硝酸还原酶反硝化作用NO3

我国土壤含氮量的地域性规律： 北 增加
西
长江
东
增加
南
增加
二、土壤中氮的形态
土壤氮素形态有两种，即有机态氮和无机态氮。 其中有机态氮约占土壤全氮量的98％以上。主要是 以腐殖酸、蛋白质、氨基酸、尿素、尿酸、胺化物 和酰胺等化合物形态存在。土壤有机态氮除了氨基 酸等少数结构简单、分子量小的种类能被植物直接 吸收外，大多数有机态氮，需要经微生物分解转化 成无机态氮后，才能被植物吸收利用。 土壤中无机态氮主要有铵态氮和硝态氮，有时还 存在极少量的亚硝态氮。土壤中无机态氮是速效氮 素，能够直接被植物吸收利用，其含量很少，一般 仅占土壤全氮量的1％～2％。
土壤中氮素的转化主要有以下两个过程： （1）土壤有机态氮的矿化过程。是土壤含氮有机物转化 为无机态氮的过程，如蛋白质的水解。这个过程释放出无 机态氮，可被植物或微生物吸收利用，所以又称为土壤氮 素的有效化过程。 （2）土壤有效态氮素的无效化过程。土壤有效态氮素的 无效化过程也是土壤氮素的损失过程，其损失途径主要有 ：反硝化脱氮损失、氨的挥发损失以及随水流失等。 土壤中氮素养分的转化过程一方面可以为植物和微生物 提供氮素营养，另一方面又可能造成一部分有效氮的损失 。闪此，在农业生产实践中，应根据氮素转化规律正确施 用氮肥，以减少氮素的损失，充分发挥氮肥的增产作用。
土壤氮素状况
学习目标
1.掌握土壤氮素的含量。 2.掌握土壤氮素的形态。 3.掌握土壤氮素的转化过程。
一、土壤中氮素的来源及其质量分数
（一）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NH4＋－N和NO3－－N
（二）含量
土壤中氮素含量受气候条件、地形、土壤、土地利用方式、耕 作、施肥、灌水等影响。一般农业土壤表层含氮量为0.05％～0.3 ％，少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤可达到0.5％～0.6％ 以上，而冲刷严重、贫瘠地的表层土壤可低至0.5％以下。 土壤氮含量与土壤有机质的含量一般是呈正相关的，土壤全氮量约 为土壤有机质含量的5％～10％。
水溶性
速效氮源
<全氮的5%
1. 有机氮
(>98%)
水解性
难利用
缓来自百度文库氮源
占30～50%
占50～70%
离子态
2. 无机氮 吸附态
土壤溶液中
土壤胶体吸附
(1～2％)
固定态
2：1型粘土矿物固定
矿化作用
有机氮
固定作用
无机氮
•土壤N素形态及有效性
土壤中N素含量高低与土壤有机质之间呈显 著的正相关。受植被、气候、地形、母质等多种 自然因素的影响，也受到土壤的利用方式，如耕 作、施肥、种植、灌溉等农业措施的影响。我国 土 壤 含 氮 量 在 0.2-2gkg-1 之 间 ， 多 数 含 氮 量 在 1gkg-1 以下。从北到南，从东到西，土壤含氮量 有下降趋势。
（二）土壤粘土矿物对NH4＋的固定
1. 定义
吸附固定：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
晶格固定：NH4＋进入2：1型膨胀性粘土矿物的 晶层间而被固定的作用
2. 过程
液相NH4＋吸附作用 交换性NH4＋固定作用固定态NH4＋
3. 结果 减缓NH4＋的供应程度(暂时无效化)
• (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。
三、土壤中氮的转化
NH3
N2、NO、N2O
生 物 固 定
有 机 质
氨化作用 生物固定
挥发损失 反硝化作用 硝化作用
铵态氮
硝酸还原作用
硝态氮
有 机 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
•
• (1)水溶性有机 N。主要是简单的游离氨基酸，胺基盐、 尿素、酰胺类，占全N含量的5%左右。有少数可以直接被作 物利用，如氨基酸。多数要经过转化，释放出NH3，然后再 被作物利用。故少数属于速效养分，多数属于缓效养分。
• (2)水解性有机N。用酸、碱或酶处理时，能够水解成简 单易溶性化合物，如蛋白质、多肽核蛋白类、氨基糖类，占 全N含量的50%-70%，为缓效或迟效养分。
解吸作用
释放作用
(三）氨的挥发损失
1. 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。
2. 过程：
NH4＋
OH－
H＋
NH3 ＋ H＋
6 7 8 9 NH3挥发 0.1% 1.0% 10.0% 50.0%
3. 影响因素：① pH值
② 土壤CaCO3含量：呈正相关 ③ 温度：呈正相关
1.无机态
土壤中的无机N较少，一般只占土壤全 N 量的 1%-2% ，最多不超过 5%-8% ， 无机 N 中有 NH4+-N 、 NO-3-N 和固定态 铵。前两者属于速效养分，后者属于 缓效养分。
2.有机N
土壤N素以有机N为主，约占95%以上。有机N按其稳定 性大小可分为水溶性、水解性和非水解性三部分。
土壤温度等。
最适条件：铵充足、通气良好、
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）
（五）无机氮的生物固定
1. 定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生
物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的 现象。
硝化作用
硝酸还原作用
（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用） 1. 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。 2. 过程： 有机氮
水解酶
异养微生物
氨基酸
氨化微生物 水解、氧化、还原、转位
NH4＋－N＋有机酸
3. 发生条件：各种条件下均可发生 最适条件：温度为20～30oC， 土壤湿度为田间持水量的60％， 土壤pH＝7，C/N≤25:1 4. 结果：生成NH4＋－N（有效化）
2. 过程： 铵态氮
生物固定
硝态氮
生物固定
有机氮
3. 影响条件 土体的C/N比、温度、
湿度、pH值
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
4. 结果：造成氮素损失（无效化）
（四）硝化作用
1. 定义：土壤中的NH4＋ ，在微生物的作用
下氧化成硝酸盐的现象。
2. 过程：
NH4＋
＋O2
亚硝化细菌 硝化细菌
NO2－ ＋ 4H＋
2NO2－＋
O2
2NO3－
3. 影响条件：土壤通气状况、土壤反应、