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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(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。
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。
土壤氮素形态较多，各种形态的氮素处于动态变化之中，不同形态的氮素互相转化，对于有效氮的供应强度和容量有重要意义。
1.有机态氮的转化土壤中的有机态氮是较复杂的有机化合物，必须要经过各种矿化过程，变为易溶的形态，才能发挥作物营养的功能。
它的矿化量和矿化速率就成为决定土壤供氮能力的极其重要的因素。
土壤有机氮的矿化过程是包括许多过程在内的复杂过程。
①水解过程蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶的作用下，逐步分解为各种氨基酸。
②氨化过程氨基酸在多种微生物作用下分解成氨的过程称为氨化过程。
由此可见，氨化作用可在多种多样条件下进行。
无论水田、旱田，只要微生物活动旺盛，氨化作用都可以旺盛进行。
氨化作用产生的铵可被植物和微生物吸收利用，是农作物的优良氮素营养。
未被作物吸收利用的铵，可被土壤胶体吸收保存。
但在旱地通气良好的条件下，铵态氮可进一步为微生物转化。
③硝化过程指氨或铵盐在微生物作用下转化成硝酸态氮化合物的过程。
它是由两组微生物分两步完成的。
第一步铵转化成亚硝酸盐，紧接着亚硝酸盐又转化成硝酸盐，硝化过程是一个氧化过程，只有在通气良好的情况下才能进行。
所以水稻田在淹水期间主要为氨态氮，硝态氮很少，旱地土壤一般硝化作用速率快于氨化作用，土壤中主要为硝态氮。
硝态氮也是为植物吸收利用的优良氮源，所以可以利用土壤硝化作用强度来了解旱地土壤的供氮性能。
上海永通艾可收水溶肥含有硝态氮、铵态氮、脲态氮，应用场景广泛。
④反硝化作用指土壤中硝态氮被还原为氧化氮和氮气，扩散至空气中损失的过程。
反硝化作用主要由反硝化细菌引起。
在通气不良的条件下，反硝化细菌可夺取硝态氮及其某些还原产物中的化合氧，使硝态氮变为氮气损失。
2.无机态氮的转化过程无机态氮包括硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化铵等。
由于这些都属于不稳定的化合物，易氨化释放出氨，同时也遵循硝化过程和反硝化作用，在这里不再详述。
但应指出，施用时，尤其在保护地的密闭环境中施用，除应注意土壤适当湿度和通透性外，还应掌握少施、勤施和深施。
土壤氮素的形态及其转化过程土壤氮素是指土壤中存在的不同形态的氮元素化合物。
氮素是植物生长和发育所必需的主要营养元素之一，在土壤中通常以无机氮和有机氮的形式存在。
土壤中的无机氮形态主要包括铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）。
铵态氮是由土壤中有机物分解产生的，也可以通过氮肥的施用或者转化过程中产生。
硝态氮则是由土壤中的氨氧化细菌通过氧化铵态氮产生。
硝态氮相对更容易被植物吸收，因为它具有更高的溶解度和更低的电荷密度，可以通过土壤水分迁移更容易到达植物根系。
土壤中的氮素转化过程主要包括氨化、硝化和脱氮三个过程。
氨化是将有机氮转化为铵态氮的过程，这一过程主要由分解有机物的微生物参与。
在氨化过程中，微生物通过分解有机物产生氨，并进一步转化为铵离子。
硝化是将铵态氮转化为硝态氮的过程，这一过程主要由氨氧化细菌参与。
在硝化过程中，氨氧化细菌氧化铵态氮为硝酸盐，产生硝态氮。
脱氮是将土壤中的硝态氮转化为氮气并释放到大气中的过程，这一过程主要由脱氮细菌参与。
土壤中氮素形态和转化过程对植物的生长和发育具有重要影响。
由于铵态氮和硝态氮的溶解度和化学活性不同，它们对植物的吸收和利用方式也不同。
铵态氮主要通过质子泵和电中性离子转运到达植物根系并被吸收，而硝态氮则主要通过硝酸胺盐共转运体转运到达植物根系并被吸收。
土壤中的氮素转化也会影响土壤中的养分循环、植物种群结构以及氮素肥料的利用效率等。
综上所述，土壤中的氮素主要存在于铵态氮、硝态氮和有机氮的形式。
氮素在土壤中通过氨化、硝化和脱氮等转化过程进行相互转化。
氮素的形态和转化过程对植物的生长和发育具有重要影响，也对土壤养分循环和植物种群结构等生态系统功能产生影响。
土壤中氮素转化过程1. 氮素在土壤中的来源和形态1.1 氮素的来源•大气沉降：大气中的氮气通过降雨等形式进入土壤中。
•植物残体和动物粪便：植物和动物的死亡体和排泄物中含有氮素，进入土壤后分解释放出来。
•化肥施用：农业生产中常用的氮肥含有丰富的氮素，施用后进入土壤。
•生物固氮：部分细菌和蓝藻具有固定氮气的能力，将氮气转化为可利用的氨态氮。
1.2 氮素的形态•无机氮：主要有铵态氮（NH4+）和硝态氮（NO3-）。
•有机氮：主要有蛋白质、氨基酸和有机酸等形式。
2. 氮素的转化过程2.1 氮素的硝化过程1.氨氧化：氨氧化细菌（如亚硝酸盐氧化细菌）将铵态氮氧化成亚硝酸盐（NO2-）。
2.亚硝酸盐氧化：亚硝酸盐氧化细菌将亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐（NO3-）。
2.2 氮素的还原过程1.反硝化：反硝化细菌将硝酸盐还原为亚硝酸盐，进一步还原为氮气（N2）释放到大气中。
2.3 氮素的固定过程1.生物固氮：一些细菌和蓝藻能够将大气中的氮气固定为氨态氮，进一步转化为有机氮。
2.化学固氮：高温高压下，氮气与氢气反应生成氨，再与氧反应生成硝酸盐。
3. 影响氮素转化的因素3.1 温度•氮素转化反应速率随温度升高而增加。
3.2 湿度•适当的湿度有利于氮素的转化过程。
3.3 pH值•不同形态的氮素在不同pH条件下的转化速率有所不同。
3.4 有机质含量•有机质含量越高，土壤中的氮素转化速率越快。
4. 土壤中氮素转化的意义4.1 植物生长与氮素转化•植物需要氮素作为合成蛋白质和核酸的原料，氮素转化过程为植物提供了可利用的氮源。
4.2 土壤肥力与氮素转化•氮素转化过程中产生的硝酸盐是植物的主要氮源之一，对土壤肥力的提高具有重要意义。
4.3 环境影响与氮素转化•氮素的转化过程中产生的硝酸盐容易溶解于水中，并随水流迁移，可能对水体造成污染。
5. 总结本文主要探讨了土壤中氮素的转化过程，包括氮素的来源和形态、氮素的硝化过程、还原过程以及固定过程等。
1.1.1土壤微生物与氮素转化过程研究进展（1500字）土壤微生物与氮素转化的关系：氮循环(Nitrogen Cycle)(Arrigo2005)是描述自然界中氮单质和含氮化合物之间相互转换过程的生态系统的物质循环。
构成氮循环的主要环节是生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。
其中氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及固氮作用都有微生物完成，因此自然界中氮循环的微生物作用一直是世界研究的前沿课题。
氨化作用(ammonification)是微生物分解有机氮化物产生氨的过程。
产生氨，一部分供微生物或植物同化，一部分被转变成硝酸盐。
很多细菌、真菌和放线菌都能分泌蛋白酶，在细胞外将蛋白质分解为多肤、氨基酸和氨(NH3)。
其分解能力强并释放出NH3的微生物称为氨化微生物。
分解作用较强的主要是细菌，如某些芽抱杆菌、梭状芽抱杆菌和假单抱菌等。
硝化作用(nitrification)是硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。
先是亚硝化单胞菌将钱氧化为亚硝酸;然后硝化杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。
反硝化作用(denitrification)也称脱氮作用，是反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。
微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途:植物利用其中的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用:NO3-、NH+、有机态氮，许多细菌、放线菌和霉菌也能利用硝酸盐作为氮素营养;但是也有许多细菌利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮(N2)，称为反硝化作用或脱氮作用:NO3-→NO2- →N2。
例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸。
生物固氮作用(biologicalnitrogenfixation)是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程，只发生在少数的细菌和藻类中。
因地壳含有极少的可溶性无机氮盐，所有生物几乎都需要依赖固氮生物固定大气中的氮而生存，因此生物固氮对维持自然界的氮循环起着极为重要的作用。
氮的同化作用
氮是生命体中不可或缺的元素之一，它在生命体内的作用十分重要。
氮的同化作用是指将无机氮转化为有机氮的过程，这个过程在生命体
内是必不可少的。
下面我们将从植物和微生物两个方面来介绍氮的同
化作用。
植物的氮同化作用
植物的氮同化作用是指将土壤中的无机氮转化为有机氮的过程。
植物
通过根系吸收土壤中的氮元素，然后将其转化为氨基酸等有机物质，
这个过程需要植物体内的一系列酶的参与。
其中最重要的酶是谷氨酸
合成酶，它能够将谷氨酸和丙酮酸合成天冬氨酸，然后再将天冬氨酸
转化为其他氨基酸。
这个过程中需要消耗大量的能量，因此植物需要
通过光合作用来提供能量。
微生物的氮同化作用
微生物的氮同化作用是指将空气中的氮气转化为有机氮的过程。
这个
过程主要由一些细菌和蓝藻来完成。
这些微生物能够利用一些特殊的
酶来将氮气转化为氨气，然后再将氨气转化为其他有机物质。
这个过
程对于土壤中的氮素循环来说非常重要，因为它能够将空气中的氮气
转化为植物可以利用的有机氮。
总结
氮的同化作用是生命体中不可或缺的过程，它能够将无机氮转化为有机氮，为生命体提供必要的营养物质。
植物和微生物是氮同化作用的两个主要参与者，它们通过不同的途径将无机氮转化为有机氮。
在生态系统中，氮的同化作用是非常重要的，它能够促进土壤中氮素的循环，为生态系统的平衡提供保障。
土壤中氮的转化过程硝态氮(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。
图1. 土壤中氮转化的过程(点击图放大, 点击这里打开和打印图表)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。
氮循环及其对土壤环境的影响在自然界中，氮是一种十分重要的元素。
它可以促进植物的生长，是各种生物体内不可或缺的重要成分。
为了维持生态系统中氮的平衡，就需要进行氮循环。
然而，若氮循环过程出现问题，就可能对土壤环境造成不良影响。
一、氮循环的基本过程氮循环是指土壤和植物中不同形态氮元素之间相互转化的过程。
细菌、真菌、植物和动物都参与了氮循环过程，包括氨化、硝化、固氮、脱氮等过程。
1、氨化作用：在土壤中，蛋白质和其他有机物质被细菌分解成氨。
有机氮形式通过微生物的作用被转变为无机形式。
2、硝化作用：氨很快地被氧化成硝酸盐，在土壤中形成硝酸盐之后，便可以供给植物使用。
硝化作用是由两种细菌完成的：亚硝化细菌和硝化细菌。
3、固氮作用：通过固氮作用，某些细菌和一些植物可以将氮气转化为氨，从而进入氮循环的过程中。
固氮作用就是将氮气中的双键断裂，生成两个氮原子，使它们能够被其他微生物和植物利用。
4、脱氮作用：氮元素从土壤中被移除的过程称为脱氮作用。
脱氮作用会通过不同机制而发生，包括氧化还原、反硝化和固定等等。
二、氮循环对土壤环境的影响氮循环过程是生态系统中最为关键的生物转化过程之一，同时，也会对土壤环境产生影响。
例如，过度施肥或者残留物质中氮含量过高，会导致土壤中硝酸盐、铵离子等无机氮物质的增多，这可能会对土壤生态系统的稳定性产生不良影响。
1、生物多样性受到影响。
氮营养是实际上很多植物和微生物生存所必需的，但是，氮过量的供应会对生物体系的平衡产生不良影响。
2、土壤酸化。
土壤中无机氮某些形式的积聚可能会导致土壤酸化。
酸性土壤降低了土壤中的微生物活性，从而影响了固氮的速率和其他过程对土壤质量的影响。
3、水体污染。
氮化物的大量排放可能会污染周围水源的水质中。
硝酸盐对水体生物生长有不良影响，硝酸盐等物质的积聚还会导致富营养化，使河流、湖泊等处的水体环境变得不稳定。
4、土壤侵蚀。
土壤中的过量无机氮可能会引起土壤侵蚀和表层土壤的丢失。
氮肥的种类不同，在土壤中的转化特点不同。
硫铵、碳铵和氯化铵中NH4+的转化相同，除被植物吸收外，一部分被土壤胶体吸附，另一部分通过硝化作用将转化为NO3-；硫铵和氯化铵中阴离子的转化相似，只是生成物不同，酸性土壤中两都分别生成硫酸和盐酸，增加土壤酸度；石灰性土壤中则分别生成硫酸钙和氯化钙，使土壤孔隙堵塞或造成钙的流失，使土壤板结，结构破坏；二者在水田中的转化亦有所不同，氯化铵的硝化作用明显低于硫铵，且不会像硫铵一样产生水稻黑根，因此在水田中往往氯化铵的肥效高于硫铵；碳铵中的碳酸氢根离子则除了作为植物的碳素营养之外，大部可分解为CO2和H2O，因此，碳铵在土壤中无任何残留，对土壤无不良影响。
硝态氮肥如硝酸铵施入土壤后，NH4+和NO3-均可被植物吸收，对土壤无不良影响。
NH4+除被植物吸收外，还可被胶体吸附，NO3-则易随水淋失，在还原条件下还会发生反硝化作用而脱氮。
酰胺态氮肥如尿素施入土壤后，首先以分子的形式存在，在土壤中有较大的流动性，且植物根系不能直接大量吸收，以后尿素分子在微生物分泌的脲酶的作用下，转化为碳酸铵，碳酸铵可进一步水解为碳酸氢铵和氢氧化铵。
所以尿素施在土壤的表层也会有氨的挥发损失，特别在石灰性土壤和碱性土壤上损失更为严重。
尿素的转化速度主要取决于脲酶活性，而脲酶活性受土壤温度的影响最大，通常10℃时尿素转化需7-10天，20℃时需4-5天，30℃时只需2天。
因为尿素在土壤中需要转化为铵态氮以后，才能大量被植物吸收利用，故尿素作追肥时，要比其它铵态氮肥早几天施用，具体早几天为宜，应视温度状况而定。
氮肥合理施用的基本目的在于减少氮肥损失，提高氮肥利用率，充分发挥肥料的最大增产效益。
由于氮肥在土壤中有氨的挥发、硝态氮的淋失和硝态氮的反硝化作用三条非生产性损失途径，氮肥的利用率是不高的，据统计，我国氮肥利用率在水田为35%-60%，旱田为45%-47%，平均为50%，约有一半损失掉了，既浪费了资源，又污染了环境，所以合理施用氮肥，提高其利用率，是生产上亟待解决的一个问题。
氮肥的转化过程
1.氮素固定：在大气中，氮气(N2)是主要的氮源。
然而，大多数植物无法直接利用氮气。
氮素固定是将氮气转化为可被植物吸收的形式的过程。
常见的氮素固定机制有自然氮素固定和人工氮素固定。
自然氮素固定：自然氮素固定主要由闪电放电、土壤微生物固氮以及植物共生固氮来实现。
闪电放电能够使空气中的氮气与氧反应形成氮氧化物，并通过雨水降落到土壤中。
另外，一些土壤中的微生物，如固氮细菌和青霉菌，能够通过特定的生化途径将氮气转化为氨。
此外，一些根瘤菌能够与植物根系中的根瘤结合，通过共生关系将氮气固定为植物可利用的氨。
人工氮素固定：人工氮素固定主要是指通过工业生产和农业实践中人为合成的氮肥，如尿素和铵氮肥等。
这些人工合成的氮肥可以直接被植物吸收利用。
2.氨化作用：氨化作用是将氮气转化为氨氮的过程。
其中，植物通常通过根系吸收土壤中的氨，供给自身的生长和发育。
土壤中的某些细菌和藻类也能进行氨化作用，将无机氮转化为氨，提供给植物和其他生物利用。
3.硝化作用：硝化作用是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程。
硝化作用可分为两个步骤：氨氧化和亚硝酸盐氧化。
氨氧化由氨氧化细菌完成，将氨氮氧化为亚硝酸盐。
而亚硝酸盐氧化由亚硝酸盐氧化菌完成，将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐。
4.反硝化作用：反硝化作用是将硝酸盐氮转化为氮气的过程。
在缺氧的环境中，一些细菌能够利用硝酸盐作为电子受体，并
将其还原为氮气释放到大气中。
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。
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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。
