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。 绍：

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 （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

注明：其中无机氮包括： 铵态氮（NH 4+ — N ）、硝态氮（N6 — N ）、亚硝态氮（NQ - — N ）三种主要形

态。

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%

土壤中氮的形态

「水溶件 速效氮源 ＜ 全氮的5% 右机氮｛水解

性缓效氮源占40%-60% （＞98%） I 非水斛性 难利用占40%-50%

土壤溶液中

土壤胶体吸附

2： 1型粘上矿物固定有机氮

矿化作用 1川尢什川

上无机氮

离子态 无机氮 吸

附

（1〜2%）固定态

土壤溶液中 吸附态 土壤胶体吸附 :1型粘土矿物固定

「离子态 无机氮寸

吸附态 固建态

（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：

RCHOI+ NH 3 + CQ + 能量 一水解一-> RCHNH 2COOH- H 2O

RCHOHCOOHN" + 能量 一氧化一-> RCHNHCOO + Q RCOO + NH3 + CQ +

能量—— 还原一-> RCHN 2COO + H 2

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 。

r 钱态氮

风素在土塢中变化的示意图

” NO, N :0

硝态氮上 吸附杰镀或 水体中的 固定态皴

硝态氮

有

机

态

氮

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：

① C0( NH 2)2 + 2H 2O ( NH 4) 2卩0 脲酶

碳酸铵可以进一步水解产生碳酸氢铵和氢氧化铵：

②(NH ) 2CQ + H 2O NH 4HCO + NH k OH

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

镀态氮素

(NH/-N )

硝态氮素

带IE 电荷.是阳离于

带员屯荷，是阴關子 能与上壤胶粒上的阳离子进

行交换而被吸附

不能进行交换吸牧而存在于土 壤溶液中

被上壤胶粒吸附后移动性 减少*不融水流火

在土壤洛液屮随上壤水分运动 |仙移动，流动性人’拐流先 进行硝化作用焉,转变为硝 态凰*但不降低肥效

进行反硝化作用后，形成氮气 或氧化観气而丧失胆效

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

硝化细菌 ____

一 ------ N O 3-