氮素循环

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氮素循环 氮素循环

       

 

氮素循环 正文

       
  自然界的氮及氮素化合物在生物作用下的一系列相互转化过程。氮素在自然界有多种存在形式,数量最大的是大气中的氮气,占大气体积的79%,总量约3.9×107亿吨。除少数原核生物外,动、植物都不能直接利用。土壤及海洋中的无机氮中,只有铵盐和硝酸盐可被植物吸收利用,但其量有限,因此地球表面生物量的增长受到可利用氮的限制。目前,陆地上生物活体中贮存的有机氮总量为110~140亿吨,这部分氮的数量虽不算大,但它于迅速再循环中,可反复供植物利用。存在土壤中的有机氮估计为3000亿吨,逐年分解为无机氮供植物利用。海洋中有机氮约5000亿吨, 海水中还溶有氮约2.2×105亿吨,被海洋生物循环利用。
  氮素循环过程中的几个主要环节是:①大气中的分子态氮被固定成氨(固氮作用);②氨被植物吸收合成有机氮并进入食物链(氨化作用);③有机氮被分解释放出氨(氨化作用);④氨被氧化成硝酸(硝化作用);⑤硝酸又被还原成氮,返回大气(脱氧作用)(见图)。

氮素循环氮素循环

  氮的两个原子以3键结合,每克分子氮需160千卡能量才能将两个原子分开。能提供能量进行氮固定的途径有①生物固氮:自然界存在多种固氮微生物,它们利用化学能或光能将氮还原为氨。这是地球上固定氮的重要途径;②工业固氮:用高温、高压、化学催化的方法,将氮固定为氨;③高能固氮:高空放电瞬间产生的高能,使空气中的氮与水中的氢或氧结合,产生氨或硝酸,由雨水带至地表。
  植物和微生物吸收铵盐和硝酸盐,将无机氮同化为有机氮,动物食用植物,将植物有机氮同化为动物有机氮。动物代谢过程中向体外排泄氨、尿酸、尿素以及其他各种有机氮化合物。另外,动物分泌物和动、植物残体被微生物分解也释放氨。
  氨或铵盐在有氧条件下能被氧化成硝酸盐。硝酸盐溶于水,易被植物吸收利用,但也易从土壤中淋失,流至河湖及海洋。
  硝酸盐在微氧或无氧条件下,能被多种微生物还原成亚硝酸盐并进一步还原成分子氮,返回大气。这种反硝化作用一是造成土壤耕作层的氮肥损失,二是其部分产物(NO及NO2)能造成环境污染。另外,NO及NO2上升至同温层,与臭氧(O3)结合,使O3浓度降低,从而减弱O3对太阳光中紫外线的屏蔽作用,将会造成不良后果。
  人们为了发展农业生产,除大力增产氮肥外,还必须提高对氮素循环中各个环节的了解,以便在氮肥的使用和管理上,采取合理的措施。

 

氮素循环 配图

       

 

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