10.2 氮肥在土壤中的转化过程在线视频

同学们好

氮肥施入进土壤之后

是怎样进行转化的

发生了哪些过程

这些过程对作物吸收养分

有什么样的影响

这些转换过程又受到了哪些因素的影响

那么 带着这些问题

我们开始本节内容的学习

氮肥在土壤中的转化

不同的化学氮肥施入进土壤之后

是需要溶解于水

其氮素分别以铵态氮

硝态氮和尿素分子的形态

存在于土壤溶液中

直接参与了土壤-作物体系中的氮素循环

其中一部分被植物和微生物所吸收利用

一部分被土壤吸附固定

还有一部分经过了一系列的过程

以气态的形式损失

或者是以硝态氮的形式

随水淋失 流失

以上的这三大部分就形成了

土壤-作物体系氮素的吸收利用

土壤残留和氮素损失

掌握这三大部分之间的关系

能够为我们合理施用氮肥

提供很好的基础

促进氮素的吸收

降低氮素的损失

进而有利于提升氮素利用效率

促进农业绿色发展

以尿素为例

氮肥在土壤中的转化

大致可以分为以下几个过程

尿素水解

铵吸附与固定 硝化作用

反硝化作用

氨挥发 淋失与径流损失

其中尿素的水解

只存在于含酰胺态氮肥的肥料中

最后面的三个过程

属于氮素损失的部分

尿素水解是在脲酶的作用下

进行了一个分解转化的过程

进而形成了铵态氮素

才能被植物所吸收利用

在土壤溶液中

尿素分子通过脲酶

然后分解形成了碳铵

再进一步形成了碳酸氢铵

这个分解过程

受到了脲酶活性的影响

土壤温度

水分

质地和pH值

对脲酶的活性都有着非常大的影响

尤其是温度

一般在10摄氏度的温度条件下

需要7到10天才能够全部转化

而在20摄氏度的条件下

转化过程需要4到5天

到30摄氏度的时候

只需要两天就可以全部完成转化

因此

尿素施入到土壤之后

它氮素作用的效果

要比铵态氮和硝态氮肥慢一些

这也要求尿素需要提前施用

以便于更好地发挥氮肥的肥效

尿素转化为铵态氮素之后

可以直接被部分植物所吸收利用

转化成铵

也可以被土壤吸附和固定

由于铵态氮本身

它是带着正电荷

土壤本身是带负电荷

可以通过静电引力

在土壤胶体上进行吸附

然后被吸附的铵

它也可以与土壤胶体上的阳离子进行交换

发生交换吸附反应

在酸性土壤上

这些铵离子

一般容易与氢离子

发生交换

在中性 微碱性和石灰性土壤上

可以与钙离子发生交换吸附

这种交换吸附

相当于是把铵态氮暂时固定在土壤中

防止了铵的淋失和挥发

当土壤溶液铵态氮浓度

降低到一定程度的时候

这些交换态的铵态氮

又可以被解吸进入土壤溶液

维持土壤溶液中的铵态氮的浓度

供作物所吸收利用

因此

交换态的铵态氮

它是作物非常重要的一个氮源

另外一方面铵态氮在土壤中

还可以以非交换的方式

进入2:1型粘土矿物的晶层

进而

被矿物晶层所固定

这一部分就称为铵的晶格固定

也是类似于钾的固定

在粘土矿物晶层边缘

新近固定的铵态氮

它向外扩散的距离是比较短

它的有效性 相比较

晶层内部被固定的铵态氮

活性要高一些

所以容易被作物所吸收利用

第三大块就是

硝化作用

土壤中的铵态氮在微生物作用下

可以氧化成为硝酸盐

供植物直接吸收利用

但是这整个过程

它是需要分为两步来进行的

第一步是在亚硝化细菌的作用下

氧化为亚硝酸

第二步是在硝化细菌的作用下

氧化为硝酸

硝化作用的影响因素

有微生物活性

土壤通气环境

土壤pH与温度

有机质含量等

由于硝态氮并不能被土壤胶体吸附

在生产实践中

我们需要避免土壤中硝化作用过快

以免因灌溉或者是降雨过大

造成氮素大量损失

有硝化作用

还有一类是反硝化作用

它是土壤硝态氮还原的一种途径

就是在嫌气的条件下

经生物 化学反硝化还原为气态氮

包括氮气 氧化亚氮的一个过程

那么这个过程也称为脱氮作用

是将土壤里面有效态的氮

转变为无效态氮的一个过程

这过程也受到了一系列酶的作用

与土壤里面有机碳 氧气含量

pH值 温度和硝态氮浓度

有着很大的关系

反硝化作用的结果

就是加剧了氮素的损失

产生的氮氧化物

能够引发较大的温室效应

它产生的温室效应的效果

要比二氧化碳的效果大很多

并且能够破坏我们大气当中的臭氧层

因此

在生产当中

要注意尽可能降低反硝化作用的发生

在农业生产当中

第二种氮素的损失途径

就是氨挥发

它是从土壤表面

田面的水表面或者是植物的表面

逸散到大气中的一个过程

即它是把铵根离子

转化为气态氨的一个过程

在非石灰性的土壤上铵根离子

是转变为液态的氨

然后再转化为气态的氨

而损失到大气当中的

而在石灰性的土壤上铵根离子

容易与土壤里面的碳酸钙发生反应

转变为碳酸铵

然后碳酸铵最终以气态的形式

进行了氨挥发

挥发速率

是跟我们土壤里面铵态氮的浓度

pH

环境温度

水分和氮肥的种类

以及我们的施用 方式

都有着很大的关系

除此之外

氮肥在土壤里

除了气态损失

还有淋失和径流损失

这个过程

它受到了土壤硝酸盐的含量

灌溉

降雨

土壤结构特征等影响

造成了氮素大量的损失

且容易引发水体污染

举个例子

在我国华北平原的农业生产体系中

作物吸收的氮素

大概占到了氮肥投入量的30%不到

而另外的18%是进入到水体当中

主要是以硝酸盐的形式

25%

是进入到大气

30%

累积在土壤当中

由此可见

我们需要充分挖掘作物的吸收潜力

有效降低

氮素的损失 实现氮肥的高效利用

创造健康的农田生态环境

以上

就是本节的主要内容

我们学习了尿素水解转化为铵态氮

在硝化作用下再转化为硝态氮

二者可以直接被作物吸收利用

前者是可以被土壤吸附固定

氮素的损失途径

主要是有反硝化作用

氨挥发和氮素的淋失与径流损失

今天的课后思考题是

氮肥在土壤中的转化特点是什么