6氮素循环和有机氮矿化-很好的.pptVIP

第六章 氮素循环和有机氮矿化 NH4＋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，把氨气加入到有机物上(铵离子浓度低，水生细菌参与) 或在α-酮-羧酸分子上直接氨基化形成氨基酸 五、抑制剂的施用效果 选择硝化抑制剂的基本原则 硝化抑制剂的种类 硝化抑制剂的效果 只抑制亚硝酸细菌的生长，而对硝酸细菌和土壤的其他有益微生物无影响； 施用量少，成本低，效果明显； 对人、畜、土壤、水域、植物无害无污染。 美国DOW公司的D-serve； Am（2-氨基-4-氯甲基吡啶）、双氰胺 中国生产的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 提高作物产量和品质 CP可降低硝化率10～30％，氮肥利用率提高18.7％ 第四节 硝酸盐还原和反硝化作用 反硝化作用 广义：凡是将NO3-从氧化态变为还原态（NO2-，N2O，NO，N2，NH4+），不管产物是什么都统称为反硝化作用。 * * * * * * * * 第一节 氮素循环 一、氮素在自然界的存在形式及其生物循环 1、存在形式 气态N：N2，N2O 无机态N：NO3-、NO2-（氧化态）、NH4+（还原态） 有机态N：各种含氮有机物，如蛋白质、氨基酸、含N碱基、氨基糖聚物等。 2、生物循环 反硝化作用 生物固氮作用 硝酸盐还原作用 亚硝化作用 硝化作用 二、氮在地球上的分布与转化 岩石圈中的氮 大气中的氮 水圈中的氮（以海洋为例） 主要存在于地壳、地幔的火层岩中，N含量占地球总N量的97.8％，主要成分是NH4＋，因其存在于岩石的晶格中，不能被植物利用。 N2，构成大气体积的78％，占地球总N量的1.9％； 大气中吸附在尘土上的氮化物有NH4＋、NO3－以及颗粒状的有机氮化物，含量很小。 岩石圈中的氮 大气中的氮 水圈中的氮（以海洋为例） 水圈中N的平衡： 海洋中N的来源：大气和陆地 每年海洋中新形成的N量：7.8×1010kg 支出 有机含氮物沉到海底 8.6×109kg 反硝化作用 7.0×1010kg N2，NH4＋，NO3－，有机氮化物; 以N2为主，占水域中总N量的97％。 生物圈中的氮（以土壤为例） 以有机态N为主（3.0×1014kg）， 其次是被粘土颗粒吸附的NH4＋（1.6×1013kg） 不同类型的土壤中含氮量差异较大。 一般含有机质多的粘土、壤土含N量较多；砂性土壤含N量较低。 在土壤中进行年循环转化的N中约95％是在土壤－微生物－植物体系之内进行，N在土壤中平均滞留时间为175年，在腐殖质中N平均滞留1000年左右。 吸入 土壤中N的主要来源是大气（生物固氮形成NH4＋进入土壤，139×109kg/年） 降雨沉降大气中含N化合物（121～239×109kg/年） 施肥 反硝化作用（NO3－→N2） 氨的挥发 NO3－的淋溶 支出 土壤中N的得失 生物圈中的氮（以土壤为例） 第二节 有机氮的矿化 一、有机氮矿化及生物固结作用 有机氮矿化：有机态N经微生物分解，形成无机态N（NH4＋，NO3－）的过程。 生物固结作用：微生物将有机N矿化后的产物吸入体内，形成细胞的各种含N有机物的过程。 二、土壤中有机N种类和含量 种类 含量 蛋白质N：蛋白质，多肽，氨基酸 非蛋白质N：尿素，尿酸，氨基糖聚合物（如肽聚糖，几丁质） 有机氮中以蛋白质为主，含量为20～50％ 三、有机质氮的分解——氨化作用 微生物分解有机物释放NH4+（NH3）的过程。 氨化微生物：分解蛋白质能力强的并释放出NH3的微生物。 氨化作用 酸性到中性有水环境中， NH4+形式存在； 碱性环境中NH3释放到空气中 NH2CONH2+H2O 2NH3+CO2 尿素酶 尿素 蛋白质的氨化 参与蛋白质氨化的微生物有细菌、放线菌、真菌。 将蛋白质氨化释放NH4+的细菌称为氨化细菌。 种类： 好气——霉状、枯草芽孢杆菌 兼性——荧光假单胞菌，节杆菌，色杆菌，蜡状、肠膜芽孢杆菌 厌气——芽孢梭菌（以腐败芽孢梭菌为主） 参与蛋白质氨化的放线菌：15～17％，以小氮孢菌，诺卡氏菌为主。 参与蛋白质氨化的真菌：青霉、曲霉、毛霉、根霉、木霉、交链孢霉，是酸性土壤中进行氨化作用的优势属种。 蛋白质的氨化 蛋白质氨化的生化途径 好气 厌气 氨基脱羧酶 蛋白质 多肽 肽酶 胨 水解 氨基酸 RCH?NH2（胺） 水解 蛋白质 多肽 肽酶 胨 水解 氨基酸 脱氨基 NH3＋ CO2 水解 胨：蛋白部分水解生成的各种衍生物 氨基糖及其多聚体的氨化 氨基糖大量为多聚体，如肽聚糖、胞壁酸、几丁质等。 以几丁质为例 几丁质的结构单体：N-乙酰葡萄糖胺通过β-1，