[科普中国]-土壤氮素超载量

土壤中存在的氮的形态无机态氮

土壤中的无机态氮占的比例虽小，却是植物氮营养的直接形态，意义特别重要。目前我国氮肥施用也以无机态氮为主。无机态氮包括固定态铵、交换性铵（包括土壤溶液中铵）硝态氮、亚硝态氮、氮氧化物和氮气，在土壤中占全氮的比例变幅较大，一般在2－8%。铵能以同晶置换作用（类质同象）取代钾离子占据矿物晶格，形成固定态氮。影响铵固定的因子有粘土矿类型、铵的浓度、共存阳离子、土壤的质地、pH、有机质等。土壤利用方式也会导致固定态铵量的明显变化。水稻土的固定态铵较其毗邻的同一母质上发育的旱地土壤为低。固定态铵在剖面中的分布较为均匀。土壤交换性氮包括铵态氮和硝态氮最易被植物吸收，其含量受土壤的矿化、生物固持、铵的固定和释放、硝化、反硝化、植物吸收、氨挥发、淋溶等各种作用影响。耕地土壤交换性氮的变化主要受植物吸收和地温变化影响（施肥除外）。土壤溶液中的氮以硝态氮为主，亚硝态氮一般很少甚至难以检出。土壤中含氮气体总量虽少，但其与氮的利用和温室气体排放相关，为研究者广泛注意。氨挥发是氮肥损失的主要途径之一，氧化亚氮是重要的温室气体。

有机态氮土壤中的氮绝大部分以有机态存在，一般占92－98%。土壤中含氮有机物主要来自植物残体、根分泌物以及微生物躯体。土壤氮的组成复杂，总体上与一般生物体中的含氮化合物类似，有蛋白质（氨基酸）、核酸、氨基糖、生物碱、磷脂、胺、维生素、抗生素、叶绿素及腐殖质等。腐殖质是土壤中特殊的含氮有机物，占土壤有机物总量的85%以上，其含氮量在3－5%。土壤中的有机氮可按其溶解度大小及水解难易分为三类。

（1）水溶性有机氮

主要是一些比较简单的游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物，一般不超过全氮量的5%，这类有机氮化合物不能直接被植物吸收，但很容易水解放出NH4+，从而成为植物的速效性氮源。

（2）水解性有机态氮

凡是用酸、碱或酶处理时，能水解成为简单的易溶性化合物或直接生成铵化合物的有机态氮属此类。水溶性有机态氮也包括在本类，其总量约占总氮量的50-70%。若按化学组分分类，蛋白质及多肽类则是土壤氮素的最主要形态，一般占全氮的1/3至1/2。水解后主要生成多种氨基酸及数量不等的游离铵基。

应该指出，土壤中有机态氮的组分和化学形态还有待于进一步认识，目前有关土壤有机态氮的知识主要从酸解研究中获得，大约有60－65%的酸解性未知态氮的化学本性有待研究，绝大部分非酸解性未知态氮的本性尚未认识。

土壤氮的供应和有效性土壤的供氮量土壤供氮量是指在一季作物生长期间，土壤向作物提供的速效氮总量。在实际测定中，以不施氮肥区作物成熟时所吸收的氮量与土壤中残留的速效氮量之和计量。土壤供氮量是评价土壤氮素供应能力的主要依据，也是估计氮肥适宜施用量的一个主要参数。不同季节、不同作物、不同土壤和不同地区土壤供氮量有很大差异，与土壤类型、耕作方式和气候条件相关。作物高产对土壤供氮量的依赖程度也有较大差别。积累的研究数据表明在45－83%之间。应指出上述土壤供氮量的计算中，已包括了一些非土壤来源的部分，有时需要加以区分：这些因素包括降水、灌溉水和非共生固氮所提供的氮等。

土壤供氮过程作物对养分的吸收，和养分的化学形态和其在土壤中移动性相关。养分从土壤到达植物根面，取决于养分的移动和根系的伸展。旱作时，土壤矿质氮以硝态氮为主，移动性大，土壤氮素的供应范围较大。而水稻季节，土壤氮素供应以耕层土壤为主，但耕层以下土壤也有一定的贡献。

土壤氮素有效性指标土壤的有效氮是指能为当季作物利用的氮，一般而言是指硝态氮和氨态氮。由于微生物的参与，有机氮又可不断地为微生物分解而产生无机态氮，使有效氮的概念变得复杂。土壤有机态氮具有潜在的供氮能力，特别是其中易分解的部分，是潜在的有效氮。潜在的有效氮与难分解的有机氮又无明显的界限。研究表明，多种生物学培养法（好气培养和嫌气培养）测出的矿质氮总量、化学方法（碱水解和酸水解）测定的有效氮土壤全氮量和之间有较好的相关性，因而都具有一定的指标意义。因此，已有的一些土壤氮素有效性的化学指标，本质上是经验性。上述土壤有效氮有动态的含义。如以硝态氮和氨态氮作为速效氮，则具静态特色。使用代换剂浸提土壤，可测定土壤的速效氮。也有用生物方法测定速效氮的，常用的是黑曲菌法1。

土壤氮素平衡农业生态系统中氮素循环是开放型的，土、水、气、生之间不断进行交换，人为因素对该循环有强烈干扰。生产实践中需考虑到社会经济和生态环境诸方面的效益，以达到持续发展的目标2。