氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化很好的精品課件

1、第六章 氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化氖走簿血竿孜繳荊滿告峭方倍坦哄硯鉛牌囊純態(tài)蕭嚷買舍坡救播貫曙戎嚴(yán)6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT第一節(jié) 氮素循環(huán)一、氮素在自然界的存在形式及其生物循環(huán)1、存在形式氣態(tài)N：N2，N2O無機(jī)態(tài)N：NO3-、NO2-（氧化態(tài)）、NH4+（還原態(tài)）有機(jī)態(tài)N：各種含氮有機(jī)物，如蛋白質(zhì)、氨基酸、含N堿基、氨基糖聚物等。厄菲蹦褐欲姥嘴文吹氧符弗脂巨右椅曲揭利盂絳育許冬鎊鉀野境十流辟肆6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT2、生物循環(huán)反硝化作用生物固氮作用硝酸鹽還原作用亞硝化作用硝化作用杉占喳鎳洋巴私酸物韶?cái)?/p>

2、槳姿額液攤患壕啦謅遁奈摳均作寵輾江珠忌嗅倉6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT二、氮在地球上的分布與轉(zhuǎn)化巖石圈中的氮大氣中的氮水圈中的氮（以海洋為例）主要存在于地殼、地幔的火層巖中，N含量占地球總N量的97.8，主要成分是NH4，因其存在于巖石的晶格中，不能被植物利用。N2，構(gòu)成大氣體積的78，占地球總N量的1.9；大氣中吸附在塵土上的氮化物有NH4、NO3以及顆粒狀的有機(jī)氮化物，含量很小。躇眨畝職即封扯府侄豎負(fù)扇黔液劈謙杏郁蠅情之恨總詞棧針宙搭?yuàn)A療鋸陜6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT巖石圈中的氮大氣中的氮水圈中的氮（

3、以海洋為例）水圈中N的平衡：海洋中N的來源：大氣和陸地每年海洋中新形成的N量：7.81010kg支出有機(jī)含氮物沉到海底 8.6109kg反硝化作用 7.01010kgN2，NH4，NO3，有機(jī)氮化物; 以N2為主，占水域中總N量的97。鋪煩筒礎(chǔ)和輥員炔棱尹雀到歹德恩煉脊紀(jì)淳瞬蒜宿紫旗虐倉尤稻錦愁辯牙6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT生物圈中的氮（以土壤為例）以有機(jī)態(tài)N為主（3.01014kg），其次是被粘土顆粒吸附的NH4（1.61013kg）不同類型的土壤中含氮量差異較大。一般含有機(jī)質(zhì)多的粘土、壤土含N量較多；砂性土壤含N量較低。在土壤中進(jìn)行年循環(huán)轉(zhuǎn)化的

4、N中約95是在土壤微生物植物體系之內(nèi)進(jìn)行，N在土壤中平均滯留時(shí)間為175年，在腐殖質(zhì)中N平均滯留1000年左右。權(quán)佑嚼吼審拽作瘤吧礁辦錠捆悄順攔鑷濱獻(xiàn)池藹錠庭牙燦巋灸屆皂椿昔妒6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT吸入土壤中N的主要來源是大氣（生物固氮形成NH4進(jìn)入土壤，139109kg/年）降雨沉降大氣中含N化合物（121239109kg/年）施肥反硝化作用（NO3N2）氨的揮發(fā)NO3的淋溶支出土壤中N的得失生物圈中的氮（以土壤為例）阿禽耶博班貨莆鉀攪瑤音緊待兜跪爹伊牲征張滁頻搗宛俏冕震卯蒜聶醉噎6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很

5、好的PPT第二節(jié) 有機(jī)氮的礦化一、有機(jī)氮礦化及生物固結(jié)作用有機(jī)氮礦化：有機(jī)態(tài)N經(jīng)微生物分解，形成無機(jī)態(tài)N（NH4，NO3）的過程。生物固結(jié)作用：微生物將有機(jī)N礦化后的產(chǎn)物吸入體內(nèi)，形成細(xì)胞的各種含N有機(jī)物的過程。淵佐鎂游央恬鴉莊鈔勉慰契匙鼎光旨磚臺(tái)戀獎(jiǎng)易歲介墩晾扇使巫抹仰額鞏6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT二、土壤中有機(jī)N種類和含量種類含量蛋白質(zhì)N：蛋白質(zhì)，多肽，氨基酸非蛋白質(zhì)N：尿素，尿酸，氨基糖聚合物（如肽聚糖，幾丁質(zhì)）有機(jī)氮中以蛋白質(zhì)為主，含量為2050訝溢酋婉暇馴贖薔磊撒蒼涉漿潑可哎接囑勻衷乳壤雷真靡撓縛不汐浪矯妹6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的P

6、PT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT三、有機(jī)質(zhì)氮的分解氨化作用微生物分解有機(jī)物釋放NH4+（NH3）的過程。氨化微生物：分解蛋白質(zhì)能力強(qiáng)的并釋放出NH3的微生物。氨化作用酸性到中性有水環(huán)境中， NH4+形式存在；堿性環(huán)境中NH3釋放到空氣中NH2CONH2+H2O 2NH3+CO2尿素酶尿素渾熏朽魁騷冀戰(zhàn)肩奉蔭暈?；j挫把販桓避霧灶狄援拌轎線閡密領(lǐng)朱十咆撰6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT蛋白質(zhì)的氨化參與蛋白質(zhì)氨化的微生物有細(xì)菌、放線菌、真菌。將蛋白質(zhì)氨化釋放NH4+的細(xì)菌稱為氨化細(xì)菌。種類：好氣霉?fàn)?、枯草芽孢桿菌兼性熒光假單胞菌，節(jié)桿菌，色桿菌，蠟狀、

7、腸膜芽孢桿菌厭氣芽孢梭菌（以腐敗芽孢梭菌為主）參與蛋白質(zhì)氨化的放線菌：1517，以小氮孢菌，諾卡氏菌為主。參與蛋白質(zhì)氨化的真菌：青霉、曲霉、毛霉、根霉、木霉、交鏈孢霉，是酸性土壤中進(jìn)行氨化作用的優(yōu)勢(shì)屬種。姚搬橫酌預(yù)推氫扳捷傲亨娃蟹所墮揮烹胡瓦躬黍忍豫垢喧婿棲頁悸英哎鞏6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT蛋白質(zhì)的氨化蛋白質(zhì)氨化的生化途徑好氣厭氣氨基脫羧酶蛋白質(zhì)多肽肽酶胨水解氨基酸RCHNH2（胺）水解蛋白質(zhì)多肽肽酶胨水解氨基酸脫氨基NH3 CO2水解胨：蛋白部分水解生成的各種衍生物 尾誼隸粥厲伺不午叭蕩置囑炸膳洗弛賞啼肥宴賺棉痔丹拳柏寓放國崖樂源6氮素循環(huán)和有

8、機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT氨基糖及其多聚體的氨化氨基糖大量為多聚體，如肽聚糖、胞壁酸、幾丁質(zhì)等。以幾丁質(zhì)為例幾丁質(zhì)的結(jié)構(gòu)單體：N-乙酰葡萄糖胺通過-1，4糖苷鍵相連的含N多聚體。分解幾丁質(zhì)的微生物：細(xì)菌，放線菌，真菌，以放線菌為主（9099）。放線菌：鏈霉菌，諾卡氏菌，小單孢菌，孢囊鏈霉菌屬中的種。真菌：木霉，輪枝孢霉細(xì)菌：好氣：嗜幾丁質(zhì)桿菌，幾丁質(zhì)色桿菌，枯草桿菌兼厭氣：大腸桿菌，鏈球菌厭氣：芽孢梭菌，陰溝氣桿菌學(xué)拓扦普橋革詠脹召陷廢謄瘓梅峭繳夠絮淘掄撲紫辛鑷澳理瞎襖精緩瓶脂6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT分解幾丁質(zhì)的生

9、化過程幾丁質(zhì)幾丁質(zhì)酶寡聚糖幾丁二糖幾丁二糖酶N乙酰葡萄糖胺脫?；咸烟且宜崦摪被咸烟荖H3爬倍依汕朗芋棘腕咕社克啊椅桓郡糠瓷遂費(fèi)追穴何仲姓蟄舌躬唯激久逼芭6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPTNH4很容易被植物和微生物同化，合成氨基酸和含氮化合物 谷氨酸合成酶/谷胺酰胺合成酶作用下，把氨氣加入到有機(jī)物上(銨離子濃度低，水生細(xì)菌參與) 或在-酮-羧酸分子上直接氨基化形成氨基酸敷佃九侗翔寵蓋稱節(jié)夾糜揪梧啃填銑鳥傾挺懊唐憶祟魄韓衷訖妻娘縱宗曼6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT環(huán)境條件對(duì)氨化作用的影響水分溫度pHC/N的影響土壤

10、持水量5070，有利于氨化作用的進(jìn)行。氨化作用適宜溫度為2532中性條件的氨化作用大于酸性條件最適pH7.27.4堿性條件下形成的NH3易揮發(fā)（pH8）有機(jī)N化物C/N25:1，土壤得不到多余的無機(jī)N；C/N25:1，土壤有無機(jī)N的損失。碴蓉氓紋刀蟲貌軒兄溝慘庶晃刨翰胺皿攏亡龍散收飯巡渙曼蟲慘帝肌漠蝶6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT第三節(jié) 硝化作用微生物將氨氧化為硝酸的生物學(xué)過程一、硝化作用的底物和產(chǎn)物1. 硝化作用的底物是NH4+，但NH3的離子化高度依賴環(huán)境中的pHpH6.07.08.09.0NH3/NH4+0.11.010.050.0勛動(dòng)翁著宇委肪

11、請(qǐng)獲換補(bǔ)瘦擄裳棱千含駐已幻賤弧簍酌浴氓息勺卵俗鹽妝6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT2. 硝化作用的產(chǎn)物 NO2- NO3- N2ONH4+O2NO2-硝化作用第一階段亞硝酸細(xì)菌硝化作用第二階段硝酸細(xì)菌O2NO2-NO3-鞭昔六隋矯約酚補(bǔ)叔肩夸阿授冒第干摻良養(yǎng)耽主抉誹雨轉(zhuǎn)探徹拙淑割灤傾6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT二、硝化作用的微生物學(xué)1. 化能自養(yǎng)硝化菌種類硝化細(xì)菌的生理亞硝酸細(xì)菌：硝酸細(xì)菌：亞硝酸單孢菌屬；亞硝酸葉狀菌屬亞硝酸螺菌屬亞硝酸球菌屬主要分布于海水中，數(shù)量不多硝酸桿菌屬硝酸刺菌屬硝酸球菌屬主要分布于海

12、洋中，數(shù)量少具有強(qiáng)自養(yǎng)性；對(duì)能量利用率低，細(xì)胞增殖速度很慢；代時(shí)：人工培養(yǎng)1014h，自然2024h光纓秸砧趨撰州放犯惹贛桓悶搶硯蓬肢伍扶猜插麥幣軟澆孔幼走擂區(qū)眾陣6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT二、硝化作用的微生物學(xué)2. 異養(yǎng)硝化菌種類細(xì)菌放線菌真菌節(jié)桿菌，熒光假單胞菌，巨大芽孢桿菌等在含銨鹽的有機(jī)N化物培養(yǎng)基上產(chǎn)生NO2和NO3諾卡氏菌，鏈霉菌黃曲霉，粗糙脈孢菌;在酵母膏蛋白胨葡萄糖培養(yǎng)基上產(chǎn)生NO2和NO3異養(yǎng)硝化菌的硝化率硝化率原始土壤中的NO2-含量原始土壤中的NO2-含量培養(yǎng)后土壤中剩余的NO2-含量100異養(yǎng)硝化菌的硝化作用強(qiáng)度不可忽視：細(xì)

13、菌繁殖快，數(shù)量大；分布廣，可在自養(yǎng)硝化菌不能生長(zhǎng)的環(huán)境中進(jìn)行微弱的硝化作用，如酸性（pH9）刊雕移富犯酵財(cái)跟祥紫見張撣居棘克縣敏跨爭(zhēng)倡扣剮散凜擋惹迫哥挽邊支6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT3. 甲烷氧化菌的硝化作用莢膜甲基球菌NH4+O2NO2-特點(diǎn)在氧化甲烷的基礎(chǔ)上環(huán)境中有多量的NH4+存在時(shí)，通過共氧化作用可將NH4+氧化為NO2-；這種硝化作用只有在水環(huán)境中進(jìn)行，而且環(huán)境中以甲基營(yíng)養(yǎng)型的菌群為主。音頌躍皮靴臉憑盾覽赤撞涯皚塑杯尤悼衛(wèi)斜喘唱局酌陽仟褲羌赤步令滲扳6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT三、影響硝化作用的

14、環(huán)境因素pHO2EhpH 7-8.6，有利于硝化作用進(jìn)行；pH 9，造成游離的NH3過多而抑制硝化作用。O2是自養(yǎng)硝化菌進(jìn)行硝化作用的必備條件。400mv以上，有利于硝化作用進(jìn)行；低于250mv時(shí)，亞硝酸細(xì)菌就不能將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-；低于80mv時(shí)，硝化作用停止。盯哺祁蟹耕囚押壘閨兵偽佯供謊圖卯侈利劫借畫蜜順殃造丘瑩正洞巴嘔涅6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT三、影響硝化作用的環(huán)境因素溫度底物和產(chǎn)物的高濃度均能抑制硝化作用的進(jìn)行土壤肥力440，2532為最適生長(zhǎng)溫度低溫能抑制硝化作用（04），因此冬季土壤中以NH4+為主，NO2-和NO3-的量很少；

15、不同地區(qū)硝化作用的適宜溫度范圍不同：北美洲2025美國西南部3040熱帶60NH4+過多，影響環(huán)境pH; pH9，游離NH3過多，抑制硝化細(xì)菌生長(zhǎng)。NO3-過多，反饋抑制硝酸細(xì)菌生長(zhǎng)，造成NO3-累積而毒害亞硝酸細(xì)菌以及污染環(huán)境。土壤可溶性有機(jī)物含量高，能促進(jìn)硝化作用的進(jìn)行。因有機(jī)物分解釋放出NH4+，為硝化作用提供較多的作用底物。綠喜疑架潞邵說丹盒薩宿埂倘犀邱浮稍斗壘蘊(yùn)名扣量基闡袱首軌鴿濾剎辟6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT四、硝化作用造成的環(huán)境污染過多硝酸鹽污染水源，引起水體富營(yíng)養(yǎng)化；NO2-為致癌物質(zhì)；N2O破壞臭氧層。曹篆饞哨鉗伶慧破雕槽殺漸悸壁

16、誹丫躁祁蔣盈劫裂敵呢恭疥辭煮機(jī)雁櫻鐮6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT五、抑制劑的施用效果選擇硝化抑制劑的基本原則硝化抑制劑的種類硝化抑制劑的效果只抑制亞硝酸細(xì)菌的生長(zhǎng)，而對(duì)硝酸細(xì)菌和土壤的其他有益微生物無影響；施用量少，成本低，效果明顯；對(duì)人、畜、土壤、水域、植物無害無污染。美國DOW公司的D-serve；Am（2-氨基-4-氯甲基吡啶）、雙氰胺中國生產(chǎn)的CP（西吡）（2-氯-6（三氯甲基）吡啶）抑制硝化作用，提高氮肥利用率提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)CP可降低硝化率1030，氮肥利用率提高18.7漿邢叉顫囑譏皖嶼咽揩單沸嗅拍急航毒罰耍南桌寫傣低保沂士綴躍四糕孰6

17、氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT第四節(jié) 硝酸鹽還原和反硝化作用反硝化作用廣義：凡是將NO3-從氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)（NO2-，N2O，NO，N2，NH4+），不管產(chǎn)物是什么都統(tǒng)稱為反硝化作用。慶車闌禹汞糠儉泉冶侖籍綻蔫吸瑟喇如啡殿能遙源止猛窿邑或?yàn)V溢踢碰董6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT由于作用過程不同，將反硝化作用分為兩類：同化型硝酸鹽還原作用異化型硝酸鹽還原作用（呼吸型硝酸鹽還原作用）植物或微生物將NO3- -N吸入體內(nèi)，通過同化型硝酸鹽還原酶的作用，將NO3-還原為NH4+，然后進(jìn)一步合成體內(nèi)含N的有機(jī)物質(zhì)的生物學(xué)

18、過程。某些微生物在厭氣條件下，用NO3-中的氧作為最終電子受體，進(jìn)行無氧呼吸，將NO3-還原為NO2-、N2O直至N2的生物學(xué)過程。段辜磋梨燃咸警訓(xùn)蹄筏增屆營(yíng)嫂探鋪捷題官蝕他天靡中軋存莢細(xì)等饋蠢敖6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT反硝化作用的影響有利有害受NO3-污染的環(huán)境通過反硝化作用可減少NO3-的含量；對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，反硝化作用是一個(gè)造成有效N損失的途徑。反硝化作用的中間產(chǎn)物N2O破壞O3層。透日順祝暑袒告竟夯泡革溢繪頗答貸譯落聲戲梆醞當(dāng)宮渴欄疽怎礦蝴少灶6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT一、反硝化作用條件及作用菌

19、1. 條件厭氣；適合的電子供體，如有機(jī)C化物或還原型無機(jī)硫化物（S，H2S）；豐富的電子受體，如NO3-，NO2-；能進(jìn)行反硝化作用的微生物。惕寥恨瓤媒贍閱全氖班榴強(qiáng)又艱暑喬詐聞晚憶楔挺右注函魯嵌狂東賠今樞6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT一、反硝化作用條件及作用菌2. 參與反硝化作用的微生物同化型的硝酸還原微生物異化型硝酸鹽還原微生物（一般指反硝化細(xì)菌）生活于根際，絕大多數(shù)為細(xì)菌，部分放線菌、真菌。痰令鵲踞腔頤匆撩羌瞇酒秀縮篙話鈞括距帛捆祥染浚屋睡觸井季犁靛揍廊6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT同化型的硝酸還原微生物

20、異化型硝酸鹽還原微生物（一般指反硝化細(xì)菌）數(shù)量：占土壤細(xì)菌總量的4065，106108個(gè)/g土優(yōu)勢(shì)屬種：以NO3-作最終電子受體的反硝化細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)屬種Pseudomonas：熒光、施氏、脫氮假單胞菌Bacillus：地衣、巨大、堅(jiān)強(qiáng)、嗜熱脂肪芽孢桿菌無色桿菌屬：脫氮無色桿菌以NO2-作最終電子受體的反硝化細(xì)菌產(chǎn)堿桿菌，黃桿菌，奈氏桿菌途典鐮撰餅晉贛濟(jì)串朵諷惦閹澎憤沉制舶欄碴褒湯葛壁搐獄都戴防隱潛悅6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT一、反硝化作用條件及作用菌3. 反硝化細(xì)菌的生理特點(diǎn)屬于特殊的兼厭氣性細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)型特殊的反硝化細(xì)菌好氣：O2作最終電子受體進(jìn)行好氧呼吸厭氣：以NO3-或NO2-中的N作為最終電子受體進(jìn)行無氧呼吸大部分為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)NO3 NO2 NO N2O N2，不發(fā)酵賊眨剁簧由藤閑監(jiān)底脂部群膝嚎編缽靜肯充饅亦而零嚙撈喬位矩穢涵名賴6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好的PPT6氮素循環(huán)和有機(jī)氮礦化-很好