氮循环

氮是形成蛋白质的主要元素,所有生物体均含有蛋白质。所以说,氮的循环涉及到生态系统及生物圈的所有领域。

大气中氮气占 78%,但由于它是一种化学性质不活泼的气体,不能为大多数生物利用。大气中的氮进入生物有机体主要有以下几种途径。一是生物固氮,某些特殊的生物,如豆科植物、细菌和藻类,它们能够直接利用大气中的氮。豆科植物根部的根瘤菌,能把空气中的氮转变成硝酸盐。生物固定的氮比其他过程固定的多 20 倍以上。其次是工业固氮,通过工业手段,将大气中

的氮合成氨或铵盐,即合成氮肥,供植物利用。此外,火山喷发时喷出的岩浆,可以固定一部分氮气。雷雨天气时的闪电,可使大气中的氮氧化,生成硝酸盐,经雨水淋洗带入土壤,成为植物的养料被植物吸收,在植物体内再与复杂的含碳分子结合生成各种氨基酸,由氨基酸构成蛋白质。动物直接或间接以植物为食,从植物体中摄取蛋白质,做为自身蛋白质的来源。动植物死后,残体中的蛋白质被微生物分解成氮、二氧化碳和水。土壤中的氮经硝化形成硝酸盐,又被植物吸收。

此外,在环境中还有多种反硝化细菌。在无氧条件下,这些反硝化细菌利用硝酸根(NO3-)或亚硝酸根离子(NO2-)来氧化有机物。硝酸盐通过反硝化细菌的作用,使氮返回大气之中,从而完成了氮的循环。

近年来,随着人工固氮(制造化肥)的大量增加,大量化肥施用于土壤中,加速了生产者的活动,从而使氮循环的量加大。