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《我们生活的世界——从生物到生态》课后阅读材料

氮循环和磷循环

——节选自《基础生态学（第3版）》

一、氮循环

氮是蛋白质的基本组成成分，一切生物结构的原料。虽然大气中有79%的氮，

但一般生物不能直接利用，必须通过固氮作用将氮与氧结合成为硝酸盐和亚硝酸

盐，或者与氢结合形成氨以后，植物才能利用。

13-7globalnitrogencycle3.9×1021

图是全球氮循环（）。大气是最大的氮库（

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gN），土壤和陆地植物的氮库比较小（3.5×10和95×10~140×10gN）。天然

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固氮包括生物固氮和闪电等高能固氮，生物固氮大约为140×10gN/a，而闪电

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固氮接近于3×10gN/a。当代人工固氮率已经接近或超过了天然固氮。人工固

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氮包括氮肥生产（大约80×10gN/a）和使用化石燃料释放（20×10gN/a）。每

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年这些固定的氮通过河流运输进入海洋的大约36×10gN，陆地植物吸收利用

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1200×10gN/a，还有陆地生态系统的反硝化作用估计在12×10~233×10gN/a，

N

特别是湿地，可能占其中一半以上。生物物质的燃烧可以释放到大气高达

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50×10gN/a。海洋除接受陆地输入的氮以外，通过降水接受30×10gN/a，生

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物固氮15×10gN/a。通过海洋反硝化返回大气的大约110×10gN/a，沉埋于海

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底达10×10gN/a。海洋是个巨大的无机氮库，可以达到570×10gN，但是它

沉埋于海底，长久离开了生物循环。

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图13-7全球氮循环（Schlesinger，1997；转引自方精云等，2000）

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单位：10gN/a

氮循环是一个复杂的过程，包括许多种类的微生物参加。

固氮作用（nitrogenfixation）

参加的包括营自由生活的自生固氮菌，共生在豆科植物根瘤和其他一些植物

的根瘤菌，蓝细菌。固氮是一个需要能量的过程，自生固氮菌通过氧化有机碎屑

获得能量，根瘤菌通过共生的植物提供能量，而蓝细菌利用光合作用固定的能量。

固氮作用的重要意义在于：①在全球尺度上平衡反硝化作用。