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土壤中氮素絕大多數為有機質的結合形態。無機形態的氮一般占全氮的1～5%。土壤有機質和氮素的消長，主要決定于生物積累和分解作用的相對強弱、氣候、植被、耕作制度諸因素，特別是水熱條件，對土壤有機質和氮素含量有顯著的影響。從自然植被下主要土類表層有機質和氮素含量來看，以東北的黑土為高（N，2.56～6.95 g·kg-1）。由黑土向西，經黑鈣土、栗鈣土、灰鈣土，有機質和氮素的含量依次降低。灰鈣土的氮素含量只有（N，0.4～1.05g·kg-1）。我國由北向南，各土類之間表土0～20cm中氮素含量大致有下列的變化趨勢：由暗棕壤（N，1.68～3.64g·kg-1）經棕壤、褐土到黃棕壤（N，0.6～1.48g·kg-1），含量明顯降低，再向南到紅壤、磚紅壤（N，0.90～3.05g·kg-1），含量又有升高。耕種促進有機質分解，減少有機質積累。因此，耕種土壤有機質和氮素含量比未耕種的土壤低得多，但變化趨勢大體上與自然土壤的情況一致。東北黑土地區耕種土壤的氮素含量高（N，1.5～3.48g·kg-1），其次是華南、西南和青藏地區，而以黃、淮、海地區和黃土高原地區為低（N，0.3～0.99g·kg-1）。對大多數耕種土壤來說，土壤培肥的一個重要方面是提高土壤有機質和氮素含量。總的來講，我國耕種土壤的有機質的氮素含量不高，全氮量（N）一般為1.0～2.09g·kg-1。特別是西北黃土高原和華北平原的土壤，必須采取有效措施，逐漸提高土壤有機質的氮素含量。

土壤中有機態氮可以半分解的有機質、微生物軀體和腐殖質，而主要是腐殖質。有機形態的氮大部分必須經過土壤微生物的轉化作用，變成無機形態的氮，才能為植物吸收利用。有機態氮的礦化作用隨季節而變化。一般來講，由于土壤質地的不同，一年中約有1～3%的N釋放出來供植物吸收利用。

無機態氮主要是銨態氮和硝態氮，有時有少量亞硝態氮的存在。土壤中硝態氮和銨態氮的含量變化大。一般春播前肥力較低的土壤含硝態氮5～10mg·kg-1,肥力較高的土壤硝態氮含量有時可超過20mg·kg-1；銨態氮在旱土壤中的變化比硝態氮小，一般10～15 mg·kg-1。于水田中銨態氮變化則較大，在擱田過程中它的變化更大。

還有一部分氮（主要是銨離子）固定在礦物晶格內稱為固定態氮。這種固定態氮一般不能為水或鹽溶液提取，也比較難被植物吸收利用。但是，在某些土壤中，主要是含蛭石多的土壤，固定態氮可占一定比例（占全氮的3%～8%），底土所占比例更高（占全氮的9%～44%）。這些氮需要用HF—H2SO4溶液破壞礦物晶格，才能使其釋放。

土壤氮素供應情況，有時用有機質和全氮含量來估計，有時測定*形態的氮包括硝態氮、銨態氮和水解性氮。土壤中氮的供應與易礦化部分有機氮有很大關系。各種含氮有機物的分解難易隨其分子結構和環境條件的不同差異很大。一般來講，土壤中與無機膠體結合不緊的這部分有機質比較容易礦化，它包括半分解有機質和生物軀體，而腐殖質則多與粘粒礦物結合緊密，不易礦化。

土壤氮的主要分析項目有土壤全氮量和有效氮量。全氮量通常用于衡量土壤氮素的基礎肥力，而土壤有效氮量與作物生長關系密切。因此，它在推薦施肥是意義更大。

土壤全氮量變化較小，通常用開氏法或根據開氏法組裝的自動定氮儀測定，測定結果穩定可靠。

土壤有效氮包括無機的礦物態氮和部分有機質中易分解的、比較簡單的有機態氮。它是銨態氮、硝態氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白質氮的總和，通常也稱水解氮，它能反映土壤近期內氮素供應情況。

目前外土壤有效氮的測定方法一般分兩大類：即生物方法和化學方法。生物培養法測定的是土壤中氮的潛在供應能力。雖然方法較繁，需要較長的培養試驗時間，但測出的結果與作物生長有較高的相關性；化學方法快速簡便，但由于對易礦化氮的了解不夠，浸提劑的選擇往往缺乏理論依據，測出的結果與作物生長的相關性亦較差。

生物培養法又可分好氣培養和厭氣培養兩類。好氣培養法為取一定量的土壤，在適宜有溫度、水分、通氣條件下進行培養，測定培養過程中釋放出的無機態氮，即在培養之前和培養之后測定土壤中銨態氮和硝態氮的總量，二者之差即為礦化氮。好氣培養法沿用今已有很多改進，主要反映在：用的土樣質量（10～15g）、新鮮土樣或風干土樣、加或不加填充物（如砂、蛭石）等以及土樣和填充物的比例、溫度控制（25～35℃）、水分和通氣調節（如土10g，加水6mL或加水土壤持水量的60%）、培養時間（14～20天）等。很明顯，培養的條件不同，測出的結果就不一樣。

厭氣培養法即在淹水情況下進行培養，測定土壤中由銨化作用釋放出的銨態氮。培養過程中條件的控制比較容易掌握，不需要考慮通氣條件和嚴格的水分控制，可以用較少的土樣（5g），較短的培養時間（7～10天）和較低的溫度（30～40℃），方法比較簡單，結果的再現性也較好，且與作物吸氮量和作物產量有很好的相關性。因此，厭氣培養法更適合于例行分析。

化學方法快速、簡便，更受人歡迎。但土壤中氮的釋放主要受微生物活動的控制。而化學試劑不像微生物那樣有選擇性地釋放土壤中某部分的有效氮。因此，只能用化學模擬估計土壤有效氮的供應。例如，用全氮估計，一般假定一個生長季節有1%～3%的全氮礦化為無機氮供作物利用；用土壤有機質估計，土壤有機質被看作氮的自然供應庫，假定有機質含氮5%，再乘以礦化系數，以估計土壤有效氮的供應量。

水解氮常被看作是土壤易礦化氮。水解氮的測定方法有兩種：即酸水解和堿水解。酸水解就是用丘林法測定水解氮。本法對有機質含量高的土壤，測定結果與作物有良好的相關性，但對于有機質缺乏的土壤，測定結果并是十分，對于石灰性土壤更不適合，而且操作手續繁長、費時，不適合于例行分析。堿水解法又可分兩種：一種是堿解擴散法，即應用擴散皿，以1mol·L-1NaOH進行堿解擴散。此法是堿解、擴散和吸收各反應同時進行，操作較為簡便，分析速度快，結果的再現性也好。浙江省農業科學院20世紀60年代、上海市農業科學院80年代都先后證實了該法同田間試驗結果的一致性。另一種是堿解蒸餾法，即加還原劑和1mol·L-1NaOH進行還原和堿解，后將銨蒸餾出來，其結果也有較好的再現性。堿解蒸餾主要用于美國，堿解擴散應用于英國和西歐各國，我國也進行了幾十年的研究試驗，一般認為堿解擴散法較為，它不僅能測出土壤中氮的供應強度，也能看出氮的供應容量和釋放速率。

土壤中的有效氮變化則較大，測定方法雖多，但迄今尚無一個可通用的方法。目前常用的化學方法有水或鹽溶液浸提法和堿水解法等。生物方法有厭氣培養法和好氣培養法等。生物培養法由于是模擬大田情況下進行的，所釋出有效氮比較符合田間實際，因而與作物生長相關性較好，但培養時間較長。化學水解法簡便快速，但所測出的有效氮與作物的相關性總不及生物培養法。