮元素含量。
土壤氮素的形态及其转化过程
土壤氮素的形态及其转化过程摘要：氮是植物生长发育所必需的大量元素，对植物的产量和品质影响很大。
土壤中氮素的形态及其转化过程和结果则直接决定了氮对植物生长的有效性的大小，了解土壤中氮素存在的形态和其转化过程，对于科学合理经济的肥料施用具有现实的启示作用。
关键词：氮素；形态；转化过程土壤中氮素的含量受自然因素和人为因素的双重影响，较高的氮素含量表明土壤肥力也较高。
自然条件下，土壤没有受到人为因素的影响，有机质日积月累，土壤中氮的含量也较高。
耕地土壤氮素含量及转化过程则更强烈的受到人为耕作、施肥、不同作物等因素的影响，因而相对表现的复杂一些。
一、土壤中氮素的形态1.无机态氮无机态氮包括固定态NH4+、交换性 NH4+、土壤溶液中的 NH4+、硝态氮（ NO3-）、亚硝态氮等，这其中以 NH4+离子和 NO3-离子最容易被植物吸收利用，农业生产中常常用到的碱解氮，也叫水解氮或速效氮，就属于无机态氮中的一部分。
无机态氮并不是全部都能被植物所直接吸收利用，它们中的大部分是被粘土矿物晶层所固定了的固定态铵，不能作为速效氮存在。
固定态铵只有在土壤中经过相应的转化，转化为铵离子或硝酸离子、硝酸盐类的含氮物，才能为作物利用。
2.有机态氮有机态氮构成了土壤全氮的绝大部分。
它们与有机质或粘土矿物相结合，或与多价阳离子形成复合体。
有机态氮大都难以分解，并不能为作物所直接吸收利用。
但有机态氮的含量高低依然是衡量土壤肥力高低的重要指标，有机态氮的含量高，可被转化的氮素水平也相应的高，其作为植物氮素营养‘库’的存在是有很大的作用的。
二、土壤中氮素的转化过程1.氮素的矿化与生物固持作用氮素的矿化作用，简单的说就是有机态的、不易分解的氮素及含氮化合物在土壤中微生物的参与下分解转化为无机态氮的过程，是一个氮的速效化的过程，也是一个可利用氮素增加的过程。
氮的固持作用，就是土壤中的无机态氮在土壤微生物的作用下转化为细胞体中有机态氮的过程，其对于农业生产上的实质就是可利用的速效氮的减少过程。
土壤基础知识讲座（五）土壤中的氮循环
⼟壤基础知识讲座（五）⼟壤中的氮循环1 氮与氮⽓对⽣物⽽⾔最重要的蛋⽩质，是由氨基酸所构成；⽽构成氨基酸的基本元素就是氮 ( Nitrogen )。
主宰⼀切⽣命遗传的DNA，也是由氮构成的。
因此可以这么说:氮是创造⽣命的基本元素。
⼤⽓中有78%都是氮⽓ ( N2 )。
氮⽓在⼤⽓、地壳、海洋动物之间，以各种形态不断循环。
陆地上的⽣物中共存在12,000 ~ 15,000 Gg （1 Gg = 1千吨）的氮，⽽落叶等植物遗体中则有1,900 ~ 3,300 Gg 的氮。
植物所含的氮在被动物摄取后，会成为排泄物或遗体，回到⼟壤圈。
2. 地球上的氮分布在⼟壤圈⾥，以⼟壤有机物存在的氮共有 300,000 Gg, 以⽆机物存在的氮有 160,000 Gg；在根瘤菌等固氮菌作⽤下，每年⼤⽓圈中的氮约有 140 Gg 受到固定。
在海洋、湖泊等⽔圈中，以⽣物形态存在的氮有 490 Gg, 以有机物形态存在的氮有 530,000 ~ 770,000 Gg；由藻类所固定的氮，每年有约30~130 Gg。
⼈类在进⾏⽣产活动时的燃烧⾏为，每年会有20~30 Gg 的氮，以氨（NH3) 或者氮氧化物（NOx )的形态被排放⾄⼤⽓圈。
⼟壤圈每年有100~160 Gg 的氮，⽔圈每年有 30~180 Gg 的氮，在微⽣物的作⽤下，以氮⽓或者⼀氧化⼆氮（N2O) 的形态被排放⾄⼤⽓圈。
植物⽆法直接利⽤⼤⽓中的氮，但在雷和宇宙射线的作⽤下，每年约有10~40 Gg 的氮落在地表，有5~30 Gg 的氮随着⾬⽔流⼊⽔域，提供植物和微⽣物利⽤。
全球现存之氮量（Gg）与循环速度（Gg / 年）* 1 Gg = 1 千吨3. 植物⽆法直接利⽤氮植物可以固定或者释放碳，却⽆法直接利⽤氮。
这⼀点正是碳与氮最⼤的差异。
植物虽然⽆法直接运⽤⼤⽓中的氮，但某些微⽣物则可以。
这种微⽣物叫做固氮菌。
固氮菌有些就像根瘤菌⼀样栖息在植物的根部，有些则独⽴存活在根部的⼟壤之中。
土壤氮素转化精品PPT课件
2020/12/31
6
全氮：土壤中
氮素的总量。
几个概念
有效氮：能被当季作物利用的
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
碱解氮：测得的有效氮。
速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮。
全氮 有效氮 速效氮
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有机态氮
生物 固定
土壤氮素转化
2020/12/31
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主要内容：
• 土壤中氮素的含量及其来源 • 土壤中氮素的形态 • 土壤氮素转化过程
– 有效化 – 无效化
• 氮素转化在农田土壤中的应用
2020/12/31
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1. 土壤氮素的含量及其来源
含量：
一般土壤含量范围：0.02%~0.50% 我国耕地含量：0.04%~0.35% 表层高，心、底土低；
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。
第二步：硝化作用因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态
氮及氨的积累。
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
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土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3-
硝酸盐 还原酶
NO2-
硝酸盐 还原酶
氧化氮
氧化亚氮
NO
还原酶
• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片
淋洗
NH4+ 硅铝片
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有机态氮
生物 固定
有机态氮
NH3
挥发损失
N2、NO、N2O
反硝化作用
土壤氮素转化PPT学习教案
7
3. 土壤中氮素的转化
、、
NH3
N2
NO
N2O
有 机 态 氮
挥发损失
反硝化作用
矿化作用
生物固铵定 态氮
硝化作用
硝酸还原硝作用态氮
吸附固定 失
吸附态铵或固定态铵
淋洗损
水体中的硝态氮
有
生 物
机
固态 定氮
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3. 土壤中氮素的转化
土壤氮素的有效化
有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） 硝化（亚硝化；硝化）
现状：氮肥生产效率趋于下降，农业环境污染则趋于加重 任务：保障粮食安全和农产品供应，减少农业环境污染环境 目标：降低农田中化肥氮损失、提高氮肥利用率 途径：
适宜施氮量，避免盲目过量施氮 氮肥深施、早作上表施氮肥(特别是尿素）立即适量灌水、前氮后移 使用改性氮肥，延长肥效 利用作物与微生物共生固氮
无机态氮
• 铵态氮(NH4+)； • 硝态氮(NO3-)； • 亚硝态氮(NO2-)。
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有机态氮
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%，主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物； • 水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。包括：蛋白质及肽类、核
来源：
1. 生物固氮：包括自生固氮 、共生固氮和联合固氮。 2. 降水：1.5-10.5 kg/hm2.a 3. 灌水； 4. 施肥；① 有机肥； ② 无机化肥；
目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
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2. 土壤中氮素的形态
有机态氮
土壤氮素转化过程
土壤氮素转化过程嘿，咱今儿就来说说土壤氮素转化过程这档子事儿！你想想看，那土壤就像是一个大舞台，氮素在上面可有着一场精彩的表演呢！氮素啊，就像是土壤这个大舞台上的主角之一。
一开始呢，有一些氮素是以有机氮的形式存在的，就好比是演员还没化妆，还没准备好上台表演。
然后呢，在微生物这些“化妆师”的作用下，有机氮慢慢分解，变成了铵态氮，这就像是演员化好妆，闪亮登场啦！铵态氮这个状态可是很重要的哟，它就像是主角开始展现自己的魅力。
但是呢，这表演可不会这么简单就结束。
铵态氮有时候会遇到一些情况，比如被土壤吸附住，就像是演员被热情的粉丝拉住了一样。
不过别担心，它还是会继续参与到表演中的。
接下来，铵态氮可能会通过硝化作用，摇身一变，成为硝态氮。
这就好比演员换了一套更华丽的服装，变得更加耀眼啦！硝态氮在土壤中可是很活跃的呢，可以随着水流到处跑，就像个调皮的孩子。
可别以为这就完了，还有呢！硝态氮有时候也会遇到一些挑战，比如可能会被反硝化作用，又变回其他的形态。
这就像演员在表演中遇到了一些小挫折，但这也是表演的一部分呀！咱再想想，土壤氮素转化过程不就跟咱人的成长过程有点像吗？一开始懵懵懂懂的，然后慢慢成长，经历各种变化和挑战。
咱种地不也是这样嘛，得了解土壤氮素的这些变化，才能更好地照顾咱的土地呀！你说要是咱不了解这些，那不是瞎种嘛！那土地能长出好庄稼来吗？肯定不能呀！所以说，了解土壤氮素转化过程多重要啊！咱得像关心自己的孩子一样关心土地，知道它需要什么，才能让它茁壮成长，给咱带来好收成啊！这可不是开玩笑的事儿呢！你说是不是这个理儿？总之啊，土壤氮素转化过程就是这么神奇，这么有趣，咱可得好好琢磨琢磨，把它弄明白了，咱种地才能更有把握，才能让咱的土地变得更肥沃，更有生机！这样咱的生活才能越过越好呀！。
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土壤中氮素转化过程及植物吸收方式(土壤
部分初稿)
土壤中氮素转化过程及植物吸收方式
我国耕地土壤全氮含量为0.04～0.35％之间，且土壤有机质含量呈正相关。
其氮素来源包括：生物固氮、降水、农业灌溉和施肥等，而目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
下面就从土壤中氮素的主要表现形态和转化过程等进行详细的介绍：
（一）土壤中氮素的主要形态
水溶性速效氮源 < 全氮的5% 包括游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物等有机氮水解性缓效氮源占50～70% 包括蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类(>98%) 非水解性难利用占30～50% 包括杂环态氮、缩胺类
离子态土壤溶液中
无机氮吸附态土壤胶体吸附
(1～2％) 固定态 2：1型粘土矿物固定
注明：其中无机氮包括：铵态氮(NH4+ — N)、硝态氮(NO3-— N)、亚硝态氮(NO2- — N)三种主要形态。
一般情况下，土壤中存在的主要是有机态氮，占土壤总氮的90~98%。
（二）土壤中氮素的转化过程
1.有机态氮的转化
土壤中的有机态氮是较复杂的有机化合物，必须要经过各种矿化过程，变为易溶的形态，才能发挥作物营养的功能。
它的矿化量和矿化速率就成为决定土壤供氮能力的极其重要的因素。
土壤有机氮的矿化过程是包括许多过程在内的复杂过程。
①水解过程蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶的作用下，逐步分解为各种氨基酸。
②氨化过程氨基酸在多种微生物作用下分解成氨的过程称为氨化过程。
如：
RCH2OH＋NH3＋CO2＋能量—水解—→ RCHNH2COOH＋H2O RCHOHCOOH＋NH3＋能量—氧化—→ RCHNH2COOH＋O2
RCOOH＋NH3＋CO2＋能量——还原—→RCHNH2COOH＋H2
由此可见，氨化作用可在多种多样条件下进行。
无论水田、旱田，只要微生物活动旺盛，氨化作用都可以进行。
氨化作用产生的铵态氮能被植物和微生物吸收利用，是农作物的优良氮素营养。
未被作物吸收利用的铵，可被土壤胶体吸收保存。
但在旱地通气良好的条件下，铵态氮可进一步为微生物转化。
③硝化过程指氨或铵盐在微生物作用下转化成硝酸态氮化合物的过程。
它是由两组微生物分两步完成的。
第一步铵先转化成亚硝酸盐，紧接着亚硝酸盐又转化成硝酸盐，消化过程是一个氧化需氧过程，只有在通气良好的情况下才能进行。
所以水稻田在淹水期间主要为铵态氮，硝态氮很少，旱地土壤一般硝化作用速率快于氨化作用，土壤中主要为硝态氮。
硝态氮也是为植物吸收利用的优良氮源，所以可以利用土壤硝化作用强度来了解旱地土壤的供氮性能。
④反硝化作用指土壤中硝态氮被还原为氧化氮和氮气，扩散至空气中损失的过程。
反硝化作用主要由反硝化细菌引起。
在通气不良的条件下，反硝化细菌可夺取硝态氮及其某些还原产物中的化合氧，使硝态氮变为氮气损失。
2.无机态氮的转化过程
无机态氮包括硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化铵等。
由于这些都属于不稳定的化合物，易氨化释放出氨，同时也遵循硝化过程和反硝化作用；但应指出，施用时需在保护地的密闭环境中施用，除应注意土壤适当湿度和通透性外，还应掌握少施、勤施和深施。
如施用不当，极易熏坏叶片，甚至造成全株死亡。
尿素虽属有机氮肥，但因结构简单，其转化过程与无机氮肥基本相同，以尿素为例简要说明：
尿素施入土壤后，以分子状态存在，还可以分子状态被作物吸收，但数量很少。
尿素分子与土壤中黏粒矿物或腐殖质上的功能团以氢健相互作用力结合，在很大程度上可以避免尿素在浇水后淋溶流失。
另外，尿素在
土壤中可以在脲酶的作用下转化为铵态氮，供作物吸收和土壤胶体吸附。
土壤中大多数细菌、放线菌、真菌都能分泌脲酶，其转变如下：
①CO （NH 2）2＋2H 2O （NH 4）2CO 3
碳酸铵可以进一步水解产生碳酸氢铵和氢氧化铵：
②（NH 4）2CO 3＋H 2O NH 4HCO 3＋NH 4OH
碳酸氢铵和氢氧化铵也可以在硝化细菌的作用下进一步转为硝态氮：
（NH 4）2CO 3 + NH 4HCO 3＋NH 4OH NO 3-
在碱性或碱性土壤中，尿素水解后生成铵态氮，表施会引起氨的挥发，因此应深施覆土。
尿素撒施在水田表面后，水解后的氨挥发量在10%-30%；在碱性土壤中，氨挥发损失的氮约12%-60%。
在高温高湿下，尿素的氨挥发可使植株灼伤，硝化速率加快，所以，尿素深施、以水带肥非常重要。
由于尿素在土壤中转化可积累大量的铵离子，会导致pH 升高2-3个单位，再加上尿素本身含有一定数量的缩二脲，其浓度在500ppm 时，便会对作物幼根和幼芽起抑制作用，因此尿素不易用作种肥、苗肥和叶面肥。
其他施用期的尿素含量也不宜过硝化细菌 脲酶
多或过于集中。
幼苗期作物受缩二脲危害后形成叶绿素合成障碍，叶片出现失绿、黄化甚至白化的斑块或条纹。
植物氮含量占其干重的0.3-5%。
植物中蛋白质、核酸及叶绿素都还有不同量的氮元素。
（一）植物对氮的吸收形态包括：
无机态：NH4+－N、NO3-－N（主要）
有机态：NH2－N、氨基酸、核苷酸等（少量）
植物对铵态氮的吸收与同化：
（1）吸收过程：被动渗透和接触脱质子
（2）同化过程：
部位：在根部很快被同化为氨基酸
过程：
反应过程：
植物对硝态氮的吸收与同化：
-－N
（1）吸收：植物主动吸收NO
3
（2）同化：吸收后，10～30％在根同化，70～90％运输到茎叶同化小部分贮存在液胞内
（3）影响硝酸盐还原的因素：
①植物种类：与根系还原能力有关，如:
木本植物 > 一年生草本植物
油菜 > 大麦 > 向日葵 > 玉米
②光照：光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还原作用变弱，造成
－－N 浓度过高
植物体内NO
3
③温度：温度过低，酶活性低，根部还原减少。