土壤中氮的形态和转化
土壤氮素循环
[1]王晓蓉•环境化学•南京大学出版社,2005.氮的基态电子构型为 1s 22s 22p 3，有5个价电子，氧化态从一3到+ 5。
氮在地壳中的百分含量为0.0046%,大部分以氮分子的形式存在于大气中。
已知氮有 7种同位素，质量数 12- 18。
天然存在的稳定同位素有 14N 和15N ，丰度比为273:1。
其它五种均为放射性同位素，寿命最长 的13N 半衰期近10min 。
土壤氮素含量与分布自然土壤中氮素的含量分布有明显的地带性，与自然条件特别是气候条件相关。
耕地土壤 的氮素含量受人为因素的强烈影响。
土壤中氮的含量范围为： 0.02-0.5%,表层土壤和心、底土的含量相差很大。
一般耕地土壤有机质和氮素含量自亚表层以下锐减。
土壤氮含量在剖面中分布状况各异，主要与有机质的分布有关。
影响进入土壤的有机质的 数量和有机质分解的因素，包括水热条件、土壤质地等，都对土壤有机质和氮素含量产生显著 影响。
例在太湖平原，黏壤质中性潴育性水稻土的有机质和氮素含量分别为 25.8g/kg 和1.59g/kg , 而质地较轻粗的石灰性的潴育性水稻土仅分别为 19.2g/kg 和1.16g/kg 。
氮素，作为植物矿物质营养之首：作物中积累的氮素约有 50%系来自土壤，个别土壤上该 值超过70%。
分子氮分子氮不活泼，室温下仅能与型反应如下：N 2+ 3H 2 T 2NH 3N 2+ 02 T 2NON 2 + 3Mg T Mg 3N 2N 2 + CaC 2 T C + CaCN 2土壤中存在的氮的形态：无机态氮土壤中的无机态氮占的比例虽小，去卩是植物氮营养的直接形态，意义特别重要。
分子态埶 （大"于）无机态氮（土壤于）Li 反应，生成Li 3N 。
提高温度，加催化剂后，分子氮的典殆用目前我国氮肥施用也以无机态氮为主。
无机态氮包括固定态铵、交换性铵（包括土壤溶液中铵）硝态氮、亚硝态氮、氮氧化物和氮气，在土壤中占全氮的比例变幅较大，一般在2－ 8％。
氮在土壤中的迁移转化
氮在土壤中的迁移转化(一)植物对土壤中氮的汲取植物从土壤中汲取氮的过程很复杂，就形态而言多为铵态氮和硝态氮。
普通旱作土壤中硝态氮比铵态氮浓度高，简单通过质流而蔓延到根部，因此硝态氮(NO3--N)是旱地植物养分主要的氮源之一；而对于水田，如种植水稻的水稻土其氮养分主要是铵态氮(NH4+-N)。
(1)硝态氮植物汲取NO3-量高，且为主动汲取；土壤pH 低时更易汲取NO3-，而NH4+可与之竟争削减植物汲取NO3-。
植物施用大量NO3-时，体内合成的有机阴离子数量增强，无机阳离子Ca2+、Mg2+和K+的堆积也相应增强，从而促使根际的pH升高。
(2)铵态氮 NH4+是植物一种抱负的氮源，在蛋白质合成中若利用NH4+则比NO3-更为节能。
NO3-结合进蛋白质以前必需还原，这是一种消耗能量的过程，还原1分子NO3-需2分子NADH(二磷酸吡啶核苷酸)，而且NH4+在上壤中既不易淋失，也不易发生反硝化作用，损失较少。
当pH为7时，植物汲取NH4+较多，酸度增强则汲取量降低。
根汲取NH4+后，植物组织中无机阳离子Ca2+，Mg2+和K+浓度下降，而无机阴离子PO43-，SO42-和Cl-浓度增强，从而促使根际pH下降。
无论是根际pH升高或下降对根际中营养有效性、生物活性以及污染物的行为都有重要影响。
(二)土壤中氮素转化的重要过程 1．土壤无机氮的微生物固持和有机氮的矿化土壤无机氮的微生物固持，是指进入土壤的或土壤中原有的NH4+和NO3-被微生物转化成微生物体的有机氮。
它不同于土壤的NH4+的矿物固定，也不同于NH4+和NO3-被高等植物的同化。
土壤有机氮的矿化，是指土壤中原有的或进入到土壤中的有机肥和动植物残体中的有机氮被微生物分解改变为氨，因此，这一过程又叫氨化过程。
有机氮的矿化和矿质氮的微生物固持是土壤中同时举行的两个方向相反的过程，这两者的相对强弱受到许多因素，特殊是可供微生物利用的有机碳化物(即能源物质)的种类和数量的影响。
4第四章 土壤、肥料、植物中N的测定
一、土壤氮的测定
（二）TN的测定
4.测定方法：
2）具体方法 ① 样品的分解（前处理） 称样量 全N含量 <0.2%，应称样（土样）1 g， 0.2-0.4%，应称0.5-1.0 g； >0.4%，应称0.5 g。 此法不包括NO3-N，但(NO3-N)可在一般土壤中可忽略
一、土壤氮的测定
（二）TN的测定
a.氨氮 通过Na+交换作用进入溶液 b.硝氮 淋洗作用（soil负电，NO3-易淋出） c.水溶有机氮 碱性条件下，将以上溶液用FeSO4和Zn还原 FeSO4 ＋ 2NaOH → Fe(OH)2↓＋ Na2SO4 8Fe(OH)2↓＋ NaNO3 ＋ 6H2O → 8Fe(OH)3↓ ＋ NaOH ＋ NH3↑ Zn ＋ 2NaOH → Zn(ONa)2 ＋ H2↑ H2 ＋ 2Fe(OH)3↓→ 2Fe(OH)2↓＋ H2O H2 ＋ NaNO3 → NaNO2 ＋ H2O 6Fe(OH)2↓ ＋ NaNO2 ＋ 5H2O → 6Fe(OH)3↓＋ NaOH ＋ NH3↑
催化剂
煮分解，使其中的氮转化为氨，与H2SO4结合成(NH4)2SO4。
一、土壤氮的测定
（二）TN的测定
A).半微量开氏法(H2SO4—混合盐消煮)：国标法 操作过程
目风干样 0.51.0 g .85 g 称样 100 湿润土样 加几滴水 加混合催化剂加入混合催化剂 1 于开氏瓶或消化管中 ml ,在 600 1000W电炉上加热微沸或消化 器 加浓H 2 SO4 5 消化 盖上小漏斗 冷却 转移 摇匀 呈淡蓝色后再消煮 30 60 min 共需11.5 h 20 ml 水 用 定容(待测液) 转入 50 ml 容量瓶
土壤中的氮素及其转化
土壤中的氮素及其转化1.土壤中氮素的来源和含量来源①施入土壤中的化学氮肥和有机肥料；②动植物残体的归还；③生物固氮；—N。
④雷电降雨带来的NO3含量我国耕地土壤全氮含量为%~%之间，与土壤有机质含量呈正相关。
2. 土壤中氮素的形态3. 土壤中氮素的转化有机氮的矿化作用定义：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。
过程：有机氮氨基酸 NH4＋-N＋有机酸结果：生成NH4＋-N（使土壤中有机态的氮有效化）土壤粘土矿物对NH4＋的固定定义：①吸附固定（土壤胶体吸附）：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对NH4＋的吸附作用②晶格固定（粘土矿物固定）：NH4＋进入2:1型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用过程：结果：减缓NH4＋的供应程度（优点缺点）氨的挥发定义：在中性或碱性条件下，土壤中的NH4＋转化为NH3而挥发的过程过程：结果：造成氮素损失硝化作用＋在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现定义：通气良好条件下，土壤中的NH4象过程：--N结果：形成NO3利：为喜硝植物提供氮素弊：易随水流失和发生反硝化作用无机氮的生物固定定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被植物体或者微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。
过程：结果：减缓氮的供应，可减少氮素的损失反硝化作用定义：嫌气条件下，土壤中的硝态氮在反硝化细菌作用下还原为气态氮从土壤中逸失的现象过程：结果：造成氮素的气态挥发损失，并污染大气硝酸盐的淋洗损失-不能被土壤胶体吸附，过多的硝态氮容易随降水或灌溉水流失。
NO3结果：氮素损失，并污染水体4. 小结：土壤有效氮增加和减少的途径增加途径：①施肥(有机肥、化肥)；②氨化作用；③硝化作用(喜硝作物)；④生物固氮；⑤雷电降雨降低途径：①植物吸收带走；②氨的挥发损失；③硝化作用(喜铵作物)；④反硝化作用；⑤硝酸盐淋失；⑥生物和吸附固定(暂时)氮肥的种类、性质和施用氮肥的种类很多，根据氮肥中氮素的形态，常用的氮肥一般可分为三大类。
土壤氮的微生物代谢
土壤氮的微生物代谢
土壤中的氮元素是由微生物进行代谢的，主要涉及硝化与反硝化细菌。
硝化细菌是化能自养的好氧细菌，包括亚硝酸菌和硝酸菌，它们将NH₄⁺氧化转化成硝酸盐以获得能量供自身的生命活动。
反硝化细菌在氧气不足的情况下，将硝酸盐还原成为氨或N₂，属于兼性厌氧的异养细菌群。
在农业耕作中，农户将氮肥施入到土壤中，植物从土壤中吸收氮素进行生长。
然而，很多农户在施肥过程中不能很好控制施肥量，往往过量。
长期过量的施肥，一部分随雨水的冲刷而流失，一部分在土壤中被逐渐积累，造成土壤盐渍化，不利于植物生长。
这时，好氧型的硝化细菌开始作用，将过量NH₄⁺转化为硝酸盐，其中一部分被植物吸收存与根系液泡中，作氮素储备，另一部分被厌氧的反硝化细菌吸收分解为N₂释放于空气当中。
这一过程持续发生，有效地减缓了土壤中氮素过量积累对作物生长的不利影响。
因此，在施肥过程中，可以考虑使用含有有机质（如腐殖酸）的肥料或生物菌肥类肥料，以改善和维持土壤环境，促进微生物的多样性和活性。
土壤中的氮素及其转化
土壤中的氮素及其转化1•土壤中氮素的来源和含量1.1来源①施入土壤中的化学氮肥和有机肥料；②动植物残体的归还；③生物固氮；④雷电降雨带来的N03—N。
1.2含量我国耕地土壤全氮含量为0.04%~0.35%之间，与土壤有机质含量呈正相关2.土壤中氮素的形态3.土壤中氮素的转化3.1有机氮的矿化作用定义：在微生物作用下，土壤中的含氮有机质分解形成氨的过程。
过程：有机氮'氨基酸k NH4J N +有机酸结果：生成NH4+-N （使土壤中有机态的氮有效化）3.2 土壤粘土矿物对NH4+的固定定义：①吸附固定（土壤胶体吸附）：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对NH4 +的吸附作用②晶格固定（粘土矿物固定）：NH4 +进入2:1型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用过程：结果：减缓NH4+的供应程度（优点？缺点?3.3氨的挥发定义：在中性或碱性条件下，土壤中的NH4+转化为NH3而挥发的过程过程：结果：造成氮素损失 3.4硝化作用定义：通气良好条件下，土壤中的NH4+在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象过程：结果：形成NO-N禾I」：为喜硝植物提供氮素弊：易随水流失和发生反硝化作用3.5无机氮的生物固定定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被植物体或者微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。
过程:结果：减缓氮的供应，可减少氮素的损失3.6反硝化作用定义：嫌气条件下，土壤中的硝态氮在反硝化细菌作用下还原为气态氮从土壤中逸失的现象过程：结果：造成氮素的气态挥发损失，并污染大气3.7硝酸盐的淋洗损失NO3-不能被土壤胶体吸附，过多的硝态氮容易随降水或灌溉水流失。
结果：氮素损失，并污染水体4.小结：土壤有效氮增加和减少的途径增加途径：①施肥（有机肥、化肥）；②氨化作用；③硝化作用（喜硝作物力④生物固氮；⑤雷电降雨降低途径：①植物吸收带走；②氨的挥发损失；③硝化作用（喜铵作物弱④ 反硝化作用；⑤硝酸盐淋失；⑥生物和吸附固定（暂时）氮肥的种类、性质和施用氮肥的种类很多，根据氮肥中氮素的形态，常用的氮肥一般可分为三大类。
氮的转化知识点总结
氮的转化知识点总结1. 氮的固定氮的固定是指将氮从大气中转化为可供生物利用的化合物的过程。
自然界中，氮的固定主要通过闪电、火山爆发和微生物的作用完成。
其中，闪电会将氮气和氧气反应生成一氧化氮，然后再和水反应生成硝酸，从而使大气中的氮得以固定。
此外，地下的细菌和一些植物也能够通过生物固定的方式将氮固定成有机氮，这些生物带有一种叫做氮酶的酶，能够催化氮气和氢气生成氨，从而为植物提供氮源。
2. 氮的硝化硝化是指将氨转化为亚硝酸和硝酸的过程。
这一过程通常由硝化细菌完成。
硝化是土壤中氮的一个重要循环过程，在这一过程中，硝化细菌将氨氧化成亚硝酸，然后再将亚硝酸氧化成硝酸。
硝酸是植物吸收的主要形式，因此硝化对于土壤中氮的循环和植物的生长具有重要作用。
3. 氮的还原氮的还原是指将氮还原成氨的过程。
这一过程主要由反硝化细菌完成。
在土壤中，反硝化细菌能够利用硝酸作为电子受体，将硝酸还原成亚硝酸、一氧化氮、甲烷等气体产物，并最终将氮还原成氨。
反硝化是氮的一个重要损失过程，也是造成土壤氮循环和氮肥利用率降低的主要原因之一。
同时，反硝化还会产生一氧化氮等温室气体，对环境造成影响。
4. 人工氮的固氮人工氮的固氮是指通过工业方法将大气中的氮转化为氨或尿素等化合物的过程。
目前，人工固氮主要通过哈勃-博斯过程进行，该过程是将氮气在高温和压力下和氢气反应，生成氨。
然后再将氨进一步合成成尿素或其他氮化合物。
人工固氮是化肥和化工工业的重要生产过程，对于解决全球粮食安全和工业发展至关重要。
5. 氮的利用氮化合物在日常生活和工业中有着广泛的应用，其中最为重要的是化肥、炸药和药物等。
化肥的主要成分是氮化合物，通过施用化肥可以为植物提供充足的氮源，促进植物生长。
另外，许多炸药和药物也是由氮化合物构成的。
因此，对氮的转化和利用的研究对于农业生产和化工工业具有重要意义。
总之，氮的转化和利用是一个复杂的过程，涉及到许多微生物、酶和化学反应。
了解氮的转化和利用机制，不仅有助于深入理解自然界中氮元素的循环规律，也有助于开发新型氮肥和氮化合物，为全球粮食生产和化工工业发展提供技术支持。
碱解氮 有效氮
碱解氮，也称作水解性氮或有效氮，是土壤中一种重要的氮素形态。
它是指土壤中能够被作物直接吸收利用的氮素，主要包括无机态氮（如铵态氮、硝态氮）以及易水解的有机态氮（如氨基酸、酰胺和易水解蛋白质）。
碱解氮的含量能够反映土壤近期内氮素的供应情况，是评价土壤肥力的重要指标之一。
碱解氮的转化过程是一个复杂的生物化学反应过程，主要通过微生物的分解作用将有机氮转化为无机氮。
这些微生物包括细菌、真菌和放线菌等，它们通过分泌胞外酶来分解有机氮，从而释放出无机氮供植物吸收利用。
此外，植物根系也能分泌一些酸性物质，促进土壤中有机氮的水解，提高碱解氮的含量。
碱解氮的转化速度受到多种因素的影响，如温度、湿度、土壤pH值、土壤质地、有机质含量等。
一般来说，温度升高会促进碱解氮的转化，而土壤湿度过高或过低都不利于碱解氮的转化。
此外，土壤pH值对碱解氮的转化也有重要影响，适宜的pH值范围能够促进碱解氮的转化和植物吸收。
在农业生产中，了解土壤碱解氮的含量和转化规律，对于指导施肥、提高作物产量具有重要意义。
一般来说，碱解氮含量较高的土壤，其氮素供应能力较强，可以适当减少氮肥的施用量；而碱解氮含量较低的土壤，则需要增加氮肥的
施用量，以满足作物生长的需要。
总之，碱解氮是土壤中一种重要的氮素形态，其转化和利用过程受到多种因素的影响。
了解碱解氮的含量和转化规律，对于指导农业生产、提高作物产量具有重要意义。
有机态氮的矿化作用
生物固定
生物固定
有机氮
.
19
3. 影响条件 土体的C/N比、温度、
湿度、pH值
4. 结果：减缓氮的供应（暂时无效化）；
可减少氮素的损失
（六）硝酸还原作用
NO3－
嫌气条件 (硝酸还原酶)
NH4＋
.
20
（七）反硝化作用
NO3－
N2 、NO、NO2
1. 生物反硝化作用
(1)定义：
(2)过程：硝酸盐 NO3－ 还原细菌 NO2－反硝化细菌 N2 、N2O、NO (3)最适条件：含氮量5～10％，新鲜有机质丰富
NH4＋转化为NH3而挥发的过程。
2. 过程：
NH4＋
OH－ H＋
NH3 ＋ H＋
3. 影响因素：① pH值
6
NH3挥发 0.1%
7
1.0%
8
10.0%
9.
50.0%
15
② 土壤CaCO3含量：呈正相关 ③ 温度：呈正相关 ④ 施肥深度：挥发量 表施>深施 ⑤ 土壤水分含量 ⑥ 土壤中NH4＋的含量
• (3)非水解态N。占有机N的30%左右，高者可达50%， 矿化速率很低，有效性小，至今仍不十分清楚。
.
9
三、土壤中氮的转化
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失 反硝化作用
有 氨化作用
硝化作用
定 生氮 有
机 生物固定 铵态氮 硝酸还原作用 硝态氮 物 机
质
固
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
pH6.5～7.5、25～30oC
4. 结果：形成NO3－ －N
利：为喜硝植物提供氮素 （有效化） 弊：淋失、发生反硝化作用（无效化）
土壤中氮的转化过程
土壤中氮的转化过程硝态氮(NO3-) 与铵态氮(NH4+)土壤中氮的转化过程农业中氮的3个主要来源是尿素、铵态氮和硝态氮。
铵转化成硝态氮的生物氧化过程一般称为硝化作用。
此过程由自养型好气性细菌引起，如图中所示。
在淹水土壤中，铵的氧化会受到抑制。
尿素在尿酶的作用下或化学水解成氨和二氧化碳。
在氨化过程中，氨被铵氧化菌转化成铵，接下来，铵被硝化菌转化成硝酸盐（硝化作用）。
氮的转化率取决于一些条件---当前土壤中存在的硝化细菌。
在以下条件下，NH4+ 向NO3的转换才能顺利进行:有硝化菌存在。
土壤温度> 20 °C土壤的pH 值在5,5 - 7,5之间土壤中有足够的水分和氧气若土壤出现以下一个或多个情况时，氮的转化受限制或完全停止，可能会造成铵在土壤中的积累(Mengel and Kirkby, 1987)：低pH值大大的抑制了微生物对铵离子的氧化。
缺氧（比如，淹水土壤）缺少有机质（它是细菌的碳来源）土壤干燥土壤温度低引起土壤的微生物的活性降低，从而抑制硝化。
在26 °C是硝化作用最佳温度，而铵化的最佳温度高达50 °C。
所以，在热带的土壤中，即使在中性pH的条件下，由于硝化率低，也会导致铵的聚积。
图1. 土壤中氮转化的过程(点击图放大, 点击这里打开和打印图表)含硝态氮的肥料较之含铵肥料的优点硝态氮是作物最佳氮源：不挥发性：与铵不同，硝态氮不挥发，所以不要求必需土施，还可以用作追肥和叶面施肥，便于操作。
在土壤中可移动-直接被植物吸收，效率最高。
硝态氮协同促进阳离子的吸收，如钾、钙、镁。
而铵与这些离子竞争吸收位点。
硝态氮可以被植物立即吸收，而不需要任何的转化，而尿素和铵在被植物吸收之前都要经过转化。
施用硝态-氮肥，不会导致土壤酸化。
硝态氮限制对有害物的大量吸收，比如氯化物。
硝态氮转化成氨基酸的过程在叶片上发生，以太阳能为能源，是个节能过程。
铵必须在根部被转化成有机氮化合物。
湿地土壤中氮素循环的生物学机理
湿地土壤中氮素循环的生物学机理湿地是一种特殊的生态系统，其中水体和土壤有着密切的联系。
湿地土壤中的氮素循环是湿地生态系统研究的重要方向之一。
氮素对于湿地植被生长和水质的维持具有重要作用，而湿地土壤中的氮素循环则是维持湿地生态系统稳定的重要基础。
湿地土壤氮素形态和循环方式湿地土壤中氮素的形态有多种，包括有机氮、铵态氮和硝态氮等。
其中，有机氮是复杂的有机化合物，不利于被植物吸收利用，而铵态氮和硝态氮则是植物的氮源之一。
湿地土壤中氮素的循环方式包括氮素的固定、转化和损失等过程。
氮素的固定是指将氮元素转化为植物能够利用的形式，如将氮气还原为铵态氮等。
氮素的转化是指将一种形态的氮素转化为另一种形态，如铵态氮转化为硝态氮等。
氮素的损失则是指将氮素从生态系统中丢失的过程，如硝态氮的淋失和植物摄取等。
湿地土壤氮素循环的生物学机制在湿地土壤氮素循环过程中，微生物起着至关重要的作用。
湿地土壤微生物的多样性和数量非常丰富，主要包括腐生菌、硝化菌、反硝化菌等。
这些微生物参与到了氮素循环的不同阶段，控制着氮素的固定、转化和损失等过程。
腐生菌是湿地土壤中分解有机物的主要微生物。
它们将有机质分解为有机氮，供给硝化菌和反硝化菌利用。
硝化菌将铵态氮转化为硝态氮，进一步提高了土壤中硝态氮的含量。
反硝化菌则将硝态氮还原为氮气，从而参与到湿地土壤中氮素的循环过程中。
微生物的代谢活动为植物提供了生长所需的有效氮源，并维持了湿地土壤中氮素循环的平衡。
湿地土壤中氮素的管理与保护湿地土壤中氮素的管理与保护非常重要。
一方面，氮素的过度污染会导致湿地土壤中硝态氮过高，危害湿地生态系统的健康。
因此，应该减少氮肥的使用，防止过量施肥。
另一方面，湿地土壤中的微生物生态系统也需要保护。
过度施用化肥和农药等化学物质会对湿地土壤中的微生物造成不可逆转的损害。
因此，在湿地土壤管理中应当优先选择生态友好的方法，如有机肥的使用和草坪养护等。
总之，湿地土壤中氮素循环的生物学机理非常重要。
土壤中氮的形态
土壤中氮的形态一、引言氮是植物生长中最为关键的元素之一，它在土壤中存在多种形态。
了解土壤中氮的形态对于合理施肥、提高农作物产量和保护环境具有重要意义。
本文将从土壤中氮的无机形态和有机形态两个方面进行介绍。
二、无机形态1. 氨态氮氨态氮是土壤中最容易被植物吸收利用的形态之一。
它主要以铵盐的形式存在于土壤中，如氨氮、铵氮等。
铵盐在土壤中较为稳定，不易流失，同时也不易转化为其他形态的氮。
土壤中的氨态氮含量高低对农作物的生长有直接影响，过高或过低的氨态氮含量都会对植物的生长产生负面影响。
2. 硝态氮硝态氮是土壤中另一种重要的无机氮形态。
它主要以硝酸盐的形式存在于土壤中，如硝酸铵、硝酸钾等。
硝态氮对于大部分农作物的吸收利用较为重要，尤其是对于谷类作物和豆类作物。
硝态氮在土壤中的含量受到土壤温度、湿度、通气性和微生物活动等因素的影响，因此其含量的变化较为复杂。
三、有机形态1. 有机氮有机氮是土壤中的一种重要氮源，主要来自于植物和动物的残体、粪便以及微生物的代谢产物等。
有机氮的含量较高的土壤通常具有较好的肥力，因为有机氮能够提供植物所需的养分，并且能够通过微生物的作用逐渐转化为无机氮形态，为植物的生长提供源源不断的氮素供应。
2. 氨基酸和蛋白质氨基酸和蛋白质是土壤中重要的有机氮化合物。
它们是植物和动物体内的蛋白质分解产物，同时也是土壤中微生物代谢产物的重要组成部分。
氨基酸和蛋白质在土壤中的分解过程中会释放出氨态氮和硝态氮，为植物提供养分。
四、土壤中氮的转化过程土壤中的氮转化是一个复杂的过程，包括氮的固定、硝化、脱氮等。
固定作用是指将大气中的氮气转化为土壤中的无机氮形态，主要是通过植物根际的共生菌和自由生活菌的作用实现的。
硝化是指将氨态氮转化为硝态氮的过程，主要由硝化细菌完成。
脱氮是指土壤中硝态氮转化为氮气的过程，主要是通过反硝化细菌的作用实现的。
五、土壤中氮的管理合理施肥是土壤中氮管理的关键。
根据农作物对氮素的需求和土壤中氮的供应情况，科学施肥可以提高氮的利用效率，减少氮的损失。
土壤中氮素的存在形态
土壤中氮素的存在形态土壤中氮素的存在形态，嘿，这可真是个有趣的话题。
你可知道，土壤就像是大自然的一个宝藏，里面藏着各种各样的成分，氮素就是其中之一。
氮素对植物的成长可是至关重要，没它的话，植物就像没水的鱼，活不下去。
哎，你想想看，土壤里的氮素就像是植物的“营养师”，指导着它们怎么茁壮成长。
土壤里的氮素主要有几种形态，咱们一起来看看。
首先是“气态氮”，听起来高大上，其实它就像空气里的隐形小伙伴，咱们呼吸的空气里有70%的氮气。
植物可没法直接用气态氮，它们得依靠小小的细菌们。
哎，你知道吗，这些细菌可真是勤快，能把气态氮转化成植物能吸收的形式。
就像是开了一家氮素加工厂，把原料变成成品，真是不得不佩服它们的智慧。
接着说说“铵态氮”和“硝态氮”。
这两位可是土壤中的明星，尤其是在植物营养方面。
铵态氮就像是大厨用的调味料，植物吃了后立马长得精神抖擞。
而硝态氮则更受欢迎，像是流行的快餐，快速见效，短时间内让植物变得活力四射。
嘿，谁能拒绝这样的美味呢？不过，要是土壤里氮素过多，就会造成一场“营养过剩”的灾难，植物反而会生病，真是适得其反。
说到这里，不得不提“有机氮”。
这可是个大杂烩，里面有植物的残骸、动物的粪便等等，都是氮的好来源。
有机氮就像是土壤的历史书，记录着过去的一切。
当这些有机物分解后，氮就释放出来，成为植物的新鲜营养。
这种过程可慢，但是滋养了土壤，像是细水长流，让土壤的肥力更持久。
我们可不能小看这些“历史遗留”，它们可都是宝贵的营养哦！再说说氮循环，这简直就是个大戏，剧情跌宕起伏。
氮在土壤、空气和水之间不断循环，就像在跳舞，时而优雅，时而奔放。
氮循环的第一幕，氮气被细菌转化为铵态氮和硝态氮，植物喝了这些“营养鸡尾酒”后，长得越来越壮。
接下来的剧情是，植物长大后，被动物吃掉，动物的排泄物又变成了有机氮，继续滋养土壤。
真是一环扣一环，绝对的天衣无缝。
氮的存在形态可不止这些，还有一些特殊的情况，比如氮的流失。
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。
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土壤氮素是指土壤中存在的不同形态的氮元素化合物。
氮素是植物生长和发育所必需的主要营养元素之一，在土壤中通常以无机氮和有机氮的形式存在。
土壤中的无机氮形态主要包括铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）。
铵态氮是由土壤中有机物分解产生的，也可以通过氮肥的施用或者转化过程中产生。
硝态氮则是由土壤中的氨氧化细菌通过氧化铵态氮产生。
硝态氮相对更容易被植物吸收，因为它具有更高的溶解度和更低的电荷密度，可以通过土壤水分迁移更容易到达植物根系。
土壤中的氮素转化过程主要包括氨化、硝化和脱氮三个过程。
氨化是将有机氮转化为铵态氮的过程，这一过程主要由分解有机物的微生物参与。
在氨化过程中，微生物通过分解有机物产生氨，并进一步转化为铵离子。
硝化是将铵态氮转化为硝态氮的过程，这一过程主要由氨氧化细菌参与。
在硝化过程中，氨氧化细菌氧化铵态氮为硝酸盐，产生硝态氮。
脱氮是将土壤中的硝态氮转化为氮气并释放到大气中的过程，这一过程主要由脱氮细菌参与。
土壤中氮素形态和转化过程对植物的生长和发育具有重要影响。
由于铵态氮和硝态氮的溶解度和化学活性不同，它们对植物的吸收和利用方式也不同。
铵态氮主要通过质子泵和电中性离子转运到达植物根系并被吸收，而硝态氮则主要通过硝酸胺盐共转运体转运到达植物根系并被吸收。
土壤中的氮素转化也会影响土壤中的养分循环、植物种群结构以及氮素肥料的利用效率等。
综上所述，土壤中的氮素主要存在于铵态氮、硝态氮和有机氮的形式。
氮素在土壤中通过氨化、硝化和脱氮等转化过程进行相互转化。
氮素的形态和转化过程对植物的生长和发育具有重要影响，也对土壤养分循环和植物种群结构等生态系统功能产生影响。
土壤中氮素转化过程
土壤中氮素转化过程1. 氮素在土壤中的来源和形态1.1 氮素的来源•大气沉降：大气中的氮气通过降雨等形式进入土壤中。
•植物残体和动物粪便：植物和动物的死亡体和排泄物中含有氮素，进入土壤后分解释放出来。
•化肥施用：农业生产中常用的氮肥含有丰富的氮素，施用后进入土壤。
•生物固氮：部分细菌和蓝藻具有固定氮气的能力，将氮气转化为可利用的氨态氮。
1.2 氮素的形态•无机氮：主要有铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）。
•有机氮：主要有蛋白质、氨基酸和有机酸等形式。
2. 氮素的转化过程2.1 氮素的硝化过程1.氨氧化：氨氧化细菌（如亚硝酸盐氧化细菌）将铵态氮氧化成亚硝酸盐（NO2-）。
2.亚硝酸盐氧化：亚硝酸盐氧化细菌将亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐（NO3-）。
2.2 氮素的还原过程1.反硝化：反硝化细菌将硝酸盐还原为亚硝酸盐，进一步还原为氮气（N2）释放到大气中。
2.3 氮素的固定过程1.生物固氮：一些细菌和蓝藻能够将大气中的氮气固定为氨态氮，进一步转化为有机氮。
2.化学固氮：高温高压下，氮气与氢气反应生成氨，再与氧反应生成硝酸盐。
3. 影响氮素转化的因素3.1 温度•氮素转化反应速率随温度升高而增加。
3.2 湿度•适当的湿度有利于氮素的转化过程。
3.3 pH值•不同形态的氮素在不同pH条件下的转化速率有所不同。
3.4 有机质含量•有机质含量越高，土壤中的氮素转化速率越快。
4. 土壤中氮素转化的意义4.1 植物生长与氮素转化•植物需要氮素作为合成蛋白质和核酸的原料，氮素转化过程为植物提供了可利用的氮源。
4.2 土壤肥力与氮素转化•氮素转化过程中产生的硝酸盐是植物的主要氮源之一，对土壤肥力的提高具有重要意义。
4.3 环境影响与氮素转化•氮素的转化过程中产生的硝酸盐容易溶解于水中，并随水流迁移，可能对水体造成污染。
5. 总结本文主要探讨了土壤中氮素的转化过程，包括氮素的来源和形态、氮素的硝化过程、还原过程以及固定过程等。
土壤中氮的转化过程
土壤中氮的转化过程硝态氮(NO3-) 与铵态氮(NH4+)土壤中氮的转化过程农业中氮的3个主要来源是尿素、铵态氮和硝态氮。
铵转化成硝态氮的生物氧化过程一般称为硝化作用。
此过程由自养型好气性细菌引起，如图中所示。
在淹水土壤中，铵的氧化会受到抑制。
尿素在尿酶的作用下或化学水解成氨和二氧化碳。
在氨化过程中，氨被铵氧化菌转化成铵，接下来，铵被硝化菌转化成硝酸盐（硝化作用）。
氮的转化率取决于一些条件---当前土壤中存在的硝化细菌。
在以下条件下，NH4+ 向NO3的转换才能顺利进行:有硝化菌存在。
土壤温度> 20 °C土壤的pH 值在5,5 - 7,5之间土壤中有足够的水分和氧气若土壤出现以下一个或多个情况时，氮的转化受限制或完全停止，可能会造成铵在土壤中的积累(Mengel and Kirkby, 1987)：低pH值大大的抑制了微生物对铵离子的氧化。
缺氧（比如，淹水土壤）缺少有机质（它是细菌的碳来源）土壤干燥土壤温度低引起土壤的微生物的活性降低，从而抑制硝化。
在26 °C是硝化作用最佳温度，而铵化的最佳温度高达50 °C。
所以，在热带的土壤中，即使在中性pH的条件下，由于硝化率低，也会导致铵的聚积。
图1. 土壤中氮转化的过程(点击图放大, 点击这里打开和打印图表)含硝态氮的肥料较之含铵肥料的优点硝态氮是作物最佳氮源：不挥发性：与铵不同，硝态氮不挥发，所以不要求必需土施，还可以用作追肥和叶面施肥，便于操作。
在土壤中可移动-直接被植物吸收，效率最高。
硝态氮协同促进阳离子的吸收，如钾、钙、镁。
而铵与这些离子竞争吸收位点。
硝态氮可以被植物立即吸收，而不需要任何的转化，而尿素和铵在被植物吸收之前都要经过转化。
施用硝态-氮肥，不会导致土壤酸化。
硝态氮限制对有害物的大量吸收，比如氯化物。
硝态氮转化成氨基酸的过程在叶片上发生，以太阳能为能源，是个节能过程。
铵必须在根部被转化成有机氮化合物。
氮肥在土壤中的变化
氮肥的种类不同，在土壤中的转化特点不同。
硫铵、碳铵和氯化铵中NH4+的转化相同，除被植物吸收外，一部分被土壤胶体吸附，另一部分通过硝化作用将转化为NO3-；硫铵和氯化铵中阴离子的转化相似，只是生成物不同，酸性土壤中两都分别生成硫酸和盐酸，增加土壤酸度；石灰性土壤中则分别生成硫酸钙和氯化钙，使土壤孔隙堵塞或造成钙的流失，使土壤板结，结构破坏；二者在水田中的转化亦有所不同，氯化铵的硝化作用明显低于硫铵，且不会像硫铵一样产生水稻黑根，因此在水田中往往氯化铵的肥效高于硫铵；碳铵中的碳酸氢根离子则除了作为植物的碳素营养之外，大部可分解为CO2和H2O，因此，碳铵在土壤中无任何残留，对土壤无不良影响。
硝态氮肥如硝酸铵施入土壤后，NH4+和NO3-均可被植物吸收，对土壤无不良影响。
NH4+除被植物吸收外，还可被胶体吸附，NO3-则易随水淋失，在还原条件下还会发生反硝化作用而脱氮。
酰胺态氮肥如尿素施入土壤后，首先以分子的形式存在，在土壤中有较大的流动性，且植物根系不能直接大量吸收，以后尿素分子在微生物分泌的脲酶的作用下，转化为碳酸铵，碳酸铵可进一步水解为碳酸氢铵和氢氧化铵。
所以尿素施在土壤的表层也会有氨的挥发损失，特别在石灰性土壤和碱性土壤上损失更为严重。
尿素的转化速度主要取决于脲酶活性，而脲酶活性受土壤温度的影响最大，通常10℃时尿素转化需7-10天，20℃时需4-5天，30℃时只需2天。
因为尿素在土壤中需要转化为铵态氮以后，才能大量被植物吸收利用，故尿素作追肥时，要比其它铵态氮肥早几天施用，具体早几天为宜，应视温度状况而定。
氮肥合理施用的基本目的在于减少氮肥损失，提高氮肥利用率，充分发挥肥料的最大增产效益。
由于氮肥在土壤中有氨的挥发、硝态氮的淋失和硝态氮的反硝化作用三条非生产性损失途径，氮肥的利用率是不高的，据统计，我国氮肥利用率在水田为35%-60%，旱田为45%-47%，平均为50%，约有一半损失掉了，既浪费了资源，又污染了环境，所以合理施用氮肥，提高其利用率，是生产上亟待解决的一个问题。
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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。
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—→ RCHNH2 COOH＋H2O
RCHOHCOOH＋NH3＋能量—氧化—→ RCHNH2COOH＋O2
RCOOH＋NH3＋CO2＋能量——还原—→RCHNH2 COOH＋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，氨化作用都可以旺盛进行。
氨化作用产生的铵可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氨态氮，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，在这里不再详述。
但应指出，施用时，尤其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，因此，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的形式相结合，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：
CO（NH2）2＋2H2O —脲酶—→（NH4）2CO3
碳酸铵可以进一步水解产生碳酸氢铵和氢氧化铵：
（NH4）2CO3＋H2O———→ NH4HCO3＋NH4OH
上述反应式说明，尿素同无机态氮中的碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化铵一样，易分解释放出铵。
因此尿素施在表层易引起氮素流失（以氨气形式挥发），形成氨害，甚至全株死亡，这种由于施用不当所引起的损失在保护地密闭环境中并不少见。
所以施用尿素一定要开沟、挖穴，施在10厘米以下，并封土踩实，防止氨气外逸。
尿素转化的快慢取决于脲酶的活性，脲酶的活性又与土壤肥力的高低、水分含量、土壤温度等因素有关。
土壤肥沃、水分、温度适宜，转化就快，反之就慢，其中尤以温度的影响更为明显。
在一般用量和施肥深度下，土壤温度为10时，需7－10天；20时4－5天；30时2－3天就能完全转化为铵态氮，供根系吸收和土壤胶粒上离子之间吸附交换减少流失。
尿素转化后在土壤中不残留其他物质，既不酸化土壤，也不碱化土壤。
但施肥时间要较其他化学氮肥稍早几天。