[科普中国]-土壤氮素反硝化作用

反硝化作用是指土壤中某些厌氧微生物在通气不良或供氧不足条件下，将硝酸根或亚硝酸根还原成氮气等气态氮素而损失的过程。这些反硝化微生物以硝酸根或亚硝酸根等代替氧气为最终电子受体进行呼吸代谢。硝酸根经呼吸产生一氧化二氮，最终生成氮气的过程称为反硝化作用或脱氮作用。

简介反硝化作用是指土壤中某些厌氧微生物在通气不良或供氧不足条件下，将NO3-或NO2-还原成N2等气态氮素而损失的过程。这些反硝化微生物以NO3-或NO2-等代替O2为最终电子受体进行呼吸代谢。NO3-经呼吸产生N2O，最终生成N2的过程称为反硝化作用或脱氮作用。1

影响因素影响反硝化作用的因素主要有以下几方面：

一、土壤中碳的有效性，大多数反硝化作用是通过异养细菌进行的，所以对土壤有机碳的依赖性很大，土壤有机质总量和反硝化作用之间存在一定的相关性、而反硝化作用与易分解有机质之间的相关性更好。可矿化态碳量或水溶性有机碳是土壤反硝化强度的良好指标。如往土壤里加有机质(植物秸秆或厩肥)可大大促进反硝化作用的速率。

另外，植物根系分泌物以及根呼吸消耗土壤中的氧，可激发反硝化作用进行。Smith等(1979)发现，玉米近根处的反硝化强度比远根区大得多。有人比较了休闲地和大麦地的反硝化损失的氧量，发现大麦地损失的氧量超过了大麦吸收的氮量。大麦地泡水24h后，90%的NO3-因反硝化而损失掉了。

二、氧气含量。反硝化作用与土壤中氧的含量成负相关。据研究，氧在水中的扩散速度只有空气中的万分之一。Pilot等(1972)提出反硝化作用的临界充气孔隙度为11%～14%，低于此数时，反硝化作用明显加强；田同持水量为50%～70%时反硝化作用基本不表观，大于75%时NO3-变成气态氮逸失。Ryden等(1980)提出反硝化速率的高峰发生在水压5～10kpa之间，超过10kpa时反硝化速率呈下降趋势。

三、NO3-浓度。土壤中NO3-的存在是进行反硝化作用的底物，但反硝化作用的速率并不依赖于NO3-的浓度。当浓度〈40mg(N)/L时，则土壤中的反硝化速率表现为--级动力学水平。但因反硝化作用的影响因素十分复杂、加上有些测试技术不够敏感，仍需进一步研究。1

结果反硝化作用的结果：一、造成氮肥的损失。在农田土壤中，因反硝化作用造成氮的平均损失量为氮配施人量的25%～30%，水田的反硝化作用比旱地强得多。二、引发温室效应。氮氧化物(N2O)是一种温室气体，每摩尔N2O吸收红外辐射的能力约为CO2的110～200倍。三、破坏臭氧层。NO及N2O可以破坏臭氧(O3)层。四、消除NO3-对环境和食物链所造成的污染。1

本词条内容贡献者为:

张勇 - 副教授 - 西南大学资源环境学院