《土壤和环境微生物学》——硝酸盐还原和反硝化作用

硝酸盐还原有两种途径：一种是植物和微生物吸收硝酸盐至体内，并将它们还原成铵，然后变成其细胞组成的过程，这叫同化型硝酸盐还原；另一种是某些微生物在无氧或微氧条件下进行硝酸盐呼吸，即将NO₃^-或NO₂^-代替O₂作为最终电子受体进行呼吸代谢，从中取得能量的过程，这叫异化型硝酸盐还原。硝酸盐经硝酸盐呼吸产生NO₂，最终生成N₂的过程称为反硝化作用或脱氮作用。这种作用在农田土壤中造成氮肥的巨大损失，损失量为施入氮肥的0-70%。Hanck用¹⁵N研究了田间氮的转化，估计氮肥平均损失25-30%，其主要原因是反硝化作用。从全球的角度估计，反硝化作用所损失的氮大约相当于生物和工业所固定的氮量。

另一方面，前面讨论的NO₃^-在土壤，水域或污泥。厮肥中的大量积累，可能造成环境和食物的污染，反硝化作用可以消除这种污染的隐患。但是，反硝化作用的中间产物有NO和NO₂，前面章节已经讲过，N₂O可以破坏O₃层。所以，从环境保护的角度，近十几年来引起人们对反硝化研究的极大兴趣，使研究有了较多的发展，增加了人们对反硝化作用的了解。

好氧微生物在无氧条件下能以  作为其呼吸过程的最终电子受体，Greewood的一个土渗漏实验对此作了很好的证明。实验中用溶液45ml，内含葡萄糖63mg，NH4+-N9.5mg，NO₃^-25mg，经10g土柱进行渗漏培养。35小时后，葡萄糖全部消失。实验中N2的产量就是NO₃^--N的消失量。经计算，无氧条件下消耗的NO₃^-中的O₂与有氧条件下呼吸所吸收的O₂量几乎完全一致。