[科普中國]-土壤氮素超載量

土壤中存在的氮的形態(tài)無機(jī)態(tài)氮

土壤中的無機(jī)態(tài)氮占的比例雖小，卻是植物氮營養(yǎng)的直接形態(tài)，意義特別重要。目前我國氮肥施用也以無機(jī)態(tài)氮為主。無機(jī)態(tài)氮包括固定態(tài)銨、交換性銨（包括土壤溶液中銨）硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、氮氧化物和氮?dú)?，在土壤中占全氮的比例變幅較大，一般在2－8%。銨能以同晶置換作用（類質(zhì)同象）取代鉀離子占據(jù)礦物晶格，形成固定態(tài)氮。影響銨固定的因子有粘土礦類型、銨的濃度、共存陽離子、土壤的質(zhì)地、pH、有機(jī)質(zhì)等。土壤利用方式也會(huì)導(dǎo)致固定態(tài)銨量的明顯變化。水稻土的固定態(tài)銨較其毗鄰的同一母質(zhì)上發(fā)育的旱地土壤為低。固定態(tài)銨在剖面中的分布較為均勻。土壤交換性氮包括銨態(tài)氮和硝態(tài)氮最易被植物吸收，其含量受土壤的礦化、生物固持、銨的固定和釋放、硝化、反硝化、植物吸收、氨揮發(fā)、淋溶等各種作用影響。耕地土壤交換性氮的變化主要受植物吸收和地溫變化影響（施肥除外）。土壤溶液中的氮以硝態(tài)氮為主，亞硝態(tài)氮一般很少甚至難以檢出。土壤中含氮?dú)怏w總量雖少，但其與氮的利用和溫室氣體排放相關(guān)，為研究者廣泛注意。氨揮發(fā)是氮肥損失的主要途徑之一，氧化亞氮是重要的溫室氣體。

有機(jī)態(tài)氮土壤中的氮絕大部分以有機(jī)態(tài)存在，一般占92－98%。土壤中含氮有機(jī)物主要來自植物殘?bào)w、根分泌物以及微生物軀體。土壤氮的組成復(fù)雜，總體上與一般生物體中的含氮化合物類似，有蛋白質(zhì)（氨基酸）、核酸、氨基糖、生物堿、磷脂、胺、維生素、抗生素、葉綠素及腐殖質(zhì)等。腐殖質(zhì)是土壤中特殊的含氮有機(jī)物，占土壤有機(jī)物總量的85%以上，其含氮量在3－5%。土壤中的有機(jī)氮可按其溶解度大小及水解難易分為三類。

（1）水溶性有機(jī)氮

主要是一些比較簡單的游離氨基酸、胺鹽及酰胺類化合物，一般不超過全氮量的5%，這類有機(jī)氮化合物不能直接被植物吸收，但很容易水解放出NH4+，從而成為植物的速效性氮源。

（2）水解性有機(jī)態(tài)氮

凡是用酸、堿或酶處理時(shí)，能水解成為簡單的易溶性化合物或直接生成銨化合物的有機(jī)態(tài)氮屬此類。水溶性有機(jī)態(tài)氮也包括在本類，其總量約占總氮量的50-70%。若按化學(xué)組分分類，蛋白質(zhì)及多肽類則是土壤氮素的最主要形態(tài)，一般占全氮的1/3至1/2。水解后主要生成多種氨基酸及數(shù)量不等的游離銨基。

應(yīng)該指出，土壤中有機(jī)態(tài)氮的組分和化學(xué)形態(tài)還有待于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，目前有關(guān)土壤有機(jī)態(tài)氮的知識(shí)主要從酸解研究中獲得，大約有60－65%的酸解性未知態(tài)氮的化學(xué)本性有待研究，絕大部分非酸解性未知態(tài)氮的本性尚未認(rèn)識(shí)。

土壤氮的供應(yīng)和有效性土壤的供氮量土壤供氮量是指在一季作物生長期間，土壤向作物提供的速效氮總量。在實(shí)際測(cè)定中，以不施氮肥區(qū)作物成熟時(shí)所吸收的氮量與土壤中殘留的速效氮量之和計(jì)量。土壤供氮量是評(píng)價(jià)土壤氮素供應(yīng)能力的主要依據(jù)，也是估計(jì)氮肥適宜施用量的一個(gè)主要參數(shù)。不同季節(jié)、不同作物、不同土壤和不同地區(qū)土壤供氮量有很大差異，與土壤類型、耕作方式和氣候條件相關(guān)。作物高產(chǎn)對(duì)土壤供氮量的依賴程度也有較大差別。積累的研究數(shù)據(jù)表明在45－83%之間。應(yīng)指出上述土壤供氮量的計(jì)算中，已包括了一些非土壤來源的部分，有時(shí)需要加以區(qū)分：這些因素包括降水、灌溉水和非共生固氮所提供的氮等。

土壤供氮過程作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，和養(yǎng)分的化學(xué)形態(tài)和其在土壤中移動(dòng)性相關(guān)。養(yǎng)分從土壤到達(dá)植物根面，取決于養(yǎng)分的移動(dòng)和根系的伸展。旱作時(shí)，土壤礦質(zhì)氮以硝態(tài)氮為主，移動(dòng)性大，土壤氮素的供應(yīng)范圍較大。而水稻季節(jié)，土壤氮素供應(yīng)以耕層土壤為主，但耕層以下土壤也有一定的貢獻(xiàn)。

土壤氮素有效性指標(biāo)土壤的有效氮是指能為當(dāng)季作物利用的氮，一般而言是指硝態(tài)氮和氨態(tài)氮。由于微生物的參與，有機(jī)氮又可不斷地為微生物分解而產(chǎn)生無機(jī)態(tài)氮，使有效氮的概念變得復(fù)雜。土壤有機(jī)態(tài)氮具有潛在的供氮能力，特別是其中易分解的部分，是潛在的有效氮。潛在的有效氮與難分解的有機(jī)氮又無明顯的界限。研究表明，多種生物學(xué)培養(yǎng)法（好氣培養(yǎng)和嫌氣培養(yǎng)）測(cè)出的礦質(zhì)氮總量、化學(xué)方法（堿水解和酸水解）測(cè)定的有效氮土壤全氮量和之間有較好的相關(guān)性，因而都具有一定的指標(biāo)意義。因此，已有的一些土壤氮素有效性的化學(xué)指標(biāo)，本質(zhì)上是經(jīng)驗(yàn)性。上述土壤有效氮有動(dòng)態(tài)的含義。如以硝態(tài)氮和氨態(tài)氮作為速效氮，則具靜態(tài)特色。使用代換劑浸提土壤，可測(cè)定土壤的速效氮。也有用生物方法測(cè)定速效氮的，常用的是黑曲菌法1。

土壤氮素平衡農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中氮素循環(huán)是開放型的，土、水、氣、生之間不斷進(jìn)行交換，人為因素對(duì)該循環(huán)有強(qiáng)烈干擾。生產(chǎn)實(shí)踐中需考慮到社會(huì)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境諸方面的效益，以達(dá)到持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)2。