硝化作用(nitrification)和反硝化(denitrification)的區別

氮循環是一個重要的生物地球化學循環，其中氮被轉化為不同的化學形式，如NH3、NH4+、NO2-、NO3-等。它們是固定、氨化、硝化和反硝化。其中許多過程是由微生物，特別是土壤中的細菌來完成的。硝化和反硝化是將大氣氮轉化為硝酸鹽和硝酸鹽返回大氣氮的兩個主要階段。硝化作用是通過氧化將銨（NH4+）轉化為硝酸鹽（NO3-），而反硝化是通過還原將硝酸鹽生物轉化為含氮氣體（N2）。這是硝化和反硝化的關鍵區別。

什麼是硝化作用(nitrification)？

Nitrification is the process that converts ammonia or ammonium i*** into nitrates by oxidation. It is an integral part of the nitrogen cycle. It is facilitated by two types of chemoautotrophic aerobic bacteria such as Nitrosomonas and Nitrobacter. They work under aerobic conditi***. Nitrification is initiated by Nitrosomonas. Nitrosomonas bacteria convert ammonia and ammonium i*** into nitrite. Secondly, nitrite is converted to nitrate by Nitrobacter. These two steps can be represented as follows. 硝化作用(nitrification)和反硝化(denitrification)的區別

硝化作用對生態系統的持續和有機質的分解至關重要。硝化作用也是植物的一個重要過程。植物以硝酸鹽的形式獲得氮。硝酸鹽是植物氮的主要可利用形式。因此，硝化作用對農業和植物極為重要。

硝化作用(nitrification)和反硝化(denitrification)的區別

圖01：氮氣循環

什麼是反硝化(denitrification)？

反硝化是指反硝化細菌將土壤中的硝酸鹽還原為大氣中的氮氣的過程。這與上述章節中所述的硝化作用相反。反硝化是氮循環中的一個重要步驟，它將固定的氮氣釋放回大氣中。反硝化作用由反硝化細菌如假單胞菌和梭狀芽孢桿菌促進。這些細菌是兼性厭氧和異養細菌。它們在厭氧或缺氧條件下工作，比如淹水的土壤。它們利用硝酸鹽作為呼吸基質，結果硝酸鹽以氣態氮的形式釋放到大氣中。

圖02：脫氮

硝化作用(nitrification)和反硝化(denitrification)的共同點

硝化和反硝化是氮循環的兩個主要過程。
這兩個過程都是由細菌驅動的。

硝化作用(nitrification)和反硝化(denitrification)的區別

硝化與反硝化
硝化作用是硝化細菌將氨或銨離子氧化成硝酸鹽離子。	反硝化作用是由反硝化細菌將硝酸鹽還原為氣態氮。
反應序列
硝化作用以NH3→NH4+→NO2–→NO3–	反硝化作用以NO3–→NO2–→NO→N2O→N2的形式發生
在農業方面
硝化作用是農業的一個重要過程，因為它產生一種植物可獲得的氮（硝酸鹽離子）	由於植物可利用氮源（硝酸鹽）轉化為氣態氮（N2），反硝化作用對作物生產不利。
反應
硝化作用是通過氧化發生的。	緻密化通過還原作用發生
涉及細菌
硝化作用由化能自養好氧細菌促進。	反硝化是由兼性細菌或異向反硝化細菌促進的。
福利
硝化作用為植物提供硝酸鹽，對農業有益。	反硝化有利於水生生境和工業或汙水處理。
對環境壓力的敏感性
硝化細菌對環境壓力更敏感。	反硝化細菌對環境脅迫不太敏感。
pH值範圍
硝化作用發生在pH值為6.5到8.5之間。	反硝化作用發生在pH值為7.0和8.5之間。
溫度
硝化溫度在16到35 0之間	緻密化溫度範圍在26到38 0之間
條件
硝化作用有利於好氧條件。	反硝化作用有利於缺氧條件。
抑制
硝化作用通過淹水、高鹽度、高酸度、高鹼度、過度耕作和有毒化合物發生。	反硝化作用通過減少硝化作用、降低硝酸鹽水平、施肥和土壤排水而受到抑制。

總結 - 硝化作用(nitrification) vs. 反硝化(denitrification)

按體積計，氮氣約佔大氣的78%。大氣中的氮通過一種叫做生物固氮的過程進入生物界。它是由固氮細菌完成的。固氮細菌將氮轉化為氨，然後這些氨通過氮循環循環，為所有生物提供氮。氨和銨離子被氧化成硝酸鹽。這個過程被稱為硝化作用。硝化作用是氮循環的主要階段。它是由好氧細菌如亞硝基單胞菌和硝化桿菌來完成的。土壤中的硝酸鹽被植物和其他生物消耗。土壤中的硝酸鹽在厭氧條件下被反硝化細菌用作能源。在這個過程中，硝酸鹽被還原成大氣中的氮氣。這個過程被稱為反硝化。這就是硝化和反硝化的區別。