土壤氮素轉(zhuǎn)化

1、土壤氮素轉(zhuǎn)化8/25/20221主要內(nèi)容：土壤中氮素的含量及其來源土壤中氮素的形態(tài)土壤氮素轉(zhuǎn)化過程有效化無效化氮素轉(zhuǎn)化在農(nóng)田土壤中的應(yīng)用8/25/202221. 土壤氮素的含量及其來源含量：一般土壤含量范圍：0.02%0.50%我國耕地含量：0.04%0.35%表層高，心、底土低；來源：生物固氮：包括自生固氮 、共生固氮和聯(lián)合固氮。降水：1.5-10.5 kg/hm2.a灌水；施肥； 有機(jī)肥； 無機(jī)化肥； 目前肥料是農(nóng)田土壤氮肥的主要來源。8/25/202232. 土壤中氮素的形態(tài)有機(jī)態(tài)氮可溶性有機(jī)氮 5%；水解性有機(jī)氮5070%；非水解性有機(jī)氮3050%。無機(jī)態(tài)氮銨態(tài)氮(NH4+)；硝態(tài)氮(

2、NO3-)；亞硝態(tài)氮(NO2-)。8/25/20224有機(jī)態(tài)氮 占全氮的絕大部分，95%以上?？扇苄杂袡C(jī)氮 5%，主要為： 游離氨基酸、胺鹽及酰胺類化合物；水解性有機(jī)氮5070%，用酸堿或酶處理而得。包括：蛋白質(zhì)及肽類、核蛋白類、氨基糖類；非水解性有機(jī)氮3050%，主要可能是雜環(huán)態(tài)氮、縮胺類 。8/25/20225無機(jī)態(tài)氮 數(shù)量少、變化大，表土中占全氮 12% ，最多不超過58%。銨態(tài)氮(NH4+ N)：可被土壤膠體吸附，一般不易流失，但在旱田中，銨態(tài)氮很少，在水田中較多。 在土壤里有三種存在方式：游離態(tài)、交換態(tài)、固定態(tài)。硝態(tài)氮(NO3- N) ：移動性大；通氣不良時易反硝化損失；在土壤中主要

3、以游離態(tài)存在。亞硝態(tài)氮(NO2- N)：主要在嫌氣性條件下才有可能存在，而且數(shù)量也極少。在土壤里主要以游離態(tài)存在。其他，氨態(tài)氮、氮?dú)饧皻鈶B(tài)氮氧化合物。速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態(tài)氮因能直接被植物根系所吸收，常被稱為速效態(tài)氮。8/25/20226全 氮有效氮：能被當(dāng)季作物利用的氮素，包括無機(jī)氮(2)和易分解的有機(jī)氮堿解氮：測得的有效氮。全氮：土壤中氮素的總量。 速效氮：土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態(tài)氮因能直接被植物根系所吸收，常被稱為速效態(tài)氮。有效氮速效氮幾個概念8/25/202273. 土壤中氮素的轉(zhuǎn)化 銨態(tài)氮 硝態(tài)氮 礦化作用 硝化作用 生物固定 硝酸還原作用 NH3 N2、NO、

4、N2O吸附態(tài)銨或固定態(tài)銨水體中的硝態(tài)氮 揮發(fā)損失 反硝化作用吸附固定 淋洗損失 有機(jī)態(tài)氮生物 固定有機(jī)態(tài)氮8/25/20228土壤氮素的有效化有機(jī)氮的礦化（有機(jī)氮水解；氨化）硝化（亞硝化；硝化）土壤氮素的損失反硝化生物脫氮化學(xué)脫氮（亞硝酸分解；氨揮發(fā)）粘粒對銨的固定生物固定氮素淋洗3. 土壤中氮素的轉(zhuǎn)化8/25/20229土壤氮素有效化 有機(jī)氮礦化：定義：含氮的有機(jī)合化物，在多種微生物的作用下 降解為簡單的氨態(tài)氮的過程。它包括：水解：氨化：蛋白質(zhì) 多肽 氨基酸水解水解肽酶朊酶RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + 能量酶氨化微生物RCHNH2COOH + O2 RCH

5、2COOH + NH3 + 能量酶氨化微生物8/25/202210定義：將土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化 為硝酸的生物化學(xué)過程。第一步：亞硝化作用第二步：硝化作用土壤氮素有效化 硝化過程：2NO2- + O2 2NO3- + 40千卡硝化微生物2HN4+ + 3O2 2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡亞硝化微生物速率：硝化作用亞硝化作用銨化作用。因此，正常土壤中，很少有亞硝態(tài)氮和銨態(tài)氮及氨的積累。8/25/202211土壤氮素?fù)p失 反硝化（生物脫氮過程）過程：NO3- NO2- NO N20 N2氧化亞氮還原酶硝酸鹽還原酶硝酸鹽還原酶氧化氮還原酶- H20 2NO

6、HN03 2HNO2 H2N2O2 厭氧微生物 +4H+4H+ - 2H2O -2H2O + 2H+-2H2O+2H2ON2- 4H+厭氧 微生物N2O8/25/202212主要是一些特殊環(huán)境條件下的化學(xué)反應(yīng)，如：氨態(tài)氮揮發(fā)NH4+ + OH- NH3 + H2O在堿性條件下進(jìn)行亞硝酸分解反應(yīng) 3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O條件：酸性愈強(qiáng)，分解愈快。土壤氮素?fù)p失 化學(xué)脫氮過程8/25/202213土壤氮素?fù)p失 其他損失途徑粘粒礦物對銨的固定 北方的土壤中，能固銨的粘粒礦物較多，但其土壤中銨極少，而南方水田的銨態(tài)較多，而能固定銨的粘土礦物不多。因此，銨的粘土礦物固定在我國的意義不大。生物固定氮素的淋洗淋洗硅鋁片硅鋁片NH4+8/25/202214 銨態(tài)氮 硝態(tài)氮 礦化作用 硝化作用 生物固定 硝酸還原作用 NH3 N2、NO、N2O吸附態(tài)銨或固定態(tài)銨水體中的硝態(tài)氮 揮發(fā)損失 反硝化作用吸附固定 淋洗損失 有機(jī)態(tài)氮生物 固定有機(jī)態(tài)氮8/25/2022154.氮素轉(zhuǎn)化在農(nóng)田土壤中的應(yīng)用現(xiàn)狀：氮肥生產(chǎn)效率趨于下降，農(nóng)業(yè)環(huán)境污染則趨于加重任務(wù)：保障糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)，減少農(nóng)業(yè)環(huán)境污染環(huán)境目標(biāo)：降低農(nóng)田中化肥氮損失、提高氮肥利用率途徑：適宜施氮量，避免盲目過量施氮氮肥深施、早作上表施氮肥(特別是尿素）立即適量灌水、前氮后移使用改性氮肥，延長肥效利用作物與微生物共生固