氮循环

N是氨基酸的组成元素，是一切生命所必需的成分。N主要存在于大气中，约占大气总量的78％，但在生物圈中仅占生物总量的0.3％左右。

 大气中的主要是靠固氮菌固定到生物圈中。在含氮气体中，氧化亚氮()是最主要的温室气体之一，目前它对全球变暖的贡献率为5％。由于N常常制约着植物的净第一性生产，因此，与生物圈的C等元素的循环发生耦合作用。

氮的循环与化学反应过程的前沿研究领域有：

★N与其他元素间的耦合作用，N和C、S、P等元素在生态系统循环过程中有耦合作用，因为这些均是组成生物体的重要元素。由于土壤中有机质N与S一般未经鉴别，也不确定，因此它们的降解途径少为人知。又如水域富营养化，不仅N与P的循环耦合，有些C的化合物能抑制水华的繁殖，改变N的循环途径

★N化合物在地下水和深层海底沉积物中的反应过程，这需要长期观察和研究

几种主要含氮化合物的特征：

：在常温下是一种无色气体，极为稳定，是大气中含量最丰富的气体(体积比占78％)。它的固定方式有两种：生物固氮和非生物固氮。生物固氮是大气中的N进入生物圈的最主要方式。

：是主要的温空气体之一，也是含N气体中浓度仅次于的气体，目前在大气中的浓度为0.31×，年增加率为0.3％ (Schlesinger, 1997)。它在大气中的存留的时间很长，达150年(Levine, 1989)。它可传输到平流层，参与破坏臭氧层。

及其反应的生成物：为无色气体，强碱性，易溶于水。它吸收波长为10.53 μm的辐射，故也是一种温室气体(Wang, 1976)。的释放源除生物圈N外，还包括化石燃料的燃烧等工业活动

NO及其反应生成物：NO在常温下为无色气体，主要由高温氧化产生，生物源较少，是极具活性的气体，它与和反应很快生成 

全球N素循环： 

大气含N为3.9× PgN，是最大的N库。陆地植被和土壤的N库分别为3.5 和95－140 Pg N。全球闪电固定量大气中的N素为3 Tg N/a，生物固定为140 Tg N/a(相当于陆地地表每公顷固定10 kg N/a)。人工生产氮肥所固定的N约为80 Tg N/a，化石燃料燃烧每年能固定N素大约20 Tg。合计约为240 Tg N/a。通过河流输运，每年约有36 Tg N从陆地进入海洋。

如果假定陆地NPP为60 PgC/a，根据NPP的平均C/N比＝50，那么可算得陆地植物每年需N为1200 TgN。

另外，全球陆地生态系统的反硝化的估算值在13－233 Tg N/a之间，其中，这种反硝化至少一半以上发生在湿地。生物质燃烧每年将固定的N素以的形式释放到大气中的量可高达50 Tg N。 

在海洋系统中，每年海洋接收从陆地传输来的N素为36 Tg N。生物固N量为15 TgN/a，通过雨水接收30Tg N/a。深海是个巨大的无机N库，为570 Pg N。通过海洋的反硝化作用，每年有110 Tg的N素以的形式返回到大气中。 

参考书籍：