农田土壤的氮循环

[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％。

生态系统氮循环特征及其环境效应解析氮是生态系统中最重要的营养元素之一，它在自然界中的循环过程中起着至关重要的作用。

生态系统的氮循环分为生物固氮、尿素氮转化、硝化和反硝化等环节。

氮循环的特征与环境效应对于生态系统的稳定和氮素的利用率具有重要意义。

首先，生物固氮是生态系统中氮循环的重要环节之一。

许多微生物通过固氮过程将大气中的氮气转化为可供植物摄取的形态。

这些微生物可以存在于土壤中，也可以与植物建立共生关系，如豆科植物与根瘤菌的共生。

通过生物固氮，生态系统能够有效地利用空气中的氮气资源，提供植物所需的氮源，从而维持生态系统的生物多样性和生产力。

其次，尿素氮转化是生态系统中氮循环的另一个重要过程。

尿液中含有丰富的尿素氮，通过微生物的作用，尿素可以分解为氨氮和硝酸盐氮。

这些被分解出来的氮化合物能够被植物吸收利用，而不会造成氮的损失。

尿素氮转化过程在自然界中广泛存在，并且对于农田的氮素管理和养分循环具有重要意义。

此外，硝化和反硝化过程也是生态系统中氮循环的重要组成部分。

硝化是将氨氮氧化为硝酸盐氮的过程，可以通过硝化细菌和古菌来完成。

反硝化是将硝酸盐氮还原为氮气的过程，同样需要特定的微生物参与。

硝化和反硝化过程的平衡对于维持土壤和水体中氮的循环非常重要。

过多的硝化会导致土壤酸化和养分的流失，而过多的反硝化则会释放出温室气体，对气候变化产生负面影响。

除了上述的氮循环特征，生态系统中氮的环境效应也是需要考虑的。

过度的氮输入是生态系统中的一个常见问题。

主要来源包括农业活动、化肥使用、工业废水排放等。

过度的氮输入会导致氮浓度过高，进而引发水体富营养化问题。

水体富营养化会导致藻类大量繁殖，消耗水体中的氧气，形成缺氧环境，严重影响水生生物的生存。

此外，氮也可能通过大气沉降的方式进入土壤，造成土壤酸化和土壤质量下降。

生态系统中氮循环的研究对于环境保护和可持续发展具有重要意义。

了解不同环节的氮转化过程，有助于优化农业管理措施，降低氮的损失和污染风险。

农业生态系统中的氮素营养循环及调节营养循环和物质循环是任何一个生态系统的两个基本过程，对它们的研究具有重要的作用。

对农业生态系统中的营养循环的研究，不仅可以使我们了解各种矿质营养的流动过程，对指导我们在农业实践生产过程中的化肥合理施用具有非常重要作用；同时又可以在保持原有产量下，减少资源成本投入、保护环境等等重要意义。

动植物及人类生长发育所必需的营养元素称为营养元素[1]，营养循环即为营养元素的循环，包括了大量元素的循环、微量元素的循环和痕量元素的循环。

农业生态系统中的循环则是这些元素在人工农业系统如：农田、牧场、草地等和自然系统中的土壤、水、植物等等之间的循环。

可见农业系统中的养分循环是联系土壤、作物、人、畜禽的纽带，是维持农业系统时空上的联系的重要手段，使农业系统具有稳定性和自调力的基础[2]。

氮、磷、钾是肥料的三要素，是农业生产过程中作物极易缺乏的三种营养元素，也是化肥施用量最多的元素；故一直以来，对它们在农业系统中的循环研究也是最多。

本文就农业生态系统中的氮营养元素的循环及其调控方法为主作了综述。

1.氮素的循环氮素是植物的必须营养元素，也是作物产量最重要的养分限制因子。

农业生态系统中的氮素循环是指，氮素通过不同途径进入农业生态系统，再经过许多相互联系的转化和移动过程后，又不同程度地离开这一系统，这一循环是开放性的，它与大气和水体等外界环境进行着复杂的交换[3]。

2.氮素在农业生态系统的输入2.1化肥（有机肥和无机肥）氮素的输入施肥方式输入氮素营养是农业生态系统中氮素输入的最主要的方式之一；它对增加农田中氮素营养的总量的效果也是最为明显。

故农业生产遇到氮素不足时，常以施肥方式来解决。

可见，施肥还是调节农业生态系统中氮素平衡的一个重要方式，也是人为进行调控方式之一。

1998 年我国化肥平均施用量氮肥中的N已超过225 kg/hm2；而北欧等国家施用要相对低一些，挪威东南农田氮肥施用量为N 110 kg/hm2[4]。

第十章土壤养分循环土壤养分循环：是指在生物参与下，营养元素从土壤到生物，再从生物回到土壤的循环过程，是一个复杂的生物地球化学过程。

土壤元素通常可以反复的再循环和利用,典型的再循环过程包括：（1）生物从土壤中吸收养分（2）生物的残体归还土壤（3）在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分（4）养分再次被生物吸收一、土壤氮素循环（一）氮素循环由两个重叠循环构成，一是大气层的气态氮循环，几乎所有的气态氮对大多数植物无效，只有若干种微生物或少数与微生物共生的植物可以固定大气中的有效氮。

另一个是土壤氮的循环，即在土壤植物系统中，氮在动植物体、微生物体、土壤有机质、土壤矿物质各分室中的转化和迁移，包括有机氮的矿化和无机氮的生物固持作用、粘土对氨的固定和释放作用、硝化和反硝化作用、腐殖质形成和腐殖质稳定化作用。

（二）土壤的氮的获得（来源）1土壤氮的获得（来源）（1）土壤母质中的矿质元素（2）大气中分子氮的生物固定大气和土壤空气中的分子态氮不能被植物直接吸收、同化，必须经生物固定为有机氮化合物，直接或间接地进入土壤。

（3）雨水和灌溉水带入的氮灌溉水带入土壤的氮主要是硝态氮形态，其数量因地区、季节和降雨量而异。

大气层发生自然雷电现象，可使氮氧化成NO2及NO等氮氧化物。

（4）施用有机肥和化学肥料2土壤N存在形态土壤无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，是植物能直接吸收利用的有效态氮。

有机态氮是土壤氮的主要存在形态，一般占土壤全量氮的95%以上，按其溶解度的大小及水解的难易分为水溶性有机氮、水解性有机氮和非水解性有机氮三类。

土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常总被称为速效态氮。

3土壤中氮的转化（1）有机态氮的矿化过程含氮的有机化合物，在多种微生物的作用下降解为简单的铵态氮的过程矿化过程：第一阶段：把复杂的含氮化合物的含氮化合物，如蛋白质、核酸、氨基糖及其多聚体等，经过微生物酶的系列作用下，逐级分解而形成简单的氨基化合物，称之为氨基化阶段。

农田土壤氮矿化探究进展摘要：农田土壤氮矿化是指土壤中有机氮向无机氮的转化过程，是农作物氮素供应的重要来源之一。

本文对农田土壤氮矿化的探究进展进行了综述，包括氮矿化的机制、影响因素、评判方法以及对土壤氮矿化的调控措施等方面的探究进展。

文章旨在为农田土壤氮矿化的科学探究和实践应用提供参考。

一、引言农业生产中，氮素是增进作物生长和提高农产品产量的重要养分之一。

土壤中的氮素主要以有机氮的形式存在，需要经过氮矿化将其转化为可供作物吸纳利用的无机氮。

农田土壤氮矿化的探究不仅有助于揭示农业生产中氮素循环与利用的机制，还可为合理施肥和农田管理提供科学依据。

二、氮矿化的机制农田土壤中氮矿化的机制主要包括微生物活动、土壤酶活性以及土壤的生化过程等。

微生物在土壤中起着重要的作用，它们通过分解有机物质并释放出氨基酸等有机氮物质，从而被微生物转化为无机氮。

此外，土壤酶活性也参与了氮矿化的过程，如脲酶等酶能分解尿素和其他氮源，将其转化为氨。

土壤的生化过程涉及多个环节，包括氮素矿化、铵盐形成、硝化和硝化物的形成等。

三、氮矿化的影响因素氮矿化的过程易受到气候条件、土壤性质、农业经营措施等因素的影响。

气温柔湿度是氮矿化的主要影响因素之一，气温提高和湿度增加有利于土壤中有机氮的分解和转化。

土壤的性质也会影响氮矿化的速率，如土壤含水量、有机质含量、土壤pH值等。

此外，农业经营措施的选择也会影响氮矿化，如不同施肥管理措施对氮矿化的影响。

四、氮矿化的评判方法评判土壤氮矿化的方法主要包括土壤样品的采集与处理、试验室分析以及数据处理与分析等步骤。

土壤样品的采集与处理应结合详尽的探究目标和设计，如接受不同深度和时间点采样。

试验室分析包括测定土壤中的有机质含量、全氮含量以及铵态氮和硝态氮含量等。

数据处理与分析应用适当的统计方法，如方差分析等。

五、土壤氮矿化的调控措施合理的农田管理措施可以增进土壤中有机氮向无机氮的转化，提高氮肥的利用效率。

农田翻耕和遮盖物管理可增加土壤的微生物群落和土壤酶活性，从而增进氮矿化的过程。

氮循环是生物地球化学中至关重要的一环，它涉及大气、土壤和生物体内氮元素的转化和循环。

下面我们将介绍一些关于氮循环的具体例子，以便更好地理解这一过程的复杂性和重要性。

1. 大气中的氮气固定: 大气中的氮气通过闪电、火山喷发等自然现象或工业活动释放的氮氧化物的作用，转化为可溶解在水中的硝酸盐或氨。

这些化合物被降雨带入土壤中，在土壤中进行生物固氮的重要过程。

2. 生物固氮: 微生物在土壤中能够将大气中的氮气转化为氨或其他化合物，这一过程称为生物固氮。

这主要由一些细菌和蓝藻来完成，它们的共生菌会与一些植物结合形成根瘤，这些植物就能利用这些微生物固氮的产物。

3. 植物吸收和利用氮: 植物通过根部吸收土壤中的氮化合物，并将其转化为氨基酸、蛋白质等有机化合物，从而用于生长和代谢。

4. 动物的氮循环: 动物通过食物链摄取植物中的氮化合物，将其转化为自身的组织和有机化合物。

当动物排泄时，它们的粪便中含有未被利用的氮化合物，这些又会被微生物分解还原为土壤中的无机氮。

5. 氮化合物的硝化和反硝化: 在土壤中，氨和氨基酸被硝化菌氧化成硝酸盐，这是一种氧化还原反应。

另反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气，或者其他氮氧化物。

6. 氮素流失: 在氮循环过程中，氮化合物也会流失到水体中，这可能导致水体富营养化，对水生生态系统造成危害。

以上是关于氮循环的一些具体例子，它们展示了氮元素在大气、土壤和生物体中的转化和循环过程。

深入理解氮循环对于生态学、农业和环境保护等领域具有重要意义。

只有掌握了氮循环的规律，我们才能更好地利用和管理氮资源，保护生态环境，保障人类和地球的可持续发展。

在继续深入探讨氮循环的过程时，我们不得不考虑到人类活动对氮循环的影响。

人类的工业和农业活动极大地改变了自然氮循环的平衡，导致了一系列严重的环境问题。

农业化肥的过度使用导致了土壤中氮化合物的过量积累，进而造成了水体富营养化问题；工业排放的氮氧化物则加剧了大气污染，对生态系统造成了严重危害。

农田土壤氮循环与农业可持续发展氮是作为生命中必需的元素之一，在土地生态系统中具有重要的地位。

农田土壤氮循环的合理管理对于农业可持续发展至关重要。

本文将探讨农田土壤氮循环的相关概念、机制和影响因素，并进一步探讨如何优化管理农业氮素以实现可持续的农业发展。

一、氮循环的概念和机制氮循环是指在自然生态系统中，氮元素在空气、土壤和生物体之间的循环过程。

这一过程主要包括氮的固定、转化、吸收和释放。

其中，氮的固定主要是指将空气中的氮气转化为植物可利用的氨或硝酸盐形式，这一过程主要通过植物共生菌和化学反应来实现。

而氮的转化则是指将氨或硝酸盐转化为其他化学形态的氮，如亚硝酸盐和硝酸盐。

氮的吸收则是指植物通过根系吸收土壤中的氮形式。

最后，氮的释放包括植物的死亡和有机质的分解，从而释放出土壤中的氮元素。

二、农田土壤氮循环的影响因素农田土壤氮循环的过程受到多种因素的影响，其中包括土壤性质、气候条件、作物类型和农业管理措施等。

首先，土壤性质对农田土壤氮循环有着重要的影响。

不同类型的土壤具有不同的氮贮存和释放能力，例如贫瘠土壤的氮循环速度较慢。

其次，气候条件也会直接影响农田土壤氮循环。

气温和降水量的变化将直接影响氮的转化和吸收速率。

此外，作物类型和农业管理措施也是农田土壤氮循环的关键因素，例如不同的作物对氮的吸收和利用能力不同，而化肥的使用和施肥技术也会影响氮的固定和转化过程。

三、优化农业氮素的管理为了实现农业的可持续发展，合理管理农业氮素是至关重要的。

首先，农民可以选择适合的作物种植，不同作物对氮的需求和利用能力不同，选择合适的作物有助于减少氮素的浪费和排放。

其次，农民可以采取合理的施肥措施，根据土壤测试结果和作物需求来精确施肥，避免过度施肥导致的氮素的积聚和流失。

此外，采用有机肥料代替化学肥料也是优化农业氮素管理的一种方法，有机肥料可以提高土壤质量，促进土壤中氮元素的循环和利用。

最后，农民可以引入农业循环系统，通过合理轮作和种植绿肥来实现氮的固定和转化，从而减少对外源氮素的依赖。

土壤氨氮,亚硝酸盐氮,硝酸盐氮的连续流动1.引言1.1 概述概述部分的内容包括对土壤氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮三个方面进行简要介绍，并强调它们在土壤中的重要性和连续流动的关系。

首先，土壤氨氮是指土壤中的氨和铵离子，它们是植物生长和土壤养分循环过程中重要的氮源。

土壤中的有机物分解、化肥施用和农作物残留物降解都会产生氨氮。

了解土壤氨氮的含量和流动情况，可以帮助我们评估土壤的肥力和植物的养分供应情况。

其次，亚硝酸盐氮是氨氧化和亚硝化过程的中间产物，它是由氨氧化细菌氧化氨产生的，进一步被亚硝化细菌氧化为亚硝酸盐氮。

亚硝酸盐氮在土壤中的含量和流动对农作物的生长以及环境的氮循环具有重要影响。

最后，硝酸盐氮是指土壤中的硝酸盐离子，通过细菌的硝化过程形成。

硝酸盐氮是植物主要的氮源之一，对提高农作物的产量和品质起着关键作用。

同时，硝酸盐氮也是水环境中的一种污染物，因此了解硝酸盐氮的流动和迁移规律，对于防止地下水和湖泊等水体的氮污染至关重要。

因此，本文将围绕土壤氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮这三个方面展开研究，探讨它们在土壤中的流动情况以及它们之间的关系。

通过对这些氮形态的了解，我们可以更好地理解土壤中氮的循环过程，并为土壤肥力管理和环境保护提供科学依据。

文章结构是指文章整体的组织框架和布局方式，它主要包括引言、正文和结论三个部分。

本文的结构如下：1. 引言1.1 概述: 在这一部分，我们将简要介绍土壤氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的重要性和作用，以及它们在土壤中的连续流动的意义。

1.2 文章结构: 本部分将介绍整篇文章的结构，并对各个部分的内容进行简要概括。

1.3 目的: 在这一部分，我们将明确本文的研究目的，阐述为什么要研究土壤氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的连续流动。

2. 正文2.1 土壤氨氮: 在这一部分，我们将详细介绍土壤中氨氮的来源、转化过程及其对土壤生态系统的影响。

2.1.1 要点1: 在这一小节，我们将介绍土壤中氨氮的产生原因和途径，以及氨氮的转化过程。

氮循环和土壤生物学作为生命的基础元素，氮素在生态系统中扮演着不可或缺的角色。

氮素的循环一直是土壤生物学和生态学研究的热点问题之一。

而氮素循环的过程也是复杂的，需要依靠土壤中多种微生物的协同作用来完成，这种依赖于微生物的循环过程就被称为氮循环。

氮循环的过程主要分为氮的固氮、氨化、硝化、反硝化四个阶段。

其中，固氮是一种重要的氮素获取途径。

在许多自然条件下，氮分子是非常稳定的，并不容易被生物体所利用。

但是，一些特定的微生物（例如根瘤菌）能够利用大气中的氮气，将其转化为能够被植物吸收利用的氨等非常稳定的氮化物质，这就是氮固定。

氮固定是保证生态系统中氮素供应的重要途径之一，通过与植物根部的共生作用，根瘤菌能够将自由的氮固定为有机氮，这使得植物无需额外的氮素来源即可生长。

而其他的微生物则通过直接分解过程中释放的氨、尿素等化合物或者从有机氮中分离出来的氨或硝态氮来吸收氮素。

而氨化是指将有机氮分解为氨的过程。

这是由负责这一过程的微生物所完成的。

虽然这些微生物数量不多，但它们所扮演的角色至关重要。

在这个过程中，微生物通常是从死亡的生物体中获得所需的氮素营养物，通过他们的口腔和体表细胞上的酶来将有机氮分解为氨，并保持生物循环稳定。

接下来是硝化的过程，硝化是将氨化肥转化为硝酸盐的过程。

这个过程通常会被分成两个步骤。

在第一步，氨被氧化为亚硝态氮。

第二步中，亚硝态氮被进一步氧化为硝态氮。

这个过程同样是由特定的微生物完成的。

其中，硝化细菌可以通过将氨通过氧化还原反应转化为硝酸盐，以此维持生态系统的氮循环。

最后是反硝化的过程，反硝化是指硝酸盐还原为无机氮气的过程。

这个过程富集了许多细菌，它们能够在贫氧的条件下从硝酸盐中提取电子以产生能量，并将硝酸盐还原为氮气。

这是很重要的一步，因为它释放了对生物体可利用的氮元素，同时也通过气体形式将氮元素还回到了大气中。

综上所述，氮循环需要依赖于众多微生物的协同作用来完成。

而在微生物方面需要考虑生物菌群的组成以及存在的环境条件，在特定的环境下特定的细菌类群才能更好地完成氮循环过程。

农业生态学名词解释农业生态学是研究农业与生态环境相互作用关系的学科，涉及到许多专业术语和概念。

本文将对一些常见的农业生态学名词进行解释，以帮助读者更好地理解和应用这些概念。

1.农业生态系统农业生态系统指的是农田及其周边环境中由农作物、动物、微生物以及土壤、水体等组成的一个生态系统。

它是人类进行农业生产的基础单位，包括农田生态系统、农场生态系统等。

2.农业可持续发展农业可持续发展是指在保障农产品供给的同时，最大限度地减少对自然资源的消耗和对环境的污染，同时促进农村经济社会的健康发展。

它强调经济效益、社会效益和生态效益的协调统一。

3.农业生态系统服务农业生态系统服务指的是农业生态系统为人类提供的各种生态功能和价值。

例如，土壤保持、水源涵养、气候调节、物种保护等都是农业生态系统为人类提供的重要服务。

4.生态位生态位是指一个物种在某一生态系统中所占据的特定位置和角色。

它包括物种的生活方式、营养习性、生长环境等方面。

不同物种之间通过适应和分工来避免直接竞争，从而在生态系统中共存。

5.农田生态农田生态是指农田内部以及周围生态环境的综合状况。

它包括土壤质量、水质状况、生物多样性等方面。

良好的农田生态有利于提高农作物产量和质量，减少农药和化肥的使用。

6.水循环水循环是指水在大气、地表和地下之间不断流动和转化的过程。

在农业生态系统中，水循环对于农作物的生长和发育起着重要的调节作用，同时也影响土壤水分和水资源的利用。

7.氮循环氮循环是指氮在大气、土壤和生物体之间不断转化和循环的过程。

在农业生态系统中，氮循环对于植物的营养吸收和利用、土壤肥力的维持以及水体和大气的污染等方面具有重要影响。

8.种间关系种间关系指的是不同物种之间相互作用的关系。

常见的种间关系包括竞争、共生、捕食和寄生等。

在农业生态系统中，种间关系的平衡与稳定对于农作物的生长和病虫害防治具有重要意义。

9.农业生物多样性农业生物多样性指的是农田中存在的各种农作物、家畜、昆虫、微生物等生物的多样性。

氮循环的过程和机理氮是植物和生物体中必需的重要元素之一，其在生命过程中的重要性可不可小视。

生物界中的氮分为有机氮和无机氮，其中无机氮在大气中占比为78%，但它并不利于生物体的吸收利用。

因此，氮循环是一个必要的过程，它可以将无机氮转化为有机氮，为生物生长提供所需的氮源。

本文将详细介绍氮循环的过程和机理。

1. 氮的化学形态氮化学元素的化学状态非常复杂，以N2的形式存在于空气中，一般的生态系统主要在氮气和硝酸盐之间循环。

氮气是生物不能直接利用的无机原料，而硝酸盐则是生物可以吸收的氮源。

氮气可以通过一系列细菌过程转化为硝酸盐或其他形式的有机氮。

2. 氮的转化氮循环的过程涉及两个主要的过程：氮的固氮和氮的硝化。

氮的固氮是指将氮气固定为需要氮的生物体使用的氮化合物，如有机氮、氨、硝酸盐等。

氮的固氮通常由化学过程、雷电放电等过程完成。

部分植物也能利用根部拟固氮菌与Rhizobium等共生固氮细菌相互作用进行氮的固持和合成。

氮的硝化是指将氨化合物和有机氮化合物转化为硝酸盐。

它一般由硝化细菌、硝化古菌、厌氧氧化细菌和厌氧氧化古菌等微生物完成。

硝化分为两个阶段：氨氧化和亚硝酸氧化。

氨氧化将NH4+ 氧化成为NO2-，亚硝酸氧化将NO2- 氧化成为NO3-。

硝酸盐是植物吸收的主要形式之一。

3. 氮的还原氮的还原是指将硝酸盐还原为氨，它一般由还原细菌、还原古菌和其他还原微生物完成。

它替代了氮固氮过程的步骤和过程。

氮还原是循环中最复杂的环节，需要耗费较高的能量。

在还原过程中，氨被还原为氮气或其他形式的氮化合物，这些化合物再被转化为有机氮或硝酸盐，进一步演绎着氮循环的全过程。

4. 氮循环的应用氮循环的过程和机理为我们生态立体最高效的氮营养体系提供了思路。

通过调节海洋面上的一系列氮循环机理，能够促进深海中的海洋生物的生长繁殖，从而平衡整个海域的氮营养水平。

而在陆地上，化肥的利用效率也离不开对氮循环的了解。

通过改变土壤中细菌的过程和流程，为农业生产和造林等提供优质的氮元素，从而促进了经济的发展和城市的建设。

农田生态系统的养分循环原理农田生态系统是一个复杂而又有序的整体，其中养分循环起着至关重要的作用。

一、农田生态系统养分的来源（一）土壤本身的养分储备土壤是农田生态系统养分的重要来源之一。

土壤中包含了各种矿物质，如氮、磷、钾等大量元素以及铁、锰、锌等微量元素。

这些矿物质经过长期的地质作用和土壤形成过程而积累在土壤之中。

例如，土壤中的钾元素，一部分以长石、云母等矿物的形式存在，在自然的风化作用下，这些矿物会逐渐分解，释放出钾离子，从而为植物生长提供可利用的养分。

土壤中的有机质也是养分的重要来源。

动植物残体在土壤中经过微生物的分解转化，形成腐殖质。

腐殖质含有丰富的氮元素，还能改善土壤的物理性质，增加土壤的保肥能力。

（二）施肥的补充为了满足农作物高产的需求，施肥是补充农田养分的重要手段。

肥料分为有机肥和无机肥。

有机肥如农家肥（包括动物粪便、堆肥等），它含有大量的有机物质。

这些有机物质在土壤中分解时，不仅能释放出氮、磷、钾等养分，还能为土壤微生物提供能源物质，促进土壤微生物的活动。

无机肥则具有养分含量高、肥效快的特点。

例如尿素，它是一种常用的氮肥，含氮量高，施入土壤后能迅速被植物根系吸收。

合理施肥能够有效地补充土壤中缺失的养分，维持农田生态系统的养分平衡。

二、植物对养分的吸收（一）根系的吸收作用植物的根系是吸收养分的主要器官。

根系具有众多细小的根毛，根毛极大地增加了根系与土壤的接触面积。

例如，小麦的根系非常发达，根毛密集，能够有效地从土壤中吸收各种养分。

植物根系吸收养分主要通过主动运输和被动运输两种方式。

对于一些离子态的养分，如钾离子、铵根离子等，根系可以通过主动运输逆浓度梯度吸收。

这一过程需要消耗能量，由植物细胞中的线粒体提供。

而对于一些小分子的养分，如二氧化碳、水等，则可以通过被动运输顺着浓度梯度进入根系细胞。

（二）植物对不同养分的需求特点不同的植物对养分的需求种类和数量存在差异。

例如，豆科植物由于其根部与根瘤菌共生，能够固定空气中的氮元素，所以相对来说对氮肥的需求没有非豆科植物那么强烈。

[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1s22s22p3，有5个价电子，氧化态从－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Li反应，生成Li3N。

提高温度，加催化剂后，分子氮的典型反应如下：N2 + 3H2→2NH3N2 + O2→2NON2 + 3Mg →Mg3N2N2 + CaC2→C + CaCN2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，却是植物氮营养的直接形态，意义特别重要。

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％。

铵能以同晶置换作用（类质同象）取代钾离子占据矿物晶格，形成固定态氮。

影响铵固定的因子有粘土矿类型、铵的浓度、共存阳离子、土壤的质地、pH、有机质等。

土壤中氮素转化过程及植物吸收方式我国耕地土壤全氮含量为0.04～0.35％之间，且土壤有机质含量呈正相关。

其氮素来源包括：生物固氮、降水、农业灌溉和施肥等，而目前肥料是农田土壤氮肥的主要来源。

下面就从土壤中氮素的主要表现形态和转化过程等进行详细的介绍：（一）土壤中氮素的主要形态水溶性速效氮源< 全氮的5% 包括游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物等有机氮水解性缓效氮源占50～70% 包括蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类(>98%) 非水解性难利用占30～50% 包括杂环态氮、缩胺类离子态土壤溶液中无机氮吸附态土壤胶体吸附(1～2％) 固定态2：1型粘土矿物固定注明：其中无机氮包括：铵态氮(NH4+ — N)、硝态氮(NO3-— N)、亚硝态氮(NO2- — N)三种主要形态。

一般情况下，土壤中存在的主要是有机态氮，占土壤总氮的90~98%。

（二）土壤中氮素的转化过程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。

如：RCH2OH＋NH3＋CO2＋能量—水解—→RCHNH2COOH＋H2O RCHOHCOOH＋NH3＋能量—氧化—→RCHNH2COOH＋O2RCOOH＋NH3＋CO2＋能量——还原—→RCHNH2COOH＋H2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，氨化作用都可以进行。

氨化作用产生的铵态氮能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。

氮循环与氮素污染标题：氮循环与氮素污染导言：氮素是地球上最常见的元素之一，它在生物体的生长和发育过程中发挥着重要的作用。

然而，过度使用化肥和工业废水排放等活动导致氮素过度积累，引发了氮素污染问题。

本文将探讨氮循环的过程以及氮素污染的成因和影响，并提出减少氮素污染的途径。

1. 氮循环的过程：氮循环是指氮在大气、土壤、植物和动物之间的转化过程。

主要包括氮气固氮、矿物化、硝化、固氮化合物还原和植物摄取等环节。

其中，氮气固氮是指氮气通过闪电活动、细菌和植物根结瘤等方式转化为氨；矿物化是指有机氮物质在土壤中被微生物分解成无机氮化合物；硝化是指氨通过硝化细菌转化为亚硝酸盐和硝酸盐；固氮化合物还原是指一些微生物将氮气还原成氨或有机氮物质；植物摄取是指植物通过根系摄取土壤中的无机氮化合物。

2. 氮素污染的成因：（1）化肥的过度使用：农业生产中过度使用化肥导致土壤中的氮素含量增加，超过植物对氮素的需求量，导致氮素向水体中流失，引发水体富营养化。

（2）工业废水排放：许多工业生产过程会产生含氮废水，这些废水未经处理直接排放到水体中，导致水体氮素浓度升高。

（3）生活污水排放：城市生活污水中含有大量的氮素，如果生活污水未经处理直接排放到水体中，会引起水体富营养化，对水生态系统造成严重影响。

3. 氮素污染的影响：（1）水体富营养化：氮素过量进入水体后，会导致水体中藻类繁殖过度，形成藻华，破坏水体生态平衡。

（2）土壤贫瘠化：过度积累的氮素会抑制土壤中的微生物活性，破坏土壤的结构和生物多样性，导致土壤贫瘠化。

（3）空气污染：在氮循环过程中，氮气固氮时会产生一氧化氮等氮气排放物，这些氮气排放物与气象条件相互作用，形成臭氧污染和雾霾。

4. 减少氮素污染的途径：（1）合理使用化肥：减少化肥的使用量和施肥频率，根据作物生长需要进行施肥，避免过量施肥。

（2）提高农业生产效率：推广精准农业技术，合理利用农业资源，提高作物养分利用率，降低氮素流失风险。