土壤中氮素转化过程及植物吸收方式(土壤部分初稿)
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％。
[正式版]植物对氮的吸收、同化ppt资料
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意义。
NO3-N的同化
硝酸还原成氨是由两种独立的酶分别进行催化的。 硝酸还原酶可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而亚硝酸还原 酶可使亚硝酸盐还原成氨。
NO3_
NO2_
NH3
NH4+-N的吸收
硝酸还原酶可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而亚硝酸还原酶可使亚硝酸盐还原成氨。
介质pH显著影响植物对的吸收。
进入植物体后，大部分在根系中同化为氨基酸、蛋白质，也可直接通过木质部运往地上部；
外界溶液 植物吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮。
介质pH显著影响植物对的吸收。
细胞质
硝酸根在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义。
NH 植由植物与物吸 土 吸收壤收的中的氮的氮素铵素主态主要氮要是通是铵过铵态硝态氮化氮和作和硝用硝4态可态+氮转氮。变。为硝态氮。
谢ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ观看
植物对氮的吸收、同化
漳州科技职业学院 蔡烈伟
植物对氮的吸收、同化
植物吸收的氮素主要是铵态氮和硝态氮。在旱地农 田中，硝态氮是作物的主要氮源。由与土壤中的铵态氮 通过硝化作用可转变为硝态氮。所以，作物吸收的硝态 氮多于铵态氮。
NO3-N的吸收和同化 1、 NO3-N的吸收
介质pH显著影响植物对的吸收。 pH值升高，吸收减少； 进入植物体后，大部分在根系中同化为氨基酸、蛋白质，
硝酸还原酶可使硝酸盐还原成亚硝酸盐，而亚硝酸还原酶可使亚硝酸盐还原成氨。
植物对氮的吸收、同化
漳州科技职业学院 蔡烈伟
H 质膜 p硝H酸值根升在高液，泡吸中收积减累少对；离子平衡和渗+透调节作用具有重要意义。
植物吸收的氮
植物吸收的氮
氮是植物生长所必需的元素之一，它在植物体内参与了许多重要的生化过程，如蛋白质和核酸的合成。
植物通过根系吸收氮元素，而氮元素主要以硝酸盐和铵盐的形式存在于土壤中。
植物在吸收氮元素时，首先需要将硝酸盐和铵盐转化为植物可利用的形式。
这个过程被称为氮素还原。
氮素还原是由一些细菌类和真菌类的微生物完成的，这些微生物能够将硝酸盐和铵盐还原成氨、亚硝酸和氧化亚氮等形式，这些形式的氮元素对植物体内的生化过程更加容易利用。
除了氮素还原，植物还需要一些特殊的氮元素转运蛋白来将氮元素转运到植物体内。
这些蛋白通常被称为氨基酸转运蛋白或尿素转运蛋白。
它们能够将氮元素从根系吸收并运输到植物体内的不同部位。
总之，氮元素在植物生长中扮演着至关重要的角色。
植物通过将硝酸盐和铵盐还原成植物可利用的形式，并利用特殊的氮元素转运蛋白将氮元素转运到各个部位，从而确保了氮元素对植物体内的生化过程的有效利用。
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【环境化学】氮磷肥料在土壤中的迁移转化（可编辑）
6. 氮磷肥料在土壤中的迁移转化 6.1 氮素在土壤中的迁移转化 6.2 磷素在土壤中的迁移转化 6.3 氮、磷肥料对环境的影响7. 固体废弃物对土壤环境的影响 7.1 固体废弃物的概念与分类 7.2 固体废弃物对土壤环境的影响 7.3 固体废弃物的处理与处置 0>. 土壤氮素的来源大气中存在大量的氮素来源（3.86×109吨），每年回到地球表面的大气氮总量为194吨，通过生物固定的氮为175吨，其中约一半是豆科作物固氮的结果。
这些作物具有能从大气固氮的根部细菌――根瘤菌。
固氮杆菌是根瘤菌属细菌，能独立存在，但是若不与植物共生结合就不能固氮。
人类的活动使固氮量大大增加，现在估计约占全部固氮的30~40%。
这些活动包括肥料的制造、燃料的燃烧、增加豆科植物的耕种等。
大气中发生的自然雷电现象，可以使氮、氧转化成氮氧化物，最后随雨水带入土中，成为土壤中氮的经常来源之一。
人为源主要来自化肥及有机肥（包括粪肥、堆肥、绿肥等）的施用。
死亡的动植物的生物降解产物也是有机氮的主要来源。
. 土壤中氮的形态表层土的氮大部分是有机氮，约占总氮的90%以上。
尽管某些植物也能直接利用氨基酸，但植物摄取氮几乎都是无机氮，说明氮绝大多数是以有机氮贮存而以无机氮被植物吸收。
..1 无机氮土壤中无机氮主要是铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-），是植物摄取的主要形态。
铵态氮是由土壤有机质通过微生物的铵化作用而生成，能被带负电荷的土壤胶体所吸附，成为交换性离子，也不易流失，在水田中比较稳定而有可能积累。
硝态氮能直接被植物吸收，由于是阴离子，不能被土壤吸附而易流失。
亚硝态氮、N2O、NO、NO2等在土壤中停留时间短，只是在特殊条件下作为微生物转化氮的中间物而存在，如硝化、反硝化过程及硝酸盐还原。
还有一些量不大且化学上不稳定仅以过渡态存在，如NH2OH。
..2 有机氮土壤中的有机态氮可按其溶解度大小及水解难易分为三类。
植物根系吸收氮元素的方法
植物根系吸收氮元素的方法
1 植物根系吸收氮元素
植物的生长需要依靠氮元素的吸收，而根系是植物吸收氮元素的
重要途径，它可以将土壤中的氮元素转化成植物所需的营养成分并转
移到植物的其他部位，进而促进植物的生长发育。
首先，植物根系可以利用吸汗作用来吸收土壤氮元素。
当根系表
面出现水分时，土中的氮元素可以附着在根系上，由根系所吸收到根
系内部。
同时，水分还可以使根系表面带正电荷，新陈代谢产物也带电，当这种电荷接触时，它们会相互结合，以达到吸收氮元素的效果。
其次，植物根系还可以适当释放根系分泌物，来促进土壤中氮元
素的溶解和吸收。
例如，根系分泌的淀粉、多糖等极性物质可以在土
壤中形成薄膜，这种薄膜会将氮元素、硅元素等营养元素吸附，吸附
的过程就是根系的吸收过程。
此外，在土壤中，细菌也是含氮物质的重要来源，而植物根系还
可以直接吸收细菌中的氮元素和氨基酸。
细菌除可以分泌胺和氨基酸外，其体积中还含有大量的氮元素，一旦被吸收就可以满足植物生长
发育的需要。
总之，植物根系摄取氮元素的方法主要有以上三类，即吸汗作用、根系分泌物还有吸收细菌中的氮元素和氨基酸。
通过以上三类方法，
植物吸收到的氮元素就可以转化成植物所需的营养，以促进植物的生长发育。
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。
植物中的氮代谢途径分析
植物中的氮代谢途径分析氮是植物生长发育所必需的重要元素，它在构成氨基酸、蛋白质、核酸和其他生物分子中发挥关键作用。
植物通过一系列复杂的代谢途径来吸收、转化和利用氮元素。
本文将就植物中的氮代谢途径进行详细分析。
一、氮的吸收和运输植物通过根系吸收土壤中的氮元素，主要有两个途径：硝酸盐途径和铵离子途径。
硝酸盐途径是氮元素在土壤中最常见的形式，植物通过硝酸还原酶将硝酸盐还原为硫酸盐，然后再进一步转化为胺基酸和蛋白质等氮化合物。
铵离子途径较为简单，植物通过硝酸还原酶将铵盐氧化为亚硝酸，再进一步转化为硝酸盐，最后转化为氨基酸等氮化合物。
吸收后的氮元素需要通过植物体内进行运输。
根部吸收的氮元素被转运到茎、叶和其他生长部位。
这一过程中主要依赖于植物的根压力和茎部导管组织的运输能力。
二、氨基酸的合成和转运吸收的氮元素在植物体内主要以氨基酸的形式存在。
植物通过一系列酶的作用，将吸收的氮元素转化为氨基酸。
氨基酸可用于构建蛋白质、核酸和其他氮化合物。
氨基酸的合成需要消耗植物体内的能量和其他一些辅助物质。
植物通过氨基酸转氨酶将无机氮转化为天冬氨酸等氨基酸，并在不同的代谢途径中进行进一步转化和利用。
氨基酸的转运在植物体内也非常重要。
植物通过一系列载体和通道蛋白质，将氨基酸从合成部位转运到需要的地方。
这一过程中，还需要考虑氨基酸的平衡和稳定性，以保证植物的正常生长和发育。
三、亚氨基酸和亚胺的代谢途径除了氨基酸代谢外，植物还可通过一些特殊的代谢途径来利用氮元素。
亚氨基酸和亚胺是其中的重要代谢产物。
亚氨基酸是氨基酸脱氨产生的产物，它在植物体内可以进一步转化为氨基酸或其他氮化合物。
亚胺是氮代谢的另一种重要产物，它通过亚胺酶的作用将氨基酸转化而来。
亚胺在植物体内可以参与多种代谢途径，包括植物对环境胁迫的响应和防御等。
四、氮代谢与植物生长发育的关系植物中的氮代谢与其生长发育密切相关。
氮元素是构成蛋白质和其他生物分子的重要组成部分，它对植物的生长和发育起到重要的调节作用。
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。
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泥土中氮素转化进程及植物接收方法
我国耕地泥土全氮含量为0.04～0.35％之间,且泥土有机质含量呈正相干.其氮素起源包含：生物固氮.降水.农业浇灌和施肥等,而今朝肥料是农田泥土氮肥的重要起源.下面就从泥土中氮素的重要表示形态和转化进程等进行具体的介绍：
（一）泥土中氮素的重要形态
水溶性速效氮源<全氮的5%包含游离氨基酸.胺盐及酰胺类化合物等
有机氮水解性缓效氮源占50～70%包含蛋白质及肽类.核蛋白类.氨基糖类
(>98%)非水解性难应用占30～50%包含杂环态氮.缩胺类
离子态泥土溶液中
无机氮吸附态泥土胶体吸附
(1～2％)固定态 2：1型粘土矿物固定
注明：个中无机氮包含：铵态氮(NH4+ — N).硝态氮(NO3 — N).亚硝态氮(NO2 — N)三种重要形态.
一般情形下,泥土中消失的主如果有机态氮,占泥土总氮的90~98%.
（二）泥土中氮素的转化进程
泥土中的有机态氮是较庞杂的有机化合物,必需要经由各类矿化进程,变成易溶的形态,才干施展作物养分的功效.它的矿化量和
矿化速度就成为决议泥土供氮才能的极其重要的身分.泥土有机氮的矿化进程是包含很多进程在内的庞杂进程.
①水解进程蛋白质在微生物排泄的蛋白质水解酶的感化下,慢慢分化为各类氨基酸.
②氨化进程氨基酸在多种微生物感化下分化成氨的进程称为氨化进程.如：
RCH2OH＋NH3＋CO2＋能量—水解—→ RCHNH2COOH＋H2O RCHOHCOOH＋NH3＋能量—氧化—→ RCHNH2COOH＋O2 RCOOH＋NH3＋CO2＋能量——还原—→RCHNH2COOH＋H2
由此可见,氨化感化可在多种多样前提下进行.无论水田.旱田,只要微生物运动兴旺,氨化感化都可以进行.
氨化感化产生的铵态氮能被植物和微生物接收应用,是农作物的优秀氮素养分.未被作物接收应用的铵,可被泥土胶体接收保管.但在旱地通气优越的前提下,铵态氮可进一步为微生物转化.
③硝化进程指氨或铵盐在微生物感化下转化成硝酸态氮化合物的进程.它是由两组微生物分两步完成的.第一步铵先转化成亚硝酸盐,紧接着亚硝酸盐又转化成硝酸盐,消化进程是一个氧化需氧进程,只有在通气优越的情形下才干进行.所以水稻田在淹水时代重要为铵态氮,硝态氮很少,旱地泥土一般硝化感化速度快于氨化感化,泥土中重要为硝态氮. 硝态氮也是为植物接收应用的优秀氮源,所以可以应用泥土硝化感化强度来懂得旱地泥土的供氮机能.
④反硝化感化指泥土中硝态氮被还原为氧化氮和氮气,集中至空气中损掉的进程.反硝化感化重要由反硝化细菌引起.在通
气不良的前提下,反硝化细菌可牟取硝态氮及其某些还原产品中的化合氧,使硝态氮变成氮气损掉.
2.无机态氮的转化进程
无机态氮包含硫酸铵.硝酸铵.碳酸铵.碳酸氢铵.氢氧化铵等.
因为这些都属于不稳固的化合物,易氨化释放出氨,同时也遵守硝
化进程和反硝化感化;但应指出,施用时需在呵护地的密闭情形中
施用,除应留意泥土恰当湿度和通透性外,还应控制少施.勤施和深施.如施用不当,极易熏坏叶片,甚至造成全株逝世亡.
尿素虽属有机氮肥,但因构造简略,其转化进程与无机氮肥基底细同,以尿素为例扼要解释：
尿素施入泥土后,以分子状况消失,还可以分子状况被作物接收,但数目很少.尿素分子与泥土中黏粒矿物或腐殖质上的功效团以氢
健互相感化力联合,
.
别的,,供作物接
收和泥土胶体吸附.泥土中大多半细菌.放线菌.真菌都能排泄脲酶,其改变如下：
①CO（NH2）2＋2H2O（NH4）2CO3
碳酸铵可以进一步水解产生碳酸氢铵和氢氧化铵：
②（NH4）2CO3＋H2O NH4HCO3＋NH4OH
碳酸氢铵和氢氧化铵也可以在硝化细菌的感化下进一步转为硝态氮：
（NH4）2CO3+NH4HCO3＋NH4OH NO3
在碱性或碱性泥土中,尿素水解后生成铵态氮,表施会引起氨的挥发,是以应深施覆土.尿素撒施在水田概况后,水解后的氨挥发量在10%30%;在碱性泥土中,氨挥发损掉的氮约12%60%.在高温高湿下,尿素的氨挥发可使植株灼伤,硝化速度加速,所以,尿素深施.以水带肥异常重要.因为尿素在泥土中转化可积聚大量的铵离子,会导致pH升高23个单位,再加上尿素本身含有必定命量的缩二脲,其浓度在500ppm时,便会对作物幼根和幼芽起克制造用,是以尿素不轻易用作种肥.苗肥和叶面肥.其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于分散.幼苗期作物受缩二脲伤害后形成叶绿素合成障碍,叶片消失掉绿.黄化甚至白化的斑块或条纹.
植物氮含量占其干重的0.35%.植物中蛋白质.核酸及叶绿素都还有不合量的氮元素.
（一）植物对氮的接收形态包含：
无机态：NH4+－N.NO3－N（重要）
有机态：NH2－N.氨基酸.核苷酸等（少量）
植物对铵态氮的接收与同化：
（1）接收进程：自动渗入渗出和接触脱质子
（2）同化进程：
部位：在根部很快被同化为氨基酸
进程：
反响进程：
植物对硝态氮的接收与同化：
（1）接收：植物自动接收NO3－N
（2）同化：接收后,10～30％在根同化,70～90％运输到茎叶同化
小部分贮消失液胞内
（3）影响硝酸盐还原的身分：
①植物种类：与根系还原才能有关,如:
木本植物 > 一年生草本植物
油菜 > 大麦 > 向日葵 > 玉米
② 光照：光照缺少,硝酸还原酶活性低,使硝酸还原感化变
弱,造成植物体内NO3－－N 浓渡过高
③ 温度：温渡过低,酶活性低,根部还原削减.。