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反硝化作用 |
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也稱脫氮作用。反硝化細菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過程。微生物和植物吸收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途，一是利用其中的氮作為氮源，稱為同化性硝酸還原作用：NO3-→NH4 →有機態氮。許多細菌、放線菌和黴菌能利用硝酸鹽做為氮素營養。另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體，把硝酸還原成氮（N2），稱為反硝化作用或脫氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能進行反硝化作用的只有少數細菌，這個生理群稱為反硝化菌。大部分反硝化細菌是異養菌，例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等，它們以有機物為碳源和能源，進行無氧呼吸，其生化過程可用下式表示：C6H12O6 12NO3-→6H2O 6CO2 12NO2- 能量 CH3COOH 8NO3-→6H2O 10CO2 4N2 8OH- 能量 少數反硝化細菌為自養菌，如脫氮硫桿菌，它們氧化硫或氫獲得能量，同化二氧化碳，以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體。可進行以下反應： 5S 6KNO3 2H2O→3N2 K2SO4 4KHSO4 反硝化作用使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養的含量，對農業生產不利。農業上常進行中耕鬆土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循環中不可缺少的環節，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對生物的毒害作用。 影響土壤反硝化作用的因素 1.通氣和水分狀況反硝化作用是在缺氧或厭氧的環境中進行的，因而受到土壤水分和通氣狀況的製約。在旱地土壤中存在的局部或暫時性的微域環境是引起反硝化作用的條件。施用有機肥增加好氧微生物的呼吸作用從而消耗了土壤中的氧，可造成土壤局部或暫時的缺氧環境最終可促進反硝化作用。此外，灌水、降雨及土壤本身的組成成分都會影響土壤的水分狀況和通氣狀況，從而影響反硝化作用。 反硝化作用可以在較寬的溫度範圍內進行。 -4∼65℃反硝化作用都可以進行，要發生明顯的反硝化作用溫度需在5℃以上，最佳溫度為30∼60℃（Nommik 1956; and Malhi etal.）。作物生長期間溫度在10∼30℃時，溫度對反硝化影響很小（Aulakh and Rennie,1984）。 3.碳源反硝化細菌大多屬於異養細菌，所以土壤中碳源特別是可溶性有機碳含量製約著反硝化細菌的生長繁殖，從而影響反硝化作用。反硝化作用還受其他因素如：氮源、土壤pH值、土壤質地、耕作條件、根係等條件的影響。 |
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