热带亚热带土壤氮素反硝化及其环境效应 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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续勇波 著

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• 土壤氮素循环
• 反硝化作用
• 热带土壤
• 亚热带土壤
• 环境效应
• 氮素损失
• 温室气体排放
• 土壤微生物
• 农业环境
• 生态环境

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030404107

版次：1

商品编码：11476276

包装：平装

开本：32开

出版时间：2014-06-01

页数：140

正文语种：中文

内容简介

土壤反硝化作用是氮素生物地球化学循环的重要环节，是平衡生物固氮输入通量的主要途径和机制，然而，反硝化作用也是土壤和肥料氮素损失和温室气体N2O产生的主要途径之一，因此，反硝化过程已经成为国内外土壤学家

目录

绪论

第l章 土壤氮素反硝化研究概况

1．1 土壤反硝化作用概述

1．2 影响土壤反硝化作用的因素

1．3 反硝化作用的定量研究方法

1．4 农田土壤氮素反硝化损失

1．5 反硝化作用的产物及其影响因素

1．6 反硝化和CH4的关系

1．7 亚铁和反硝化的关系

第2章 全球热带亚热带土壤氮素反硝化研究综述与展望

2．1 研究热带亚热带土壤氮素反硝化的意义

2．2 热带亚热带土壤氮素反硝化的一般特性

2．3 热带亚热带土壤反硝化的主要影响因素

2．4 热带亚热带土壤反硝化的环境效应

2．5 热带亚热带地区土壤防止反硝化氮损失的策略

2．6 热带亚热带土壤反硝化研究现状与展望

第3章 我国亚热带土壤氮素反硝化特性及其影响因素

3．1 概述

3．2 材料和方法

3．3 结果与分析

3．4 讨论

3．5 本章小结

第4章 我国亚热带土壤氮素反硝化过程中N02的排放与还原

4．1 研究反硝化过程中N。O排放和还原的方法

4．2 材料和方法

4．3 结果与分析

4．4 讨论

4．5 本章小结

第5章 关于我国亚热带土壤氮素反硝化培养

5．1 亚铁参与反硝化的可能性

5．2 亚热带土壤反硝化的产物问题

5．3 本章小结

第6章 我国亚热带土壤反硝化与CH4排放的关系

6．1 概述

6．2 材料和方法

6．3 结果与分析

6．4 讨论

6．5 本章小结

第7章 土样制备和保存方法对反硝化的影响

7．1 概述

7．2 材料和方法

7．3 结果和分析

7．4 讨论

7．5 本章小结

第8章 我国亚热带土壤氮素反硝化研究总结与展望

8．1 反硝化培养试验研究总结

8．2 我国亚热带土壤氮素反硝化研究主要结论

8．3 我国亚热带土壤氮素反硝化研究总结

8．4 本书的创新点

8．5 研究设想和展望

参考文献

索引

前言/序言

热带亚热带土壤氮素反硝化及其环境效应 土壤，作为地球的脉搏，承载着生命的根基，其孕育与循环的复杂性，深刻影响着整个生态系统的健康与稳定。其中，土壤中的氮素循环，尤其受到全球环境变化和农业活动的影响，而反硝化作用，作为氮素循环的关键环节，其发生在热带和亚热带地区的特有模式，及其引发的环境效应，更是值得深入探究的议题。 本书旨在全面、系统地梳理和阐释热带亚热带地区土壤氮素反硝化过程的机理、影响因素、调控策略，以及由此产生的对温室气体排放、水体富营养化、土壤肥力退化等一系列环境问题的深远影响。我们将从基础的微生物生态学和土壤化学出发，逐步深入到区域性的生态环境过程，为读者提供一个多层次、多维度的认识框架。 第一章：氮素反硝化——微生物的呼吸与环境的讯息 反硝化作用，简而言之，是微生物在厌氧条件下，以硝酸盐（NO₃⁻）作为电子受体，逐步将其还原为氮气（N₂）或一氧化二氮（N₂O）等气态氮化物并释放到大气中的过程。这一过程是土壤氮素损失的重要途径，同时也与温室气体排放密切相关。本章将详细介绍反硝化作用的生化反应途径，包括硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶和氧化亚氮还原酶等关键酶的作用，以及不同电子供体和电子受体在其中的角色。我们将重点关注那些在热带亚热带湿热环境下表现活跃的反硝化微生物群落，探讨其多样性、组成以及在不同土壤类型和生态系统中的分布特征。此外，本章还将初步探讨反硝化作用对土壤氮素有效性、土壤pH值等理化性质可能产生的直接影响。 第二章：热带亚热带土壤反硝化——独特的地理与气候驱动力 热带和亚热带地区，以其高温、高湿、强降雨等独特的地理气候特征，为土壤反硝化作用的发生提供了特殊的动力学条件。本章将深入分析这些环境因素如何影响反硝化速率。例如，高温会加速微生物的代谢速率，但过高的温度也可能抑制某些微生物的活性；充沛的降雨和高土壤水分含量是创造厌氧环境的关键，从而促进了反硝化作用的发生，但过度饱和的土壤也可能影响氧气的扩散；土壤有机质含量和类型，作为反硝化微生物的能量和碳源，其在热带亚热带地区的高丰度和快速周转率，对反硝化过程有着显著的促进作用。此外，我们还将讨论土壤质地、pH值、土壤通气状况等非生物因素，以及植被类型、耕作方式等生物和管理因素，如何在区域尺度上共同塑造热带亚热带土壤的反硝化特征。 第三章：农业活动——反硝化作用的放大器与调控者 农业活动，尤其是氮肥的过量施用和不合理的耕作方式，是导致热带亚热带地区土壤反硝化作用加剧的重要驱动力。本章将聚焦于农业生产对反硝化过程的具体影响。氮肥的施用，特别是硝态氮肥，直接增加了土壤中硝酸盐的浓度，为反硝化微生物提供了充足的底物。我们将分析不同种类氮肥（如尿素、硝酸铵、磷酸二铵等）在土壤中转化过程中的差异，以及它们对反硝化速率的长期和短期影响。此外，耕作方式，如翻耕、淹水灌溉、秸秆还田等，通过改变土壤结构、水分状况和微生物群落，对反硝化作用产生复杂的调控作用。例如，淹水灌溉在水稻田等环境中创造了典型的厌氧条件，显著提高了反硝化速率。本章还将探讨土地利用变化，如森林砍伐、草地开垦为农田，如何通过改变土壤理化性质和微生物群落结构，诱发或加剧土壤反硝化。 第四章：环境效应——温室气体排放与空气质量的隐忧 土壤反硝化过程产生的一氧化二氮（N₂O），是仅次于二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）的第三大温室气体，其全球增温潜势是CO₂的约300倍，并且对平流层臭氧层也具有破坏作用。本章将重点分析热带亚热带土壤反硝化产生的N₂O排放及其环境效应。我们将量化区域土壤反硝化过程中的N₂O排放通量，并探讨影响排放强度的关键因素，如土壤水分、温度、硝酸盐和铵盐浓度、pH值以及微生物群落组成。此外，本章还将讨论N₂O排放与土地利用方式、农业管理措施之间的定量关系，为减排策略的制定提供科学依据。同时，我们也将探讨反硝化作用释放的其他氮氧化物（如NO）对近地表空气质量可能产生的影响。 第五章：环境效应——水体富营养化与生态系统的失衡 土壤反硝化过程中产生的氮素损失，不仅是温室气体排放的来源，也是影响地表水和地下水质量的关键因素。本章将深入探讨反硝化作用与水体富营养化之间的联系。虽然反硝化是将硝酸盐转化为气态氮，但如果氮素循环的整体平衡被打破，过量的氮素仍可能通过径流、淋溶等途径进入水体。特别是在高降雨量和坡度较大的热带亚热带地区，土壤侵蚀和氮素流失的风险更高。我们将分析土壤氮素反硝化不足时，过量硝酸盐对饮用水源的污染，以及由此引发的潜在健康风险。同时，过量的氮素一旦进入河流、湖泊和海洋，将导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖、水体缺氧、生物多样性下降等一系列生态环境问题。本章还将讨论这些生态系统的失衡对渔业、旅游业以及区域经济可能造成的负面影响。 第六章：环境效应——土壤肥力退化与可持续农业的挑战 土壤肥力是农业生产的基石，而氮素作为植物生长必需的关键营养元素，其在土壤中的有效性直接关系到作物产量和质量。本章将分析土壤反硝化作用对土壤肥力的潜在退化效应。长期的、高强度的反硝化作用会导致土壤中有效氮素的快速流失，长期下去可能导致土壤有机氮的枯竭，降低土壤的固氮能力和养分保持能力，从而影响土壤的整体肥力。我们将讨论在热带亚热带地区，这种氮素损失对依赖有限养分供应的生态系统的影响，以及长期以来依赖外源性氮肥补充养分而可能忽视土壤自身肥力建设所带来的隐患。此外，本章还将探讨反硝化过程中产生的某些中间产物，如亚硝酸盐（NO₂⁻），在某些条件下可能对土壤微生物群落产生毒性作用，进一步干扰土壤生态系统的健康。 第七章：调控策略——迈向可持续的氮素管理 面对热带亚热带土壤反硝化带来的严峻环境挑战，制定和实施有效的调控策略至关重要。本章将系统梳理和介绍当前及未来可能采取的氮素管理和反硝化调控措施。我们将从优化氮肥管理入手，包括精准施肥技术（如测土配方施肥、缓释/控释肥料的应用）、合理的施肥时间和方式、以及有机肥与化肥的配合使用，以最大程度地提高氮肥利用率，减少土壤中硝酸盐的累积。同时，我们将探讨通过改进耕作方式来调控土壤水分和通气条件，例如推广免耕或少耕技术、合理灌溉管理、以及秸秆覆盖或还田等措施，以减缓反硝化速率。此外，本章还将介绍生物调控技术，如筛选和应用能够抑制反硝化作用的微生物菌剂，以及发展可持续的农业生态系统，如轮作、间作、农林复合系统等，以促进氮素的良性循环，提高土壤的固氮能力。 第八章：未来展望——研究前沿与挑战 尽管对土壤反硝化作用的研究已取得显著进展，但在热带亚热带地区，仍有诸多未解之谜和急需攻克的科学挑战。本章将展望未来的研究方向。我们将重点关注利用先进的分子生物学和同位素示踪技术，更精细地解析反硝化微生物的功能基因和代谢途径，以及不同环境因子对其活动的调控机制。同时，结合遥感技术和模型模拟，加强对区域尺度土壤反硝化过程的时空动态监测和预测，为制定更加精准的环境管理政策提供科学支撑。此外，本章还将探讨在气候变化背景下，土壤反硝化作用的响应机制，以及如何在变化的环境条件下，建立更具韧性和可持续性的农业生态系统。最后，我们将强调跨学科合作的重要性，整合土壤学、微生物学、生态学、环境科学和农业科学等领域的知识，共同应对土壤氮素反硝化带来的复杂环境挑战。 本书的编写，旨在为科研人员、政策制定者、农业技术推广人员以及关心土壤与环境问题的广大读者，提供一个深入了解热带亚热带土壤氮素反硝化及其环境效应的权威参考。通过对这一复杂过程的全面剖析，我们希望能够激发更多的研究兴趣，推动更有效的管理实践，最终为实现全球环境的可持续发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

评价三： 这本书的叙事风格非常独特，它成功地将宏大的全球气候变化背景，与微观的土壤微生物活动紧密地编织在一起，读起来像是一部环境史诗。作者的笔触细腻而富有哲理，没有陷入纯粹的术语堆砌，而是巧妙地将复杂的生态学概念，通过生动的比喻和实际的田间观察故事串联起来。例如，书中描述某次干旱后，土壤微生物如何通过调整酶活性来“抢救”被困的氮素，那段描写简直像是文学作品。它让一个非专业背景的读者也能感受到气候压力下生命体的顽强与智慧。这本书的价值不仅在于其科学贡献，更在于它唤醒了我们对脚下这片土地应有的敬畏之心。

评分☆☆☆☆☆

评价一： 这本书的装帧设计和排版给我留下了非常深刻的印象。封面色彩搭配既鲜明又富有层次感，那种热带植物的剪影与土壤剖面的抽象结合，瞬间就将读者的思绪拉入了那个充满生命力的微观世界。内页纸张的质感上乘，印刷清晰锐利，即便是那些复杂的化学结构图和数据图表，也显得井井有条，阅读起来毫无视觉疲劳感。尤其是那些引用的经典文献和案例研究，标注得极为精准，看得出编辑和作者在细节打磨上的用心。不过，我个人认为，如果能在章节过渡页增加一些手绘的生态景观速写，或许能进一步增强阅读的沉浸感，让硬核的科学内容在视觉上更具亲和力。整体而言，这是一本从里到外都体现出专业水准和匠人精神的学术著作。

评分☆☆☆☆☆

评价二： 我是在一个国际土壤科学研讨会上偶然接触到这本书的摘要的，当时就被其中提出的新模型所吸引。它似乎并非仅仅停留在对传统反硝化过程的描述上，而是深入挖掘了极端气候条件下微生物群落动态如何重塑氮素循环的路径。书中的方法论部分尤为扎实，详细阐述了同位素示踪技术与高通量测序数据融合分析的创新之处，这对于我们实验室未来的研究方向具有极强的指导意义。我尤其欣赏作者敢于挑战现有范式的勇气，比如关于“潜在反硝化速率”测定标准的重新审视，这无疑会对未来制订区域性的环境管理标准提供关键的科学依据。虽然初读时，某些复杂的数学推导需要反复琢磨，但这恰恰说明了其内容的深度和前沿性，绝非泛泛而谈的科普读物。

评分☆☆☆☆☆

评价四： 坦白说，我购买这本书的初衷是希望找到一套详尽的、可操作性强的实验规程手册，用于指导我们团队在南亚次大陆进行野外采样和室内孵育实验。在这方面，这本书的表现可以说是中规中矩，提供的标准操作流程（SOP）清晰明了，对于仪器的校准和结果的初步筛选都有详尽的说明。然而，我期待看到更多关于极端湿度和高盐度环境下，特定几类厌氧菌株的纯培养技术细节，这部分内容在书中似乎被略微一带而过，转而集中在了宏基因组数据分析上。这使得它更偏向于理论和前沿分析，而非纯粹的“工具书”。对于初级研究人员来说，或许需要搭配一本更基础的实验指南来使用。

评分☆☆☆☆☆

评价五： 这本书的结构安排极具逻辑性，它似乎是按照一个“由表及里，由现象到机制”的清晰路径展开的。开篇宏观地界定了热带与亚热带土壤环境的共同挑战，接着迅速聚焦于特定气候因子（如季风降雨和季节性高温）如何作为驱动力影响氮素的去向。最让我赞赏的是，作者并未将反硝化视为单一的终点，而是系统地梳理了其与甲烷氧化、土壤呼吸等其他关键生物地球化学循环的相互耦合关系。这种系统论的视角，极大地拓宽了我们对土壤碳氮联系的理解边界。它不是一本孤立讨论某个过程的书，而是一张描绘复杂土壤生态系统动态平衡的精细地图。