氮的生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程

氮是生命體必需的一種重要元素，參與構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子。氮的生物地球化學(xué)循環(huán)是指氮在大氣、水體、土壤及生物體之間的轉(zhuǎn)換和流動(dòng)過(guò)程。這一循環(huán)包括了多個(gè)步驟，下面將詳細(xì)介紹：

1. 固氮作用（生物固氮）

• 定義：將大氣中的氮?dú)猓∟?）轉(zhuǎn)化為氨（NH?）或其他形式的氮，使其能夠被植物吸收利用的過(guò)程。
• 主要參與者：
  • 根瘤菌：與豆科植物共生，如大豆、豌豆等。
  • 自由生活的固氮細(xì)菌：如藍(lán)藻、某些土壤細(xì)菌。
• 化學(xué)反應(yīng)：N? + 8H? + 8e? + 16ATP → 2NH? + H? + 16ADP + 16Pi

2. 硝化作用

• 定義：將氨（NH?）或銨離子（NH??）氧化成硝酸鹽（NO??）的過(guò)程。
• 主要參與者：
  • 亞硝化細(xì)菌：如Nitrosomonas，將NH??氧化為NO??。
  • 硝化細(xì)菌：如Nitrobacter，將NO??氧化為NO??。
• 化學(xué)反應(yīng)：
  • NH?? + 1.5O? → NO?? + 2H? + H?O
  • NO?? + 0.5O? → NO??

3. 反硝化作用

• 定義：將硝酸鹽（NO??）還原成氮?dú)猓∟?）的過(guò)程。
• 主要參與者：反硝化細(xì)菌，如Pseudomonas、Paracoccus等。
• 化學(xué)反應(yīng)：NO?? + 5H? + 5e? → 0.5N? + 3H?O

4. 氨化作用

• 定義：有機(jī)氮化合物（如蛋白質(zhì)、氨基酸）分解成氨（NH?）的過(guò)程。
• 主要參與者：腐生微生物，如真菌、細(xì)菌。
• 化學(xué)反應(yīng)：(CH?)?CONH? + H?O → (CH?)?COOH + NH?

5. 沉積和釋放

• 沉積：氮通過(guò)雨水、雪水等形式從大氣中沉降到地面。
• 釋放：土壤中的氮通過(guò)徑流、地下水等方式進(jìn)入水體。

6. 大氣交換

• 氮?dú)獾尼尫?/strong>：通過(guò)反硝化作用，土壤中的氮以氮?dú)獾男问椒祷卮髿狻?/li>
• 氮?dú)獾奈?/strong>：大氣中的氮?dú)馔ㄟ^(guò)固氮作用被固定到土壤中。