土壤中的氮素及其转化
土壤中氮的形态和转化
土壤中氮的形态和转化1、土壤中氮的形态土壤中的氮素形态分为无机态氮和有机态氮两类，二者合为土壤全氮。
1.有机态氮水溶性有机氮 : 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。
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。
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。
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。
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。
亚硝态氮：土壤中的亚硝态氮是硝化作用的中间产物。
二、土壤中氮素的转化铵态氮硝态氮吸附态铵或固定态铵水体中的硝态氮氨化作用硝化作用生物固定硝酸还原作用NH 3N 2、NO 、N 2O 挥发损失反硝化作用吸附固定淋洗损失有机氮有机氮生物固定土壤氮素形态较多，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 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。
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。
植物生理学中的氮素代谢和利用
植物生理学中的氮素代谢和利用植物生理学是一个研究植物生命活动的领域，其中包括植物的营养物质代谢。
其中，氮素代谢和利用是一个非常重要的研究方向。
植物吸收的氮素主要是通过土壤中的氨和硝酸盐来供给的。
而氮素的代谢和利用主要包括氮素的吸收、转化、分配和存储等过程。
1. 氮素的吸收植物吸收氮素主要通过根系进行。
氮素吸收的机制包括主动吸收和被动吸收。
主动吸收是指植物根系通过活跃的离子泵作用，将周围土壤中的氮素精细选择性地吸收到根系内部。
而被动吸收是指植物根系对周围土壤中的氮素进行一定的吸收，在土壤水分充足，氮素浓度较高的条件下，根系内部氮素吸收速度较快。
2. 氮素的转化植物主要吸收土壤中的硝酸盐和铵盐两种形式的氮素，其中，硝酸盐经过一系列酶的作用和代谢转化为胺和蛋白质等有机化合物，而铵盐则可以直接转化为有机化合物。
氮素转化的过程中，一些酶类催化剂会促进氮素的代谢和利用，例如谷氨酸合成酶等。
3. 氮素的分配植物吸收到氮素后，会进行一系列的代谢和分配，其中包括合成蛋白质、核酸、染色体、膜等重要有机化合物。
植物通过不同的分配机制来实现氮素代谢的平衡，如对于快速生长的组织如细胞分裂组织，往往会优先分配氮素代谢，同时削减其他代谢途径的氮素分配。
而对于慢生长的组织，则会将氮素更均匀地分配，保持氮素的代谢平衡。
4. 氮素的存储植物对氮素的吸收和利用有不同的存储方式，例如大气氮转变成在植物内部的氨基酸，或者是转变成其他铵类型的氮元素，然后被锁定在植物体内进行储存，方便随时调整植物氮素代谢的平衡。
同时，一些植物可以通过氮素的压力使其转化为未呈现氮态的有机化合物，在未来补充植物需要的氮素。
总之，氮素代谢和利用在植物生理学中扮演着非常重要的角色，它不仅直接影响植物的生产力和产量，而且也与植物的环境适应和生物化学平衡有关。
对于植物产量的提高，氮素代谢的研究和优化将会是至关重要的。
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。
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＋O2RCOOH＋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。
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。
土壤中氮素转化过程及植物吸收方式
土壤中氮素转化过程及植物吸收方式土壤中的氮素转化过程及植物吸收方式是农业和植物生长中非常重要的一个环节。
氮素在土壤中的循环和转化，对于植物的生长发育以及农田生态系统的稳定性具有重要影响。
下面将详细介绍土壤中氮素转化的过程以及植物吸收氮素的方式。
一、土壤中氮素转化的过程1.氮固定：氮气(N2)通过闪电放电、细菌或蓝藻的作用转化为氨(NH3)、亚硝酸盐(NO2-)或硝酸盐(NO3-)。
这个过程主要发生在土壤中的根际区、豆科植物的根瘤以及水生植物的根系中。
2.脱氮：土壤中的一些细菌能够利用有机物质作为能源，通过对有机氮的分解而释放氨气(NH3)。
此外，土壤中的硝酸盐还可以通过反硝化作用还原为氨气。
3.氨氧化：土壤中的一些细菌（如氨氧化细菌）能将氨氧化为亚硝酸盐，这是一种氧化反应。
亚硝酸盐还可以进一步氧化为硝酸盐，这是另一种氧化反应。
这两个反应过程被称为氨氧化和亚硝酸盐氧化。
4.类硝化：一些细菌能够将有机氮（如氨、蛋白质）氧化为亚硝酸盐或硝酸盐。
这种氧化反应也被称为类硝化。
5.氮素沉积：氮气经大气中的物理和化学作用沉积到土壤中，形成可用于植物吸收的硝酸盐和铵盐。
二、植物吸收氮素的方式植物吸收土壤中的氮素主要发生在根系中，有以下几种方式：1.根系吸收硝态氮：植物的根细胞通过氮素转运蛋白将土壤中的硝酸盐转运到根内。
硝态氮进入根系后，一部分被还原为氨，然后转运到植物体内参与氨基酸、蛋白质和其他氮化合物的合成。
2.根系吸收铵态氮：植物根系能通过氨离子转运蛋白直接吸收土壤中的铵盐。
铵态氮进入植物体内后，一部分被转化为氨基酸，另一部分直接用于合成其他氮化合物。
3.根际微生物共生吸收：植物根际与一些细菌、真菌共生，这些共生微生物能够吸收土壤中的氮素，并将其转化为可供植物利用的形式。
植物通过与这些微生物共生，间接获取了土壤中的氮素。
总结：土壤中氮素转化的过程包括氮固定、脱氮、氨氧化、类硝化和氮素沉积等，这些过程通过细菌、蓝藻、有机物质的分解等途径进行。
土壤氮素转化产生环境负效应机制及其调控原理
土壤氮素转化产生环境负效应机制及其调控原理一、土壤氮素流失土壤中的氮素主要以有机氮和铵态氮的形式存在。
在降雨或灌溉过程中，如果土壤的吸附能力不足以固定这些氮素，就会导致氮素流失。
流失的氮素可能通过地表径流或地下渗透进入水体，造成水体富营养化，影响水质。
调控原理：通过合理施肥、选择适当的肥料类型、改进耕作方式等手段，提高土壤的吸附能力和保肥能力，减少氮素流失。
二、氮素逸出氮素逸出是指土壤中的氮素转化为气体形态，如氮气和氨气，逸出到大气中。
这不仅导致了氮素的损失，还可能引发大气污染。
调控原理：合理施肥，避免过量施用氮肥。
同时，通过生物或化学方法将土壤中的铵态氮转化为硝态氮，降低氮素逸出的风险。
三、土壤酸化过量的氮肥施用会导致土壤酸化。
这是因为铵态氮在微生物的作用下转化为亚硝酸盐，进一步转化为硝酸盐，这个过程会释放出氢离子，导致土壤酸化。
调控原理：合理控制氮肥施用量，避免过量施用。
同时，选择适当的肥料类型，如添加了碱性物质或钙肥的肥料，以中和土壤中的氢离子，缓解土壤酸化。
四、生物多样性下降过量的氮素可能会对土壤中的微生物和植物造成影响，导致生物多样性下降。
调控原理：合理施肥，避免过量施用氮肥。
同时，采取保护性农业措施，如轮作、休耕等，保护土壤生态环境，维护生物多样性。
五、全球气候变化土壤中的氮素转化和排放到大气中的氮气和氮氧化物是全球气候变化的重要因素之一。
它们是大气中温室气体的主要来源之一。
调控原理：通过合理施肥和农业管理措施，减少土壤中的氮素转化和排放。
同时，推广低碳农业技术，如精准农业、智能农业等，降低农业活动对气候变化的影响。
六、土壤污染过量的氮素施用不仅可能导致土壤酸化、盐渍化等环境问题，还会引起土壤中重金属元素活化，对土壤造成污染。
调控原理：合理控制肥料施用量和比例，避免过量施用。
同时，加强土壤监测和评估，及时发现和解决土壤污染问题。
七、农产品品质下降过量的氮素施用可能导致农产品中硝酸盐含量超标，影响农产品品质和安全性。
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。
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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NO
3
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 NH
4
＋-N＋有机酸
结果：生成NH
4
＋-N（使土壤中有机态的氮有效化）
土壤粘土矿物对NH
4
＋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NH
4
＋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NH
4＋转化为NH
3
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NH
4
象
过程：
--N
结果：形成NO
3
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。
NO
3
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。
①铵态氮肥，如氨水、硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等；②硝态氮肥，如硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾等；③酰胺态氮肥，如尿素。
另外还有一类不同于以上的是长效氮肥（缓释/控释氮肥），如合成有机肥料（脲甲醛，脲乙醛等）和包膜肥料等。
1.铵态氮肥
共同性质：①易溶于水，易被作物吸收；②易被土壤胶体吸附和固定；③可发生硝化作用；④碱性环境中氨易挥发。
2.硝态氮肥
共同性质：①易溶于水，易被作物吸收 (主动吸收)；②不被土壤胶体吸附，易随水流失；③易发生反硝化作用；④促进钙镁钾等的吸收；⑤吸湿性大，具助燃性(易燃易爆)；⑥硝态氮含氮量均较低。