雷电发庄稼能固定大约多少氮？
关于雷电对庄稼固定氮素的能力，这是一个挺有意思的话题，很多人可能以为雷电一来，庄稼就能长得特别壮，其实这中间的科学原理还是挺复杂的。简单来说，雷电确实能固定一部分氮，但要说“大约多少”，这个数字其实非常难以精确给出，因为它受太多因素的影响，而且这部分氮素并不是直接“固定”在庄稼上，而是先进入土壤，再被植物吸收。
咱们先从雷电怎么给氮“做工作”说起。大气中氮气（N₂）非常丰富，占了空气的差不多八成，但植物却没法直接用它。氮气分子结构非常稳定，需要很大的能量才能把它拆开，变成植物能吸收的氮化物，比如硝酸盐（NO₃⁻）和铵盐（NH₄⁺）。
雷电，就是我们看到的闪电和听到的雷声，它其实是大气中一种非常剧烈的放电现象。在这个过程中，巨大的能量瞬间释放出来。当闪电划破天空时，它的能量会非常高，就像一个超级“烘烤”过程。
具体来说，闪电的高温会把空气中的氧气（O₂）和氮气（N₂）分开，然后让它们重新结合，生成氮氧化物（NOx）。这个过程有点像是在一个巨大的、短暂的“反应釜”里进行化学反应。化学式大致是这样的：
N₂ + O₂ → 2NO (氮气和氧气反应生成一氧化氮)
2NO + O₂ → 2NO₂ (一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮)
这些氮氧化物在雨水的帮助下，会变成硝酸（HNO₃）和亚硝酸（HNO₂）。
HNO₃ + H₂O → HNO₃ (硝酸溶于水形成硝酸根离子)
HNO₂ + H₂O → HNO₂ (亚硝酸溶于水形成亚硝酸根离子)
最终，这些硝酸和亚硝酸会溶解在雨水中，随着雨水一同落到地面上。当这些含氮物质进入土壤后，它们会被土壤中的微生物进一步转化，最终形成植物可以吸收的铵态氮和硝态氮。所以，庄稼吸收的氮，是经过雷电这个“外部加工厂”处理后，再被土壤“二次加工”的产物。
那么，到底能固定多少呢？这是个大难题，因为这个数值变化太大了。影响因素主要有：
雷电活动的频率和强度： 这不用说，打得越频繁、闪电越强，产生的氮氧化物就越多。全球不同地区雷电活动差异巨大。
降雨量和降雨水的酸度： 雷电产生的氮氧化物需要雨水来溶解并带到地面。雨水越多，带下来的氮越多。如果雨水本身有其他污染物导致酸度变化，也可能影响溶解过程。
土壤的类型和微生物活性： 土壤对这些含氮物质的转化能力很重要。有些土壤微生物更活跃，能更快地把硝酸盐和铵盐转化为植物能吸收的形式。
庄稼的种类和生长阶段： 不同庄稼对氮的需求量不同，而且在生长过程中对氮的吸收速度也不同。
综合这些因素，科学家们做过一些估算。全球范围内，每年通过雷电固定的氮总量是一个相当可观的数字，大概在 每年每公顷 10 到 20 公斤 之间。有些估算甚至会提到每年每公顷 5 到 30 公斤的范围。
但是，要强调的是，这只是一个全球平均值或者一个估算范围。 在一个具体的农田里，一场雷雨过后，对庄稼的实际增产效果，很难直接归结为“固定了多少氮”。原因在于：
1. 浓度稀释： 落到地面的氮化物浓度已经非常低了，而且被土壤广泛稀释。
2. 流失： 部分氮化物可能会随着地表径流流失，或者通过其他途径（如反硝化作用）重新变成氮气回到大气中。
3. 植物吸收效率： 植物吸收氮的速度是有限的，不是所有落下来的氮都能被立刻吸收。
4. 氮肥的背景值： 很多农田会施用化肥，雷电固定的这部分氮，相对于人造氮肥来说，比例可能并不高，尤其是在高强度施肥的地区。
所以，如果你想问“一场雷雨能固定多少氮让一亩地长势变好多少”，这个数字几乎是无法准确计算的。我们更多地是看雷电对整个生物地球化学循环的影响，而不是直接衡量对某块农田特定作物的影响。
简单总结一下，雷电通过高能反应将大气中的氮气转化为可溶于水的氮化物，随雨水降落到土壤，最终被植物吸收。全球范围内，这个过程每年为地球的氮循环贡献约 1020 公斤/公顷的氮，但具体到某一地块或某一作物，由于多种因素的制约，很难给出一个精确的数字，而且其对作物生长实际的“看得见摸得着”的影响，往往需要结合其他因素来综合评估。
咱们先从雷电怎么给氮“做工作”说起。大气中氮气（N₂）非常丰富，占了空气的差不多八成，但植物却没法直接用它。氮气分子结构非常稳定，需要很大的能量才能把它拆开，变成植物能吸收的氮化物，比如硝酸盐（NO₃⁻）和铵盐（NH₄⁺）。
雷电，就是我们看到的闪电和听到的雷声，它其实是大气中一种非常剧烈的放电现象。在这个过程中，巨大的能量瞬间释放出来。当闪电划破天空时，它的能量会非常高，就像一个超级“烘烤”过程。
具体来说，闪电的高温会把空气中的氧气（O₂）和氮气（N₂）分开，然后让它们重新结合，生成氮氧化物（NOx）。这个过程有点像是在一个巨大的、短暂的“反应釜”里进行化学反应。化学式大致是这样的：
N₂ + O₂ → 2NO (氮气和氧气反应生成一氧化氮)
2NO + O₂ → 2NO₂ (一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮)
这些氮氧化物在雨水的帮助下，会变成硝酸（HNO₃）和亚硝酸（HNO₂）。
HNO₃ + H₂O → HNO₃ (硝酸溶于水形成硝酸根离子)
HNO₂ + H₂O → HNO₂ (亚硝酸溶于水形成亚硝酸根离子)
最终，这些硝酸和亚硝酸会溶解在雨水中，随着雨水一同落到地面上。当这些含氮物质进入土壤后，它们会被土壤中的微生物进一步转化，最终形成植物可以吸收的铵态氮和硝态氮。所以，庄稼吸收的氮，是经过雷电这个“外部加工厂”处理后，再被土壤“二次加工”的产物。
那么，到底能固定多少呢？这是个大难题，因为这个数值变化太大了。影响因素主要有：
雷电活动的频率和强度： 这不用说，打得越频繁、闪电越强，产生的氮氧化物就越多。全球不同地区雷电活动差异巨大。
降雨量和降雨水的酸度： 雷电产生的氮氧化物需要雨水来溶解并带到地面。雨水越多，带下来的氮越多。如果雨水本身有其他污染物导致酸度变化，也可能影响溶解过程。
土壤的类型和微生物活性： 土壤对这些含氮物质的转化能力很重要。有些土壤微生物更活跃，能更快地把硝酸盐和铵盐转化为植物能吸收的形式。
庄稼的种类和生长阶段： 不同庄稼对氮的需求量不同，而且在生长过程中对氮的吸收速度也不同。
综合这些因素，科学家们做过一些估算。全球范围内，每年通过雷电固定的氮总量是一个相当可观的数字，大概在 每年每公顷 10 到 20 公斤 之间。有些估算甚至会提到每年每公顷 5 到 30 公斤的范围。
但是，要强调的是，这只是一个全球平均值或者一个估算范围。 在一个具体的农田里，一场雷雨过后，对庄稼的实际增产效果，很难直接归结为“固定了多少氮”。原因在于：
1. 浓度稀释： 落到地面的氮化物浓度已经非常低了，而且被土壤广泛稀释。
2. 流失： 部分氮化物可能会随着地表径流流失，或者通过其他途径（如反硝化作用）重新变成氮气回到大气中。
3. 植物吸收效率： 植物吸收氮的速度是有限的，不是所有落下来的氮都能被立刻吸收。
4. 氮肥的背景值： 很多农田会施用化肥，雷电固定的这部分氮，相对于人造氮肥来说，比例可能并不高，尤其是在高强度施肥的地区。
所以，如果你想问“一场雷雨能固定多少氮让一亩地长势变好多少”，这个数字几乎是无法准确计算的。我们更多地是看雷电对整个生物地球化学循环的影响，而不是直接衡量对某块农田特定作物的影响。
简单总结一下，雷电通过高能反应将大气中的氮气转化为可溶于水的氮化物，随雨水降落到土壤，最终被植物吸收。全球范围内，这个过程每年为地球的氮循环贡献约 1020 公斤/公顷的氮，但具体到某一地块或某一作物，由于多种因素的制约，很难给出一个精确的数字，而且其对作物生长实际的“看得见摸得着”的影响，往往需要结合其他因素来综合评估。
网友意见
雷电固氮的规模约 1000 万吨氮每年，不及生物固氮或工业固氮的十分之一。比起雷电固氮，现在的农田更依赖工业固氮和一部分生物固氮。
授人以渔并解释鱼有问题：
- 人工固氮的规模超越雷电固氮可以展示人类的力量，也带来了许多问题，你可以想象会有故意出题问这些的，可以百度搜索“人工固氮 雷电固氮 倍数”看看 2017 年福建中考真题。
- 你可以看出，出题人可能是看错了数据。人类历史上的氨产量是可查证的，2016 年全球无水氨产量约 1.46 亿吨，跟出题人说的 11.9 亿吨差出了数量级。
- 我国市面上大大小小的考题网站一次次复读这道题，在百度产生了严重的搜索污染。
- 这意味着相关出题人、阅卷人和考题网站的问题不小。
生物固氮：多种细菌、多种古菌、一些真菌、某些光合浮游生物的固氮作用；
工业固氮：哈伯-博施法[1]等过程生产化肥；
在这之外，交通工具的发动机、热电站、核爆等制造高温，可以产生氮氧化物。
人类早已大规模地种植豆科植物，尤其是大豆、苜蓿、紫苜蓿，其共生菌可以固氮。人类将大量能源与材料投入氮肥制造。人类的交通工具与热电站在不断产生氮氧化物。工业化以来，人类活动让大气中的氨增长了两倍、让进入大气的氮氧化物通量增加了六到七倍。
1997年，就有学者指出“人类使每年进入陆地氮循环的化合态氮增加了超过百分之百，且还在继续增长”，这在某些水体中造成了严重的富营养化问题，加速生物多样性的丧失，导致河口和近岸生态系统的组成和功能发生变化，并导致沿海渔业长期萎缩。
- 海洋生态系统中生物固氮的规模是可变的，估计约三千万吨到三亿吨氮每年。
- 在广泛的人类活动产生影响之前，陆地生态系统中生物固氮的规模估计是九千万吨到一亿四千万吨氮每年。
- 1993 年，人类为生产化肥固定了约八千万吨氮。1995 年，人类种植的豆科植物的共生菌固定了约四千万吨氮。1997 年发表的一项研究认为人类让陆地生态系统的固氮能力增加了每年一亿四千万吨氮。随着人口增长，人类的固氮能力进一步膨胀。估计现在全人类身体里略多于一半的氮来自人类工业固氮。
- 与此同时，人类焚烧生物质、对大范围的土地进行清理和改建、破坏湿地生态系统，从生物质与地层里释放了一些古代固定下来的氮。
参考
- ^ 氮气和氢气在500标准大气压、500摄氏度下通过铁催化剂或钌活性炭催化剂，产生氨气
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