簡介
土壤中氮素形態可分為無機態和有機態兩大類,土壤氣體中存在的氣態氮一般不計算在土壤氮素之內。
無機態氮
土壤中未與碳結合的含氮化合物包括銨態氮、亞硝態氮、硝態氮、氨態氯、氮氣及氣態氮氧化物,一般多指銨態氯和硝態氮。大多數情況下,土壤中無機態氮數量很少、表土中一般只占全氮量的1%~2%,最多也不超過5%。土壤中無機態氮是微生物活動的產物,它易被植物吸收,而且也易揮發和流失,所以其含量變化很大。
土壤銨態氮
可分為土壤溶液中的銨、交換性銨和黏土礦物固定態銨。
土壤溶液中的銨由於溶於土壤水、可被植物直接吸收,但數量極少。它與交換性銨通過陽離子交換反應而處於平衡之中,又與土壤溶液中的氨存在著化學平衡,並可被硝化微生物轉化成亞硝態氮和硝態氮。
交換性銨是指吸附於土壤膠體表面,可以進行陽離子交換的銨離子。它通過解吸進入土壤溶液,可直接或經轉化成硝態氮被植物根系所吸收,也可通過根系的接觸吸收而直接被植物所利用。交換性銨的含量處於不斷變化之中,一方面,它得到土壤有機N礦化、黏土礦物固定銨的釋放以及施肥的補充另一方面。它又被植物吸收、硝化作用、生物固持作用、黏土礦物固定作用以及轉變為氨後的揮發所消耗。在通氣良好的早田裡含量較少,因為旱地通氣條件良好,很容易被氧化成硝態氮。在水田裡則含量較多而且較穩定。
黏土礦物固定態銨簡稱固定態銨。存在於2:1型黏土礦物晶層間、一般不能發生陽離子交換反應,屬於無效態或難效態氮。其數量取決於土壤的黏土礦物類型和土壤質地。
土壤亞硝酸態氮
是銨的硝化作用的中間產物。在一般土壤中,它迅速被硝化微生物轉化為硝酸態氮、因而其含量極低,但在大量施用液氨、尿素等氮肥時,可因局部的強鹼性而導致明顯積累。
土壤硝酸態氮
一般存在於土壤溶液中,移動性大,在具有可變電荷的土壤中,可部分地被土壤顆粒表面的正電荷所吸附。硝態氮可直接被植物根系所吸收。在通氣不良的土壤中,數量極微,並可通過反硝化作用而損失t可隨水運動,易移出根區,發生淋失。
土壤溶液中的銨、交換性銨和硝態氮因能直接被植物根系所吸收,常被總稱為速效態氮。
有機態氮
土壤有機物結構中結合的氮稱為土壤有機態氮。土壤有機態氮一般可占全氮量的95%以上,按其溶解度和水解難易程度可分為以下三類:
水溶性有機氮
主要是一些較簡單的游離態胺基酸、胺鹽及醯胺類化合物,在土壤中數量很少,不超過全氮的5%。它們分散在土壤溶液中,很容易水解,迅速釋放出銨離子,成為植物的有效性氮源。
水解性有機氮
用酸、鹼或確處理能水解成簡單的易溶性氮化合物。約占全氮量的50%~70%,按其化合物特性不同又分為以下三種形態:蛋白質及多肽類。它是土壤中氮素數量最多的一類化合物,約占全氮量的30%~50%。主要存在於微生物體內,水解後分解成多種胺基酸和氨基,土壤中已鑑定出30多種胺基酸,其中以谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸為主,大多數以肽犍相聯結。胺基酸態氮很容易水解,釋放銨離子。核蛋白質類。核蛋白質水解後生成蛋白質和核酸,核酸水解生成核苷酸、核糖或脫氧核糖和有機鹼。由於有機鹼中的氮呈雜環態結構,氮不易被釋放出來,故在植物營養上屬於遲效性氮源。氨基糖類。氨基糖為葡萄糖胺,在土壤中可能來自核酸類物質,在微生物酶作用下,先分解成尿素一類的中間產物,然後轉化為氨基糖。氨基糖類物質在土壤中約占水解氮的7%~18%。
非水解性有機氨
這類含氯有機物質結構極其複雜,不溶於水,用酸、鹼處理也不能水解。主要有雜環態氯化物(酚型、醒型結構,有氧時與胺化合成雜環態含氯化合物,很難水解);糖與胺的縮合物;胺或蛋白質與木質素類物質作用形成複雜結構態物質。