1. 简介

   氮是主要营养元素之一，是植物蛋白质、核酸、叶绿素、生物碱等物质的组成成分。土壤中的氮素主要以有机态存在，而植物所吸收的氮以无机态为主，因此土壤中的有机氮需转化为无机氮才能被植物吸收利用。土壤中的有机氮转化为无机氮的过程称为矿化过程，该过程需要微生物的参与，微生物分解有机氮的过程属于生态系统的物质循环过程。土壤氮循环是一个涉及多种氮化合物相互转换的复杂过程。首先，大气中的氮气（N2）可以通过生物固定作用（如一些细菌和植物的作用）转化为氨（NH3）。随后，氨可以通过一系列的生物和化学过程转化为其他形式的氮化合物，如硝酸盐（NO3-）和亚硝酸盐（NO2-）。这些化合物在土壤中可以通过矿化作用（如微生物分解有机物质）和硝化作用（将氨转化为硝酸盐）等过程得到或转化。同时，氮化合物在土壤中也可能发生一系列的损失过程，如通过挥发损失（氨的挥发）和反硝化作用（硝酸盐还原为氮气并释放到大气中）等。此外，有机态氮（如植物残体和微生物体中的氮）也可以通过矿化作用转化为无机态氮。在土壤氮循环中，吸附固定是一个重要的过程，它使得氮化合物能够固定在土壤颗粒上，减少氮的流失。然而，当土壤受到雨水淋洗时，吸附的氮化合物可能会随着水分一起流失，这个过程被称为淋洗损失。总的来说，土壤氮循环是一个涉及多种氮化合物、多个过程和多个界面（如大气-土壤界面、土壤-植物界面等）的复杂系统。这个循环对于维持土壤肥力、植物生长和生态系统健康具有重要意义。

   2.相关示意图

3.相关指标

1.土壤理化指标：PH，氮，碱解氮，硝态氮，铵态氮；

2.酶活指标：参与土壤中氮分解和循环的酶包括土壤脲酶、土壤蛋白酶、土壤脱氢酶、土壤羟胺还原酶、土壤硝酸还原酶、土壤亚硝酸还原酶等。

4.酶活介绍

1.土壤脲酶（Solid-Urease，S-UE）

土壤蛋白酶能够分解蛋白质、肽类为氨基酸，参与调节生物的氮素代谢，是促进土壤氮循环的重要组分。根据蛋白酶活性的pH值范围，可将蛋白酶分为酸性蛋白酶，中性蛋白酶和碱性蛋白酶3种。土壤蛋白酶与全氮矿化速率逐步回归分析表明，土壤蛋白酶可能被用来作为氮矿化的一种指示剂，是土壤中氮矿化过程的限速酶。

重金属、有机污染物和不良土壤pH都可以抑制土壤蛋白酶活性，因此，土壤蛋白酶活性也可以反映土壤的环境质量状况。土壤蛋白酶活性随土层加深而递减，在0~30 cm土层最高，其次是30~50 cm，50~70 cm土层最低。土壤蛋白酶活性也与微生物量的碳、氮，有机碳、氮有显著正相关关系。

土壤脱氢酶在土壤氮循环中主要参与硝化过程的第一步(氨氧化作用)，是硝化过程的限速酶，其在氨氧化类微生物的作用下将NH4+氧化为NO2-。土壤脱氢酶也被认为是土壤有机质氧化分解过程中最重要的酶，其可将氢、电子等从有机质转移至受体，从而完成土壤氧化还原反应，且脱氢酶只存在于生活细胞内，是一种胞内酶，不会分泌到细胞体外，附于土壤作为非生命组分而保持活性。土壤脱氢酶与土壤中微生物活性关系密切，因此脱氢酶活性大小可以反映土壤中微生物活性状况。

土壤羟胺还原酶主要参与土壤氮循环中硝化过程的第二步，在亚硝酸盐氧化菌的作用下将NO2-氧化为NO3-，最终在好氧氨氧化类微生物的作用下，影响NO和N2O的排放。土壤羟胺还原酶是一种无机高活性化合物，是氮循环中微生物转化过程的中间产物。土壤羟胺还原酶能将土壤中氮代谢过程中形成的中间产物羟胺还原为氨，土壤中的还原态化合物可作为氢的供体，其强弱影响到土壤氮代谢过程中氮素的氨挥发损失，间接影响氮肥的利用效率。

5.土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶土壤硝酸还原酶（S-NR）和土壤亚硝酸还原酶（S-NiR）是土壤反硝化过程中的关键酶，其活性大小反映了土壤反硝化能力的强弱，从而表征氮素流失的强度。土壤硝酸还原酶参与反硝化过程第一步反应，通常在缺氧、厌氧环境中启动，催化硝酸盐(NO-3)还原为亚硝酸盐(NO-2)。土壤亚硝酸还原酶参与反硝化过程第二步反应，将亚硝酸盐(NO-2)还原成一氧化氮(NO)。土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶作为土壤系统氮素代谢过程中的关键酶，直接参与土壤硝态氮的还原过程，是影响土壤反硝化过程及温室气体N2O产出的重要因子。

反硝化作用往往发生在植物根区或水位波动、水陆交错地带等，尤其以水分变化较为频繁的水稻生态系统中最为典型。土壤含水量增加将导致营养元素矿化速率和利用率提高，土壤微生物活性上升，耗氧量增加，土壤形成厌氧区域，进而影响有关反硝化酶活性。

研究S-NR的活性对合理施肥，降低氮素的损失具有重要意义，S-NiR的活性反映了生物降解过程中氮素的转化效率，为氮素转化规律的研究提供一定的依据。

声明：本文内容及图片部分来源于已见刊的文献，内容观点仅代表个人解读，具体参考原文.