136 陕西农业科 学 201049 研究。对土壤氮素、特别是硝态氮淋失的研究表 酸，进一步还原成氮氧化物和氮气而挥发损失的 明，土壤氮素的淋失量与土壤质地、耕作方式、氮 过程。 肥类型、作物种类、生长密度、降雨以及地下水位 3.4铵离子的固定 都有很大的关系。郭大应等2001)对灌溉土壤硝 铵离子易被带负电荷的土壤胶粒吸附，进入 态氮运移与士壤湿度的关系进行了研究.结果表 陆层品穴形成周定态铵。这部风氯素不能被植物 明灌溉土壤硝态氯的运移与土壤湿度有良好的相 吸收利用，但仍然是一种重要的士壤素资源占 关关系。 土壤全氮的10%以上。 刘培斌笔1999)建立并验证了排水条件下田 3.5土壤氛索的流失 间一维饱和-非饱和土壤中NHi-N和NO 3.5.1 上壤氯素流失形态 在农业灌溉和降雨 N运移与转化的耦合技型模型中考虑了有机质 作用下，土壤中所存在的有机态氮和无机态氮均 的矿化、氮素的吸附、硝化、反硝化、氨气挥发及作 有流失的趋势。无机态氮流失过程以NO-N 物根系吸氮等氨素转化作用过程同时也考虑了 为主，NO:次之，NH-N只占很小比例。目前 土壤温度和湿度对氨素转化的影响 对有机态氨氮流失的研究很少。 对于氮素行为的研究国内学者做了一些大 3.5.2 挥发氨的挥发是土壤中N输出的 胆的尝试。黄元仿等(2001)将士壤水、热、氮联合 个途径。在高DH的土壤中.NH被转化成 模拟模型与地理信息系统(GS)相结合，应用于 NH,释放到大气中，从而导致N素的损失。该 区域农田土壤水，氮素行为的模拟计算，但他们的 反应如下： 研究只是初步的尝试，还局限于探索过程模型与 NHi+OH°-NH3↑+H3O GS相结合来研究区域问题的方法论。 氨挥发与士壤条件有很强的相关性。例如 3土壤氮素的循环 沙漠中由于土壤CaC0:积累而维持碱性状态，当 土壤处于干绳、诱气并在低阳离子交换能力的条 3.1作物吸收 件下土壤中N素转化NH的损失可能达到最 植物吸收是土壤中N素输出的最主要的形 大：化缓慢的土壤条件也可能有较多的NH3挥 式，是维持植物正常生长的必备条件。 发。士壤中大量施入銨态氮肥或尿素，或土壤本 素的含量及其形态明显影响着植物的生长和养分 身的NH:含量高时可使土壤pH值升高，造成氨 利用效率。有研究表明，植物即使在开始还原 挥发损失。有机态N转变成NH-N的过程 NO时也需要消耗能量，但大多数植物既能同化 称作氨化作用。氨化过程之后， 一部分NH:被 NH:,又能同化NO3植物的根系在吸收NO3并 植物吸收，微生物固持，或被粘土矿物质固定 还原后.将沿着与NH被结合在生物量中同样 剩余的一部分NH可能通过自养细菌的硝化作 的途径进行作物吸收的氮随着农产品的收获而抄 用转变成NO。有时，NH:也可能通过异养 出土壤这是土壤氨素的主要消耗.是有效消耗 化转变成NO万。土壞中NH-N的存在量除与 (陈伏生，2004。作物吸收的氨素越多，表明氮肥 氨化作用有关外，还与生境有一定的关系。主要 的利用率越高， 当季作物吸收的氨为25% 取决于土壤条件是不是有利于 些微生物过程尤 50%。 其是NH:向NO的化硝化作用的发生。 3.2有机氨的矿化 3.5.3氣的淋洗损失同含N物质的挥发 有机态氮的矿化是作物所需氮素的重要来 样，淋溶也是土壤N损失的主要非生物渠道。淋 源.各种有机肥料的N总资源量的农业利用部分 溶通常指硝态氮的淋失.铵态氮和有机复的淋失 仅为32.7%，大量未利用的N直接进入环境造成 甚少。影响淋溶的主要因素有土壤条件、植被状 污染。 况和其它外界条件。但林溶损失必须有两个先决 3.3硝化和反硝化过程 条件：①止壤中有大量NO;-N存在：②有丰减 硝化作用是指氨或铵盐在土壤硝化细菌作用 的下渗水流。 下氧化成硝态氯的过程。未被作物吸收利用的硝 土端氯素的流失在多雨地区的水田里特别 是在质地轻的士壤上比较严重。流失的方式包括 淋失、地表径流或排水流走。（此方式普遍存在子 壤的氯肥有利于降低土壤氮素向水环境中的任移 南方)损失的氨素形态可为硝态氯、铵态氮和部 数量，反硝化作用是指硝酸根离子被还原成亚硝b分可溶件有机氯化合物，但丰要是硝态氮、，因为。研究。对土壤氮素、特别是硝态氮淋失的研究表 明, 土壤氮素的淋失量与土壤质地、耕作方式、氮 肥类型、作物种类、生长密度、降雨以及地下水位 都有很大的关系。郭大应等( 2001) 对灌溉土壤硝 态氮运移与土壤湿度的关系进行了研究, 结果表 明灌溉土壤硝态氮的运移与土壤湿度有良好的相 关关系。 刘培斌等( 1999) 建立并验证了排水条件下田 间一维饱和- 非饱和土壤中 NH + 4 - N 和 N O - 3 - N 运移与转化的耦合模型, 模型中考虑了有机质 的矿化、氮素的吸附、硝化、反硝化、氨气挥发及作 物根系吸氮等氮素转化作用过程, 同时也考虑了 土壤温度和湿度对氮素转化的影响。 对于氮素行为的研究, 国内学者做了一些大 胆的尝试。黄元仿等( 2001) 将土壤水、热、氮联合 模拟模型与地理信息系统( GIS) 相结合, 应用于 区域农田土壤水、氮素行为的模拟计算, 但他们的 研究只是初步的尝试, 还局限于探索过程模型与 GIS 相结合来研究区域问题的方法论。 3 土壤氮素的循环 3. 1 作物吸收 植物吸收是土壤中 N 素输出的最主要的形 式, 是维持植物正常生长的必备条件。土壤中 N 素的含量及其形态明显影响着植物的生长和养分 利用效率。有研究表明, 植物即使在开始还原 NO - 3 时也需要消耗能量, 但大多数植物既能同化 NH + 4 , 又能同化 NO - 3 植物的根系在吸收 NO - 3 并 还原后, 将沿着与 N H + 4 被结合在生物量中同样 的途径进行作物吸收的氮随着农产品的收获而携 出土壤, 这是土壤氮素的主要消耗, 是有效消耗 ( 陈伏生, 2004) 。作物吸收的氮素越多, 表明氮肥 的利用率越高, 当季作物吸收的氮为 25% - 50% 。 3. 2 有机氮的矿化 有机态氮的矿化是作物所需氮素的重要来 源, 各种有机肥料的 N 总资源量的农业利用部分 仅为 32. 7% , 大量未利用的 N 直接进入环境造成 污染。 3. 3 硝化和反硝化过程 硝化作用是指氨或铵盐在土壤硝化细菌作用 下氧化成硝态氮的过程。未被作物吸收利用的硝 态氮易通过淋洗或径流损失, 既减少了可供作物 的氮量, 又导致水体污染。因此, 适当控制施入土 壤的氮肥有利于降低土壤氮素向水环境中的迁移 数量。反硝化作用是指硝酸根离子被还原成亚硝 酸, 进一步还原成氮氧化物和氮气而挥发损失的 过程。 3. 4 铵离子的固定 铵离子易被带负电荷的土壤胶粒吸附, 进入 硅层晶穴形成固定态铵。这部风氮素不能被植物 吸收利用, 但仍然是一种重要的土壤氮素资源, 占 土壤全氮的 10% 以上。 3. 5 土壤氮素的流失 3. 5. 1 土壤氮素流失形态 在农业灌溉和降雨 作用下, 土壤中所存在的有机态氮和无机态氮均 有流失的趋势。无机态氮流失过程以 NO - 3 - N 为主, NO2 次之, NH - 4 - N 只占很小比例。目前 对有机态氮流失的研究很少。 3. 5. 2 氨挥发 氨的挥发是土壤中 N 输出的另 一个途径。在高 pH 的土壤中, NH + 4 被转化成 NH3 释放到大气中, 从而导致 N 素的损失。该 反应如下: NH + 4 + OH - !!! NH3 ∀ + H2 O 氨挥发与土壤条件有很强的相关性。例如, 沙漠中由于土壤 CaCO3 积累而维持碱性状态, 当 土壤处于干燥、透气并在低阳离子交换能力的条 件下土壤中 N 素转化 NH + 4 的损失可能达到最 大; 矿化缓慢的土壤条件也可能有较多的 NH3 挥 发。土壤中大量施入铵态氮肥或尿素, 或土壤本 身的 NH4 含量高时可使土壤 pH 值升高, 造成氨 挥发损失。有机态 N 转变成 NH + 4 - - N 的过程 称作氨化作用。氨化过程之后, 一部分 NH + 4 被 植物吸收, 微生物固持, 或被粘土矿物质固定。 剩余的一部分 NH + 4 可能通过自养细菌的硝化作 用转变成 NO - 3 。有时, NH + 4 也可能通过异养硝 化转变成 NO - 3 。土壤中 NH + 4 - N 的存在量除与 氨化作用有关外, 还与生境有一定的关系。主要 取决于土壤条件是不是有利于一些微生物过程尤 其是 NH + 4 向 NO - 3 的化( 硝化作用) 的发生。 3. 5. 3 氮的淋洗损失 同含 N 物质的挥发一 样, 淋溶也是土壤 N 损失的主要非生物渠道。淋 溶通常指硝态氮的淋失, 铵态氮和有机氮的淋失 甚少。影响淋溶的主要因素有土壤条件、植被状 况和其它外界条件。但淋溶损失必须有两个先决 条件: # 土壤中有大量NO - 3 - N 存在; ∃ 有丰沛 的下渗水流。 土壤氮素的流失在多雨地区的水田里, 特别 是在质地轻的土壤上比较严重。流失的方式包括 淋失、地表径流或排水流走。( 此方式普遍存在于 南方) 损失的氮素形态可为硝态氮、铵态氮和部 分可溶性有机氮化合物, 但主要是硝态氮。因为 136 陕 西 农 业 科 学 2010( 4)