土壤中氮素轉(zhuǎn)化過程及植物吸收方式(土壤部分)

1、土壤中氮素轉(zhuǎn)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(zhì)含量呈正相關(guān)。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(zhuǎn)化過程等進行詳細(xì)的介紹：（一） 土壤中氮素的主要形態(tài) 水溶性 速效氮源 < 全氮的5% 包括游離氨基酸、胺鹽及酰胺類化合物等 有機氮 水解性 緩效氮源 占5070% 包括蛋白質(zhì)及肽類、核蛋白類、氨基糖類(>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

2、：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(zhuǎn)化過程 1.有機態(tài)氮的轉(zhuǎn)化土壤中的有機態(tài)氮是較復(fù)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(nèi)的復(fù)雜過程。 水解過程 蛋白質(zhì)在微生物分泌的蛋白質(zhì)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

3、 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(zhuǎn)化。 硝化過程 指氨或銨鹽在微生物作用下轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，緊接著亞硝酸鹽又轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，消化過程是一個氧化需氧過程，

4、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(xì)菌引起。在通氣不良的條件下，反硝化細(xì)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(zhuǎn)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(yīng)指出，施

5、用時需在保護地的密閉環(huán)境中施用，除應(yīng)注意土壤適當(dāng)濕度和通透性外，還應(yīng)掌握少施、勤施和深施。如施用不當(dāng)，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(jié)構(gòu)簡單，其轉(zhuǎn)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(zhì)上的功能團以氫健相互作用力結(jié)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(zhuǎn)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(xì)菌、放線菌、真菌都能分泌脲酶，其脲酶轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢?CO（NH2）22H2O （NH4）2CO3 碳酸銨可以進一步水解

6、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(xì)菌的作用下進一步轉(zhuǎn)為硝態(tài)氮：硝化細(xì)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(yīng)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(zhuǎn)化可積累大量的銨離子，會導(dǎo)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

7、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(zhì)、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(zhì)子 （2）同化過程：部位：在根部很快被同化為氨基酸 過程：反應(yīng)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(nèi) （3）影響硝酸鹽還原的因素：植物種類：與根系還原能力有關(guān)，如: 木本植物 > 一年生草本植物 油菜 > 大麥 > 向日葵 > 玉米 光照：光照不足，硝酸還原酶活性低，使硝酸還原作用變?nèi)?，造成植物體內(nèi)NO3N 濃度過