土壤中氮的转化过程VIP免费

土壤中氮的转化过程硝态氮(NO3-)与铵态氮(NH4+)土壤中氮的转化过程农业中氮的3个主要来源是尿素、铵态氮和硝态氮。铵转化成硝态氮的生物氧化过程一般称为硝化作用。此过程由自养型好气性细菌引起，如图中所示。在淹水土壤中，铵的氧化会受到抑制。尿素在尿酶的作用下或化学水解成氨和二氧化碳。在氨化过程中，氨被铵氧化菌转化成铵，接下来，铵被硝化菌转化成硝酸盐(硝化作用)。氮的转化率取决于一些条件---当前土壤中存在的硝化细菌。在以下条件下，NH4+向NO3的转换才能顺利进行：有硝化菌存在。土壤温度>20°C土壤的pH值在5,5-7,5之间土壤中有足够的水分和氧气若土壤出现以下一个或多个情况时，氮的转化受限制或完全停止，可能会造成铵在土壤中的积累(MengelandKirkby,1987)：低pH值大大的抑制了微生物对铵离子的氧化。缺氧（比如，淹水土壤）缺少有机质（它是细菌的碳来源）土壤干燥土壤温度低引起土壤的微生物的活性降低，从而抑制硝化。在26°C是硝化作用最佳温度，而铵化的最佳温度高达50°C。所以，在热带的土壤中，即使在中性pH的条件下，由于硝化率低，也会导致铵的聚积。图1.土壤中氮转化的过程（点击图放大,点击这里打开和打印图表）含硝态氮的肥料较之含铵肥料的优点硝态氮是作物最佳氮源：不挥发性：与铵不同，硝态氮不挥发，所以不要求必需土施，还可以用作追肥和叶面施肥，便于操作。在土壤中可移动-直接被植物吸收，效率最高硝态氮协同促进阳离子的吸收，如钾、钙、镁。而铵与这些离子竞争吸收位点。硝态氮可以被植物立即吸收，而不需要任何的转化，而尿素和铵在被植物吸收之前都要经过转化。施用硝态-氮肥，不会导致土壤酸化。硝态氮限制对有害物的大量吸收，比如氯化物。硝态氮转化成氨基酸的过程在叶片上发生，以太阳能为能源，是个节能过程。铵必须在根部被转化成有机氮化合物。这一过程需要消耗碳水化合物，会影响植物的其它生理过程，如植株生长和果实充实。Legazetal(1996)明确阐述硝态氮的吸收效率比铵态氮吸收率更高。为期6个月对柑橘的养分吸收测定中，将不同肥料(硝酸钾，硫酸铵)施用于沙土和壤土内，结果发现柑橘吸收硝态氮的效率(同位素N-15标记法)最高。在沙土条件下，植株对氮的吸收率差别非常大，施用硝酸钾时，氮的吸收率为60%，而施用硫酸铵时，氮的吸收率只有40%。土壤中硝态氮/铵态氮的最佳比例Knightetal(2000)发现，土壤中的硝态氮比铵态氮更有益于马铃薯的产量和多数品质特性，从而带给种植者更高的经济回报。该项研究在南非西开普省三得韦德进行，那里的土壤pH值低，粘粒和有机质含量低，不利于硝化。试验比较了三个水平的铵态氮/硝态氮比例，即80:20，50:50，20:80。收益最好的是，施用80%的硝态氮和20%的铵态氮。在已发表的关于硝态氮和铵态氮的不同施用比例的文章中，涉及到提高生产能力方面在许多农作物上都得出了同样的结论。（意大利黑麦草-Cunningham,1963;柑橘-VanderMerwe,1953;番茄-Kafkafietal,1971）水培条件下硝态氮/铵态氮的最佳比例在水培条件下，无土栽培标准营养液中添加的铵态氮是氮总量的5%到10%，较少超过15%。比如在玫瑰的营养生长阶段，添加量是25%。而在瓜类的果实发育阶段为0%。增加按根离子的施用量仅用于调整与作物生长相关的根际PH环境。铵根阳离子的吸收活跃和硝酸根阴离子的吸收降低，使得铵离子的吸收增加，降低土壤根际的pH值。植物吸收铵（NH4+）时，为了保持植物体内的电子平衡，会释放H+，从而使土壤中pH值降低。对所有的植物来说，培养液的最佳pH值的范围在5-6之间（SonneveldandVoogt,2009）。在培养基体系中添加的铵会成为硝态氮的替代物，由于离子的拮抗作用，铵离子会减少其它阳离子如钾离子、钙离子、和镁离子的吸收。此效应的大小取决于各种因素如农作物、生长条件和对营养物离子平衡的调整。所以，对于钙缺乏敏感的作物，一定要慎重使用铵。尤其是当这些作物生长的气候状况不利于钙向果实的转运时。如番茄和甜椒在干热的环境下生长就是很好的例子。这两种作物都很容易出现由果实缺钙引起的脐腐病，在干热的环境更加多发。在这种条件下，每次减少钙的吸收都会很危险，所以，要慎重使用铵(Sonnev...