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土壤的氮
日期：2024-05-20 13:24
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摘要：
概述
土壤中氮素绝大多数为有机质的结合形态。无机形态的氮一般占全氮的1～5%。土壤有机质和氮素的消长，主要决定于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被、耕作制度诸因素，特别是水热条件，对土壤有机质和氮素含量有显著的影响。从自然植被下主要土类表层有机质和氮素含量来看，以东北的黑土为*高（N，2.56～6.95 g·kg-1）。由黑土向西，经黑钙土、栗钙土、灰钙土，有机质和氮素的含量依次降低。灰钙土的氮素含量只有（N，0.4～1.05g·kg-1）。我国由北向南，各土类之间表土0～20cm中氮素含量大致有下列的变化趋势：由暗棕壤（N，1.68～3.64g·kg-1）经棕壤、褐土到黄棕壤（N，0.6～1.48g·kg-1），含量明显降低，再向南到红壤、砖红壤（N，0.90～3.05g·kg-1），含量又有升高。耕种促进有机质分解，减少有机质积累。因此，耕种土壤有机质和氮素含量比未耕种的土壤低得多，但变化趋势大体上与自然土壤的情况一致。东北黑土地区耕种土壤的氮素含量*高（N，1.5～3.48g·kg-1），其次是华南、西南和青藏地区，而以黄、淮、海地区和黄土高原地区为*低（N，0.3～0.99g·kg-1）。对大多数耕种土壤来说，土壤培肥的一个重要方面是提高土壤有机质和氮素含量。总的来讲，我国耕种土壤的有机质的氮素含量不高，全氮量（N）一般为1.0～2.09g·kg-1。特别是西北黄土高原和华北平原的土壤，必须采取有效措施，逐渐提高土壤有机质的氮素含量。
土壤中有机态氮可以半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质，而主要是腐殖质。有机形态的氮大部分必须经过土壤微生物的转化作用，变成无机形态的氮，才能为植物吸收利用。有机态氮的矿化作用随季节而变化。一般来讲，由于土壤质地的不同，一年中约有1～3%的N释放出来供植物吸收利用。
无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，有时有少量亚硝态氮的存在。土壤中硝态氮和铵态氮的含量变化大。一般春播前肥力较低的土壤含硝态氮5～10mg·kg-1,肥力较高的土壤硝态氮含量有时可超过20mg·kg-1；铵态氮在旱土壤中的变化比硝态氮小，一般10～15 mg·kg-1。至于水田中铵态氮变化则较大，在搁田过程中它的变化更大。
还有一部分氮（主要是铵离子）固定在矿物晶格内称为固定态氮。这种固定态氮一般不能为水或盐溶液提取，也比较难被植物吸收利用。但是，在某些土壤中，主要是含蛭石多的土壤，固定态氮可占一定比例（占全氮的3%～8%），底土所占比例更高（占全氮的9%～44%）。这些氮需要用HF—H2SO4溶液破坏矿物晶格，才能使其释放。
土壤氮素供应情况，有时用有机质和全氮含量来估计，有时测定速效形态的氮包括硝态氮、铵态氮和水解性氮。土壤中氮的供应与易矿化部分有机氮有很大关系。各种含氮有机物的分解难易随其分子结构和环境条件的不同差异很大。一般来讲，土壤中与无机胶体结合不紧的这部分有机质比较容易矿化，它包括半分解有机质和生物躯体，而腐殖质则多与粘粒矿物结合紧密，不易矿化。
土壤氮的主要分析项目有土壤全氮量和有效氮量。全氮量通常用于衡量土壤氮素的基础肥力，而土壤有效氮量与作物生长关系密切。因此，它在推荐施肥是意义更大。
土壤全氮量变化较小，通常用开氏法或根据开氏法组装的自动定氮仪测定，测定结果稳定可靠。
土壤有效氮包括无机的矿物态氮和部分有机质中易分解的、比较简单的有机态氮。它是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和，通常也称水解氮，它能反映土壤近期内氮素供应情况。
目前国内外土壤有效氮的测定方法一般分两大类：即生物方法和化学方法。生物培养法测定的是土壤中氮的潜在供应能力。虽然方法较繁，需要较长的培养试验时间，但测出的结果与作物生长有较高的相关性；化学方法快速简便，但由于对易矿化氮的了解不够，浸提剂的选择往往缺乏理论依据，测出的结果与作物生长的相关性亦较差。
生物培养法又可分好气培养和厌气培养两类。好气培养法为取一定量的土壤，在适宜有温度、水分、通气条件下进行培养，测定培养过程中释放出的无机态氮，即在培养之前和培养之后测定土壤中铵态氮和硝态氮的总量，二者之差即为矿化氮。好气培养法沿用至今已有很多改进，主要反映在：用的土样质量（10～15g）、新鲜土样或风干土样、加或不加填充物（如砂、蛭石）等以及土样和填充物的比例、温度控制（25～35℃）、水分和通气调节（如土10g，加水6mL或加水至土壤持水量的60%）、培养时间（14～20天）等。很明显，培养的条件不同，测出的结果就不一样。
厌气培养法即在淹水情况下进行培养，测定土壤中由铵化作用释放出的铵态氮。培养过程中条件的控制比较容易掌握，不需要考虑通气条件和严格的水分控制，可以用较少的土样（5g），较短的培养时间（7～10天）和较低的温度（30～40℃），方法比较简单，结果的再现性也较好，且与作物吸氮量和作物产量有很好的相关性。因此，厌气培养法更适合于例行分析。
化学方法快速、简便，更受人欢迎。但土壤中氮的释放主要受微生物活动的控制。而化学试剂不像微生物那样有选择性地释放土壤中某部分的有效氮。因此，只能用化学模拟估计土壤有效氮的供应。例如，用全氮估计，一般假定一个生长季节有1%～3%的全氮矿化为无机氮供作物利用；用土壤有机质估计，土壤有机质被看作氮的自然供应库，假定有机质含氮5%，再乘以矿化系数，以估计土壤有效氮的供应量。
水解氮常被看作是土壤易矿化氮。水解氮的测定方法有两种：即酸水解和碱水解。酸水解就是用丘林法测定水解氮。本法对有机质含量高的土壤，测定结果与作物有良好的相关性，但对于有机质缺乏的土壤，测定结果并是十分理想，对于石灰性土壤更不适合，而且操作手续繁长、费时，不适合于例行分析。碱水解法又可分两种：一种是碱解扩散法，即应用扩散皿，以1mol·L-1NaOH进行碱解扩散。此法是碱解、扩散和吸收各反应同时进行，操作较为简便，分析速度快，结果的再现性也好。浙江省农业科学院20世纪60年代、上海市农业科学院80年代都先后证实了该法同田间试验结果的一致性。另一种是碱解蒸馏法，即加还原剂和1mol·L-1NaOH进行还原和碱解，*后将铵蒸馏出来，其结果也有较好的再现性。碱解蒸馏主要用于美国，碱解扩散应用于英国和西欧各国，我国也进行了几十年的研究试验，一般认为碱解扩散法较为理想，它不仅能测出土壤中氮的供应强度，也能看出氮的供应容量和释放速率。
土壤中的有效氮变化则较大，测定方法虽多，但迄今尚无一个可通用的方法。目前常用的化学方法有水或盐溶液浸提法和碱水解法等。生物方法有厌气培养法和好气培养法等。生物培养法由于是模拟大田情况下进行的，所释出有效氮比较符合田间实际，因而与作物生长相关性较好，但培养时间较长。化学水解法简便快速，但所测出的有效氮与作物的相关性总不及生物培养法。
