关于氮素循环介绍

[拼音]：dansu xunhuan

[外文]：nitrogen cycle

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。