[科普中國]-土壤氮素硝化作用

硝化作用是指將土壤中所形成氨、胺、酰胺等在微生物的作用下氧化為硝酸的生物化學(xué)過程。一般分兩步進(jìn)行，第一步氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-。硝化作用廣泛存在于土壤、水域和沉積物的生態(tài)系統(tǒng)中，這一過程對作物生產(chǎn)、氮素循環(huán)、廢水處理和環(huán)境保護(hù)均有密切的關(guān)系。

簡介硝化作用是指將土壤中所形成氨、胺、酰胺等在微生物的作用下氧化為硝酸的生物化學(xué)過程。一般分兩步進(jìn)行，第一步氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-。硝化作用廣泛存在于土壤、水域和沉積物的生態(tài)系統(tǒng)中，這一過程對作物生產(chǎn)、氮素循環(huán)、廢水處理和環(huán)境保護(hù)均有密切的關(guān)系。1

過程每氧化一個(gè)NH4+離子為NO33-離子要釋放2H+，是引起土壤酸化的來源之一。

土壤中進(jìn)行亞硝化作用和硝化作用的微生物種類很多，包括多種細(xì)菌、真菌、放線菌，這些微生物在通氣條件良好，土壤水分含量相當(dāng)于田間持水量的50%～70%，土壤的pH為7～9，土溫在35℃左右和土壤中C/N〈20時(shí)活動旺盛。如有微量元素Cu、Mo存在，能大大促進(jìn)硝化作用進(jìn)行。

在通氣良好的情況下，亞硝化作用和硝化作用相互銜接，一般硝化作用的反應(yīng)速率大于亞硝化作用，而亞硝化作用又比氨化作用速率大。因此，在一般土壤中，很少有亞硝酸態(tài)氮和銨態(tài)氮大量累積的情況。但當(dāng)大量施用化學(xué)氮肥如液氨、氨水、尿素或大量施用易分解的幼嫩豆科綠肥時(shí)，有可能會有銨的累積，對硝化細(xì)菌產(chǎn)生毒害作用，使亞硝態(tài)氮的氧化受到抑制，引起土壤中亞硝態(tài)氯的累積，而不利于植物生長，造成死苗現(xiàn)象(尤其幼苗期容易發(fā)生)。1

影響因素影響硝化作用的環(huán)境因素主要有土壤酸度、通氣性、濕度、溫度和土壤肥力水平等。一、最適pH在6.6～8.0之間。一般來說，農(nóng)業(yè)土壤的硝化速率在pH低于 6.0時(shí)明顯降低，pH低于4.5時(shí)則基本上沒有硝化作用。二、硝化作用必須以良好的通氣條件為前提，因?yàn)橄趸?xì)菌是一類好氣性微生物。三、土壤水分過多或過少不利于硝化作用的順利進(jìn)行，相對含水量在50%～70%最宜。四、最適溫度為30～35℃，5℃以下和40℃以上反應(yīng)很慢。不同地區(qū)的最適溫度不同，在北美最大硝化率在20～25℃，美國西南為30～40℃，美國中西部則為40℃、熱帶的澳大利亞在60℃以上進(jìn)行硝化作用。五、有機(jī)質(zhì)含量高的土壤硝化細(xì)菌數(shù)量大，硝化作用強(qiáng)。1

意義硝化作用的意義可分為兩個(gè)方面。首先，在土壤養(yǎng)分供應(yīng)方面。硝化作用使得移動性小的NH4+轉(zhuǎn)變?yōu)殡S水移動性很強(qiáng)的NO3-，有利于補(bǔ)充根區(qū)氮的虧缺，使植物易于吸收氮營養(yǎng)。其次，NO3-隨水的移動也存在不利之處，它使得氮易于淋出土壤根區(qū)，造成土壤氯素?fù)p失和地下水N含量過高。

硝化作用的抑制。人們看到了硝化作用的不良影響，從而努力尋找抑制硝化作用的物質(zhì)。人工合成的硝化抑制劑也有很多，但由于效果不穩(wěn)定、價(jià)格昂貴，生產(chǎn)上還沒有廣泛采用。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

張勇 - 副教授 - 西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院