土壤氮循环的过程是怎样的?

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~ 氮循环描述了自然界中氮单质和含氮化合物间的转换过程,是生态系统物质循环的重要组成部分。氮在空气中占78%,是生物体蛋白质氨基酸及DNA核酸的构成元素,植物生长亦依赖大量氮素。

加工或固氮是将氮气转变为可被有机体吸收的化合态氮的过程,闪电和非共生/共生的固氮细菌扮演关键角色。固氮细菌产生固氮酶,将氮气氢化为氨,氨再转化形成自身组织的成分。根瘤菌与豆科植物共生,为植物提供氨并获得糖类,有助于贫瘠土地变得肥沃。

植物通过根系吸收硝酸根离子或铵离子以获取氮素,动物体内的氮素则通过食物链从植物获得。氨来源于腐生生物分解动植物器官,转化为铵离子,在土壤中亚硝化细菌作用下转化为亚硝酸根离子,随后硝化细菌将其转化为硝酸根离子。

氨对于鱼类有毒,处理废水排放时需严格监控氨浓度。氨在氧气充足的土壤中转化为硝酸根离子,这一步称为硝化作用,有助于净化水质。氨离子易固定在土壤中,硝酸根离子则因负电性而较难固定,造成地下水硝酸盐含量提高,影响婴幼儿健康,导致水体富营养化,蓝藻大量繁殖,生物缺氧死亡。

厌氧条件下,细菌进行反硝化作用,将硝酸中的氮还原成氮气,归还大气。氮气的转化有三种主要方式:生物固定、工业固氮及化石燃料燃烧。闪电过程产生NO2,影响大气化学,对氮循环有较小影响。豆科植物广泛种植及哈伯-博施法生产化肥,人类活动使生物可利用的氮素显著增加,导致湿地生态系统受损。


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