第三节 氮循环

自然界中的氮元素有：

      分子氮（空气中的N2）

      有机氮（氨基酸、蛋白质、核酸等）

      无机氮（NH4+、NO3-等） 

氮素循环包括：固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用

分解有机碳化物的微生物：主要有细菌、真菌和放线菌。

氮素循环包括许多转化作用，包括空气中的氮气被微生物及微生物与植物的共生体固定成氨态氮，并转化成有机氮化物；存在于植物和微生物体内的氮化物被动物食用，并在动物体内被转变为动物蛋白质；当动植物和微生物的尸体及其排泄物等有机氮化物被各种微生物分解时，又以氨的形式释放出来；氨在有氧的条件下，通过硝化作用氧化成硝酸，生成的铵盐和硝酸盐可被植物和微生物吸收利用；在无氧条件下，硝酸盐可被还原成为分子态 氮返回大气中，这样氮素循环完成。氮素循环包括微生物的固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及植物和微生物的同化作用。

1．固氮作用

分子态氮被还原成氨或其他氮化物的过程称为固氮作用。自然界氮的固定有两种方式，一是非生物固氮，即通过雷电、火山爆发和电离辐射等因氮，此外还包括人类发明的以铁作催化剂，在高温(500℃)、高压(30.3975MPa)下的化学固氮，非生物固氮形成的氮化物很少。二是生物固氮，即通过微生物的作用固氮，大气中90％以上的分子态氮，只能由微生物的话性而固定成氮化物。

能够固氮的微生物，均为原核生物，主要包括细菌、放线菌和蓝细菌。在固氮生物中，贡献最大的是与豆科植物疫面而瘤菌属，其次是与非豆科植物共生的放线菌弗兰克氏菌属，再次是各种蓝组菌，最后是一些自生固氮菌。

2．氨化作用

微生物分解含氮有机物产生氨的过程称为氨化作用。含氮有机物的种类很多，主要是蛋白质尿素、尿酸和壳多糖等。

很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，氨化作用产生的氨，一部分供微生物，植物同化，一部分被转变成硝酸盐。

3．硝化作用

微生物将氨氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用。硝化作用分两个阶段：

第一个阶段是氨被氧化为亚硝酸盐，靠亚硝化细菌完成，主要有亚硝化单胞菌属、亚硝化叶菌属等的一些种类。

第二阶段是亚硝酸盐被氧化为硝酸盐，靠硝化细菌完成，主要有硝化杆菌属、硝化刺菌属和硝化球菌属的一些种类。

硝化作用在自然界氮素循环中是不可缺少的一环，但对农业生产并无多大利益。

4．反硝化作用

微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和一氧化二氮的过程称为反硝化作用。反硝化作用一般只在厌氧条件下进行。反硝化作用是造成土壤氮素损失的重要原因之一。在农业上常采用中耕松土的办法，以抑制反硝化作用。但从整个氮素循环来说，反硝化作用还是有利的，否则自然界氮素循环将会中断，硝酸盐将会在水体中大量积累，对人类的健康和水生生物的生存造成很大的威胁。

         第四节 硫循环

硫素循环可划分为脱硫作用、同化作用、硫化作用和反硫化作用。

   1、分解作用：动、植物和微生物尸体中的有机硫化物，被微生物降解成无机物（硫酸盐、Ｈ２Ｓ等）的过程。

2、同化作用：微生物利用硫酸盐和Ｈ２Ｓ，组成本身细胞物质的过程。细菌、放线菌、真菌中都有能利用硫酸盐作为硫源的种类。仅少数微生物同化Ｈ２Ｓ。

3、无机硫的氧化作用：微生物氧化硫化氢、元素Ｓ或ＦeＳ等生成硫酸盐的过程。主要是硫细菌。

4、无机硫的还原作用：在厌氧条件下微生物将硫酸盐还原成Ｈ２Ｓ的过程。硫酸盐还原细菌。（脱硫弧菌属、脱硫肠状菌属）。