微生物和氮素循环.doc

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1、第九章 微生物在自然界碳氮素循环中的作用 在自然界，生物不断地从环境中吸收它们生长发育所必需的C、H、O、N、S、P等各种营养元素。但是，这些营养元素在自然界的总量是有限的，而生命的延续是无限的，只有这些元素的循环使用，生物界不断向前发展。促进这些物质循环的作用有物理作用、化学作用和生物作用，其中生物是起主导作用的，而微生物是自然界物质循环的主要推动者，在自然界物质循环中起着非常重要的作用。本文主要介绍了微生物在氮素循环中的作用。关键词：固氮氨化硝化同化反硝化2微生物在氮素循环中的作用氮是核酸和蛋白质的主要成分，是构成生物体的必需元素。虽然占大气体积

2、78%的气体是N2，但所有动植物和大多数微生物都不能直接利用N2。作为自然界最重要的初级生产者的植物所需要的氮―铵盐、硝酸盐等无机氮化物，在自然界为数不多，只有将大气中的N2进行转化和循环，才能满足植物体对氮素的需要。氮素循环包括微生物的固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及同化作用，这其中的每一种作用都离不开微生物的参与。2.1固氮作用分子态氮被还原成氨或其它氮化物的过程称为固氮作用。自然界氮的固定有两种方式，一是非生物固氮，即通过雷电、火山爆发和电离辐射等固氮以及人工合成氨，非生物固氮形成的氮化物在数量上远不能满足自然界生物生长的需要；二是生

3、物固氮，即通过微生物的作用固氮，自然界生物生长所需要的氮大部分通过这种作用提供。生物固氮不仅经济，而且不破坏环境，在N2的转化中占有重要地位。湖水沉积物中含有大量的固氮菌(Peptea,1993)，能够固氮的微生物均为原核生物，主要有细菌、放线菌和蓝细菌(徐孝华,1991)。2.2氨化作用微生物分解含氮有机物产生氨的过程称为氨化作用。氨化作用在农业生产中十分重要，施入土壤中的各种动植物残体和有机肥，包括绿肥、堆肥和厩肥都含有丰富的含氮有机物。这些有机物须通过各类微生物的作用，将其氨化后才能被植物吸收和利用。水中的氨化细菌有助于水体中氮的循环和水的清洁，

4、湖的底泥中氨化细菌相当活跃(Genovese,1994)。2.3硝化作用微生物将氨氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用。硝化作用是自然界氮素循环中不可缺少的一环。硝化作用分两个阶段进行，每个阶段都离不开微生物的作用。第一阶段是氨在亚硝化细菌的作用下被氧化为亚硝酸盐。第二阶段是亚硝酸盐在硝化细菌的作用下被氧化为硝酸盐。土壤中固氮细菌的数量多于硝化细菌(金钧然,1991)。2.4同化作用铵盐和硝酸盐是植物和微生物良好的无机氮类营养物质，它们可被植物和微生物吸收利用，合成氨基酸、蛋白质、核酸和其它含氮有机物。湖泊中具有同化作用的细菌有助于淡水鱼对蛋白质的利用(Sh

5、ivokene,1996)。2.5反硝化作用微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和/或N2O的过程称为反硝化作用或脱氮作用。反硝化作用是造成土壤氮素损失的重要原因之一。反硝化作用一般只在厌氧条件下进行，在农业生产上常采用中耕松土的办法抑制反硝化作用。从整个氮素循环来说，反硝化作用是有利的。水体中的反硝化细菌有助于碳的循环(宋金明,2000)。湖水沉积物中含有大量的反硝化细菌，如果没有反硝化作用，自然界的氮素循环就会被中断，硝酸盐将会在水体中大量蓄积，对人类的健康和水生生物的生存就会造成极大的威胁(Peptea,1998)。