铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮

土壤氮素状况铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第1页。学习目标1.掌握土壤氮素的含量。2.掌握土壤氮素的形态。3.掌握土壤氮素的转化过程。铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第2页。一、土壤中氮素的来源及其质量分数（一）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NH4＋－N和NO3－－N铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第3页。（二）含量

土壤中氮素含量受气候条件、地形、土壤、土地利用方式、耕作、施肥、灌水等影响。一般农业土壤表层含氮量为0.05％～0.3％，少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤可达到0.5％～0.6％以上，而冲刷严重、贫瘠地的表层土壤可低至0.5％以下。土壤氮含量与土壤有机质的含量一般是呈正相关的，土壤全氮量约为土壤有机质含量的5％～10％。

我国土壤含氮量的地域性规律：北增加西长江东增加南增加铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第4页。

土壤氮素形态有两种，即有机态氮和无机态氮。其中有机态氮约占土壤全氮量的98％以上。主要是以腐殖酸、蛋白质、氨基酸、尿素、尿酸、胺化物和酰胺等化合物形态存在。土壤有机态氮除了氨基酸等少数结构简单、分子量小的种类能被植物直接吸收外，大多数有机态氮，需要经微生物分解转化成无机态氮后，才能被植物吸收利用。土壤中无机态氮主要有铵态氮和硝态氮，有时还存在极少量的亚硝态氮。土壤中无机态氮是速效氮素，能够直接被植物吸收利用，其含量很少，一般仅占土壤全氮量的1％～2％。二、土壤中氮的形态铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第5页。

水溶性速效氮源<全氮的5%1.有机氮水解性缓效氮源占50～70%(>98%)难利用占30～50%

离子态土壤溶液中2.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

有机氮无机氮矿化作用固定作用铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第6页。土壤N素形态及有效性

土壤中N素含量高低与土壤有机质之间呈显著的正相关。受植被、气候、地形、母质等多种自然因素的影响，也受到土壤的利用方式，如耕作、施肥、种植、灌溉等农业措施的影响。我国土壤含氮量在0.2-2gkg-1之间，多数含氮量在1gkg-1以下。从北到南，从东到西，土壤含氮量有下降趋势。铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第7页。1.无机态土壤中的无机N较少，一般只占土壤全N量的1%-2%，最多不超过5%-8%，无机N中有NH4+-N、NO-3-N和固定态铵。前两者属于速效养分，后者属于缓效养分。

铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第8页。2.有机N

土壤N素以有机N为主，约占95%以上。有机N按其稳定性大小可分为水溶性、水解性和非水解性三部分。

(1)水溶性有机N。主要是简单的游离氨基酸，胺基盐、尿素、酰胺类，占全N含量的5%左右。有少数可以直接被作物利用，如氨基酸。多数要经过转化，释放出NH3，然后再被作物利用。故少数属于速效养分，多数属于缓效养分。

(2)水解性有机N。用酸、碱或酶处理时，能够水解成简单易溶性化合物，如蛋白质、多肽核蛋白类、氨基糖类，占全N含量的50%-70%，为缓效或迟效养分。

(3)非水解态N。占有机N的30%左右，高者可达50%，矿化速率很低，有效性小，至今仍不十分清楚。铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第9页。三、土壤中氮的转化

铵态氮

硝态氮

吸附态铵或固定态铵水体中的硝态氮

氨化作用

硝化作用生物固定

硝酸还原作用

NH3N2、NO、N2O挥发损失反硝化作用吸附固定淋洗损失有机质有机氮生物固定铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第10页。土壤中氮素的转化主要有以下两个过程：（1）土壤有机态氮的矿化过程。是土壤含氮有机物转化为无机态氮的过程，如蛋白质的水解。这个过程释放出无机态氮，可被植物或微生物吸收利用，所以又称为土壤氮素的有效化过程。（2）土壤有效态氮素的无效化过程。土壤有效态氮素的无效化过程也是土壤氮素的损失过程，其损失途径主要有：反硝化脱氮损失、氨的挥发损失以及随水流失等。土壤中氮素养分的转化过程一方面可以为植物和微生物提供氮素营养，另一方面又可能造成一部分有效氮的损失。闪此，在农业生产实践中，应根据氮素转化规律正确施用氮肥，以减少氮素的损失，充分发挥氮肥的增产作用。铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第11页。（一）有机态氮的矿化作用（氨化作用）1.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。2.过程：有机氮氨基酸

NH4＋－N＋有机酸

异养微生物水解酶氨化微生物水解、氧化、还原、转位铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第12页。3.发生条件：各种条件下均可发生最适条件：温度为20～30oC，

土壤湿度为田间持水量的60％，土壤pH＝7，C/N≤25:14.结果：生成NH4＋－N（有效化）铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第13页。（二）土壤粘土矿物对NH4＋的固定1.定义吸附固定：由于土壤粘土矿物表面所带负电荷而引起的对NH4＋的吸附作用晶格固定：NH4＋进入2：1型膨胀性粘土矿物的晶层间而被固定的作用2.过程液相NH4＋交换性NH4＋

固定态NH4＋3.结果减缓NH4＋的供应程度(暂时无效化)吸附作用固定作用解吸作用释放作用铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第14页。(三）氨的挥发损失1.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。2.过程：

NH4＋NH3

＋H＋3.影响因素：①pH值NH3挥发60.1%71.0%810.0%950.0%OH－

H＋铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第15页。 ②土壤CaCO3含量：呈正相关 ③温度：呈正相关 ④施肥深度：挥发量表施>深施 ⑤土壤水分含量 ⑥土壤中NH4＋的含量4.结果：造成氮素损失（无效化）铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第16页。（四）硝化作用1.

定义：土壤中的NH4＋，在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象。2.过程：

NH4＋＋O2

NO2－＋4H＋

2NO2－＋O22NO3－

3.影响条件：土壤通气状况、土壤反应、土壤温度等。亚硝化细菌硝化细菌铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第17页。最适条件：铵充足、通气良好、

pH6.5～7.5、25～30oC4.结果：形成NO3－－N

利：为喜硝植物提供氮素（有效化）

弊：淋失、发生反硝化作用（无效化）铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第18页。（五）无机氮的生物固定1.定义：土壤中的铵态氮和硝态氮被微生物同化为其躯体的组成成分而被暂时固定的现象。2.过程：

铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮

硝化作用硝酸还原作用铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第19页。3.影响条件

土体的C/N比、温度、

湿度、pH值4.结果：减缓氮的供应（暂时无效化）；可减少氮素的损失（六）硝酸还原作用

NO3－NH4＋

嫌气条件(硝酸还原酶)铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第20页。（七）反硝化作用

NO3－N2、NO、NO21.生物反硝化作用(1)定义：(2)过程：NO3－NO2－N2、N2O、NO(3)最适条件：含氮量5～10％，新鲜有机质丰富

pH5～8，温度30～35oC硝酸盐还原细菌反硝化细菌铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第21页。2.化学反硝化作用（可在好气条件下进行）

NO2－N2、N2O、NO发生条件：NO2－存在3.结果：造成氮素的气态挥发损失（无效化），

并影响大气（破坏臭氧层、加剧温室效应）（八）硝酸盐的淋洗损失

NO3－－N随水渗漏或流失，可达施入氮量的5～10％

结果：氮素损失（无效化），并污染水体（富营养化）铵态氮硝态氮生物固定生物固定有机氮全文共27页，当前为第22页。四、土壤的供氮能力及氮的有效性有效氮：能被当季作物利用的氮素，包括无机氮(<2％)和易分解的有机氮旱地：全氮、碱解氮、供氮能力

土壤矿化氮、硝态氮稻田：全氮、碱解氮、铵态氮全氮