4.1.2 湿地氮的转化

4.1.2 湿地氮的转化

4.1.2.1 同化作用

植物和微生物将同化的硝酸盐、亚硝酸盐和氨等氮化合物转化成氨基酸、核酸和蛋白质等有机氮化合物的过程称为氨的同化作用。氨同化作用的第一步是植物和微生物经过亚硝酸途径将硝酸盐还原成氨,这种过程称为硝酸还原作用;硝酸还原所形成的氨,再通过谷氨酸脱氢酶的活动与碳代谢的中间产物α—酮戊二酸共同形成谷氨酸,从而发生进一步同化,在此过程中形成的谷氨酸是合成其他氨基酸和蛋白质的关键物质。氮素的微生物吸收同化作用对水体的自净功能具有重要的意义,因此,细菌的数量对水环境中的氮循环有着很大的影响。

4.1.2.2 氨化作用

含氮有机物经微生物分解产生氨的过程,即氨化作用。氨化作用在氮循环中同样发挥着十分重要的作用。环境中的大分子含氮有机物要先经过微生物的氨化作用才能分解为小分子氮化合物,进入氮素循环过程。特别是在农业生产上,施入土壤中的各种动植物残体和有机肥料(包括绿肥、堆肥和厩肥等富含含氮有机物),它们需要通过各类微生物作用,尤其要先通过氨化作用才能成为植物能吸收利用的氮素养料。

4.1.2.3 硝化作用

硝化作用是整个氮素循环的关键作用之一,在通气良好的条件下,土壤中的铵态氮()被硝化细菌作用而氧化成硝酸,在硝化细菌的作用下使土壤中的铵转化成硝酸盐的过程,即硝化作用。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化细菌。土壤中的一般通过两个阶段的过程转化成硝酸盐,首先由亚硝酸菌将转变成亚硝酸盐,接着由硝酸菌将亚硝酸盐转变成硝酸盐。

的氧化作用是硝化作用的第一步,也可以说是整个硝化作用速率的决定步骤(Stephen et al.,1998),这个过程主要是由自养及异养性的亚硝酸菌来完成。自养性的亚硝酸菌在传统分类上都属于革兰氏阴性菌种,归类为硝化细菌科(Nitrobacteraceae)。自养性的亚硝酸菌主要通过的氧化作用获得其生长所需的能量,所以成为硝化作用中氧化作用的主要工作者。除了自养性的亚硝酸菌,有些异养性的细菌或真菌也具有硝化作用的能力。不同于自养性菌种的是,异养性的亚硝酸菌多半不能从的氧化作用中获得生长所需要的能量,其异养性硝化作用往往是通过该菌种的内生代谢或二次代谢作用所产生的(Prosser,1989)。因此,异养性的亚硝酸菌在定义上较为广泛,指可以氧化一些还原态的有机或无机氨氮的菌种(Kuenen et al.,1994)。自1894年发现异株真菌类可以进行异养性硝化作用后,相关研究陆续发现许多真菌(如Aspergillus属)及细菌(如Alcaligenes属、Arthrobacter属)皆可以进行异养性硝化作用(Prosser,1989)。相对于自养性硝化菌而言,异养性菌种虽有较低的分解效率,但在环境中的数量上往往远大于自养性菌,因此在某些环境中异养性硝化作用的贡献可以与自养菌相当。