毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述

土壤中的氮含量很少，自然界中绝大部分的氮都是以单质分子氮气形式存在于大气中，其含量达到78%。氮元素是人体结构组成的重要元素之一，同时也是植物和微生物生长的必要营养物质之一，是衡量土壤肥力的重要指标。大气中氮气经固氮菌作用形成有机氮，有机氮被氧化分解为无机氮，无机氮在有氧条件下再被硝化菌氧化为NO₃^－，最后经反硝化菌的反硝化作用将其还原为N₂或N₂O释放到大气中，此为土壤氮转化过程，包括固氮、矿化、硝化和反硝化。

1 土壤氮转化过程

1.1 生物固氮

大气中氮含量约78%，但其利用率极低，只有固氮微生物才能将氮气转化为氨，人们把固氮微生物将氮气还原为氨的过程称为生物固氮。生物固氮系统分为共生固氮系统、联合(包括内生)固氮系统和自生固氮系统^[1]。共生固氮只有在固氮微生物和植物互利共生时，才能固定空气中的分子氮。自生固氮微生物在土壤或培养基中，可以自行固定空气中的分子态氮，对植物没有依存关系。固氮微生物和共生植物两者之间具有一定的专一性，但是不像根瘤菌那样具有一定的特殊结构，并且能够进行自行固氮，其固氮的特点介于自生固氮和共生固氮之间，这种形式的固氮叫做联合固氮。通过生物固氮，植物吸收利用大气中的氮气，动物以植物为食物，直接或间接地吸收利用氮。在分解过程中，动物体内的一部分蛋白质会被分解生成含氮废物，如尿素；土壤微生物分解动植物遗体中的含氮物质，分解后释放氨，再在土壤硝化细菌的作用下，氨被转化为硝酸盐，而植物可以吸收利用硝酸盐。在氧气不足的状况下，土壤中的硝酸盐可以被其他细菌转化为亚硝酸盐并最终转化为氮气，氮气则返回到大气中。

1.2 土壤氮素矿化

土壤中的氮绝大部分以有机态形式存在，但是植物不能直接吸收利用有机态氮，必须通过土壤微生物的矿化作用才能转化为可以被植物吸收利用的无机氮形态^[2]。在土壤微生物作用下，土壤中的有机态氮被分解为NH₄ 的作用称为矿化作用。影响土壤氮素矿化的因素有很多，如：含水量、温度、肥料、土壤理化性质等，并且存在多种因素相互作用的情况。经过矿化作用，有机态氮最终会转化为铵态氮和硝态氮，从而被植物吸收利用。在土壤无机态氮的动态变化中，氮素矿化对其具有重要影响，根据地区特点研究土壤的矿化过程及矿化量，对制定合理的施肥措施、优化土壤环境具有重要的现实意义。

1.3 土壤硝化作用

土壤硝化作用是指在有氧条件下，亚硝化细菌、硝化细菌将土壤中的氨态氮氧化成亚硝酸，再进一步将其氧化成硝酸的过程。土壤硝化作用可以将土壤中NH₄ 转化为NO₃^－，并受到生物和非生物因素的调节和控制。土壤硝化作用是氮元素循环的一个重要环节，是造成土壤中氮素损失和环境中氮素污染的重要原因，对环境质量有很大的影响。

首先，硝化作用的最终产物为硝酸盐，同时也是反硝化作用的底物，硝化和反硝化是土壤氮素损失的主要途径。其次，硝化过程产生的亚硝酸盐也会被反硝化微生物利用，进行反硝化作用，此过程中氮素的损失程度尚不清楚。最后，土壤颗粒物对NH₄ -N吸附比对NO₃^－-N的吸附牢固，从而导致NO₃^－-N更容易淋失，土壤中的氮素损失更加严重。