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氮素在土壤中的“旅程”

 

土壤氮素形态较多,各种形态的氮素处于动态变化之中,不同形态的氮素互相转化,对于有效氮的供应强度和容量有重要意义。

1.有机态氮的转化

土壤中的有机态氮是较复杂的有机化合物,必须要经过各种矿化过程,变为易溶的形态,才能发挥作物营养的功能。它的矿化量和矿化速率就成为决定土壤供氮能力的极其重要的因素。土壤有机氮的矿化过程是包括许多过程在内的复杂过程。

水解过程 蛋白质在微生物分泌的蛋白质水解酶的作用下,逐步分解为各种氨基酸。

氨化过程 氨基酸在多种微生物作用下分解成氨的过程称为氨化过程。

由此可见,氨化作用可在多种多样条件下进行。无论水田、旱田,只要微生物活动旺盛,氨化作用都可以旺盛进行。

氨化作用产生的铵可被植物和微生物吸收利用,是农作物的优良氮素营养。未被作物吸收利用的铵,可被土壤胶体吸收保存。但在旱地通气良好的条件下,铵态氮可进一步为微生物转化。

硝化过程 指氨或铵盐在微生物作用下转化成硝酸态氮化合物的过程。它是由两组微生物分两步完成的。第一步铵转化成亚硝酸盐,紧接着亚硝酸盐又转化成硝酸盐,硝化过程是一个氧化过程,只有在通气良好的情况下才能进行。所以水稻田在淹水期间主要为氨态氮,硝态氮很少,旱地土壤一般硝化作用速率快于氨化作用,土壤中主要为硝态氮。

硝态氮也是为植物吸收利用的优良氮源,所以可以利用土壤硝化作用强度来了解旱地土壤的供氮性能。

反硝化作用 指土壤中硝态氮被还原为氧化氮和氮气,扩散至空气中损失的过程。反硝化作用主要由反硝化细菌引起。在通气不良的条件下,反硝化细菌可夺取硝态氮及其某些还原产物中的化合氧,使硝态氮变为氮气损失。

2.无机态氮的转化过程

无机态氮包括硫酸铵、硝酸铵、碳酸铵、碳酸氢铵、氢氧化铵等。由于这些都属于不稳定的化合物,易氨化释放出氨,同时也遵循硝化过程和反硝化作用,在这里不再详述。但应指出,施用时,尤其在保护地的密闭环境中施用,除应注意土壤适当湿度和通透性外,还应掌握少施、勤施和深施。如施用不当,极易熏坏叶片,甚至造成全株死亡。

尿素虽属有机氮肥,但因结构简单,其转化过程与无机氮肥基本相同,因此,以尿素为例简要说明:

尿素施入土壤后,以分子状态存在,还可以分子状态被作物吸收,但数量很少。尿素分子与土壤中黏粒矿物或腐殖质上的功能团以氢健的形式相结合,在很大程度上可以避免尿素在浇水后淋溶流失。另外,尿素在土壤中可以在脲酶的作用下转化为铵态氮,供作物吸收和土壤胶体吸附。土壤中大多数细菌、放线菌、真菌都能分泌脲酶,碳酸铵可以进一步水解产生碳酸氢铵和氢氧化铵。

因此尿素施在表层易引起氮素流失(以氨气形式挥发),形成氨害,甚至全株死亡,这种由于施用不当所引起的损失在保护地密闭环境中并不少见。所以施用尿素一定要开沟、挖穴,施在10厘米以下,并封土踩实,防止氨气外逸。

尿素转化的快慢取决于脲酶的活性,脲酶的活性又与土壤肥力的高低、水分含量、土壤温度等因素有关。土壤肥沃、水分、温度适宜,转化就快,反之就慢,其中尤以温度的影响更为明显。在一般用量和施肥深度下,土壤温度为10度时,需710天;20度时45天;30度时23天就能完全转化为铵态氮,供根系吸收和土壤胶粒上离子之间吸附交换减少流失。尿素转化后在土壤中不残留其他物质,既不酸化土壤,也不碱化土壤。但施肥时间要较其他化学氮肥稍早几天。


 
 
 
 
 
   
 
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