氮肥是怎样损失的？为什么氮肥利用率低？

互推小编 2024-02-26

铵态氮肥、硝态氮肥和酰胺态氮肥施入土壤之后，都是先溶解于土壤水中，其氮素分别以铵态氮、硝态氮和尿素分子的形态存在于土壤溶液中，直接参与土壤作物体系中的氮素循环（尿素需要先转化才能被吸收利用），其中一部分被植物和微生物吸收利用，一部分被土壤吸附固定，还有一部分经过了一系列的过程，以气态的形式进入大气或者以硝态氮的形式随水流失。以上这三部分就形成了土壤作物体系中氮素的吸收利用、土壤残留和氮素损失。掌握这三部分之间的关系，能够为我们合理利用氮肥提供很好的基础，促进氮素的吸收，降低氮素的损失，进而有利于提升氮素利用率，促进农业绿色发展。

下面我们以尿素为例，讲解氮肥在土壤中的转化，尿素在土壤中的转化可以分为以下几个过程：一、尿素水解，二、铵的吸附与固定，三、氨挥发，四、铵态氮的硝化作用，五、硝态氮的反硝化作用，六、硝酸盐的淋失与径流损失。其中，尿素水解只存在于含酰胺态的氮肥中，而氨挥发、硝态氮的反硝化作用、硝酸盐淋失与径流损失则属于氮素损失的三种方式。下面我们分别谈一谈。

一、尿素水解

施入土壤中的尿素在土壤中存在的尿酶的作用下进行分解转化，先形成碳酸氨，再进一步形成了碳酸氢氨，这个分解过程，受到了尿酶活性的影响，土壤温度、水分含量、土壤质地和土壤PH值对尿酶的活性都有着非常大的影响，尤其是土壤温度，对尿素的转化影响最大，一般在10℃的温度条件下，需要7至10天能够全部转化，而在20℃的条件下，只需要4至5天，在30℃的条件下，只需要两天就可以全部完成转化。

因此，尿素施入土壤之后，被作物吸收利用就要比铵态氮和硝态氮慢一些，这就要求我们，要根据作物需要提前施用尿素，以便于更好的发挥尿素的肥效。

二、铵的吸附与固定

土壤溶液中的铵离子，除了一小部分被作物吸收外，大部分会与土壤胶体上吸附的其他阳离子进行交换，从而被吸附在土壤胶体上，这种交换吸附对防止铵的淋失和挥发有重要作用。

土壤胶体带有负电荷，可以通过静电引力吸附土壤中的阳离子，当土壤溶液中铵离子浓度增加时，一部分铵离子与土壤胶体上吸附的其他阳离子进行交换，从而变成吸附态铵离子，在酸性土壤上，土壤溶液中的铵离子容易与土壤胶体上的氢离子发生交换，在中性、微碱性和石灰性土壤上，可以与土壤胶体上吸附的钙离子发生交换。这种交换吸附，相当于是把铵态氮暂时固定在土壤胶体上，防止铵的淋失和挥发。当土壤溶液中铵态氮的浓度降低到一定程度的时候，这些吸附态的铵态氮又可以被置换进入土壤溶液，以维持土壤溶液中铵态氮的浓度，满足作物对氮素的需求，因此，吸附态的铵态氮，是作物非常重要的一个氮源。

另外一方面，铵态氮在土壤中还可以以非交换的方式进入2：1型粘土矿物的晶层，进而被矿物晶层所固定，这就铵的晶格固定，类似于钾的固定。在粘土矿物晶层边缘，新近固定的铵态氮，因为向外扩散的距离比较短，它的有效性，相比晶层内部被固定的铵态氮要高一些，所以容易被作物所吸收利用。

三、氨的挥发

氨的挥发是指氨态氮从土壤表面（旱地）、水表面（水田）或植物表面逸散到大气中的过程，是把铵根离子转化为气态氮的一个过程。在非石灰性的土壤上，铵根离子是先转变为溶解于水的氨分子，然后再转化为气态的氨，挥发到大气当中。而在石灰性的土壤上，铵根离子容易与土壤里面的碳酸钙发生反应，转变为碳酸氨，碳酸氨分解，氨挥发进入大气中。氨挥发的速率，跟土壤里面氨态氮的浓度、土壤PH值、环境温度、土壤水分和氮肥的种类、以及施入方式都有着很大的关系。氮肥表施、浅施或者一次施用量过大，是造成氨态氮挥发的重要原因。

四、铵态氮的硝化作用

土壤中的铵态氮在微生物的作用下，氧化成硝酸盐，硝酸根离子也可以直接被植物吸收利用。整个过程分为两步：一是铵态氮在亚硝化细菌的作用下，氧化为亚硝酸，二是亚硝酸被硝化细菌氧化为硝酸。硝化作用的影响因素有微生物的活性、土壤通气环境、土壤PH值、土壤温度、土壤有机质含量等。硝化作用是在好气的条件下的生物氧化过程，一般在通气好的旱地、水田土表面的氧化层中，硝化作用都能进行。由于硝态氮带负电荷，不能被带正电荷的土壤胶体所吸附，容易随水淋失。因此，在生产生产实践中，我们需要避免土壤中硝化作用过快，以免因灌溉或者是降雨量过大，造成硝态氮的大量淋失。

五、硝态氮的反硝化作用

土壤中的硝酸根离子在多种酶的作用下，逐渐变为氧化亚氮和氮气的过程。这一过程与土壤里面有机质含量、氧气含量、PH值、温度和硝态氮浓度有着很大的关系。反硝化作用必须在嫌气（土壤空气不足）条件下才能进行。反硝化作用加剧了土壤氮素的损失，产生的氮氧化物能够引发较大的温室效应，它对温室效应的“促进”作用要比二氧化碳大得多，并且还能够破坏大气当中的臭氧层。因此，在生产当中，要注意尽可能降低反硝化作用的发生。