一、土壤中氮的形態
土壤中的氮素形態分無機態及有機態兩大類 ，但以有機態為主，按其溶解度大小和水解難易分為3類：第一，水溶性有機氮；第二，水解性有機氮；第三，非水解性有機態氮；它們在一般酸鹼處理下不能水解，但可在各種微生物的作用下逐漸分解礦化。
土壤無機態氮很少，一般表土不超過全氮的1％－2％。土壤無機態氮主要是銨態氮和硝態氮。它們都是水溶性的，都能直接為植物吸收利用。銨態氮為陽離子，能為土壤膠體所吸收成為交換性陽離子，但也有一部分在進入粘粒礦物晶架結構中後，被閉蓄於晶層間的孔穴內成為固定態銨。
1.有機態氮
按其溶解度大小和水解難易分為3類：
第一、 水溶性有機氮 一般不超過全氮的5％。它們主要是一些游離的胺基酸、胺鹽及醯胺類化合物，分散在土壤溶液中，很容易水解，釋放出離子，是植物速效性氮源。
第二、 水解性有機氮 佔全氮總量的50％－70％。主要是蛋白質多肽和氨基糖等化合物。用酸鹼等處理時能水解成為較簡單的易溶性化合物。
第三、 非水解性有機態氮 佔全氮的30％－50％。它們在一般酸鹼處理下不能水解，但可在各種微生物的作用下逐漸分解礦化。
2．無機態氮
土壤無機態氮很少，一般表土不超過全氮的1％－2％。土壤無機態氮主要是銨態氮和硝態氮及亞硝態氮。它們都是水溶性的，都能直接為植物吸收利用。
第一，硝態氮 土壤中硝態氮主要來源於施人土壤中的硝態氮肥和微生物的硝化產物。
第二，銨態氮 土壤中的銨態氮又分為三種，銨態氮為陽離子，能為土壤膠體所吸收成為交換性陽離子，但也有一部分在進入粘粒礦物晶架結構中後，被閉蓄於晶層間的孔穴內成為固定態銨。
第三，亞硝態氮 土壤中的亞硝態氮是硝化作用的中間產物。
二、土壤中氮的轉化
土壤氮素形態較多，各種形態的氮素處於動態變化之中，不同形態的氮素互相轉化，對於有效氮的供應強度和容量有重要意義。
1.有機態氮的轉化
土壤中的有機態氮是較複雜的有機化合物，必須要經過各種礦化過程，變為易溶的形態，才能發揮作物營養的功能。它的礦化量和礦化速率就成為決定土壤供氮能力的極其重要的因素。土壤有機氮的礦化過程是包括許多過程在內的複雜過程。
① 水解過程 蛋白質在微生物分泌的蛋白質水解酶的作用下，逐步分解為各種胺基酸。
② 氨化過程 胺基酸在多種微生物作用下分解成氨的過程稱為氨化過程。
由此可見，氨化作用可在多種多樣條件下進行。無論水田、旱田，只要微生物活動旺盛，氨化作用都可以旺盛進行。
氨化作用產生的銨可被植物和微生物吸收利用，是農作物的優良氮素營養。未被作物吸收利用的銨，可被土壤膠體吸收保存。但在旱地通氣良好的條件下，銨態氮可進一步為微生物轉化。
③ 硝化過程 指氨或銨鹽在微生物作用下轉化成硝酸態氮化合物的過程。它是由兩組微生物分兩步完成的。第一步銨轉化成亞硝酸鹽，緊接著亞硝酸鹽又轉化成硝酸鹽，消化過程是一個氧化過程，只有在通氣良好的情況下才能進行。所以水稻田在淹水期間主要為氨態氮，硝態氮很少，旱地土壤一般硝化作用速率快於氨化作用，土壤中主要為硝態氮。
硝態氮也是為植物吸收利用的優良氮源，所以可以利用土壤硝化作用強度來了解旱地土壤的供氮性能。
④ 反硝化作用 指土壤中硝態氮被還原為氧化氮和氮氣，擴散至空氣中損失的過程。反硝化作用主要由反硝化細菌引起。在通氣不良的條件下，反硝化細菌可奪取硝態氮及其某些還原產物中的化合氧，使硝態氮變為氮氣損失。
2.無機態氮的轉化過程
無機態氮包括硫酸銨、硝酸銨、碳酸銨、碳酸氫銨、氫氧化銨等。由於這些都屬於不穩定的化合物，易氨化釋放出氨，同時也遵循硝化過程和反硝化作用，在這裡不再詳述。但應指出，施用時，尤其在保護地的密閉環境中施用，除應注意土壤適當溼度和通透性外，還應掌握少施、勤施和深施。如施用不當，極易燻壞葉片，甚至造成全株死亡。
尿素雖屬有機氮肥，但因結構簡單，其轉化過程與無機氮肥基本相同，因此，以尿素為例簡要說明：
尿素施入土壤後，以分子狀態存在，還可以分子狀態被作物吸收，但數量很少。尿素分子與土壤中黏粒礦物或腐殖質上的功能團以氫健的形式相結合，在很大程度上可以避免尿素在澆水後淋溶流失。另外，尿素在土壤中可以在脲酶的作用下轉化為銨態氮，供作物吸收和土壤膠體吸附。土壤中大多數細菌、放線菌、真菌都能分泌脲酶，碳酸銨可以進一步水解產生碳酸氫銨和氫氧化銨：
上述反應式說明，尿素同無機態氮中的碳酸銨、碳酸氫銨、氫氧化銨一樣，易分解釋放出銨。
因此尿素施在表層易引起氮素流失（以氨氣形式揮發），形成氨害，甚至全株死亡，這種由於施用不當所引起的損失在保護地密閉環境中並不少見。所以施用尿素一定要開溝、挖穴，施在10釐米以下，並封土踩實，防止氨氣外逸。
尿素轉化的快慢取決於脲酶的活性，脲酶的活性又與土壤肥力的高低、水分含量、土壤溫度等因素有關。土壤肥沃、水分、溫度適宜，轉化就快，反之就慢，其中尤以溫度的影響更為明顯。在一般用量和施肥深度下，土壤溫度為10時，需7－10天；20時4－5天；30時2－3天就能完全轉化為銨態氮，供根系吸收和土壤膠粒上離子之間吸附交換減少流失。
尿素轉化後在土壤中不殘留其他物質，既不酸化土壤，也不鹼化土壤。但施肥時間要較其他化學氮肥稍早幾天。
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