氮循环

　　氮是生态系统中的重要元素之一,因为氨基酸、蛋白质和核酸等生命物质主要由氮所组成.大气中氮气的体积含量为78％,占所有大气成分的首位,但由于氮属于不活泼元素,气态氮并不能直接被一般的绿色植物所利用.氮只有被转变成氨离子、亚硝酸离子和硝酸离子的形式,才能被植物吸收,这种转变称为硝化作用.能够完成这一转变的是一些特殊的微生物类群如固氮菌、蓝绿藻和根瘤菌等,即生物固氮；闪电、宇宙线辐射和火山活动,也能把气态氮转变成氨,即高能固氮；此外,随着石油工业的发展,工业固氮也成为开发自然界氮素的一种重要途径.

　　自然界中的氮处于不断的循环过程中.首先,进入生态系统的氮以氨或氨盐的形式被固定,经过硝化作用形成亚硝酸盐或硝酸盐,被绿色植物吸收并转化成为氨基酸,合成蛋白质；然后,食草动物利用植物蛋白质合成动物蛋白质；动物的排泄物和动植物残体经细菌的分解作用形成氨、CO2和水,排放到土壤中的氨又经细菌的硝化作用形成硝酸盐,被植物再次吸收、利用合成蛋白质.这是氮在生物群落和土壤之间的循环.由硝化作用形成的硝酸盐还可以被反硝化细菌还原,经反硝化作用生成游离的氮,直接返回到大气中,这是氮在生物群落和大气之间的循环.此外,硝酸盐还可能从土壤腐殖质中被淋溶,经过河流、湖泊,进入海洋生态系统.水体中的蓝绿藻也能将氮转化成氨基酸,参与氮的循环,并为水域生态系统所利用.至于火山岩的风化和火山活动等过程产生的氨同样进入氮循环,只是其数量较小（图10－11）.

　　当人类工业固氮之前,自然界中的硝化作用和反硝化作用大体处于平衡状态,随着工业固氮量的增加,这种平衡状态正在被改变.据估计,为了满足迅速增长的人口对粮食的需求,公元2000年的全球工业固氮量将可能超过108t,这将对全球氮循环产生怎样的影响,是值得研究的重要科学问题.