氮素循环作用,氮素循环作用机制,

氮循环作用机理的研究氮循环有利于农业的发展，有助于解决环境保护问题，有助于利用自然资源减少肥料的使用，不仅保护了环境，而且有效地促进了农业的发展。氮作用图脱作用（denitrification）也被称为脱氮作用。脱氮细菌是在缺氧条件下还原硝酸盐并释放分子态氮（N2）或一氧化氮（N2O）的过程。微生物和植物吸收硝酸盐有两种完全不同的用途，一种是使用氮作为氮的来源，称为同化硝酸还原。NO3￣ NH4+ ￣有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌可以利用硝酸盐作为氮营养素。另一个用途是，使用NO2-和NO3-作为呼吸的最终电子受体，将硝酸还原为氮（N2），被称为脱硝或脱硝。能够进行NO3￣ NO2￣ N2￣脱硝作用的细菌很少，该生理群称为脱硝菌。绝大多数脱硝细菌都是从属营养细菌，如脱硝小球菌、脱硝假单胞菌脱硝等，它们利用氮源和能量，有机物进行缺氧呼吸，其生化过程可以用以下公式表示：C6H12O6+12NO3￣6H2O +6CO2+12NO2￣ +能量CH3COOH +8NO3￣6H2O +10CO2+4N2+8OH ￣ +能量一些脱硝细菌，是为了氧化硫磺和硝酸盐获得能量而吸收二氧化碳，将硝酸盐作为呼吸的最终电子受体的自我营养细菌。5S +6KNO3+2H2O ￣3N2+ K2SO4+4KHSO4脱硝将硝酸盐还原为氮，减少土壤中氮营养素含量，对农业生产产生不良影响。在农业中，为了防止脱硝，经常耕种土壤。脱硝是氮循环中必不可少的一环，土壤中的沥滤可以减少流入河流和海洋的NO3，从而消除硝酸积累引起的生物毒性。硝化：氨氧化为亚硝酸盐是由两个微生物群完成的。氨氧化细菌（AOB）和氨氧化古细菌（AOA）[1].氨氧化细菌在变形菌门的秆变形菌群和秆变形菌群中可见[2]目前，只有氨氧化古细菌之一的亚硝化皮格米属被分离·发现[3] [4].土壤中研究最多的氨氧化细菌是硝基单胞菌和硝基球菌菌。虽然土壤中的氨氧化发生在细菌和古菌中，但古菌氨氧化在土壤和海洋环境中都占主导地位[5][6]，这意味着古菌门可能是这些环境中氨氧化的最大贡献者。第二阶段（将亚硝酸盐氧化为硝酸盐的阶段）主要由细菌中的硝基杆菌属进行。所有这些步骤都产生能量，并与三磷酸腺苷的合成结合。硝化生物是化学自营养细菌，以二氧化碳为生长的碳源。一些氨氧化细菌具有一种叫做尿素酶的酶，它将尿素分子分解为两个氨分子和一个二氧化碳分子。与土壤中的氨氧化细菌相似，研究人员发现它们通过在卡尔文循环中吸收尿素酶反应产生的二氧化碳来产生生物量能量，并通过将氨（尿素酶的另一种产品）氧化为亚硝酸盐来获取能量。这一特性可以解释为什么尿素在酸性环境中的存在会促进氨氧化细菌的生长[7]。硝化作用在城市废水的脱氮过程中也起着重要作用。以往的脱氮首先实施硝化，然后进行脱硝。这一过程的消耗主要用于曝气（将氧气输送到反应器的过程）和用于脱氮的额外碳源（如甲醇）在饮用水中也会发生硝化。在上水配水系统中，氯胺作为二次消毒剂经常使用，作为氨氧化微生物的基质存在自由氨。这种相关反应可能会减少系统中残留消毒剂的量[8]。这些生物同时存在于大多数环境中，最终产品是硝酸盐。然而，也有可能设计一个只产生硝酸盐的系统（参见沙龙方法）硝化和氨化形成一个无机化过程，其中有机物完全分解并释放可用的氮化合物。这一过程补充了氮循环。氮循环的八大环节植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进一步将这些无机氮同化为植物体内的蛋白质等有机氮，动物直接或间接地以植物为食物，将植物体内的有机氮同化为动物体内的有机调控途径。氮的营养调节主要表现在氮的输出控制上。氮输出主要通过减少氮的无效输出来控制。通过改良土壤、合理的种植系统、良好的灌溉系统、杂交、覆盖栽培技术、有机肥和无机肥混合以及合理适宜的施肥技术，可以实现氮的浸出损失。脱氮引起的挥发性氮损失可以改善农业体系，适当合理地施用硝酸氮肥和氨氮肥。收获可以通过将秸秆放回田间来最大限度地减少营养，从而减少氮的输出。氮循环是指自然界中氮的循环和转化过程，它是生物圈中的基本物质循环之一，通过大气中的氮等微生物的作用进入土壤，被动植物利用，最后在微生物的参与下返回大气，因此循环无限。陆地生态系统中氮循环的主要组成部分如下：有机氮的合成、氨化、硝化、脱氮、固氮。植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而使这些无机氮同化为植物体内的蛋白质等有机氮。动物直接或间接地利用植物作为食物，使植物中的有机氮与动物中的有机氮同化。这个过程是有机氮的有机合成。通过微生物分解动植物尸体、排泄物和残留物中的有机氮化合物而形成氨的过程是氨化。 在好氧条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终被氧化成硝酸盐。氨化和硝化过程中产生的无机氮可被植物吸收和利用。在缺氧条件下，土壤中的硝酸盐被脱氮细菌等各种微生物还原为亚硝酸盐，进一步还原为分子态氮，分子态氮又返回大气。这一过程被称为反硝化。氮固定作用是分子态氮被还原为氨和其他含氮化合物的过程.氮（N2）以两种方式固定。一种是非生物氮固定，即通过雷电和高温放电等进行氮固定，几乎不形成氮化物。第二种是生物固氮，即分子态氮在生物体内还原为氨的过程。大气中90%以上的氮分子通过固氮微生物被还原为氨。由此可见，由于微生物的活动，土壤已成为氮循环中最活跃的区域。氮循环途径及微生物在氮循环中的作用的考察氮循环氮循环是记述自然界中氮元素和含氮化合物相互变换过程的生态系统的物质循环。氮有多种形式，但大气中最丰富的氮含量约为3.9×1015吨。除少数原核生物外，其他所有生物都不能直接利用氮气。这一部分的氮，虽然不是大量的，但可以迅速回收，并被植物反复吸收和利用。土壤中存在的有机氮总量约为3.0×1011t，该氮每年被分解为无机氮并被植物吸收。海洋中的有机氮约为5.0×1011t，通过海洋生物进行再利用。氮循环的主要组成部分是：有机氮的合成、氨化、硝化、脱氮、固氮。 氮生物循环的途径和特征氮循环氮循环是描述自然界中元素氮与含氮化合物相互转化过程的生态系统物质循环。氮循环是地球生物地球化学循环的重要组成部分，每年因人类活动而增加的“活性”氮，造成地球氮循环严重失衡，导致富营养化、酸化、温室气体排放等一系列环境问题。微生物在氮循环中的作用1、微生物的作用1.1微生物在物质循环中的作用1.1在生物域内的物质循环过程中，以异种微生物为主的分解者在有机物的矿化过程中发挥着不可替代的作用，它与生产者一起促进生物体内的物质循环，保持生态系统的平衡。例如，在碳循环中，地球上90%的二氧化碳是由微生物的生命活动产生的。在氮循环中，固氮、氨化、硝化和脱硝都是微生物的活动。磷和硫的循环也需要各种微生物的活动。1.2微生物和污水处理行业的迅速发展，给人们带来了一定的环境污染。在众多的污水和废水处理方法中，生物处理方法因其经济方便和效果优越而得到了广泛的应用。微生物在污水的生物处理中起着特别重要的作用，它能将水中的含碳有机物分解为CO2、 H2s 、CH4等气体。将氮有机物分解为氨硝酸亚硝酸氮，将汞和砷等对人类有毒的重金属盐转化为水中，以便于回收和去除，许多致病寄生虫经常因环境不适而死亡。