2. 发展工业固氮，忽视或抑制生物固氮，造成氮素局部富集和氮 素循环失调；
3. 城市化和集约化农牧业使人畜废弃物的自然再循环受阻。其中， 人类的农业活动对氮循环的影响主要是由于不合理的作物耕作方 式以及氮肥施用而引起氮素的流失与亏损。其主要途径包括：
①反硝化(Denitrify)； ②氨挥发(Volatilization)； ③淋失(Leaching)； ④地表径流(Runoff)和土壤侵蚀(Corrosion)。
岩石
磷酸盐的沉淀（固化）
残体 土壤中的P （非有机态）
降解作用 Decomposition
土壤中的残体
全球磷循环存在的问题
1. 磷矿资源的开采与消耗 据统计，从1935年至1990年间，磷矿总开采量达
3.79×109t，相当于5×108t磷。1990年全球磷矿开 采量为1.5×108t，这相当于2×107t磷。按这一速度， 地球上的磷矿可开采750年。
氮循环(Nitrogen cycle)
植物生物量 动物生物量 枯枝落叶层
土壤：
有机质 不溶性无机氮 可溶性无机氮 微生物体
岩石
沉积物
煤
全球氮素储量（Tg N）
陆地 1.1×10-4～1.4×104 2×102 1.9×103～3.3×103
植物生物量 动物生物量 死亡有机质
可溶性
海洋
3×102 1.7×102
另外，由于各养分配合施用比例失衡也导致了磷素的流失。根据 有关试验调查统计资料表明，我国农业生产中各种化肥配合施用 时氮、磷（P2O5）、钾（K2O）的合理吸收比例大约为1: 0.45: 1， 而我国大部分地区的实际氮磷钾施用比例为：1: 0.45: 0.169。
钾肥所占比例严重超标，与氮磷肥的使用比例失调，影响了作物 对氮素和磷素的正常吸收，进而造成农田所施氮磷肥流失，污染 农田周边地域的水体环境，产生富营养化。有些地区甚至还出现 了地下水遭到氮磷污染的后果，使当地人畜饮水困难，对人们的 身心健康都构成了威胁。
全球磷矿的年开采量虽然仅为岩石风化而释放的磷量 的2倍，但人工开采的磷几乎全部被化学加工成可溶 态或迟或早地进入地球化学循环。因此，20世纪以来 特别是20世纪70年代以来，岩石圈的磷参与全球生物 地球化学循环的潜在速度增长了近百万倍。
2. 磷肥的施用与流失
因为土壤对磷肥有较强的固定作用，磷肥当季利用率只有 10%~25%左右。而且，施用磷肥虽然补充了有效磷，但土壤中的 磷素含量又会因有机质分解及收获物移出农业生态系统而逐渐下 降。另一方面，水土流失及肥料淋失又会导致土壤中原有磷素的 损失。
Denitrification 200
生物固定 Biological fixation
15 河流
Rivers
36
30
内在循环 Internal cycling
8000
内在循环 Internal cycling
海洋 Oceans
地下水 Groundwater
永久掩埋 Permanent burial
10
中国
美国
澳大利亚
印度
英国
新西兰
荷兰
341.7 1 396.4
19.7
953.4 597.6 61.5
1 384 13.3 99.0
149.8
48.7
86.2
5.2
113.6
90.9
0.6
84.9
56.9
34.9
99.3
5.8
化学固氮：即通过化工厂将空气中的氮合成氨，然后进一步加工，制成各种氮肥。 另外，闪电也会将少量氮氧化，形成硝酸，随降雨进入土壤。因此，从增加农业中氮 素来看，应当积极种植豆科作物，培育其他固氮生物，努力增产并合理施用化学氮肥， 才能更好地满足农业增产对氮素的需要。
在农田生态系统中，氮素通过不同途径进入土壤亚系统， 在土壤中经各种转化和移动过程后，又不同程度地离开土 壤亚系统，形成了“土壤-生物-大气-水体”紧密联系的氮
素循环
农田生态系统氮素来源
生物固氮量与化肥氮量的比较
生物固氮量（×104Tt N/年）（A） 化肥氮量（×104Tt N/年）（B） A / (A + B) ×100
烧分解或其他原因导致氨的挥发损失； 2. 氮的淋失（NO3--N），主要是硝态氮由于雨
水或灌溉水淋洗而损失； 3. 在水田中或土壤通气不良时，硝态氮受反硝
化作用而变成游离氮，导致氮素损失。 4. （4）径流（Runoff）
人类活动对氮循环的干扰及其对环境 的影响
1. 含氮有机物的燃烧产生的大量氮氧化物（NOx）污染大气。同 时，过度耕垦也使土壤氮素肥力（有机氮）下降，土壤整体肥力 持续下降；
磷循环
储量
岩石圈 岩石 可开采的磷矿
圈层
土壤圈
生物圈 陆生生物 淡水生物 海洋生物 人类
水圈 淡水 海洋
大气圈
储量 5 × 1010 15000
62000 1805 0.34 60.4 0.62
108 110000
0.013
岩石的抬升
岩石的萎缩
岩石中的磷化物
径流
有机成分中的P
动物 植物
溶液中的P
5.3×105
N2 N2O NH3
NH4+
3×105 1.6×104
? 5×102
1.9×1011
4×108
1.2×105
颗粒 N2（溶解的） N2O NO3-
NO2
NH4+
0.3×104～2.4×104 2.2×107 2×102 5.7×105
NO2 NO3有机氮
5×102
7×103
大气
3.9×109 1.3×103
3. 富营养化（Eutrophication）、赤潮（Red tide） 等问题
水体富营养化（Eutrophication）的发生过程是，随 着水中营养物质（N、P等）含量的增加，导致水生 植物（主要是藻类）的急剧、过量生长，水生植物的 大量繁殖及其死亡后的分解，降低了水中溶解氧的含 量，从而形成厌氧条件，严重影响鱼类的生存，乃至 鱼类的大量死亡。随着富营养化的发展，藻类的种类 逐渐减少，尤以硅藻和绿藻为主，转而为以蓝藻为优 势种，这种藻类的分解产物往往具有毒性，并给水体 带来不良气味。水体富营养化起关键作用的营养元素 是氮和磷，由于大多数水体磷是藻类繁殖的限制因子， 故磷的作用大于氮。
氮沉降：因大气污染而不断增加大气氮沉降量，过剩的氮沉降将增加NH4+的硝化 和NO3-的淋失，加速土壤的酸化，影响树木和作物的生长以及生态系统的功能和生 物多样性，对农业生态系统产生危害作用。
3. 农田生态系统的氮素损失
氮素损失主要有四个方面： 1. 挥发损失（NH3+-N），即由于有机质的燃
0.9
1.8
1～4 0.5 1
氮素循环
100 人类活动 Human activities
土壤有机N Soil organic N
陆地植物 Land plants
1200
大气
生物固定
Atmosphere
Biological fixation 140
反硝化作用 Denitrification
110 反硝化作用