氮在土壤中的工作原理
微生物在环境物质循环和污染物转化中的作用—氮循环
自然界中的氮素循环的原理
于是整个氮素循环完成，氮素循环包括固氮作用、氨化 作用、硝化作用和反硝化作用。
自然界中的氮素循环的原理
微生物
有机氮
无机氮 微生物 无机氮
植物及微生物的固定
微生物
微生物 无机氮
微生物 氮气
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自然界中的氮素循环的原理
理解了自然界氮素循环的原理，将为我们在今后学习含 氮污染物的生物降解奠定基础。
生物固氮
生物固氮是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催 化而还原成氨的过程。
生物界只有原核微生物才具有固氮能力。 每年生物固氮的总量占地球上固氮总量的90%左右。
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2. 氨化作用
有机态N被微生物降解形成NH3的过程。
蛋白酶 蛋白质 水解 肽
肽酶 水解
氨基酸 降解 NH3
尿酶
CO(NH2)2+2H2O
(NH4)2CO3
氧化、水解、 还原脱氨基作用
2NH3+CO2+H2O 15
含氮有机物主要有：蛋白质、尿素、尿酸、核酸、几丁质、 氨基酸、胆碱等。
常将有机N转化成氨态和硝态氮的过程统称为矿化作用。 氨化菌主要有：芽孢杆菌、梭菌、色杆菌、变形杆菌、假单
胞菌、放线菌以及曲霉、青霉、毛霉、根霉等。
地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、大气固氮和工业 固氮。
在20世纪以前，土壤中的氮都是在自然氮循环过程中来自大 气。大气中含氮78%，主要通过生物固氮和大气放电固氮进 入土壤。
闪电等高空瞬间放电产生高能，使空气中的氮与水中的氢结 合，形成氨和硝酸。
工业固氮(化学法) 是在高温、高压条件下把氮气转变为氨。 13
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3. 硝化作用
土壤或水体中的氨态氮，在有氧条件下，经自养细菌的 氧化成为硝酸态氮的作用。
氨态氮原理
氨态氮原理一、引言氮是生物体中必需的元素之一，它在生命活动中起着重要的作用。
气态氮占空气中78%，但是植物和动物无法利用气态氮，因此需要将其转化为可被利用的形式。
而氨态氮则是植物所需的主要形式之一。
本文将详细介绍氨态氮的原理。
二、什么是氨态氮1. 氨态氮定义在土壤中，大多数的无机氮都以离子形式存在，其中最重要的就是NH4+，即铵离子。
NH4+被称为“氨态氮”，它是植物所需的主要形式之一。
2. 氨态氮的来源（1）有机肥料：当有机肥料在土壤中分解时，其中含有的蛋白质、尿素等会被微生物分解成NH4+。
（2）化肥：如尿素、硝酸铵等。
（3）大气沉降：空气中含有少量NH3和NOx，经过降雨后会沉降到土壤中。
三、土壤中NH4+生成原理1. 微生物作用微生物在土壤中扮演着重要的角色，它们通过分解有机质和其他无机物质来产生NH4+。
微生物主要分为两类：硝化菌和还原菌。
（1）硝化菌：将NH4+氧化成NO2-或NO3-。
这个过程被称为硝化作用。
（2）还原菌：将NO3-还原成NH4+。
这个过程被称为反硝化作用。
2. 水解作用水解是指水分子参与到某些化学反应中，使得反应发生或加速。
在土壤中，尿素、蛋白质等有机物质在水的存在下会发生水解反应，生成NH4+。
四、植物吸收氨态氮的原理1. 氨态氮吸收方式植物通过根系吸收氨态氮。
NH4+离子可以通过根毛进入植物体内。
2. 氨态氮对植物的影响（1）促进植物生长：适量的NH4+可以促进植物的生长。
（2）影响土壤pH值：当土壤中NH4+浓度较高时，会使得土壤变得更加酸性。
（3）对其他营养元素的吸收产生竞争作用：当土壤中NH4+浓度较高时，会抑制植物对其他营养元素的吸收，如钾、镁等。
五、氨态氮的转化1. 氨态氮转化为硝态氮（1）硝化作用：由硝化细菌完成，将NH4+氧化成NO2-和NO3-。
（2）植物吸收：植物可以通过根系吸收NO3-。
2. 硝态氮还原为氨态氮（1）反硝化作用：由反硝化细菌完成，将NO3-还原成NH4+。
土壤全氮含量的测定
土壤全氮含量的测定一、引言土壤是植物生长的重要基础，而土壤中的氮元素是植物生长所必需的营养元素之一。
因此，了解土壤中氮元素的含量对于农业生产和环境保护具有重要意义。
本文将介绍土壤全氮含量的测定方法。
二、测定方法1. 硫酸铵钾法硫酸铵钾法是目前应用最广泛的土壤全氮含量测定方法之一。
其主要原理是利用硫酸铵钾溶液将土壤中的有机氮转化为无机氮，然后通过滴定法测定无机氮含量，从而计算出土壤全氮含量。
2. 堆肥法堆肥法是一种简便易行的土壤全氮含量测定方法。
其主要原理是将待测样品与堆肥混合后在恒温条件下进行培养，待堆肥发酵结束后，通过分析堆肥中残留的总氮量来计算出样品中总氮的含量。
3. 燃烧-尿素法燃烧-尿素法是一种快速准确的土壤全氮含量测定方法。
其主要原理是将待测样品进行燃烧，将有机氮转化为无机氮，然后通过添加尿素使无机氮转化为氨基态氮，最后通过滴定法测定氨基态氮的含量，从而计算出土壤全氮含量。
三、实验步骤1. 硫酸铵钾法（1）取一定量的土壤样品，加入硫酸铵钾溶液中。
（2）在摇床上振荡混合样品和硫酸铵钾溶液。
（3）过滤样品，并将滤液收集于容器中。
（4）取一定量的滤液，加入碱性溶液中。
（5）用盐酸进行滴定，并记录所需的盐酸体积。
（6）根据盐酸体积计算出土壤全氮含量。
2. 堆肥法（1）取一定量的待测样品和堆肥混合均匀后放入培养器中。
（2）在恒温条件下进行培养，待堆肥发酵结束后取出并干燥。
（3）将堆肥样品粉碎并过筛，取一定量的样品加入硫酸钾溶液中。
（4）用盐酸进行滴定，并记录所需的盐酸体积。
（5）根据盐酸体积计算出样品中总氮的含量。
3. 燃烧-尿素法（1）取一定量的土壤样品，加入燃烧舟中。
（2）将舟放入燃烧炉中进行燃烧，将有机氮转化为无机氮。
（3）取出舟并将残留物加入尿素溶液中。
（4）用盐酸进行滴定，并记录所需的盐酸体积。
（5）根据盐酸体积计算出土壤全氮含量。
四、实验注意事项1. 实验操作应严格按照实验步骤进行，避免人为误差对实验结果产生影响。
氮元素对土壤重金属的作用
氮元素对土壤重金属的作用介绍在农业生产过程中，土壤中的重金属污染已成为一个严重问题。
重金属的积累会对农作物的生长产生负面影响，并潜在地威胁到人类的健康。
而氮元素在土壤重金属作用中起着重要的作用。
本文将深入探讨氮元素对土壤重金属的作用机制以及相关的生态效应。
重金属污染对土壤生态系统的影响重金属的污染来源多样，包括工业废水、农药使用、废弃物排放等。
这些重金属被释放到土壤中后，会在一定程度上改变土壤生态系统的结构和功能。
1. 阻碍土壤微生物的活动重金属对土壤微生物的生长和代谢活动具有抑制作用。
微生物是土壤中的重要组成部分，对土壤中有机物的分解、养分的循环起着重要的作用。
重金属污染会导致土壤微生物群落的结构变化，降低微生物多样性，进而影响土壤的生物学功能。
2. 累积在作物体内重金属通过土壤水分和土壤微生物进入到植物体内，并在植物根部和各个组织中积累。
这种累积会导致作物产量的减少，并且可能导致食物链中的重金属传递。
3. 影响土壤酸碱性某些重金属元素具有酸性或碱性特性，当土壤中重金属含量过高时，会改变土壤的pH值，破坏土壤的酸碱平衡。
这将进一步影响土壤中其他养分的有效性和植物根系的吸收功能。
氮元素对土壤重金属的作用机制氮元素在土壤重金属作用中发挥着重要的调控作用。
它可以通过多种方式影响重金属的迁移、转化和积累。
1. 影响土壤重金属的迁移氮元素的存在可以影响土壤中重金属的迁移性。
研究表明，氮元素对土壤重金属的形态转化和迁移有着重要的影响，可以减缓或促进重金属的迁移速率。
这是由于氮元素对土壤胶体絮凝和重金属吸附行为起到调控作用。
2. 影响土壤重金属的还原还氧过程氮元素对土壤中的还原还氧过程也有调控作用，尤其是对于某些有毒重金属元素。
氮元素可以影响土壤中还原性微生物的活动，加速有毒重金属离子的还原过程，减少其在土壤中的毒性。
3. 调节土壤酸碱平衡氮元素的施用可以调节土壤的酸碱平衡，并改善重金属胁迫下的土壤环境。
酸性土壤中重金属的形态活性高，而碱性土壤可以降低重金属胁迫的程度。
植物氮磷钾营养的土壤化学原理及应用
植物氮磷钾营养的土壤化学原理及应用
黄国弟
【期刊名称】《农业研究与应用》
【年(卷),期】2005(000)004
【摘要】植物所需的各种养分包括16种化学元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、镁、钙、钾、铁、锰、铜、锌、钼、硼、氯。
碳、氢和氧主要来自空气和水。
其它的元素主要来自土壤。
这些养分在土壤中从一种形态转变成另一种形态称养分的转化。
它是自然界养分循环中一个环节，而养分循环是指养分从外界环境进入土壤，经过各种变化，再从土壤回到外界环境的一种周而复始的运动。
养分在土壤中的转化是十分复杂的，受到各种物理的、化学的以及生物学因素的控制。
下面仅就氮、磷、钾营养的土壤化学原理及应用进行综述。
【总页数】3页(P20-22)
【作者】黄国弟
【作者单位】广西亚热带作物研究所,南宁,530001
【正文语种】中文
【中图分类】S6
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1.福建省主要蔬菜氮磷钾营养特性及其施肥指标体系研究Ⅱ.主要蔬菜氮磷钾施肥
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2.福建主要蔬菜氮磷钾营养特性及其施肥指标体系研究Ⅲ.氮磷钾最佳用量和比例
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4.长期施用氮磷钾化肥和有机肥对土壤氮磷钾养分的影响 [J], 史吉平;张夫道;林葆
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氮元素对土壤重金属的作用
氮元素对土壤重金属的作用一、前言氮元素是植物生长必需的元素之一，它对植物的生长发育起着重要的作用。
同时，氮元素也对土壤中的重金属元素有着不可忽视的影响。
本文将从以下几个方面详细介绍氮元素对土壤重金属的作用。
二、氮元素对土壤重金属污染的影响1. 氮元素对土壤pH值的影响氮元素在土壤中会产生酸碱反应，从而影响土壤pH值。
在酸性环境下，铜、锌等重金属离子会更容易被吸附到土壤颗粒表面上，从而减少其毒性。
但是，在碱性环境下，铜、锌等重金属离子会更容易释放出来，并且更容易进入植物体内。
2. 氮元素对植物吸收重金属的影响氮元素可以调节植物根系表面电荷密度和根毛数量等因素，从而影响植物吸收重金属的能力。
研究表明，在缺氮条件下，植物根系表面电荷密度降低，根毛数量减少，从而减少了植物对重金属的吸收能力。
3. 氮元素对土壤微生物的影响氮元素是微生物生长发育所必需的元素之一，它可以促进土壤微生物的繁殖和代谢活动。
研究表明，在缺氮条件下，土壤微生物数量和活性降低，从而减少了对重金属的转化和去除能力。
三、氮元素与重金属污染治理1. 利用植物修复技术植物修复技术是一种利用植物吸收、转化、积累或分解有害物质的方法。
在重金属污染土壤中，通过选择适合的植物种类和种植方式，可以利用植物吸收重金属离子，并将其富集在地上部分或根系中。
同时，在加入适量氮肥的情况下，可以促进植物生长发育，并提高其对重金属离子的吸收能力。
2. 利用微生物修复技术微生物修复技术是一种利用微生物代谢活动将有害物质转化为无害物质的方法。
在重金属污染土壤中，通过添加适当的微生物菌剂，可以促进土壤微生物的代谢活动，从而加速重金属离子的转化和去除。
同时，在加入适量氮肥的情况下，可以提高土壤微生物数量和活性，从而增强其对重金属离子的转化和去除能力。
四、结论综上所述，氮元素对土壤重金属污染具有复杂的影响机制。
在治理重金属污染方面，可以通过利用植物修复技术和微生物修复技术来减轻其对环境造成的危害。
土壤水解性氮的测定实验方法
土壤水解性氮的测定实验方法一、目的意义土壤中的水解性氮又称有效性氮。
它包括无机态氮（镂态氮、硝态氮）和一部分易分解的有机态氮（氨基酸、酰胺态N）,它们占全氮量的1%,与有机质含量及熟化程度有着密切的关系。
测定土壤中的水解性氮，可以了解土壤的肥力状况和有机质的矿化程度，水解性氮，一定程度上反映着土壤氮素在近期内的供应水平。
了解水解性氮的含量可以为合理施用氮肥提供依据。
二、方法原理土壤中的水解性氮的测定有酸解法和碱解法两种。
酸解法前苏联应用较多，我国也有很多单位应用，但方法较繁，结果的再现性差。
碱解法又有碱解扩散法（英国和西欧国家采用），碱解蒸播法（美国采用）两种。
我们着重介绍碱解蒸储法。
水解性氮在碱性条件和还原剂作用下，有机态氮则迅速被碱水解，硝态氮还原为氨而逸出，用硼酸吸收逸出的氨，再用标准酸进行滴定，即可测出水解性氮的含量。
三、操作步骤称取过O.25mm筛孔的风干土样1〜5g（有机质含量高的样品称0.5~lg,精确至SO（Hg）。
加还原剂锌铁粉L2g,置于小烧杯中，拌匀后倒入定氮蒸储室，并用少量蒸储水冲洗壁上面的样品，加4NNaOH溶液12ml,液体石蜡油Iml（防止发泡），使蒸储室内总体积达50ml左右，此时剩余碱的浓度约INo吸取IonII2%的硼酸溶液，放入15OnII三角瓶中。
加定氮混合指示剂一滴，置于冷凝管的承接管下，将管口浸入硼酸溶液中，以防氨损失。
通气蒸储，待三角瓶中溶液颜色由红变绿时记时，继续蒸储10分钟，并调节蒸汽大小，使三角瓶中溶液体积在50ml左右用少量蒸储水冲洗浸入硼酸溶液中的承接管下端。
取出后用0.0IN的盐酸滴定，颜色由兰变至微红色即为终点。
测定时须做空白实验，即除不加土样外，其它均与样品操作方法相同。
四、结果计算水解物g“00g±=C干翟2Xioo式中：V一滴定样品消耗盐酸的Hll数；V0一滴定空白消耗盐酸的ml数；N一盐酸的当量浓度；14—Img当量N的毫克数；100一换算成每百克样品中氮的毫克数。
土壤全氮的测定
土壤全氮的测定全氮量是包括速效性氮和有机态氮的总量，是土壤肥力的主要因素之一。
掌握了土壤的全氮含量及C/N比例数值就可以结合自然环境条件来判断氮素肥力情况，为土壤施肥提供衣据。
一、测定方法全氮的测定，常用的有开氏法与扩散吸收法，开氏法中又因消化方法不同而有不同方法：现介绍其中常用的硒粉——硫酸钾——硫酸铜——浓硫酸消化法。
1、方法原理：土壤中的含氮有机化合物，用浓硫酸和少量混合催化剂在高温下分解，使其中所含的氮转化为氨，并与硫酸结合为硫酸铵，然后加浓碱，使氨蒸馏出来，吸收在硼酸溶液中，最后用甲基红-溴甲酚绿为指示剂，用标准酸滴定被硼酸吸收的氨至粉红色为终点。
化学反应式如下：2K2Cr2O7+8H2SO4+3C————→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O[NH2—CH2—COOH]+4H2SO4+K2Cr2O7→Cr2(SO4)3+2CO2+5H2O+NH3+2CO22NH3+H2SO4→(NH4)2SO4(NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O+2NH3↑H3BO3+3NH3→(NH3)3BO32(NH4)3BO3+3H2SO4→3(NH4)2SO4+2H2SO32、仪器及试剂：（1）仪器：开氏瓶、弯颈小漏斗、定氮蒸馏仪（如图）；移液管、滴定管；（2）试剂：①2%硼酸溶液：称取硼酸20g，溶解在1L蒸馏水中，并加入甲基红溴甲酚绿混合指标剂10mL，并用稀NaOH或稀HCl调节溶液至呈紫红色，此时溶液的pH应为4.5；②混合指示剂：称取溴甲酚绿0.5g和甲基红0.1g，溶于100mL95%乙醇中，和稀NaOH或稀HCl调节至淡紫红色，此时溶液pH应为4.5；③0.02mol·L-1H2SO4标准溶液：量取0.1mol·L-1H2SO4液200mL，用水稀释至1L，用基准物质Na2CO3标定；④混合催化剂；硫酸钾100g，硫酸铜10g及硒粉1g，分别研磨成粉，再混合均匀。
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氮在土壤中的工作原理
氮是一种奇特的元素，存在每一次呼吸的空气中，也在每一个活细胞中。
它是无处不在的，相当神秘。
氮很容易从一种形式转换到另一种形式。
氮有四种主要形式：
1.硝态氮（NO3）---硝酸盐为玉米提供生长能量，促进植物茎和叶生长。
易有淋失的损失。
2.铵态氮（NH4）---铵态氮及其酰胺态氮（尿素）为玉米提供生殖能量，促进花，花和果实的形成。
易有挥发的损失。
3.氨基酸/蛋白质---生物氮的形式。
它可以通过土壤微生物、植物或由动物及海洋生物生产。
当氮以氨基酸或蛋白质的形式出现时，它就不会淋失或挥发的损失。
4.腐殖质---当土壤微生物将氨基酸类型的氮与碳基质中的植物可用矿物质结合时得到腐殖质。
腐殖质是储备土壤肥力，就像一个储备能力良好的储藏室。
氮与土壤EC值
氮是土壤中的一种主要电解质，可携带电荷，帮助养分输送和植物生长。
这意味着土壤中的可溶性氮会增加导电性。
就像在人体中的血液和体液中也有一定的电解质平衡，这些电解质在我们身体中携带微弱的电荷。
在土壤中，电解质做同样的事情，电解质供应充足，与植物生长非常密切。
足够的电解质供应与营养供应相对应，从而驱动植物生长。
当土壤有足够的可用养分，特别是氮时，这些养分会产生电荷。
通过简单的手持式仪表，我们就可以测量土壤的导电性。
电导率计是帮助识别隐藏的营养缺乏的优秀诊断工具。
作为肥料施用的营养物质越多，电导率读数越高。
土壤导电性约为700μS/cm时，玉米生长良好。
非常高的电导率对种子发芽就特别困难，如果超过2000μS/cm，就有烧根风险。
腐殖质水平越高，电导率读数越温和，即减少（指针）上下（左右）摆动。
氮效率提高的6种方式
1.使用氨基酸/蛋白质形式的氮。
所有生命物种中的每一个活细胞都具有相同的基础形成，氨基酸具有完全相同的元素成分，五个元素：氮，碳，氢，氧和钙。
2.增加氮库腐殖质。
腐殖质是土壤储蓄账户中的肥力，具有储备性和流动性。
当腐殖质上30个以上，是处于最佳的状态。
如果低于10以下，又没有任何明显的储备腐殖质的形式，就必须通过施用氮肥来满足作物营养的供应。
3.最佳钙-镁比为7：1
健康土壤支持植物根系周围根层中更大、更广泛的微生物物种多样性。
微生物系统通过分解土壤和岩石矿物来提供植物生长所需营养，这样农户就可以得到更多的玉米并投入更少的氮。
为根部和微生物创造最佳环境，最重要的莫过于确定土壤的钙与镁比。
当钙：镁比率低于7：1时，镁将氮从土壤中挤出，作为气态氮返回大气，比例越低，土壤中排出的氮越多，这代表着巨大的低效率，在这样的田里种植玉米的成本也就越高。
4.增加土生物学氮。
当微生物存活、繁殖和死亡时，它们会留下其体内的原生质，与许多矿物质结合，有助于形成的氨基酸的供给。
植物会获取这些氨基酸从而节省了玉米植物自己构建氨基酸的大量代谢能量。
利用生物学将土壤和大气氮转化为高效氨基酸氮，我们所施用氮肥就会更少。
这比仅仅是增加土壤微生物，更重要的是创造土壤生物学的最佳环境。
最佳环境始终是从可用矿物质的水平和比例中得出的必然结果。
关键是要始终从基础氮磷钾、种微量元素的补充开始，只有这样微生物接种剂、生物刺激剂等才能真正发挥作用。
5.氮的分次施用。
通过将氮分成几个较小的剂量，可以使氮效率显著提高。
而在生长季节使用多种N，可以安全地减少总氮使用量的5-10%。
6.增效氮素应用。
比如常用的尿素硝铵溶液（UAN32%）是一种好的产品，但是也存在两个问题：一是硝酸盐容易渗出以及氨挥发；二是植物获取氮后，但要制造氨基酸和蛋白质，它们首先必须向氮中添加碳。
为此，植物将N循环到植物叶子上，获取碳后再回到根部，如此往复，直到氮有足够的碳，来合成氨基酸和蛋白质。
这样会使植物中代谢能量的可怕浪费。
如果纠正这样低效率，只需添加碳水化合物---活力的碳。
这种能量为土壤微生物提供食物，改善植物新陈代谢。
这些碳水化合物还有助于减少氮的淋失和挥发。