土壤中氮素轉化過程及植物吸收方式(土壤部分初稿)

土壤中氮素轉化過程及植物吸收方式我國耕地土壤全氮含量為0.040.35之間，且土壤有機質含量呈正相關。其氮素來源包括：生物固氮、降水、農(nóng)業(yè)灌溉和施肥等，而目前肥料是農(nóng)田土壤氮肥的主要來源。下面就從土壤中氮素的主要表現(xiàn)形態(tài)和轉化過程等進行詳細的介紹：（一） 土壤中氮素的主要形態(tài) 水溶性 速效氮源 98%) 非水解性 難利用 占3050% 包括雜環(huán)態(tài)氮、縮胺類 離子態(tài) 土壤溶液中 無機氮 吸附態(tài) 土壤膠體吸附 (12) 固定態(tài) 2：1型粘土礦物固定 注明：其中無機氮包括：銨態(tài)氮(NH4+ N)、硝態(tài)氮(NO3- N)、亞硝態(tài)氮(NO2- N)三種主要形態(tài)。一般情況下，土壤中存在的主要是有機態(tài)氮，占土壤總氮的9098%。（二）土壤中氮素的轉化過程 1.有機態(tài)氮的轉化土壤中的有機態(tài)氮是較復雜的有機化合物，必須要經(jīng)過各種礦化過程，變?yōu)橐兹艿男螒B(tài)，才能發(fā)揮作物營養(yǎng)的功能。它的礦化量和礦化速率就成為決定土壤供氮能力的極其重要的因素。土壤有機氮的礦化過程是包括許多過程在內的復雜過程。 水解過程 蛋白質在微生物分泌的蛋白質水解酶的作用下，逐步分解為各種氨基酸。 氨化過程 氨基酸在多種微生物作用下分解成氨的過程稱為氨化過程。如： RCH2OHNH3CO2能量 水解 RCHNH2COOHH2O RCHOHCOOHNH3能量 氧化 RCHNH2COOHO2 RCOOHNH3 CO2能量還原RCHNH2COOHH2由此可見，氨化作用可在多種多樣條件下進行。無論水田、旱田，只要微生物活動旺盛，氨化作用都可以進行。 氨化作用產(chǎn)生的銨態(tài)氮能被植物和微生物吸收利用，是農(nóng)作物的優(yōu)良氮素營養(yǎng)。未被作物吸收利用的銨，可被土壤膠體吸收保存。但在旱地通氣良好的條件下，銨態(tài)氮可進一步為微生物轉化。 硝化過程 指氨或銨鹽在微生物作用下轉化成硝酸態(tài)氮化合物的過程。它是由兩組微生物分兩步完成的。第一步銨先轉化成亞硝酸鹽，緊接著亞硝酸鹽又轉化成硝酸鹽，消化過程是一個氧化需氧過程，只有在通氣良好的情況下才能進行。所以水稻田在淹水期間主要為銨態(tài)氮，硝態(tài)氮很少，旱地土壤一般硝化作用速率快于氨化作用，土壤中主要為硝態(tài)氮。 硝態(tài)氮也是為植物吸收利用的優(yōu)良氮源，所以可以利用土壤硝化作用強度來了解旱地土壤的供氮性能。 反硝化作用 指土壤中硝態(tài)氮被還原為氧化氮和氮氣，擴散至空氣中損失的過程。反硝化作用主要由反硝化細菌引起。在通氣不良的條件下，反硝化細菌可奪取硝態(tài)氮及其某些還原產(chǎn)物中的化合氧，使硝態(tài)氮變?yōu)榈獨鈸p失。 2.無機態(tài)氮的轉化過程 無機態(tài)氮包括硫酸銨、硝酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨、氫氧化銨等。由于這些都屬于不穩(wěn)定的化合物，易氨化釋放出氨，同時也遵循硝化過程和反硝化作用；但應指出，施用時需在保護地的密閉環(huán)境中施用，除應注意土壤適當濕度和通透性外，還應掌握少施、勤施和深施。如施用不當，極易熏壞葉片，甚至造成全株死亡。 尿素雖屬有機氮肥，但因結構簡單，其轉化過程與無機氮肥基本相同，以尿素為例簡要說明： 尿素施入土壤后，以分子狀態(tài)存在，還可以分子狀態(tài)被作物吸收，但數(shù)量很少。尿素分子與土壤中黏粒礦物或腐殖質上的功能團以氫健相互作用力結合，在很大程度上可以避免尿素在澆水后淋溶流失。另外，尿素在土壤中可以在脲酶的作用下轉化為銨態(tài)氮，供作物吸收和土壤膠體吸附。土壤中大多數(shù)細菌、放線菌、真菌都能分泌脲酶，其脲酶轉變如下： CO（NH2）22H2O （NH4）2CO3 碳酸銨可以進一步水解產(chǎn)生碳酸氫銨和氫氧化銨： （NH4）2CO3H2O NH4HCO3NH4OH 碳酸氫銨和氫氧化銨也可以在硝化細菌的作用下進一步轉為硝態(tài)氮：硝化細菌 （NH4）2CO3 + NH4HCO3NH4OH NO3- 在堿性或堿性土壤中，尿素水解后生成銨態(tài)氮，表施會引起氨的揮發(fā)，因此應深施覆土。尿素撒施在水田表面后，水解后的氨揮發(fā)量在10%-30%；在堿性土壤中，氨揮發(fā)損失的氮約12%-60%。在高溫高濕下，尿素的氨揮發(fā)可使植株灼傷，硝化速率加快，所以，尿素深施、以水帶肥非常重要。由于尿素在土壤中轉化可積累大量的銨離子，會導致pH升高2-3個單位，再加上尿素本身含有一定數(shù)量的縮二脲，其濃度在500ppm時，便會對作物幼根和幼芽起抑制作用，因此尿素不易用作種肥、苗肥和葉面肥。其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。幼苗期作物受縮二脲危害后形成葉綠素合成障礙，葉片出現(xiàn)失綠、黃化甚至白化的斑塊或條紋。植物氮含量占其干重的0.3-5%。植物中蛋白質、核酸及葉綠素都還有不同量的氮元素。（一） 植物對氮的吸收形態(tài)包括： 無機態(tài)：NH4+N、NO3-N（主要）有機態(tài)：NH2 N、氨基酸、 核苷酸等 （少量）植物對銨態(tài)氮的吸收與同化：（1）吸收過程：被動滲透和接觸脫質子 （2）同化過程：部位：在根部很快被同化為氨基酸 過程：反應過程：植物對硝態(tài)氮的吸收與同化：（1）吸收：植物主動吸收NO3-N （2）同化： 吸收后，1030在根同化，7090運輸?shù)角o葉同化 小部分貯存在液胞內 （3）影響硝酸鹽還原的因