氮磷在农田土壤中的迁移转化规律及其对水环境质量的影响(陈英旭,梁新强等著)思维导图
氮磷循环与农业环境研究
氮磷循环与农业环境研究农业作为人类的主要经济活动之一，不仅提供了我们的食物，还支撑着全球经济增长和社会发展。
同时，农业活动对环境的影响也愈加显著，其中之一就是氮磷循环。
本文将从氮磷循环的基本概念、农业活动的氮磷排放及其环境效应、探究如何发展可持续生产模式等方面探讨氮磷循环与农业环境研究。
一、氮磷循环的基本概念氮和磷是植物生长必需的营养元素，它们在自然界中以不同的形式存在。
氮以氨、硝酸盐等形式存在于空气中、地下水、土壤中的有机质和无机化合物中。
磷则存在于矿物中，并分散于土壤和岩石中。
氮磷循环是这两种元素在自然界和生态系统中的转化过程，包括由植物摄取、在植物和动物体内转换和释放至空气、水、土壤的循环。
二、农业活动的氮磷排放及其环境效应由于农业活动需要大量的化肥和畜禽粪便作为肥料，使得农业成为氮磷排放的重要来源之一。
但是，过量的氮磷排放将对环境造成很多不利的影响。
1. 土壤酸化氮磷肥料的使用会导致土壤PH值降低，从而导致土壤酸化。
酸性土壤会对植物的生长产生不利的影响，严重的还会影响土壤的生态系统功能。
2. 水体富营养化氮磷会在降雨或灌溉中进入水体中，导致水体富营养化。
植物和浮游生物的过度生长会消耗水体氧气，形成死亡区域，严重影响水生生物的生存。
3. 温室气体排放氮肥的制造和使用，以及畜禽粪便的堆积和处理都会产生温室气体，如甲烷、氨、氧化亚氮等，对全球气候变化产生负面影响。
三、探究如何发展可持续生产模式为了减轻人类活动对环境的影响，需要采用可持续生产模式来实现生产的可持续发展。
下面是几点我们可以考虑的方法：1. 采用有机肥料有机肥料是一种天然的堆肥，能够提高土壤的健康程度，并且在生态系统中具有更好的环境效应。
2. 监管农业活动政府和科学家应该更好地监管农业活动，确保农民使用符合标准的肥料，并控制排放量。
3. 大规模粪便处理在畜禽养殖场和养殖区建立便于处理的处理站来处理畜禽粪便。
粪便的去处不仅解决了污染问题，还可作为肥料应用于农业生产中。
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
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。
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。
农田退水过程中氮素运移规律试验研究
农田退水过程中氮素运移规律试验研究
土壤氮素是土壤营养元素之一，是植物生长发育及农作物综合品质发生
的重要营养物质。
农田退水过程中氮素的运移规律是植物生长受水温等客观
因素影响，会对土壤氮素的运移有所影响，传播等生态环境。
研究表明，随
着种植季的进行，土壤氮素的运移受水的影响从小变大，对土壤氮素的运移
规律有很大的影响。
因此，为了准确掌握农田退水过程中氮素的运移规律，科学研究和利用
农田退水的研究就显得尤为重要。
研究表明，农田退水过程中，氮素利用效
率也是关键因素。
土壤氮素运移通常受多种气候、土壤及植物型变因素的影响，因而对农田水利工程的实施和运行有重要影响。
据研究表明，1.农田退水过程中氮素的运移受气候因子和土壤性质的影响，空气温度的升高会使氮素向植物根系运移，而空气温度的降低则可使氮
分改变转移方向向地下水运移；2.土壤氮素的运移距离在退水中大大增加，
对维持平衡土壤营养有很大影响；3.氮素在土壤中有不同的转化和运移规律，在传统退水和改进退水过程中氮素转化速率也有所不同。
所以，农田退水过程中氮素的运移规律的研究可以促进农业可持续发展。
4.1污染物在土壤中的迁移转化
第四章土壤环境化学——污染物在土壤中的迁徙转变本节内容重点：土壤污染源、主要污染物，氮和磷的污染及其迁徙转变，土壤的重金属污染及其迁徙转变，土壤的农药污染及其迁徙转变，土壤中温室气体的开释、汲取及传输等。
人类活动产生的污染物进入土壤并积累到必定程度，惹起土壤质量恶化的现象即为土壤污染。
土壤与水体和大气环境有诸多不一样，它在地点上较水体和大气相对稳固，污染物易于集聚，故有人以为土壤是污染物的“汇”。
污染物可经过各样门路进入土壤。
若进入污染物的量在土壤自净能力范围内，仍可保持正常生态循环。
土壤污染与净化是两个互相对峙又同时存在的过程。
假如人类活动产生的污染物进入土壤的数目与速度超出净化速度，造成污染物在土壤中连续积累，表现出不良的生态效应和环境效应，最后以致土壤正常功能的失调，土壤质量降落，影响作物的生长发育，作物的产量和质量降落，即发生了土壤污染。
土壤污染可从以下两个方面来鉴别：(1)地下水能否遇到污染；作物生长能否遇到影响。
(2)土壤遇到污染后，不单会影响植物生长，同时会影响土壤内部生物群的变化与物质的转变，即产生不良的生态效应。
土壤污染物会随处表径流而进入河、湖，当这类径流中的污染物浓度较高时，会污染地表水。
比如，土壤中过多的N、P，一些有机磷农药和部分有机氯农药、酚和氰的淋溶迁徙常造成地表水污染。
所以，污染物进入土壤后有可能对地表水、地下水造成次生污染。
土壤污染物还可经过土壤植物系统，经由食品链最后影响人类的健康。
如日本的“痛痛病”就是土壤污染间接危害人类健康的一个典型例子。
）土壤污染源土壤污染源可分为人为污染源和自然污染源。
人为污染源：土壤污染物主假如工业和城市的废水和固体废物、农药和化肥、牲口排泄物、生物残体及大气沉降物等。
污水浇灌或污泥作为肥料使用，常使土壤遇到重金属、无机盐、有机物和病原体的污染。
工业及城市固体荒弃物随意堆放，惹起此中有害物的淋溶、开释，也可以致土壤及地下水的污染。
现代农业大量使用农药和化肥，也可造成土壤污染。
农田退水过程中氮素运移规律试验研究
农田退水过程中氮素运移规律试验研究农田退水是指通过排涝方式将农田中的积水排走的过程。
随着农田的退水，水中所含的氮素会随着水流迁移，进而影响农田周围的环境。
氮素是植物生长发育所需的重要元素之一，但是如果氮素过量，会对土壤和水体环境造成污染，甚至对人类健康产生潜在危害。
因此，研究农田退水过程中氮素的运移规律，对于农田环境保护和水资源管理具有重要意义。
一般来说，农田中的氮素主要以两种形式存在，即硝态氮和铵态氮。
硝态氮是植物吸收的主要形态，但也容易溶解于水，因此在农田退水过程中流失比较多。
铵态氮则相对稳定，不容易流失。
在进行农田退水过程中氮素运移规律试验研究时，首先需要选择具有代表性的农田进行实验。
在实验中，可以选择几个典型的农田，分别进行采样和分析。
可以选择不同类型的农田，比如水稻田、小麦田和玉米田等，来研究不同农作物的氮素运移规律。
在实验过程中，需要进行流域监测和水质分析。
可以设置流量计和水质采样器等设备，监测农田退水的流量和水质参数，比如氨氮、硝态氮和总氮含量等。
通过持续监测，可以获得农田退水过程中氮素的运移规律。
此外，还可以设置不同处理组，比如不同施肥水平和不同的排水方式等，来探究这些因素对氮素运移的影响。
通过对不同条件下的农田退水过程进行对比分析，可以进一步了解氮素运移的机制和规律。
最后，根据实验结果，可以进行定量分析和模拟预测。
通过分析不同农田类型和不同农作物种植方式对氮素运移的影响，可以为农田管理和水资源保护提供科学依据。
在模拟预测方面，可以借助水文模型和氮素迁移模型等工具，对农田退水过程中氮素运移进行模拟和预测，为合理制定农田排水和农业生产措施提供指导。
总之，农田退水过程中氮素运移规律试验研究对于农田环境保护和水资源管理具有重要意义。
通过实验和模拟预测，可以更好地了解氮素运移的机制和规律，为农田管理和农业生产提供科学依据。
随着技术的不断发展，相信在未来会有更加深入和精确的研究成果出现。
农田土壤的氮循环
农田土壤的氮循环农田土壤的氮循环农田土壤中的氮元素是植物生长的重要营养源之一，而氮的循环过程对农作物的生长发育具有重要的影响。
本文将探讨农田土壤中氮的来源、转化和损失的过程，以及如何合理管理土壤氮，提高农作物产量和质量。
一、土壤中氮的来源氮的主要来源可以分为气氛氮和土壤有机氮两部分。
1. 气氛氮空气中的氮气（N2）是气氛氮的主要组成部分，但大多数农作物无法直接利用氮气。
氮气通过闪电放电、工业氮固定和土壤微生物的作用转化为植物可以利用的形态。
2. 土壤有机氮土壤有机氮主要来自植物残留物、动物排泄物和微生物尸体等有机质的分解过程。
这些有机物在土壤中腐解后，会释放出氨气（NH3）和无机氮（如尿素和硝酸盐）等形式。
二、土壤中氮的转化过程土壤中的氮经历了一系列的转化过程，包括氨化、硝化和固氮等。
1. 氨化作用氨化是指氨气（NH3）或尿素（CO(NH2)2）在土壤中转化为铵离子（NH4+）的过程。
这一过程主要由土壤中的氨化细菌完成。
2. 硝化作用硝化是指铵离子（NH4+）转化为硝酸盐（NO3-）的过程。
硝化分为两个步骤：一氨氧化和硝化。
- 一氨氧化是由一氨氧化细菌完成的，将铵离子氧化为亚硝酸盐（NO2-）。
- 硝化是由硝化细菌完成的，将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。
硝化过程是氮循环中最关键的环节之一，硝酸盐是农作物主要吸收的形态，也是氮损失的主要路径之一。
3. 固氮作用固氮是指将空气中的氮气转化为化合态氮的过程，主要由固氮菌完成。
这些菌类能够将氮气固定为氨气或有机氮，进而进入土壤中。
三、土壤中氮的损失在农田土壤中，氮的损失主要包括氨氧化后的亚硝酸盐流失、硝酸盐淋失、挥发损失和微生物作用等。
1. 亚硝酸盐流失亚硝酸盐在土壤中比硝酸盐不稳定，容易通过土壤渗漏到地下水中，导致氮的流失。
2. 硝酸盐淋失硝酸盐在土壤中溶解度较高，容易随着水分的流动迁移到下层土壤或地下水中，造成氮的淋失。
3. 氨气挥发损失土壤中的氨气在碱性条件下容易挥发为氨气，导致氮的损失。