土壤氮素与环境质量综述
第8章-土壤氮、磷循环与环境效应-环境土壤学
一、土壤磷的含量、形态分级 及其植物有效性
1.1 土壤中磷的含量
➢地壳中磷的平均含量约为0.122% (按P计， 下同）。 ➢一般岩石含磷量变动在1.0-1.2 g/kg。 玄武岩发育的土壤全磷含量通常较高，而 花岗岩发育的土壤全磷含量较低。 ➢我国土壤全磷含量一般为0.022-0.109%, 最低可小于0.004%，高的可达0.175%。 ➢在自然土壤中的全磷含量决定于母质类 型、成土作用和土壤磷的淋失情况，而在 耕作土壤中主要受耕作施肥的影响。
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施用氮肥对土壤健康质量的影响
➢ 对于氮肥来说，最易引起土壤变化的性质就是pH。连续施 用氮肥会导致土壤pH降低，在酸性土壤上问题尤为明显。
➢ 酸 性 土 壤 交 换 性 钙 含 量 低 ， 每 加 入 100kg 硫 酸 铵 就 需 要 110kg的碳酸钙去中和由于氮肥所产生的酸度。如果不施加 石灰校正土壤酸度，锰和铝的过量释放将会产生对植物的 毒害作用
• 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） • 硝化（亚硝化；硝化）
土壤氮素的损失
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发） • 粘粒对铵的固定 • 生物固定 • 氮素淋洗
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土壤氮素有效化 ——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
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土壤氮素损失 ——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
a. 氨态氮挥发
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
第三章-土壤氮素与环境
2、来自大气的干湿沉降
干湿沉降作用到达地表的NO2有0.4亿1.16亿吨，铵态氮为1.1亿~2.4亿吨，但各地 区的干湿沉降的差异很大。干湿沉降的氮一部 分直接进入河、湖等集水区，一部分参与土壤 氮循环，还有一部分汇入城市径流。
（2）虽然反硝化作用可以在较宽的温度范围内进行，但温度过高或过低 都不利于反硝化的进行；
（3）反硝化微生物需要有机物质作为电子供体和细胞能源，因此土壤中 的生物有效性直接影响反硝化速率；
（4）研究发现，免耕能促进反硝化作用，主要是与免耕时作物残茬的覆 盖有利于土壤保持较多的水分和提供能源物质有关；
（5）由于植物根系分泌物和脱落物进入土壤增加了碳源，以及植物根系 的活动使根系周围土壤的通气状况和水分条件以及pH与根外土壤不同， 因此植物根系能提高反硝化作用；
（6）氮肥施用量高时反硝化量明显高。
氮的吸附
土壤中各种形态的氮化合物，如氨态氮、硝态氮、有机态氮等均 能和土壤无机固相部分相互作用，被吸附或固定，在这三种形态 中，研究得比较多的是氨态氮和有机氮与土壤固相的作用。至于 硝态氮和亚硝态氮则一般被认为是带负电荷，吸附量甚微，或甚 至有负吸附现象。土壤固体部分对氨态氮的吸附可分为物理吸附、 化学吸附和物理化学吸附等几种类型。
环境科学等多个研究领域密切关注的问题。
土壤氮素由有机态氮和无机态氮组 成。前者为与碳结合的含氮物质．后者 为未与碳结合的含氮物质
在表层土中，有机态氮占土壤全氮的 90％左右，随看土层深度的加深．这一 比率迅速降低。
土壤无机态氮
土壤无机态氮包括铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、氮氧化物、氮气 等。铵态氮可分为土壤溶液中的铵，交换性铵和粘土矿物固定态 铵．固定态铵存在于2：l粘土矿物晶层间．其含量主要决定于土 壤的粘土矿物类型和土壤质地。对具有固定铵能力的土壤来说， 它是土壤中无机态氮的主体。硝态氮和亚硝态氮一般存在于土壤 溶液中，在一般土壤中亚硝态氮含量极低。
氮素化肥对生态环境的影响
河北科技师范学院本科毕业论文文献综述氮素化肥对生态环境的影响院（系、部）名称：生命科技学院专业名称：农业资源与环境****：***学生学号：**************：***2011年6月1日河北科技师范学院教务处制摘要：我国是化肥使用大国，近年来每年使用量稳定在4000万吨以上，氮素化肥的大量施用，在大幅度提高作物产量的同时，也造成了严重的环境污染，制约着农产品质量的提高。
本文主要阐述了我国氮素化肥的使用现状及其对生态环境的影响。
关键词：氮素；化肥；现状；环境影响随着农村经济建设的飞速发展，农村的环境问题也日益突出，点源与面源污染并存，生活污染与工业污染叠加，各种污染物相互交织，制约了农村经济的发展，危害了群众的健康。
我国是人口大国，资源相对匮乏，施用化肥是提高农作物产量的重要措施，在我国，化肥对作物增产的作用占30％-40％，所以化肥也是近年来最基础最重要的肥料。
据最近调查显示[1]，我国化肥平均施用量达450kg/hm2，超过发达国家公认的安全上限(225kg/hm2)的1倍，位居世界第一。
许秀成预测[2]，到2030年化肥施用量将达6800万t，其中N肥将达3890万t，与2000年化肥销售情况相比，需增加年供应量N肥1280万t。
我国现阶段氮肥品种主要是碳酸氢铵（简称碳铵）、尿素和氨水，另有少量硫胺、氯化铵等。
其中碳铵占氮肥生产总量的54%，尿素占15%，其他品种只占0.2%[3]。
但是目前，由于氮素肥料的不合理施用，各种营养元素配比不科学，重氮轻磷钾，氮肥需求量占化肥总量接近70%[4]，化肥施用技术比较落后，经验施肥比较比较普遍[5~6]，造成化肥大量流失，其中氮肥的流失量最大，有70％左右进入环境[7,8]。
据统计，目前我国氮肥当季利用率仅为30％-35％，磷肥利用率仅为15％-20％，钾肥利用率也不超过65％[9]。
这不仅造成了巨大的经济损失，还导致农田土壤和大气的污染。
更为严重的是过量的化肥随着降雨、灌溉和农田径流进入水体，严重污染地表水和地下水，对人体健康及生态造成了危害。
《施氮水平对土壤氮组分及玉米产量和氮素利用效率的影响》范文
《施氮水平对土壤氮组分及玉米产量和氮素利用效率的影响》篇一一、引言随着现代农业的快速发展，施氮肥已成为提高作物产量和品质的重要手段。
然而，过量的氮肥施用不仅会造成资源浪费，还可能对环境产生负面影响。
因此，研究不同施氮水平对土壤氮组分、作物产量及氮素利用效率的影响，对于合理施肥、提高作物产量和保护环境具有重要意义。
本文以玉米为例，探讨施氮水平对土壤氮组分及玉米产量和氮素利用效率的影响。
二、材料与方法1. 试验地点与材料试验于某农业试验基地进行，供试作物为玉米，供试土壤为当地典型农田土壤。
2. 试验设计设置四个施氮水平：低氮（LN）、中氮（MN）、高氮（HN）和超高氮（SHN）。
每个处理设置三个重复。
3. 测定指标与方法（1）土壤氮组分：包括铵态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）和总氮（TN）等。
（2）玉米产量：收获时测定各处理的玉米产量。
（3）氮素利用效率：包括氮肥农学效率、生理利用率和吸收利用率等。
三、结果与分析1. 土壤氮组分的变化不同施氮水平下，土壤NH4+-N、NO3--N和TN含量均有所变化。
随着施氮水平的提高，NH4+-N和NO3--N含量均呈现先增加后降低的趋势，而TN含量则持续增加。
其中，SHN处理下土壤NH4+-N和NO3--N含量最高，但过高浓度的氮素可能导致部分氮素流失或固定，不利于作物的吸收利用。
2. 玉米产量的变化施氮水平对玉米产量有显著影响。
随着施氮水平的提高，玉米产量呈现先增加后稳定的趋势。
MN处理下玉米产量最高，继续增加施氮量并不能进一步提高玉米产量，反而可能导致资源浪费。
3. 氮素利用效率的变化（1）氮肥农学效率：MN处理的氮肥农学效率最高，表明在中等施氮水平下，玉米对氮肥的利用效率最好。
（2）生理利用率：各处理间生理利用率差异不大，但均随着施氮水平的提高呈先增加后稳定的趋势。
（3）吸收利用率：随着施氮水平的提高，玉米对氮素的吸收利用率呈先增加后降低的趋势，表明适量施氮有利于提高玉米对氮素的吸收能力。
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n素的功能主治
土壤中n素的功能主治1. 引言土壤是生物生存和发展的基础，其中的营养元素对植物的生长和发育起着重要作用。
其中之一的氮素（N素）在土壤中具有多种功能和主治作用。
本文将重点介绍土壤中N素的功能主治，并以列点的方式进行阐述。
2. 土壤中N素的功能主治•促进植物生长：氮素是构成植物生命体的基本元素之一，它参与植物中的蛋白质、核酸和氨基酸的合成，是植物体内重要的组成部分。
土壤中充足的氮素可以促进植物的生长和发育，提高植物的叶绿素含量，增加叶片的光合作用，从而增加产量和改善植物的品质。
•促进植物根系发育：氮素的吸收和运输对植物根系的发育至关重要。
土壤中适量的氮素可以刺激根系的生长，增加根系的分枝和表面积，提高植物对土壤中其他养分的吸收能力。
同时，氮素还可以促进植物根系的活力，增加对土壤中的水分的吸收能力，提高植物对干旱的适应性。
•影响作物产量和品质：土壤中氮素的供应水平对作物的产量和品质有着重要影响。
适宜的氮素水平可以提高作物的产量，增加农产品的质量，改善食品的口感和营养价值。
然而，过量的氮素供应可能导致作物过度生长，降低作物的品质，增加农药的使用以及环境污染的风险。
•影响土壤肥力：土壤中的氮素循环过程对土壤肥力具有重要影响。
氮素的吸附、释放和转化可以促进土壤养分的循环利用，增加土壤中有机质的分解速率，提高土壤的肥力。
合理的氮素管理可以提高土壤氮素的利用效率，降低氮素的损失，减少对环境的负面影响。
•作为生态系统的调节者：土壤中的氮素参与了多种生态过程，如氮循环、氮沉降和植物与土壤微生物的相互作用。
适当的氮素水平可以影响土壤生态系统的结构和功能，维持土壤生态系统的稳定性。
然而，过量的氮素供应可能破坏生态平衡，导致土壤酸化、水体富营养化等环境问题。
3. 结论土壤中的氮素在植物的生长和发育中起着重要作用。
适宜的氮素供应可以促进植物生长，改善农作物的产量和品质，提高土壤肥力，同时维持生态系统的稳定性。
然而，氮素的过量供应可能引发环境问题，因此合理的氮素管理对于农业可持续发展和环境保护具有重要意义。
氮素在植物中的利用综述
氮素在植物中的利用综述
氮素是植物生长发育过程中必不可少的营养元素之一，它参与了蛋白质、核酸、酶等重要物质的合成，是植物生长发育的关键因素。
在自然界中，氮素以硝酸盐和铵盐的形式存在于土壤中，植物通过根吸收的方式获取土壤中的氮素。
氮素对植物的影响主要体现在以下几个方面：
1. 促进植物生长：氮素是植物体内最大的元素之一，参与了蛋白质、核酸等生物大分子的合成，是维持植物正常生长发育的重要组成部分。
缺乏氮素会导致植物生长缓慢、体型矮小、叶片黄化等表现。
2. 提高植物的抗逆能力：氮素可以增强植物的抗病虫害、抗胁迫能力，提高植物的适应性。
适量的氮素供应可以增加植物体内抗氧化酶、保护酶的活性，提高植物对逆境的抵抗力。
3. 促进植物的开花结果：氮素是植物体内调节花芽分化和开花的重要因子。
适量的氮素供应可以促进花芽分化，提高植物的开花率和果实的质量。
在农业生产中，氮素的供应对提高作物产量和品质至关重要。
过量施氮易导致农田环境污染和氮素的浪费，而缺乏氮素则会限制作物的生长和产量。
为了合理利用氮素，减少氮素的浪费和环境污染，农业生产中广泛采用了一系列氮素管理措施，包括合理施肥、控制氮素损失等。
调整施氮量的时间和方式，采用分蓄封闭灌溉、覆膜等措施，可以减少氮素的挥发和淋失，提高氮素利用率，降低对环境的污染。
还可以通过通过调整土壤中的微生物群落结构，促进土壤中硝化还原过程的平衡，提高氮素的有效利用率。
对氮素的合理利用和高效供应，对于促进植物生长发育，提高农作物产量和品质，减少环境污染，具有重要的意义。
研究氮素在植物中的利用机制，对于优化氮素管理策略，提高农业生产效益具有重要的指导意义。
连续流动分析法测定土壤硝态氮实验综述报告
连续流动分析法测定土壤硝态氮实验综述报告一、引言土壤氮素是影响农作物生长的重要因素之一，其中硝态氮是植物最主要的氮源。
准确测定土壤中的硝态氮含量对于科学合理地施肥和提高农作物产量具有重要意义。
目前，连续流动分析法是一种用于分析土壤中硝态氮含量的常用方法之一。
本综述将对连续流动分析法测定土壤硝态氮的原理、实验方法、优缺点以及在土壤肥料科学研究中的应用进行综述，旨在为相关研究提供参考。
二、原理连续流动分析法是一种自动连续进行样品分析的分析技术。
该方法利用连续流动的方式，通过预处理、分析和清洗模块，将样品溶液送入光谱仪或电化学分析仪进行分析。
对于土壤硝态氮的测定，连续流动分析法通常采用离子选择电极、分光光度计等设备，通过特定的反应和测量原理，实现对土壤中硝态氮的快速、准确测定。
三、实验方法采集土壤样品在进行土壤硝态氮的测定前，首先需要采集土壤样品。
通常选择代表性的田间土壤样品，通过深度取样或表层取样的方式收集样品。
然后将土壤样品送样至实验室，进行初步处理。
样品处理土壤样品处理是测定土壤硝态氮的关键步骤。
在处理样品时，通常需要将土壤颗粒和有机物质与水混合，并进行振荡、过滤等操作，以获得适合连续流动分析仪器分析的土壤提取液。
连续流动分析将经过处理的土壤提取液置于连续流动分析仪器中，设置合适的参数（如温度、流速等），进行土壤硝态氮的测定。
在测定过程中，连续流动分析仪器会自动进行进样、反应和检测，并输出相应的数据结果。
数据处理获取硝态氮含量数据后，进行相应的统计分析和处理，得出样品中硝态氮的含量，并进行结果的准确性和可靠性验证。
优点1. 高效快速：连续流动分析法具有快速自动分析的特点，能够对大批量样品进行高效分析。
2. 灵敏度高：该方法对硝态氮具有较高的灵敏度，可以准确测定样品中较低浓度的硝态氮。
3. 自动化程度高：连续流动分析法采用自动化仪器进行分析，大大降低了人为误差。
缺点1. 仪器设备成本高：连续流动分析仪器设备成本相对较高，对于一些小型实验室可能不太容易承担。
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- H20
厌氧 微生物
HN03
厌氧微生物 +4H+ - 2H2O
2HNO2
+4H+ -2H2O
H2N2O2
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反硝化作用：硝酸盐等较复杂含氮化合物 转化为N2、NO、N2O
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土壤氮素损失 ——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
a. 氨态氮挥发
定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化
为硝酸的生物化学过程。
第一步：亚硝化作用
2HN4+ + 3O2 亚硝化微生物 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。
第二步：硝化作用因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态
氮及氨的积累。
硝化微生物
2NO2- + O2
2NO3- + 40千卡
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硝化作用：NH4+或NH3经NO2-氧化为NO3-
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土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3-
硝酸盐 还原酶
NO2-
硝酸盐 还原酶
氧化氮
氧化亚氮
NO
还原酶
N20
还原酶
N2
N2
+ 2H+ -2H2O
2NO
- 4H+
+2H2O
• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片
NH4+ 硅铝片
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淋 洗
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4. 土壤氮素管理与环境质量
现状：氮肥生产效率趋于下降，农业环境污染则趋于加重 任务：保障粮食安全和农产品供应，减少农业环境污染环境 目标：降低农田中化肥氮损失、提高氮肥利用率 途径：
– 适宜施氮量，避免盲目过量施氮 – 氮肥深施、早作上表施氮肥(特别是尿素）立即适量灌水、前氮后
有效氮：能被当季作物利用的
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
碱解氮：测得的有效氮。
速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮。
速
有
全
效 氮
效
氮
氮
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中国不同地区耕层土壤的全氮含量
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3. 土壤中氮素的转化
有 机 矿化作用 态 生物固定 氮
第三章 土壤中碳、氮、硫、磷 与环境质量
第二节 土壤氮素与环境质量
主要内容
1. 土壤中氮素的含量及其来源 2. 土壤中氮素的形态 3. 土壤中氮素转化过程 4. 土壤氮素管理与环境质量
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1. 土壤氮素的含量及其来源
含量：
一般土壤含量范围：0.02%~0.50% 我国耕地含量：0.04%~0.35% 表层高，心、底土低
NH3
N2、NO、N2O
挥发损失
反硝化作用
硝化作用
铵态氮
硝态氮
硝酸还原作用
吸附固定
淋洗损失
有
生 物
机
固态 定氮
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
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土壤氮素的有效化
• 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） • 硝化（亚硝化；硝化）
土壤氮素的损失
• 反硝化——生物脱氮 • 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发） • 粘粒对铵的固定 • 生物固定 • 氮素淋洗
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土壤氮素有效化 ——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
a. 水解：
水解
蛋白质 朊酶
水解
多肽 肽酶
氨基酸
b. 氨化：
氨化微生物
RCHNH2COOH + O2 酶
RCH2COOH + NH3 + 能量
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土壤氮素有效化 ——硝化过程：
在土壤中主要以游离态存速在效。氮：土壤溶液中的铵、
•
亚硝态氮(NO2-
—
N)：主交要换在性嫌铵气和性硝条态件氮下因才能有直可接能存在， 被植物根系所吸收，常被称
而且数量也极少。在土壤为里速主效要态以氮游。离态存在。
• 其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。
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几个概念
全氮：土壤中氮素的总量。
来源：
A 生物固氮：包括自生固氮 、共生固氮和联合固氮； B 降水：1.5-10.5 kg/hm2.a； C 灌水； D 施肥；有机肥、无机化肥
目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。
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➢ 氮素是土壤中活跃营养元素，作物需求量大。和植物 需求相比，全世界大部分土壤缺氮，氮肥的应用有力 地促进农业生产的发展，开创了农业历史的新纪元。
无机态氮
• 铵态氮(NH4+)； • 硝态氮(NO3-)； • 亚硝态氮(NO2-)。
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有机态氮
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%，
主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物； • 水解性有机氮50~70%，用酸碱或酶处理而得。
包括：蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类； • 非水解性有机氮30~50%，
主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
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无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失， 但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。
• 硝态氮(NO3- — N) ：移动性大；通气不良时易反硝化损失；
➢ 土壤中氮可以通过一系列化学反应和物理过程以各种 形态进入大气和水体，对局部乃至全球环境产生种种 负面影响。围绕施用氮肥产生的效益与弊端的讨论一 直是土壤、肥料、地球物质循环、农产品品质、环境 科学等多个研究领域密切关注的问题。
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2. 土壤中氮素的形态
有机态氮
• 可溶性有机氮 < 5%； • 水解性有机氮50~70%； • 非水解性有机氮30~50%。
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
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土壤氮素损失 ——其他损失途径
• 粘粒矿物对铵的固定
北方的土壤中，能固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少，而 南方水田的铵态较多，而能固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的 粘土矿物固定在我国的意义不大。
移 – 使用改性氮肥，延长肥效 – 利用作物与微生物共生固氮
……
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施用氮肥对环境质量的影响
➢ 据估计，我国农业中氮损失正以惊人速度增加，如 1969-1973年农业中氮（化肥和有机肥）年损失500万 吨，其中肥为200万吨，是同期化肥氮用量69%；
➢ 1994-1998年，氮年损失2300万吨，其中化肥氮为1900 万吨，为同期化肥氮的84%。