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1、微生物和植物吸收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途，一是利用其中的氮作為氮源，稱為同化性硝酸還原作用：NO3-→NH4+→有機態氮。
2、許多細菌、放線菌和霉菌能利用硝酸鹽做為氮素營養。
3、另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體，把硝酸還原成氮（N2），稱為反硝化作用或脫氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。
4、一些化能自養型和化能異養型微生物可進行硝化作用，反硝化細菌在分類學上沒有專門的類群，有較強的生物多樣性N2O。
5、大部分反硝化細菌是異養菌，例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等，它們以有機物為碳源和能源，進行無氧呼吸，其生化過程可用下式表示：C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量5CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量少數反硝化細菌為自養菌，如脫氮硫桿菌，它們氧化硫或氫獲得能量，同化二氧化碳，以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體。
6、可進行以下反應：5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4反硝化作用使硝酸鹽還原成氮氣，從而降低了土壤中氮素營養的含量，對農業生產不利。
7、農業上常進行中耕松土，以防止反硝化作用。
8、反硝化作用是氮素循環中不可缺少的環節，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對生物的毒害作用。
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