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。

2.铵离子的固定与释放

铵离子的固定，其实质就是土壤溶液中的能自由移动的、可交换的铵离子被土壤胶体所吸附，变成不可交换的铵离子

的过程，固定了的铵离子不能再被交换到土壤溶液中去，也就不能被作物利用了。铵离子的释放过程，则是被土壤胶体所吸附固定了的铵离子被土壤溶液中的其他离子从胶体上

又交换出来的过程，这一过程则增加了土壤中速效氮的相对含量。除了受粘土矿物类型限制外，影响铵固定的因子还有土壤质地、土壤PH、铵的浓度、其他阳离子和有机质等。固定态铵的固定态铵的含量很少随土壤深度的加大而降低，相反，由于土壤粘粒的淋洗下移，大部分固定态铵的相对含量常随深度的加大而升高。

3.反硝化作用

反硝化作用是硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态氮的作用

过程，其对植物来说是可利用氮素的损失。反硝化作用主要是在嫌气条件下进行的一个微生物学过程，因而受到土壤水分和通气状况得明显制约。在旱地土壤中，因灌水、降雨以及土壤本身的各种特性导致的局部或暂时性嫌气环境是引

起反硝化作用的条件。因施用有机肥而消耗了局部土壤中的氧气也能引起反硝化作用，因为优机质的分解会消耗土壤中的氧气，使土壤处于相对缺氧的环境中。

4.铵的吸附与解吸

铵的吸附是土壤液相中的铵被土壤颗粒表面所吸附的

过程，这一过程使土壤中可能直接利用的氮素相对减少，对植物来说是不利的。铵的解吸则是土壤固相吸附的进入到土

壤液相的过程，这一过程则使植物可直接利用的氮素相对增

加。铵的吸附与解吸是铵在土壤液相与固相之间的一种平衡

过程，其平衡特点受土壤阳离子交换量、种类和浓度等因素

的影响。铵的吸附量随土壤中粘粒含量、有机质含量、溶液

中铵的浓度的增加而增多。土壤变的干燥时，吸附态铵部分

转化为固定态铵；渍水时，固定态铵也因矿物膨胀而部分转

变为吸附态铵。

三、结论

1.土壤中易分解的能源物质过量时，无机态氮的固持速

率大，从而导致无机态氮的含量减少，当 C/N 为 20 左右时，有机态氮的矿化速率则大，从而时无机态氮的含量增加。

2.干燥通气性好的土壤中，硝化作用的速率较大，矿化

作用释放的铵以及肥料铵很快氧化为硝态氮，由于硝态氮不

能被土壤胶体吸附，很易随水移动，尽管在土壤水分布足的

情况下这种移动有利于土壤深处的硝态氮上移至根区被作

物吸收，但过多的水分则可把硝态氮淋洗到土壤深处，从土

壤―植物系统中损失掉，并污染地下水。

3.反硝化作用进行的前提是土壤中存在硝态氮，因此硝

态氮的浓度以及肥料施用情况也会影响着反硝化过程。在渍

水条件下，土壤中硝态氮的反硝化速率明显增高，成为氮素

损失的重要原因。

4.土壤较干旱时，施用氮肥后浇水，能促进肥料的溶解

和向作物根部移动，增加肥料的利用率，但如果灌水过多，田间持水量过大，就造成了土壤的通气性降低，使反硝化作用增强，反而会导致肥料的损失。