土壤氮素的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過程

陳寶蓮 鄧桂芹 何曉燕 胡厚軍

摘 要：氮是植物生長發(fā)育所必需的大量元素，對植物的產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大。土壤中氮素的形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過程和結(jié)果則直接決定了氮對植物生長的有效性的大小，了解土壤中氮素存在的形態(tài)和其轉(zhuǎn)化過程，對于科學(xué)合理經(jīng)濟(jì)的肥料施用具有現(xiàn)實(shí)的啟示作用。

關(guān)鍵詞：氮素；形態(tài)；轉(zhuǎn)化過程

土壤中氮素的含量受自然因素和人為因素的雙重影響，較高的氮素含量表明土壤肥力也較高。自然條件下，土壤沒有受到人為因素的影響，有機(jī)質(zhì)日積月累，土壤中氮的含量也較高。耕地土壤氮素含量及轉(zhuǎn)化過程則更強(qiáng)烈的受到人為耕作、施肥、不同作物等因素的影響，因而相對表現(xiàn)的復(fù)雜一些。

一、土壤中氮素的形態(tài)

1.無機(jī)態(tài)氮

無機(jī)態(tài)氮包括固定態(tài)NH4+、交換性NH4+、土壤溶液中的NH4+、硝態(tài)氮（NO3-）、亞硝態(tài)氮等，這其中以NH4+離子和NO3-離子最容易被植物吸收利用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常常用到的堿解氮，也叫水解氮或速效氮，就屬于無機(jī)態(tài)氮中的一部分。無機(jī)態(tài)氮并不是全部都能被植物所直接吸收利用，它們中的大部分是被粘土礦物晶層所固定了的固定態(tài)銨，不能作為速效氮存在。固定態(tài)銨只有在土壤中經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為銨離子或硝酸離子、硝酸鹽類的含氮物，才能為作物利用。

2.有機(jī)態(tài)氮

有機(jī)態(tài)氮構(gòu)成了土壤全氮的絕大部分。它們與有機(jī)質(zhì)或粘土礦物相結(jié)合，或與多價陽離子形成復(fù)合體。有機(jī)態(tài)氮大都難以分解，并不能為作物所直接吸收利用。但有機(jī)態(tài)氮的含量高低依然是衡量土壤肥力高低的重要指標(biāo)，有機(jī)態(tài)氮的含量高，可被轉(zhuǎn)化的氮素水平也相應(yīng)的高，其作為植物氮素營養(yǎng)‘庫的存在是有很大的作用的。

二、土壤中氮素的轉(zhuǎn)化過程

1.氮素的礦化與生物固持作用

氮素的礦化作用，簡單的說就是有機(jī)態(tài)的、不易分解的氮素及含氮化合物在土壤中微生物的參與下分解轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)氮的過程，是一個氮的速效化的過程，也是一個可利用氮素增加的過程。氮的固持作用，就是土壤中的無機(jī)態(tài)氮在土壤微生物的作用下轉(zhuǎn)化為細(xì)胞體中有機(jī)態(tài)氮的過程，其對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的實(shí)質(zhì)就是可利用的速效氮的減少過程。

2.銨離子的固定與釋放

銨離子的固定，其實(shí)質(zhì)就是土壤溶液中的能自由移動的、可交換的銨離子被土壤膠體所吸附，變成不可交換的銨離子的過程，固定了的銨離子不能再被交換到土壤溶液中去，也就不能被作物利用了。銨離子的釋放過程，則是被土壤膠體所吸附固定了的銨離子被土壤溶液中的其他離子從膠體上又交換出來的過程，這一過程則增加了土壤中速效氮的相對含量。除了受粘土礦物類型限制外，影響銨固定的因子還有土壤質(zhì)地、土壤PH、銨的濃度、其他陽離子和有機(jī)質(zhì)等。固定態(tài)銨的固定態(tài)銨的含量很少隨土壤深度的加大而降低，相反，由于土壤粘粒的淋洗下移，大部分固定態(tài)銨的相對含量常隨深度的加大而升高。

3.反硝化作用

反硝化作用是硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮的作用過程，其對植物來說是可利用氮素的損失。反硝化作用主要是在嫌氣條件下進(jìn)行的一個微生物學(xué)過程，因而受到土壤水分和通氣狀況得明顯制約。在旱地土壤中，因灌水、降雨以及土壤本身的各種特性導(dǎo)致的局部或暫時性嫌氣環(huán)境是引起反硝化作用的條件。因施用有機(jī)肥而消耗了局部土壤中的氧氣也能引起反硝化作用，因?yàn)閮?yōu)機(jī)質(zhì)的分解會消耗土壤中的氧氣，使土壤處于相對缺氧的環(huán)境中。

4.銨的吸附與解吸

銨的吸附是土壤液相中的銨被土壤顆粒表面所吸附的過程，這一過程使土壤中可能直接利用的氮素相對減少，對植物來說是不利的。銨的解吸則是土壤固相吸附的進(jìn)入到土壤液相的過程，這一過程則使植物可直接利用的氮素相對增加。銨的吸附與解吸是銨在土壤液相與固相之間的一種平衡過程，其平衡特點(diǎn)受土壤陽離子交換量、種類和濃度等因素的影響。銨的吸附量隨土壤中粘粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、溶液中銨的濃度的增加而增多。土壤變的干燥時，吸附態(tài)銨部分轉(zhuǎn)化為固定態(tài)銨；漬水時，固定態(tài)銨也因礦物膨脹而部分轉(zhuǎn)變?yōu)槲綉B(tài)銨。

三、結(jié)論

1.土壤中易分解的能源物質(zhì)過量時，無機(jī)態(tài)氮的固持速率大，從而導(dǎo)致無機(jī)態(tài)氮的含量減少，當(dāng)C/N為20左右時，有機(jī)態(tài)氮的礦化速率則大，從而時無機(jī)態(tài)氮的含量增加。

2.干燥通氣性好的土壤中，硝化作用的速率較大，礦化作用釋放的銨以及肥料銨很快氧化為硝態(tài)氮，由于硝態(tài)氮不能被土壤膠體吸附，很易隨水移動，盡管在土壤水分布足的情況下這種移動有利于土壤深處的硝態(tài)氮上移至根區(qū)被作物吸收，但過多的水分則可把硝態(tài)氮淋洗到土壤深處，從土壤—植物系統(tǒng)中損失掉，并污染地下水。

3.反硝化作用進(jìn)行的前提是土壤中存在硝態(tài)氮，因此硝態(tài)氮的濃度以及肥料施用情況也會影響著反硝化過程。在漬水條件下，土壤中硝態(tài)氮的反硝化速率明顯增高，成為氮素?fù)p失的重要原因。

4.土壤較干旱時，施用氮肥后澆水，能促進(jìn)肥料的溶解和向作物根部移動，增加肥料的利用率，但如果灌水過多，田間持水量過大，就造成了土壤的通氣性降低，使反硝化作用增強(qiáng)，反而會導(dǎo)致肥料的損失。