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自然界中存在于土壤中的有机氮占总生物性氮的39.7%,海水有机氮占47%,其余约13%是动物及植物体及无机氮。空
气中约含有80%的氮气,土壤内天然腐植质占土壤氮约98%,无机氮所含比例甚低。氮元系循环转化与土壤微生物的
关系甚为密切,与植物营养的关系更重要。
动植物体的有机物分解成无机物,其中微生物是分解菌的主角,分解后的产物提供植物养分吸收。矿质化作用是主
要持续供应土壤肥力及氮素铵所需的过程。有机质含量越高,矿质化作用越明显,因此,土壤有机质是重要的土壤
肥力指标,矿质化的微生物成为自然界不可缺的清道夫。
空气中含有大量氮元素,植物不能利用,只有微生物能有固定氮元素的功能,增加土壤氮源,土壤本身含氮甚少,
而今,存在自然界的生物性氮,或在土壤中的氮肥,固氮微生物的居功不少。固氮微生物包括非共生、协生及共生
三大类,都是原核微生物即无细胞核微生物,如细菌、放线菌及蓝绿藻类,自古以来,在土壤中默默耕耘着,其中
以单位面积计算固氮量,从以共生固氮的能力高。因此,未来固氮微生物的利用及发展尤为重要。
有机氮经过矿质化作用形成铵态,或使用尿素分解也成铵态氮,这些土壤中的铵态氮会被硝化菌利用,转化为亚硝
酸态转化成硝酸态氮,这种转化作用称为硝化作用。植物利用氮素形态的嗜好性或多或少有差异,一般而言,硝态
氮是广泛地被喜爱接受。如铵态或亚硝态累聚浓度过高,将造成植物中毒现象,因此,硝化作用的微生物不可忽
视。但因硝态氮甚易淋洗及脱氮,在雨水多的地方与季节,流失硝态氮是严重的问题,硝化抑制剂的发展也是为了
弥补这一缺点。硝化菌喜通气良好,在氧气充足下进行硝化作用,在氧气缺乏时,硝化作用即难进行。
土壤通气排水不良时,脱氮微生物利用硝态氮转化成气态氮而挥失,从氮肥利用上视为氮肥的浪费,因此,水田撒
尿素时,部分尿素先经表面氧化层转化为硝态,硝态深入下层的还原层,将造成脱氮作用的浪费现象,因此,尿素
或铵态氮肥需要深施,对氮肥保持很有益助,可减少脱氮作用发生,大颗粒肥料的目的也即在使肥料深施,尤其在
水田更易下沉到达还原层,减少脱氮,並且有发展大颗粒缓效性的肥料,达到一举两得的功效。
氮不移动现象包括氮固定及微生物吸收的固定作用,有些土壤对铵态氮固定较强,使氮不易流失。微生物大量繁殖
时,尤其是未腐熟有机肥料施入土壤后的初期,将氮元素大量吸收利用,如果作物也正需要氮肥,就发生了氮素竞
争作用,使作物缺氮,发生叶黄化现象,因此,有机肥料应在作物未大量需要氮素前施用,如果园常在春天前施用
有机肥料,以免发生氮元素竞争现象。以上氮素转化现象中,可以很明显看出土壤微生物与氮肥密不可分,土壤管
理好,利用土壤微生物的能力,使氮肥减少浪费,达到经济效益,也是精致农业的目标之一。