土壤氮素转化
土壤氮素循环
[1]王晓蓉•环境化学•南京大学出版社,2005.氮的基态电子构型为 1s 22s 22p 3，有5个价电子，氧化态从一3到+ 5。
氮在地壳中的百分含量为0.0046%,大部分以氮分子的形式存在于大气中。
已知氮有 7种同位素，质量数 12- 18。
天然存在的稳定同位素有 14N 和15N ，丰度比为273:1。
其它五种均为放射性同位素，寿命最长 的13N 半衰期近10min 。
土壤氮素含量与分布自然土壤中氮素的含量分布有明显的地带性，与自然条件特别是气候条件相关。
耕地土壤 的氮素含量受人为因素的强烈影响。
土壤中氮的含量范围为： 0.02-0.5%,表层土壤和心、底土的含量相差很大。
一般耕地土壤有机质和氮素含量自亚表层以下锐减。
土壤氮含量在剖面中分布状况各异，主要与有机质的分布有关。
影响进入土壤的有机质的 数量和有机质分解的因素，包括水热条件、土壤质地等，都对土壤有机质和氮素含量产生显著 影响。
例在太湖平原，黏壤质中性潴育性水稻土的有机质和氮素含量分别为 25.8g/kg 和1.59g/kg , 而质地较轻粗的石灰性的潴育性水稻土仅分别为 19.2g/kg 和1.16g/kg 。
氮素，作为植物矿物质营养之首：作物中积累的氮素约有 50%系来自土壤，个别土壤上该 值超过70%。
分子氮分子氮不活泼，室温下仅能与型反应如下：N 2+ 3H 2 T 2NH 3N 2+ 02 T 2NON 2 + 3Mg T Mg 3N 2N 2 + CaC 2 T C + CaCN 2土壤中存在的氮的形态：无机态氮土壤中的无机态氮占的比例虽小，去卩是植物氮营养的直接形态，意义特别重要。
分子态埶 （大"于）无机态氮（土壤于）Li 反应，生成Li 3N 。
提高温度，加催化剂后，分子氮的典殆用目前我国氮肥施用也以无机态氮为主。
无机态氮包括固定态铵、交换性铵（包括土壤溶液中铵）硝态氮、亚硝态氮、氮氧化物和氮气，在土壤中占全氮的比例变幅较大，一般在2－ 8％。
新兴有机污染物DEHP(邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯)对土壤氮转化与氮气体排放的影响
新兴有机污染物DEHP（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯）对土壤氮转化与氮气体排放的影响新兴有机污染物DEHP（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯）对土壤氮转化与氮气体排放的影响地球上的环境问题日益突出，其中土壤污染问题备受关注。
新兴有机污染物DEHP（邻苯二甲酸二（2-乙基己）酯）是近年来受到广泛关注的土壤污染物之一。
DEHP广泛存在于塑料制品、胶粘剂和涂料等工业产品中，由于其广泛应用和强大的稳定性，DEHP被释放到环境中的机会也越来越多。
本文将探讨DEHP对土壤氮转化与氮气体排放的影响。
首先，DEHP的存在对土壤氮转化过程会产生直接的负面影响。
氨化反应是一种重要的土壤氮转化过程，DEHP的存在会抑制氨化菌的活性，从而降低土壤中氨化的速率。
氨化是氮循环中的重要环节，如果土壤中的氨化速率降低，将直接影响土壤氮素的有效利用程度，从而导致土壤的肥力下降。
其次，DEHP还会引起土壤中硝化和反硝化过程的紊乱。
硝化是一种将氨态氮转化为硝酸盐态氮的过程，而反硝化则是将硝酸盐态氮还原为氮气的过程。
这两个过程的平衡对土壤中氮素的有效利用和循环至关重要。
研究表明，DEHP的存在会抑制硝化菌和反硝化菌的活性，从而干扰硝化和反硝化过程的平衡，导致土壤中硝酸盐态氮的积累和氮气排放的减少。
除了直接影响土壤氮转化过程外，DEHP还对土壤中微生物群落结构和功能产生间接影响。
微生物在土壤中起着至关重要的作用，参与着土壤的养分循环和有机物分解过程。
研究发现，DEHP的存在会改变土壤中微生物群落的组成和丰度，从而影响土壤中有机物的降解和氮转化过程。
特别是对于一些氮固定菌和脱氮菌，DEHP的存在会抑制其生物活性，导致土壤中有机氮和无机氮的积累。
最后，由于DEHP的存在对土壤氮转化与氮气体排放产生的负面影响，可能给环境和生态系统带来严重的问题。
氮气排放是导致大气中氮氧化物积累的重要原因之一，而氮氧化物的积累则会导致大气污染和酸雨的产生。
此外，土壤中氮素的缺乏也会影响植物的生长和发育，进而影响整个生态系统的稳定性。
坡地土壤侵蚀与氮素迁移转化规律研究
侵蚀 区生 态 环境 恶化 。 自坡 耕 地土 壤养 分流 失受 到广
泛关 注 以来 ， 国内外 学者对 坡 面降雨 人 渗 、 产 流 和土壤
侵蚀 泥沙 与 坡面养 分 流失 之 间的相互 关 系进 行 了大量
研究 ， 尤 其是 运用 数 学 模 型 ， 从 土 壤 侵蚀 、 土 壤 氮素 流
素按 流失 方式 可分 为侵 蚀泥 沙 和径流 携带 。前 者养 分
多 为可矿 化 的养分 ， 而 后者 主要 是可 溶性 养分 ， 二者因 地表 状况 的不 同 而在 坡 面 养 分 流 失 中所 起 的作 用 不
同 。如黄 丽 等认为 三峡 库 区紫 色土坡 地土 壤养 分 主要
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ９—２１
基金项 目： 国家 科技 重 大 专 项 专 题 “ 水库 型 流 域 水 质 安 全 面 源 污 染 特 征 分 析 ” （ ２ ０ １ ２ Ｚ Ｘ ０ ７ ５ ０ ３—０ ０ ２— ０ ３ ） ； 国 家 自然科 学 基 金 资
助 项 目“ 紫 色土 坡 耕 地 壤 中流 养分 输 出机 制 及 模 型研 究 ” （ ４ ０ ９ ０ １ １ ３ ５ ） 作者简介 ： 钱 峰 ， 男， 硕 士研 究 生 ， 主要 从 事 土壤 侵 蚀 与 养 分 流 失 方 面的 研 究 。Ｅ— ｍａ ｉ ｌ ： ｑ ｉ ａ ｎ ｆ ｅ ｎ ｇ ＠ｗ ｈ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｅ ｎ
坡 地 土壤 侵 蚀 与氮 素迁 移 转 化规 律 研究
钱 峰 ， 丁 文 峰， 刘 静 君
（ 长 江 科 学 院 水 土 保 持 研 究所 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ １ ０ ）
摘 要： 研 究坡 地 土壤 氮 素 迁 移 转化 的 过 程 具 有 重 要 的 科 学理 论 意 义 和 工 程 应 用 价 值 。 结合 目前 国 内外研 究 现
土壤中氮、硫、磷的循环与环境质量
①Ca-P（钙磷），以磷灰石为主
氟磷灰石Ca5(PO4)3F 氢氧磷灰石Ca5(PO4)3OH 磷酸八钙Ca8H2(PO4)6 磷酸三钙Ca3(PO4)2 磷酸二钙CaHPO4 溶解度随pH降低而增大。
溶度积＝10-120.9 溶度积＝ 10-113.7 溶度积＝ 10-46.9 溶度积＝ 10-26.0 溶度积＝ 10-6.56
（1）植素类——植酸与钙、镁等离子结合而成。 （2）核酸类——含磷、氮的复杂有机化合物。 （3）磷脂类——醇、醚溶性的有机磷化合物。
• 2.无机磷：50~90％，PO43-
少量溶解、大都以吸附态和固体矿物态 存在
3种相互平衡的形态
溶解
吸附
矿物态
水溶态
吸附态
沉淀
解吸
(1)水溶态磷—土壤溶液中的磷
H2PO4-、HPO42-、PO43-，其相对浓度（比例）随溶液pH 而变化。
②Fe-P（铁磷） 以粉红磷铁矿FePO4·2H2O为代表，溶度积＝10-34.9。
③Al-P（铝磷） 以磷铝石AlPO4·2H2O为代表，溶度积＝10-30.5。 Fe-P和Al-P的溶解度随pH升高而增大。
④O-P（闭蓄态磷） 氧化铁胶膜包被的磷酸盐，无效磷。当Fe2O3胶膜还
原溶解后，磷被释放。
RCH2COOH + NH3 + E
酶
条件：
① 真菌、细菌、放线菌等；
② 在通气良好； ③对低温特别敏感；
④ 水分60~70%； ⑤ pH值要求在4.8~5.2
⑥C/N比适当。
2．氨的硝化过程
氨、胺、酰胺 （1）亚硝化作用
硝态氮化合物
亚硝化微生物
2HN4 + 3O2
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
尿素在土壤中的转化过程
尿素在土壤中的转化过程
尿素在土壤中的转化过程可以分为两个主要阶段：
1. 水解：尿素首先会被土壤中的酶类水解成氨和二氧化碳。
这个过程由一种酶类叫尿素酶（urease）催化。
水解反应的化学方程式为：(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2
2. 氨化：水解产生的氨会进一步被土壤中的其他微生物转化为氨态氮（NH4+）。
这个过程叫做氨化反应，主要由硝化细菌完成。
氨化过程的化学方程式为：NH3 + H2O → NH4+
需要注意的是，尿素转化过程中产生的氨气很容易挥发散失，这会导致氮素的损失，降低肥料的利用效率。
因此，在施用尿素肥料时，需要注意减少氨气的挥发，例如尽量选择有机肥料掩埋尿素，或者通过表面覆盖物、冲洗等手段减少挥发。
15N同位素稀释法测定土壤氮素总转化速率研究进展
或 Ｎ ３Ｎ 的含量变化只能反映所有输入和所有输 出 Ｏ＂ － 生 Ｎ 的气态损 失，如氨挥发和反硝化气体产物 的损
项 的总 速 率 的相 对 大小 ，不 能反 映 每 一输 入 或 输 出项 反 硝 化速 率 ，不 能计 算 出总 有机 Ｎ 矿 化 、总 硝化 和 总 速 率 。当硝 化作 用 速率 与 Ｎ ３Ｎ 的 生物 同化速 率 相 Ｊ Ｏ＂ － 等 时 ， 壤 中 Ｎ ３Ｎ 含 量 保持 常 数 ， 硝 化速 率 为 ０ 土 Ｏ－ 净 ， 但这 不 等 于土 壤 未进 行 硝化 作 用 和 Ｎ ３Ｎ 的 同化 作 Ｏ＂ － 失 。 果标 记 Ｎ ４－ 库 （ １ ， 定 口为 Ｎ ＮＩ 如 Ｈ＋ Ｎ 图 ）假 ． Ｌ ｑＱ ， ／ ） ｆ为 时 间 ， 于非 稳 定状 态 （ ： 入速 率 不 对 即 输 的丰度 ，但 不改 变 Ｎ 库 的 ５ 数量 （ ） Ｌ Ｎ Ｉ － Ｎ 口 ；同时 ， ＮＨ 库 中 Ｎ 和 Ｈ 按 比例被 硝 化 ， Ｎ ＋ 库 ４Ｎ ． Ｎ Ｈ４Ｎ －
中 Ｎ 总量减少，即 值变小 ，但 Ｎ ｌ ｉ 输 出本身 ４
Ｈ ． ５ Ｎ量 （） ｑ 随着硝化 用 。可见，即使对于 Ｎ ４ Ｎ 和 Ｎ ３Ｎ，直接测定其 并不降低 Ｎ ４ Ｎ库中 Ｎ 丰度 。 Ｈ＋ － Ｏ－
土 壤 （ｏｌ， ０ ９４ （）１５ １１ห้องสมุดไป่ตู้Ｓ ｉ）２ ０， １２： ６－ ７ ｓ
５ 同位 素稀 释法 测定 土壤 氮素 总转 化速率 研究 进 展① Ｎ
程 谊 ， 蔡 祖 聪 ， 张 金波
２００ ） １０ ８ （ 壤与 农 业 可持 续 发 展 国家 重 点实 验 室 （ 国科 学 院南 京 土壤 研 究 所 ） 土 中 ，南 京
摘
要 ： 同位 素 稀释 法 是 测 定土 壤 中 Ｎ 素 总转 化 速 率最 重 要 的方 法 之 一 。 自从 上世 纪 ５ Ｏ年代 Ｋｒｈ ｍ 和 Ｂａ ｈ ｌｍｅ ｉ ａ ｋ ｒ ｏｏ ｗ ｔ
影响黑土氮素转化主要因素的探讨
素流失研究方面具有重要意义 （ 中建， 廖 黎理 ，０７ 。 ２０ ）
１２ 土壤温度 ． ．
土壤温度是影响总氮矿化的最重要的环境因子， 对氮矿 化速
文献标识 码： Ａ
影响黑土氮素转化 主要 因素 的探讨
王立民 １ 王宏燕 ｔ赵 伟 ，韩晓盈 ３ 于洪艳 ２ ， ， ， ， ，
（． １东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 １０３ ；． ５００２黑龙江省科学院 自然与生态研究所 ；． ３ 黑龙江 省环境科学研究院；． ４吉林科技学院）
摘要 ： 对 日 针 趋严 重的黑土退化 问题 ， 黑土 区生 态系统氮的输 出、 根据 输入情 况 ， 经简单分析确定 ， 影响黑土 的氮素转化的主要 因素是
的 ８％ 黑上 田间持水量 ２￣ ３％ 由土体上部 向下逐渐变小， ５。 ６ ５， 耕
层中腐殖质含量高， 结构疏松 ， 容重值较低 。土 壤中氮的总量是
相当可观的， 在植物生长所必须 的元 素中， 占有无可非议的重 氮
率有很强的控制作用，且呈正相关 ， 同时土壤温度的升高促进 了
氨化 细菌的生长 繁殖 ， 而土壤 氨化细 菌可产生氨化 作用， 以 所
ｂ ｃｅ ａ ｄｖ ｒｉ ｃ ｔ ｎ Ｏｌ ｈ ｔ ｇ ｎ ｔ ｎ ｉ ｏ ｓａ ｄ ｓ ｆ ｅ ｚ ｍｅｔａ ｓｏ ｍａ ｏ ｎ ｈ ｎ ｔ ｎ ｌｉ ｔｎ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｇ ｎ ｔａ ｓｔ Ｉ ａ ｔｒ ｉｅ ｓｆ ａ ｏ ｌ ｔ ｅ ｎ ｒ ｅ ａ ｓ ｉｎ ｎ ｏ ｎ ｙ ｒ ｎ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｃ ｏ ａ ｅ ｓｔ ｏ ｒ ｅ ｒ ｎ ｉ Ｏ１ ｉ ｉ ｉ ｉ ｏ ｒ ｔ ｔ ｉ ｕ ｉ ｎ ｙ ｈ ｉ ｏ ｉ ８．
土壤中转氨酶的作用
土壤中转氨酶的作用土壤中的转氨酶是一类重要的酶类，它在土壤生态系统中发挥着重要的作用。
转氨酶主要参与氮元素的转化和循环过程，对土壤中的氮素供应和利用具有重要影响。
本文将从转氨酶的定义、分类、作用机制和调控等方面进行探讨。
一、转氨酶的定义和分类转氨酶是一类催化氨基酸转氨反应的酶，能够将氨基酸中的氨基转移到另一种有机酸上，生成新的氨基酸和有机酸。
根据其催化的底物和产物的不同，转氨酶可分为多种类型，如谷氨酸转氨酶、丙氨酸转氨酶、天门冬氨酸转氨酶等。
二、转氨酶在土壤中的作用1. 氮素转化：土壤中的有机氮主要以蛋白质和氨基酸的形式存在，转氨酶能够将氨基酸转化为其他有机酸，进而参与土壤中的氮素转化过程。
例如，谷氨酸转氨酶催化谷氨酸和α-酮戊二酸之间的转化，参与氮的转化和氨基酸的代谢。
2. 氮素循环：土壤中的氮元素存在着多种形式，包括无机态氮和有机态氮。
转氨酶在氮素循环中扮演着重要角色，能够催化氨基酸的转化，将有机氮释放为无机氮。
这些无机氮化合物可以通过硝化作用、反硝化作用和氮固定作用等过程，进一步影响土壤氮素的供应和利用。
三、转氨酶的作用机制转氨酶主要通过氨基酸的氨基与α-酮酸的羰基之间的转移反应来催化氨基酸的转化。
转氨酶的催化过程主要分为两步：第一步是底物与酶结合形成酶底物复合物，底物的氨基通过共价键与酶上的辅基结合，形成稳定的中间体；第二步是底物与酶底物复合物之间的转移反应，氨基从底物转移到另一种有机酸上，生成新的氨基酸和有机酸。
四、转氨酶的调控转氨酶的活性受到多种因素的调控，如温度、pH值、底物浓度、酶底物比例等。
适宜的温度和pH值有利于转氨酶的活性，但过高或过低的温度和pH值会抑制酶的催化活性。
底物浓度和酶底物比例的变化也会影响转氨酶的催化效率。
总结：土壤中的转氨酶是一类重要的酶类，它参与氮元素的转化和循环过程，对土壤中的氮素供应和利用具有重要影响。
转氨酶通过催化氨基酸的转化，将有机氮释放为无机氮，进而影响土壤氮素的转化和循环。