土壤中氮的转化过程
4第四章 土壤、肥料、植物中N的测定
一、土壤氮的测定
（二）TN的测定
4.测定方法：
2）具体方法 ① 样品的分解（前处理） 称样量 全N含量 <0.2%，应称样（土样）1 g， 0.2-0.4%，应称0.5-1.0 g； >0.4%，应称0.5 g。 此法不包括NO3-N，但(NO3-N)可在一般土壤中可忽略
一、土壤氮的测定
（二）TN的测定
a.氨氮 通过Na+交换作用进入溶液 b.硝氮 淋洗作用（soil负电，NO3-易淋出） c.水溶有机氮 碱性条件下，将以上溶液用FeSO4和Zn还原 FeSO4 ＋ 2NaOH → Fe(OH)2↓＋ Na2SO4 8Fe(OH)2↓＋ NaNO3 ＋ 6H2O → 8Fe(OH)3↓ ＋ NaOH ＋ NH3↑ Zn ＋ 2NaOH → Zn(ONa)2 ＋ H2↑ H2 ＋ 2Fe(OH)3↓→ 2Fe(OH)2↓＋ H2O H2 ＋ NaNO3 → NaNO2 ＋ H2O 6Fe(OH)2↓ ＋ NaNO2 ＋ 5H2O → 6Fe(OH)3↓＋ NaOH ＋ NH3↑
催化剂
煮分解，使其中的氮转化为氨，与H2SO4结合成(NH4)2SO4。
一、土壤氮的测定
（二）TN的测定
A).半微量开氏法(H2SO4—混合盐消煮)：国标法 操作过程
目风干样 0.51.0 g .85 g 称样 100 湿润土样 加几滴水 加混合催化剂加入混合催化剂 1 于开氏瓶或消化管中 ml ,在 600 1000W电炉上加热微沸或消化 器 加浓H 2 SO4 5 消化 盖上小漏斗 冷却 转移 摇匀 呈淡蓝色后再消煮 30 60 min 共需11.5 h 20 ml 水 用 定容(待测液) 转入 50 ml 容量瓶
土壤中氮素转化过程
土壤中氮素转化过程一、引言土壤是生态系统中不可或缺的组成部分，其中氮素是植物生长的重要营养元素。
土壤中氮素的转化过程对于植物生长和环境保护都有着重要的意义。
本文将介绍土壤中氮素的转化过程，包括氮素的来源、转化类型及影响因素等内容。
二、氮素来源1. 大气沉降：大气中含有大量的氨、硝酸和亚硝酸等形式的氮，这些化合物通过降水或干沉降进入土壤。
2. 水体输入：水体中含有大量的溶解性无机氮，如亚硝酸盐、硝酸盐等，这些溶解性无机氮进入土壤后被微生物利用。
3. 土壤内源：土壤微生物通过分解有机质产生的尿素、蛋白质等产物也可以成为土壤内源性氮源。
三、氮素转化类型1. 氨化作用：在缺氧条件下，一些细菌可以将有机质分解产生出来的胺基团还原为NH4+离子，这个过程就是氨化作用。
2. 硝化作用：在氧气充足的条件下，一些细菌可以将NH4+离子氧化成NO2-、NO3-离子，这个过程就是硝化作用。
3. 反硝化作用：在缺氧条件下，一些细菌可以利用土壤中的NO3-和NO2-离子还原为N2O和N2等气体，这个过程就是反硝化作用。
4. 氮固定作用：一些微生物可以将大气中的N2分子转化为NH4+或者其他有机氮形式，这个过程就是氮固定作用。
四、影响因素1. 温度：土壤中微生物的活性与温度密切相关，适宜的温度能够促进微生物代谢活动，从而促进转化过程。
2. 水分：水分对于土壤中微生物代谢活动具有重要影响。
适宜的水分能够提供充足的水分环境，从而促进转化过程。
3. 土壤pH值：不同类型的细菌对于不同pH值具有不同的适应性。
土壤pH值对于细菌群落结构和数量都有着重要的影响。
4. 有机质含量：土壤中的有机质含量可以提供细菌生长所需的营养物质，从而促进转化过程。
五、结论土壤中氮素转化过程是一个复杂的生态系统过程，其中包括氮素来源、转化类型及影响因素等内容。
了解这些内容可以更好地理解土壤中氮素的转化过程，为合理利用土壤资源和环境保护提供科学依据。
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。
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。
土壤中的氮
NH4＋，
5％以上，非交换性
＋在氮素肥力中的作用愈来愈受到重视（Mengel,1985)。
土壤中的有机态氮大部分是与无机矿物结合在一起的。迄
6N的盐酸水解，继而分析水解液中的
6－1）。土壤中
6－1酸解条件下土壤有机氮的分级
（Stevenson,1982)
N0)有很好的相关性。在国内普遍采
1987）用碱性高锰酸
土壤中加入20毫克NH4＋－N。
土壤中无机氮的生物固定和有机氮的矿化作用，是相反的
对提高土壤肥力也是不能忽视的。因此必须根据实践
C／N比
30和1.2～1.3％（Jenkinson,1984)。C/N比小于
或N％大于1.2～1.3，则表现
即使不是有机物二是化肥氮，一旦施入土壤后也有相当一
在考虑硝态氮含量时，务必注意其他的影响因子，即雨量、
1.4米
Herron等，1968）。但是
30厘米）的硝态氮数量与剖
180厘米深处的硝态氮量
、测定土壤有机氮矿化的培养法
如果不同土壤间其矿化有机氮差异很大，则测定残留无机
1）短期培养法。
短期培养有好气培养与嫌气培养两种：
用磷酸－硼砂的
缓冲液蒸馏的氮 5～10
量减氨态氮
用茚三酮－NH3法
分析酸解液而得到的氮 30～45
酸解性总氮减去氨态氮、
氨基糖氮和氨基酸态氮 10～20
后的量
气温高、土壤NO3－浓度
由于水稻田中，硝酸盐容易进行反硝化作用导致氮的损失，
据Broadlent和Clack（1965）估计，土壤中无机氮由10～
％由反硝化作用而损失。
氮在土壤中的工作原理
氮在土壤中的工作原理氮是植物生长所需的关键营养元素之一。
它在土壤中的循环和利用过程被称为氮循环。
了解氮在土壤中的工作原理对于优化土壤肥力和作物生长至关重要。
本文将探讨氮在土壤中的循环过程、转化形式以及作用方式。
一、氮循环的重要性氮是构成植物蛋白质和核酸的主要元素，对于植物的正常生长和发育至关重要。
然而，空气中的氮气并不能被植物直接利用。
因此，土壤中的氮循环是将氮转化为植物可利用形式的关键过程。
二、氮循环的过程氮循环通常包括以下几个过程：氨化、硝化、固氮、脱氮和硝酸盐还原。
1. 氨化：氨化是将有机氮转化为氨的过程，主要由微生物在有氧或缺氧条件下完成。
这一过程通常发生在土壤中的有机物逐渐分解的过程中，例如动物排泄物和植物残体。
2. 硝化：硝化是将氨氧化为亚硝化物、硝化物的过程。
亚硝化细菌将氨氧化为亚硝化物，而硝化细菌将亚硝化物进一步氧化为硝化物。
硝化过程主要在土壤中的氧气充足时发生。
3. 固氮：固氮是将大气中的氮转化为植物可利用形式的过程。
这一过程主要由土壤中的一些固氮菌完成。
这些固氮菌与根瘤菌相结合，形成共生关系。
根瘤菌能够将氮气固定为氨，而固氮菌则将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。
4. 脱氮：脱氮是将氮气从土壤中释放到大气中的过程。
这一过程通常发生在土壤中的缺氧环境下，由一些脱氮细菌完成。
5. 硝酸盐还原：硝酸盐还原是将硝酸盐还原为亚硝酸盐和氨的过程。
亚硝酸盐还原菌能够通过还原硝酸盐来产生氨，为植物提供直接的氮源。
三、氮在土壤中的作用方式氮对植物的生长和发育具有重要的影响。
它主要通过如下几种方式发挥作用：1. 构建蛋白质和核酸：氮是蛋白质和核酸的重要组成元素，通过供应植物蛋白质和核酸的合成的原料，促进植物的生长和发育。
2. 影响植物的叶绿素含量：叶绿素是植物进行光合作用的重要色素，是植物吸收太阳能的关键物质。
充足的氮供应可以提高植物叶绿素的合成，增强光合作用效率。
3. 调节植物的代谢和生长：氮参与植物代谢过程中的多个关键环节，对植物生长和发育起到调节作用。
土壤氮素转化.ppt.ppt
3．交通通讯变化的影响 (1)新式交通促进了经济发展，改变了人们的通讯手段和 ，出行 方式转变了人们的思想观念。
(2)交通近代化使中国同世界的联系大大增强，使异地传输更为便 捷。
(3)促进了中国的经济与社会发展，也使人们的生活 多。姿多彩
解析：从图片中可以了解到各国举的灯笼是火车形状， 20世纪初的这一幅漫画正反映了帝国主义掠夺中国铁路 权益。B项说法错误，C项不能反映漫画的主题，D项时 间上不一致。 答案：A
[典题例析] [例2] (2010·福建高考)上海是近代中国茶叶的一个外销
中心。1884年，福建茶叶市场出现了茶叶收购价格与上海
筹办航空事宜
处
三、从驿传到邮政 1．邮政 (1)初办邮政： 1896年成立“大清邮政局”，此后又设 ， 邮传邮正传式部脱离海关。 (2)进一步发展：1913年，北洋政府宣布裁撤全部驿站； 1920年，中国首次参加 万国。邮联大会
2．电讯 (1)开端：1877年，福建巡抚在 架台设湾第一条电报线，成为中国自 办电报的开端。
1．李鸿章1872年在上海创办轮船招商局，“前10年盈和，成
为长江上重要商局，招商局和英商太古、怡和三家呈鼎立
之势”。这说明该企业的创办
()
A．打破了外商对中国航运业的垄断
B．阻止了外国对中国的经济侵略
C．标志着中国近代化的起步
D．使李鸿章转变为民族资本家
解析：李鸿章是地主阶级的代表，并未转化为民族资本家； 洋务运动标志着中国近代化的开端，但不是具体以某个企业 的创办为标志；洋务运动中民用企业的创办在一定程度上抵 制了列强的经济侵略，但是并未能阻止其侵略。故B、C、D 三项表述都有错误。 答案：A
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硝态氮(NO3-) 与铵态氮(NH4+)
土壤中氮的转化过程
农业中氮的3个主要来源是尿素、铵态氮和硝态氮。
铵转化成硝态氮的生物氧化过程一般称为硝化作用。
此过程由自养型好气性细菌引起，如图中所示。
在淹水土壤中，铵的氧化会受到抑制。
尿素在尿酶的作用下或化学水解成氨和二氧化碳。
在氨化过程中，氨被铵氧化菌转化成铵，接下来，铵被硝化菌转化成硝酸盐（硝化作用）。
氮的转化率取决于一些条件---当前土壤中存在的硝化细菌。
在以下条件下，NH4+ 向NO3的转换才能顺利进行:
- 有硝化菌存在。
- 土壤温度> 20 °C
- 土壤的pH 值在5,5 - 7,5之间
- 土壤中有足够的水分和氧气
若土壤出现以下一个或多个情况时，氮的转化受限制或完全停止，可能会造成铵在土壤中的积累( Mengel and Kirkby, 1987)：
- 低pH值大大的抑制了微生物对铵离子的氧化。
- 缺氧（比如，淹水土壤）
- 缺少有机质（它是细菌的碳来源）
- 土壤干燥
- 土壤温度低引起土壤的微生物的活性降低，从而抑制硝化。
- 在26 °C是硝化作用最佳温度，而铵化的最佳温度高达50
°C。
所以，在热带的土壤中，即使在中性pH的条件下，由于硝化率低，也会导致铵的聚积。
[imagesizer path="images/pna/pna4_4" images="4_4_ch.gif" mode="0" bgcolor="#ffffff" width="480" height="250" alt="土壤中氮转化的过程" title="土壤中氮转化的过程"]
图 1. 土壤中氮转化的过程 (
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含硝态氮的肥料较之含铵肥料的优点
硝态氮是作物最佳氮源：
- 不挥发性：与铵不同，硝态氮不挥发，所以不要求必需土施，还可以用作追肥和叶面施肥，便于操作。
- 在土壤中可移动-直接被植物吸收，效率最高。
- 硝态氮协同促进阳离子的吸收，如钾、钙、镁。
而铵与这些离子竞争吸收位点。
- 硝态氮可以被植物立即吸收，而不需要任何的转化，而尿素和铵在被植物吸收之前都要经过转化。
- 施用硝态-氮肥，不会导致土壤酸化。
- 硝态氮限制对有害物的大量吸收，比如氯化物。
- 硝态氮转化成氨基酸的过程在叶片上发生，以太阳能为能源，是个节能过程。
铵必须在根部被转化成有机氮化合物。
这一过程需要消耗碳水化合物，会影响植物的其它生理过程，如植株生长和果实充实。
Legaz et al (1996)明确阐述硝态氮的吸收效率比铵态氮吸收率更高。
为期6个月对柑橘的养分吸收测定中，将不同肥料（硝酸钾，硫酸铵）施用于沙土和壤土内，结果发现柑橘吸收硝态氮的效率(同位素
N-15标记法)最高。
在沙土条件下，植株对氮的吸收率差别非常大，施用硝酸钾时，氮的吸收率为60%，而施用硫酸铵时，氮的吸收率只有40%。
土壤中硝态氮/铵态氮的最佳比例
Knight et al
(2000)发现，土壤中的硝态氮比铵态氮更有益于马铃薯的产量和多数品质特性，从而带给种植者更高的经济回报。
该项研究在南非西开普省三得韦德进行，那里的土壤pH值低，粘粒和有机质含量低，不利于硝化。
试验比较了三个水平的铵态氮/硝态氮比例，即80:20，50:50，
20:80。
收益最好的是，施用80%的硝态氮和20%的铵态氮。
在已发表的关于硝态氮和铵态氮的不同施用比例的文章中，涉及到提高生产能力方面在许多农作物上都得出了同样的结论。
(意大利黑麦草 – Cunningham, 1963; 柑橘 - Van der Merwe, 1953;番茄 - Kafkafi et al, 1971)
水培条件下硝态氮/铵态氮的最佳比例
在水培条件下，无土栽培标准营养液中添加的铵态氮是氮总量的5%到 10
%，较少超过15%。
比如在玫瑰的营养生长阶段，添加量是25%。
而在瓜类的果实发育阶段为0%。
增加按根离子的施用量仅用于调整与作物生长相关的根际PH环境。
铵根阳离子的吸收活跃和硝酸根阴离子的吸收降低，使得铵离子的吸收增加，降低土壤根际的pH值。
植物吸收铵（NH4+）时，为了保持植物体内的电子平衡，会释放H
+
，从而使土壤中pH值降低。
对所有的植物来说，培养液的最佳pH值的范围在5-6之间(Sonneveld and Voogt, 2009)。
在培养基体系中添加的铵会成为硝态氮的替代物，由于离子的拮抗作用，铵离子会减少其它阳离子如钾离子、钙离子、和镁离子的吸收。
此效应的大小取决于各种因素如农作物、生长条件和对营养物离子平衡的调整。
所以，对于钙缺乏敏感的作物，一定要慎重使用铵。
尤其是当这些作物生长的气候状况不利于钙向果实的转运时。
如番茄和甜椒在干热的环境下生长就是很好的例子。
这两种作物都很容易出现由果实缺钙引起的脐腐病，在干热的环境更加多发。
在这种条件下，每次减少钙的吸收都会很危险，所以，要慎重使用铵(Sonneveld and Voogt, 2009)。
参考文献：
Cunningham, R.K. 1963.《植物营养中阳离子和阴离子的关系》。
Rothamstead Exp. Sta., 1962报告, 第65页。
Kafkafi, U., I. Walerstein and S. Friegenbaum. 1971.
《沙地栽培时，硝酸钾和硝酸铵对番茄的生长、阳离子的吸收和水分的需求的影响》。
以色列，J . Agr. Res. 21:13-20.
Knight, F.H., P.P. Brink, N.J.J. Combrink and C.J. van der Walt. 2000.
《不同氮源对西开普省马铃薯产量和品质的影响》。
FSSA Journal 2000, 第157-158页。
Legaz Paredes F., B. Martín Olmo, M.D. Serna Guirao and N. Muñoz Enrique. 1996.
《动态营养素和柑橘施肥技术改良》。
巴伦西亚诺农业调查研究所 (IVIA)。
第233-239页。
Mengel K. and E.A. Kirkby. 1987. 《植物营养原理》。
IPI, Bern. 第687页。
Sonneveld, C. and W. Voogt. 2009. 《温室作物的营养》。
Springer Dordrecht Heidelberg London New York. 第431 页。
Van der Merwe, A.J. 1953. 《硝态氮和铵态氮对柑橘的营养作用》. S. Afr. Dep. Agric. Sci. Bull. 299, 第158页。