
【医】 nitrogen cycle
氮循环(Nitrogen Cycle)是地球生态系统中的重要生物地球化学过程,指氮元素通过不同形态(如大气氮气、铵盐、硝酸盐、有机氮等)在生物与非生物环境之间持续转化和流动的闭环系统。这一过程涉及固氮、氨化、硝化、反硝化等多个关键环节,维持着生态系统的氮平衡。
固氮作用(Nitrogen Fixation)
大气中的氮气(N₂)通过物理化学作用(如闪电)或生物固氮(如根瘤菌、蓝藻)转化为氨(NH₃)或铵离子(NH₄⁺)。例如,豆科植物与根瘤菌的共生关系是自然固氮的主要途径(来源:中国科学生态学研究所)。
氨化与硝化(Ammonification & Nitrification)
动植物残体中的有机氮经微生物分解生成铵盐(氨化),随后硝化细菌分两步将其氧化为亚硝酸盐(NO₂⁻)和硝酸盐(NO₃⁻),供植物吸收(来源:美国环境保护署)。
反硝化(Denitrification)
在缺氧环境中,反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气(N₂)或氧化亚氮(N₂O),使氮元素重返大气,完成循环(来源:联合国粮农组织)。
氮循环支撑着蛋白质和核酸的合成,直接影响农业生产力。但工业固氮(如化肥生产)和化石燃料燃烧导致活性氮过量,引发水体富营养化、土壤酸化及温室气体排放(来源:国际自然保护联盟)。
氮循环是描述自然界中氮元素在不同形态(如氮气、铵盐、硝酸盐、有机氮等)之间相互转化的生态过程,是生物圈内最基本的物质循环之一。以下是其核心要点:
循环路径
氮循环主要包括以下关键环节:
存在形式与分布
氮在自然界中约78%以气态氮(N₂)存在于大气中,其余以有机氮(如蛋白质)和无机氮(铵盐、硝酸盐)分布于土壤、水体及生物体内。
生态意义
氮循环维持了生态系统的氮素平衡,为生物体提供合成蛋白质和核酸的必需元素。微生物(如硝化细菌、反硝化细菌)是驱动该循环的核心参与者。人类活动(如化肥使用)可能干扰自然氮循环,导致水体富营养化等环境问题。
如需进一步了解具体化学反应或区域氮循环差异,可参考相关生态学文献或权威百科资料。
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