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。
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。
植物是如何吸收和利用土壤中的氮素的？
植物是如何吸收和利⽤⼟壤中的氮素的？⾮常愿意回答⽼师提出的问题，虽然这个氮素的吸收分解过程很复杂，但对于我们来说，只要掌握了其中的要点也就很容易理解了。
⼀、⼟壤中氮素构成总体来讲，⼟壤中的氮可分为有机氮和⽆机氮两种。
⽽有机氮是氮存在的主要形式，占总氮源的90%以上，有机氮不经转化，基本上不会被作物吸收。
⼤体可分为⽔解性和⾮⽔解性两种有机氮，另外还有少量的⽔溶性有机氮能直接被作物吸收。
⽆机氮是微⽣物活动的产物，易被作物所吸收，但也会随着变化⽽挥发。
⽆机氮主要包括铵态氮和硝态氮两种。
也有⼀部分被⼟壤吸附固定的⽆机氮。
我们平常⽤的尿素是酰胺态氮，它会转化为铵态氮被作物吸收。
⼆、⼟壤中氮素转化基本形式现在我们明⽩了，⼟壤中的氮⼤部分是以有机氮形态存在的，是不能被作物直接吸收利⽤的。
这些有机氮必须通过微⽣物⽔解和氨化过程，才能转化为铵态氮或硝态氮被作物所吸收。
下⾯简单介绍⼀下铵态氮和硝态氮的转化过程。
1、铵态氮如上图所述，铵态氮通过有机态氮的矿化作⽤转化⽽来，也能通过硝态氮的硝化作⽤转化⽽来。
铵态氮部分被粘⼟矿物固定吸附，⼀部分以铵离⼦的形态在⼟壤溶液中被作物所吸收。
2、硝态氮硝态氮中硝酸离⼦NO3可被作物直接吸收。
硝酸根离⼦NO2浓度较⼤时对作物有害。
硝态氮通过硝酸还原反应会转化成铵态氮被作物吸收。
⼀部分硝态氮会被固定成有机态氮。
特别说明：尿素作为⼀种有机氮肥，它可以通过分⼦形式被作物直接吸收，或者通过脲酶转化成铵态氮，被作物吸收。
三、我们如何利⽤氮的转化来合理施肥我们了解到了，作物氮素吸收得通过铵离⼦或者硝酸离⼦来被作物吸收。
⼤多数的氮素还是以有机态的形式存在，再通过⼀定的转化来形成铵离⼦和硝酸离⼦来被作物吸收，这些被固定的氮以⼤多数存在。
⽽⼟壤中的⼤多数氮都是由根外施肥来达到的。
所以，我们在施肥过程中，要注意提前测定⼟壤碱解氮的含量，以了解⼟壤内部有机质的含量和腐熟程度。
由于铵离⼦转化过程中会氨化，形成⽓体，容易氮素流失，所以我们在施⽤氮肥的时候，应注意施⼊覆⼟。
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。
土壤氮素与氮肥PPT演示课件
10
田间水稻缺氮
11
生长矮小，根系细长，分枝（蘖）减少。
24
三、氮肥的种类、性质和施用
氮肥
铵态氮肥 硝态氮肥 酰胺态氮肥
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（一）、铵态氮肥
包括：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵
1. 共同特性（均含有NH4＋ ）
（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 NH4＋
NO3－
（4）. 碱性环境中氨易挥发 NH4＋ + OH－
NH3
26
氨气 挥发
铵态氮肥
吸收 铵态氮肥 吸附
土壤 胶粒
NH4+ NH4+
硝化作用 硝态氮
土壤中铵态氮肥变化示意图
27
2.在土壤中的转化和施用
表 铵态氮肥在土壤中的转化和施用
品种
转化及结果
施用
液氨 氨水
NH3＋H2O
NH4＋＋OH－ 基肥, 追肥及深施
对土壤和作物影响不大
基生物 水解、氧化、还原、转位
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NH4＋－N＋有机酸 （有效化）
2.硝化作用
（1）. 定义：在通气的条件下,土壤中的NH4＋ ，在微
生物的作用下氧化成硝酸盐的现象
（2）. 过程：
NH4＋＋ O2
亚硝化细菌
NO2－ ＋ 4H＋
2NO2－＋O2
硝化细菌
氮素转化模型_mcmc算法_概述说明以及解释
氮素转化模型mcmc算法概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在当今科学研究中，模型的应用已经成为一种普遍的方法，氮素转化模型是其中具有重要意义的一个领域。
氮素转化模型可以帮助我们更好地理解和预测氮素的转化过程，对于农业生产、环境保护和生态系统管理等方面具有重要的实际应用价值。
MCMC算法则是在统计建模和贝叶斯分析中常用的方法之一。
通过利用随机采样方式和马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）采样技术，MCMC算法可以对复杂的概率模型进行推断和参数估计。
在氮素转化模型中应用MCMC算法可以提供关键性的参数估计结果，并为进一步研究和改进提供基础。
本文旨在对氮素转化模型和MCMC算法进行综述，并详细解释了它们之间的关系以及如何应用于氮素转化模型中。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分：引言、氮素转化模型、MCMC算法概述、氮素转化模型的MCMC算法解释以及结论部分。
在引言部分，我们将简要介绍本文的研究内容，包括对氮素转化模型和MCMC 算法的概述。
同时还将阐明文章的结构，以便读者更好地理解全文组织和内容安排。
在氮素转化模型部分，我们将详细定义和背景知识，介绍氮素转化模型的原理和应用领域。
通过深入了解氮素转化过程和相关模型，有助于读者对后续章节的理解和技术方法的应用。
在MCMC算法概述部分，我们将介绍MCMC的基本概念、算法步骤以及其在实际案例中的应用。
这一部分作为后续章节中MCMC算法与氮素转化模型结合的基础，将为读者提供必要的背景知识。
在氮素转化模型的MCMC算法解释部分，我们将详细探讨MCMC算法在氮素转化模型中的具体应用，并解释参数估计方法及实现过程。
此外，我们还将讨论该算法存在的优势和局限性。
最后，在结论部分，我们会对全文进行总结回顾，并展望未来研究中可能存在的发展方向和挑战。
1.3 目的本文的主要目的是概述氮素转化模型和MCMC算法，并解释它们之间的关系以及如何应用于氮素转化模型中。
通过本文的阐述，读者能够对氮素转化模型和MCMC算法有一个全面且深入的了解，并理解其在科学研究和实际应用中的重要性。
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NO3—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 NH4＋-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NO3--N利：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)；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。
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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
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NO3—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NH4＋-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NO3--N
利：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)；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。
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