氮肥的种类不同，在土壤中的转化特点不同。
氮肥施入土壤后，被作物吸收利用的只占其施入量的30％-40％，大部分氮肥经过各种途径损失于环境中。在氮素以不同形态进入环境的过程中，氮素之间、氮素与周围介质之间，始终伴随和发生着一系列的物理、化学和生物转化作用。
1、硝化作用
硝化作用是NH4+或NH3经N02-氧化为N03-的过程。这些反应分别由两种微生物推动：NH3氧化细菌(或初级硝化细菌)和N02-氧化细菌(或次级硝化细菌)，前者把NH3氧化至N02-，后者把N02-氧化为N03- ，这两种微生物共称硝化细菌。除了自养硝化细菌利用硝化作用作为能源固定C02，异养硝化微生物也逐渐被大家认识，这些微生物利用有机碳作为碳源和能源，不需从NH4+的氧化过程中获得能量，且其氧化产物具有多样性。硝化作用受很多因索的影响，其中主要有土壤水分和通气条件、土壤温度和pH、施入肥料的种类和数量，以及耕作制度和植物根系等。
2、反硝化作用
反硝化作用是N03-逐步还原为N2的过程，并释放几个中间产物。现已明确反硝化作用的生化过程通式为：2 N03- → N02- → 2NO → N20 →N2。由于反硝化过程具有导致土壤和肥料氮素损失，以及氮氧化物污染环境的双重意义，因而引人注意。土壤反硝化作用的产生需要以下几个条件：1)存在具有代谢能力的反硝化微生物；2)合适的电子供体；3)嫌气条件或02的有效性受到限制；4)N的氧化物如N03-、N02-、NO或N20作为末端电子受体。只有上述条件同时满足时，反硝化过程才能进行。这些因素的相对重要性因生境而异，在土壤条件下氧的有效性通常是最关键的因素。
3、化学反硝化
化学反硝化是NH4+氧化为N02-过程的中间产物、有机化合物自身的N02- （如胺）或无机化台物(如Fe2+、Cu2+)的化学分解。这是非生物过程，通常发生在低pH时。目前，对化学反硝化作用的研究还比较少。
4、耦连硝化——反硝化作用
这里提出耦连硝化——反硝化作用，是因为其经常与硝化细菌的反硝化作用相混淆。耦连硝化——反硝化作用不是一个独立的过程，这个词在于强调硝化作用产生的N02-或N03-可以被反硝化细菌利用。这个耦连可发生在条件同时适合硝化和反硝化、有微生物毗邻生存的土壤中。
5、硝化细菌的反硝化作用
硝化细菌的反硝化作用是硝化作用的一个途径。在该过程中，NH3氧化成N02-，接着被还原为N20。反应只受一类微生物推动，即自养NH，氧化细菌。这与耦连硝化-反硝化作用的多种微生物共存把NH3转化为N2形成鲜明对比。
6、氮的吸附
土壤中各种形态的氮化合物，如氨态氮、硝态氮、有机态氮等均能和土壤无机固相部分相互作用，被吸附或固定，在这三种形态中，研究得比较多的是氨态氮和有机氮与土壤固相的作用。至于硝态氮和亚硝态氮则一般被认为是带阴电荷，吸附量甚微，或甚至有负吸附现象。土壤固体部分对氨态氮的吸附可分为物理吸附、化学吸附和物理化学吸附等几种类型。
7、氮的矿化
氮矿化指有机态氮转化为矿质氮的过程，是和氮的固定截然相反的过程，是氮素形态转化的最基本环节。土壤有机态氮的矿化对土壤圈氮循环具有重要意义。有机氮的矿化条件包括内因和外因两方面，内因是有机氮化合物的分子结构及其与矿物质结合的状态，外因是影响微生物活动的环境条件。在有机氮化台物结构方面，对矿化的影响因素有：(1)有机物的C／N；(2)有机物的分子结构；(3)有机物集结状态；(4)有机质和矿物质的结合。
硫铵、碳铵和氯化铵中NH4+的转化相同，除被植物吸收外，一部分被土壤胶体吸附，另一部分通过硝化作用将转化为NO3-；硫铵和氯化铵中阴离子的转化相似，只是生成物不同，酸性土壤中两都分别生成硫酸和盐酸，增加土壤酸度；石灰性土壤中则分别生成硫酸钙和氯化钙，使土壤孔隙堵塞或造成钙的流失，使土壤板结，结构破坏；二者在水田中的转化亦有所不同，氯化铵的硝化作用明显低于硫铵，且不会像硫铵一样产生水稻黑根，因此在水田中往往氯化铵的肥效高于硫铵；碳铵中的碳酸氢根离子则除了作为植物的碳素营养之外，大部可分解为CO2和H2O，因此，碳铵在土壤中无任何残留，对土壤无不良影响。
硝态氮肥如硝酸铵施入土壤后，NH4+和NO3-均可被植物吸收，对土壤无不良影响。NH4+除被植物吸收外，还可被胶体吸附，NO3-则易随水淋失，在还原条件下还会发生反硝化作用而脱氮。
酰胺态氮肥如尿素施入土壤后，首先以分子的形式存在，在土壤中有较大的流动性，且植物根系不能直接大量吸收，以后尿素分子在微生物分泌的脲酶的作用下，转化为碳酸铵，碳酸铵可进一步水解为碳酸氢铵和氢氧化铵。所以尿素施在土壤的表层也会有氨的挥发损失，特别在石灰性土壤和碱性土壤上损失更为严重。尿素的转化速度主要取决于脲酶活性，而脲酶活性受土壤温度的影响最大，通常10℃时尿素转化需7-10天，20℃时需4-5天，30℃时只需2天。因为尿素在土壤中需要转化为铵态氮以后，才能大量被植物吸收利用，故尿素作追肥时，要比其它铵态氮肥早几天施用，具体早几天为宜，应视温度状况而定。来源鑫丰源农资
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