
氮在自然界中的循环转化过程。是生物圈内基本的物质循环之一。如大气中的氮经微生物等作用而进入土壤,为动植物所利用,最终又在微生物的参与下返回大气中,如此反覆循环,以至无穷。
氮循环是地球生态系统中的重要生物地球化学循环过程,指氮元素通过不同形态(如游离氮、铵盐、硝酸盐、有机氮等)在大气、土壤、水体及生物体之间持续转化和流动的闭环系统。这一过程包含四个核心环节:
固氮作用
大气中的氮气(N₂)通过自然雷电、工业合成或微生物(如根瘤菌、蓝藻)转化为生物可利用的铵离子(NH₄⁺)或硝酸盐(NO₃⁻),例如豆科植物与根瘤菌的共生固氮。中国科学院微生物研究所指出,全球每年生物固氮量约达2×10⁸吨,是陆地氮输入的主要途径。
氨化与硝化作用
动植物残体中的有机氮经分解者(如细菌)转化为铵态氮(氨化),再通过亚硝化细菌和硝化细菌逐步氧化为亚硝酸盐(NO₂⁻)和硝酸盐(NO₃⁻),为植物吸收提供养分。此过程受土壤pH值及氧气含量影响显著。
反硝化作用
在缺氧环境中,反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气(N₂)或一氧化二氮(N₂O),重新释放至大气,完成氮循环闭合。据《自然·地球科学》研究,湿地和海洋沉积物是该过程的主要发生区域。
人类活动干扰
化肥过度使用、化石燃料燃烧等人为因素导致活性氮激增,引发水体富营养化、温室气体排放增加等生态失衡问题。联合国环境规划署数据显示,全球人为固氮量已超过自然过程的50%以上。
氮循环是描述自然界中氮元素在不同形态间转化和流动的生态过程,属于生物地球化学循环的重要组成部分。以下是详细解释:
氮循环指氮气(N₂)、铵盐(NH₄⁺)、硝酸盐(NO₃⁻)等含氮化合物通过生物和非生物作用相互转化的过程。大气中约78%的氮以惰性气体形式存在,需通过固氮作用转化为生物可利用形态,最终经分解重返大气,形成闭合循环。
该循环依赖微生物驱动,体现了生物与非生物环境的协同作用,对维持地球生命系统平衡至关重要。
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