土壤氮素循环.pdfVIP

[1] 王晓蓉 . 环境化学 . 南京大学出版社 , 2005. 2 2 3 氮的基态电子构型为 1s 2s 2p ，有 5 个价电子，氧化态从－ 3 到＋ 5。氮在地壳中的百分含 量为 0.0046%, 大部分以氮分子的形式存在于大气中。已知氮有 7 种同位素，质量数 12－18。 14 15 天然存在的稳定同位素有 N 和 N ，丰度比为 273:1 。其它五种均为放射性同位素，寿命最长 13 的 N 半衰期近 10min 。 土壤氮素含量与分布 自然土壤中氮素的含量分布有明显的地带性，与自然条件特别是气候条件相关。耕地土壤 的氮素含量受人为因素的强烈影响。 土壤中氮的含量范围为： 0.02-0.5%, 表层土壤和心、底土的含量相差很大。一般耕地土壤 有机质和氮素含量自亚表层以下锐减。 土壤氮含量在剖面中分布状况各异，主要与有机质的分布有关。影响进入土壤的有机质的 数量和有机质分解的因素，包括水热条件、土壤质地等，都对土壤有机质和氮素含量产生显著 影响。例在太湖平原， 黏壤质中性潴育性水稻土的有机质和氮素含量分别为 25.8g/kg 和 1.59g/kg ， 而质地较轻粗的石灰性的潴育性水稻土仅分别为 19.2g/kg 和 1.16g/kg 。 氮素，作为植物矿物质营养之首：作物中积累的氮素约有 50 ％系来自土壤，个别土壤上该 值超过 70 ％。 分子氮 分子氮不活泼，室温下仅能与 Li 反应，生成 Li N 。提高温度，加催化剂后，分子氮的典 3 型反应如下： N + 3H → 2NH 2 2 3 N2 + O 2 → 2NO N + 3Mg → Mg N 2 3 2 N2 + CaC 2 → C + CaCN 2 土壤中存在的氮的形态： 无机态氮 土壤中的无机态氮占的比例虽小，却是植物氮营养的直接形态，意义特别重要。 目前我国氮肥施用也以无机态氮为主。 无机态氮包括固定态铵、交换性铵（包括土壤溶液中铵）硝态氮、亚硝态氮、氮氧化物和 氮气，在土壤中占全氮的比例变幅较大，一般在 2 －8％。 铵能以同晶置换作用（类质同象）取代钾离子占据矿物晶格，形成固定态氮。影响铵固定 的因子有粘土矿类型、铵的浓度、共存阳离子、土壤的质地、 pH 、有机质等。土壤利用方式也 会导致固定态铵量的明显变化。 水稻土的固定态铵较其毗邻的同一母质上发育的旱地土壤为低。 固定态铵在剖面中的分布较为均匀。 土壤交换性氮包括铵态氮和硝态氮最易被植物吸收，其含量受土壤的矿化、生物固持、铵 的固定和释放、硝化、反硝化、植物吸收、氨挥发、淋溶等各种作用影响。 耕地土壤交换性氮的变化主要受植物吸收和地温变化影响（施肥除外） 。 土壤溶液中的氮以硝态氮为主，亚硝态氮一般很少甚至难以检出。 土壤中含氮气体总量虽少，但其与氮的利用和温室气体排放相关，为研究者广泛注意。氨 挥发是氮肥损失的主要途径之一，氧化亚氮是重要的温室气体。 有机态氮 土壤中的氮绝大部分以有机态存在，一般占 92 －98 ％。土壤中含氮有机物主要来自植物残 体、根分泌物以及微生物躯体。 土壤氮的组成复杂， 总体上与一般生物体中的含氮化合物类似， 有蛋白质（氨基酸） 、核酸、氨基糖、生物碱、磷脂、胺、维生素、抗生素、叶绿素及腐殖质等。 腐殖质是土壤中特殊的含氮有机物，占土壤有机物总量的 85 ％以上，其含氮量在