農業生態系統中氮素循環是開放型的，土、水、氣、生之間不斷進行交換，人為因素對該循環有強烈干擾，可能導致土壤中的氮素過多，即為土壤氮素超載量。
基本介紹
- 中文名：土壤氮素超載量
- 外文名：Soil nitrogen overload
- 拼音：turangdanshuchaozailiang
- 氮的形態：無機態氮和有機態氮
- 氮素循環：土、水、氣、生交換
- 危害：干擾氮素循環
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土壤氮形態
無機態氮
土壤中的無機態氮占的比例雖小，卻是植物氮營養的直接形態，意義特別重要。目前我國氮肥施用也以無機態氮為主。無機態氮包括固定態銨、交換性銨（包括土壤溶液中銨）硝態氮、亞硝態氮、氮氧化物和氮氣，在土壤中占全氮的比例變幅較大，一般在2－8%。銨能以同晶置換作用（類質同象）取代鉀離子占據礦物晶格，形成固定態氮。影響銨固定的因子有粘土礦類型、銨的濃度、共存陽離子、土壤的質地、pH、有機質等。土壤利用方式也會導致固定態銨量的明顯變化。水稻土的固定態銨較其毗鄰的同一母質上發育的旱地土壤為低。固定態銨在剖面中的分布較為均勻。土壤交換性氮包括銨態氮和硝態氮最易被植物吸收，其含量受土壤的礦化、生物固持、銨的固定和釋放、硝化、反硝化、植物吸收、氨揮發、淋溶等各種作用影響。耕地土壤交換性氮的變化主要受植物吸收和地溫變化影響（施肥除外）。土壤溶液中的氮以硝態氮為主，亞硝態氮一般很少甚至難以檢出。土壤中含氮氣體總量雖少，但其與氮的利用和溫室氣體排放相關，為研究者廣泛注意。氨揮發是氮肥損失的主要途徑之一，氧化亞氮是重要的溫室氣體。
有機態氮
土壤中的氮絕大部分以有機態存在，一般占92－98%。土壤中含氮有機物主要來自植物殘體、根分泌物以及微生物軀體。土壤氮的組成複雜，總體上與一般生物體中的含氮化合物類似，有蛋白質（胺基酸）、核酸、氨基糖、生物鹼、磷脂、胺、維生素、抗生素、葉綠素及腐殖質等。腐殖質是土壤中特殊的含氮有機物，占土壤有機物總量的85%以上，其含氮量在3－5%。土壤中的有機氮可按其溶解度大小及水解難易分為三類。
（1）水溶性有機氮
主要是一些比較簡單的游離胺基酸、胺鹽及醯胺類化合物，一般不超過全氮量的5%，這類有機氮化合物不能直接被植物吸收，但很容易水解放出NH4+，從而成為植物的速效性氮源。
（2）水解性有機態氮
凡是用酸、鹼或酶處理時，能水解成為簡單的易溶性化合物或直接生成銨化合物的有機態氮屬此類。水溶性有機態氮也包括在本類，其總量約占總氮量的50-70%。若按化學組分分類，蛋白質及多肽類則是土壤氮素的最主要形態，一般占全氮的1/3至1/2。水解後主要生成多種胺基酸及數量不等的游離銨基。
應該指出，土壤中有機態氮的組分和化學形態還有待於進一步認識，目前有關土壤有機態氮的知識主要從酸解研究中獲得，大約有60－65%的酸解性未知態氮的化學本性有待研究，絕大部分非酸解性未知態氮的本性尚未認識。
土壤氮供應及含量
土壤的供氮量
土壤供氮量是指在一季作物生長期間，土壤向作物提供的速效氮總量。在實際測定中，以不施氮肥區作物成熟時所吸收的氮量與土壤中殘留的速效氮量之和計量。土壤供氮量是評價土壤氮素供應能力的主要依據，也是估計氮肥適宜施用量的一個主要參數。不同季節、不同作物、不同土壤和不同地區土壤供氮量有很大差異，與土壤類型、耕作方式和氣候條件相關。作物高產對土壤供氮量的依賴程度也有較大差別。積累的研究數據表明在45－83%之間。應指出上述土壤供氮量的計算中，已包括了一些非土壤來源的部分，有時需要加以區分：這些因素包括降水、灌溉水和非共生固氮所提供的氮等。
土壤供氮過程
作物對養分的吸收，和養分的化學形態和其在土壤中移動性相關。養分從土壤到達植物根面，取決於養分的移動和根系的伸展。旱作時，土壤礦質氮以硝態氮為主，移動性大，土壤氮素的供應範圍較大。而水稻季節，土壤氮素供應以耕層土壤為主，但耕層以下土壤也有一定的貢獻。
土壤氮素有效性指標
土壤的有效氮是指能為當季作物利用的氮，一般而言是指硝態氮和氨態氮。由於微生物的參與，有機氮又可不斷地為微生物分解而產生無機態氮，使有效氮的概念變得複雜。土壤有機態氮具有潛在的供氮能力，特別是其中易分解的部分，是潛在的有效氮。潛在的有效氮與難分解的有機氮又無明顯的界限。研究表明，多種生物學培養法（好氣培養和嫌氣培養）測出的礦質氮總量、化學方法（鹼水解和酸水解）測定的有效氮土壤全氮量和之間有較好的相關性，因而都具有一定的指標意義。因此，已有的一些土壤氮素有效性的化學指標，本質上是經驗性。上述土壤有效氮有動態的含義。如以硝態氮和氨態氮作為速效氮，則具靜態特色。使用代換劑浸提土壤，可測定土壤的速效氮。也有用生物方法測定速效氮的，常用的是黑曲菌法。
土壤氮素平衡
農業生態系統中氮素循環是開放型的，土、水、氣、生之間不斷進行交換，人為因素對該循環有強烈干擾。生產實踐中需考慮到社會經濟和生態環境諸方面的效益，以達到持續發展的目標。
