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第1章 土壤微生物量1

1.1 土壤微生物量概述1

1.1.1 土壤微生物量的概念1

1.1.2 土壤微生物量碳及其影响因素2

1.1.3 土壤微生物量氮及其影响因素9

1.1.4 土壤微生物量磷、硫及其影响因素10

1.1.5 土壤微生物量碳、氮、磷、硫之间的关系12

1.2 土壤微生物量的研究方法13

1.2.1 生理学方法14

1.2.2 生物化学方法19

1.3 土壤微生物量的周转及其意义23

1.3.1 土壤微生物量周转的研究方法24

1.3.2 土壤微生物量碳、氮、磷的周转及其意义27

1.3.3 土壤微生物量与土壤质量33

1.3.4 土壤微生物量与土壤污染35

参考文献37

第2章 土壤酶46

2.1 土壤酶学概况46

2.1.1 土壤酶学的发展简史46

2.1.2 土壤酶学的研究内容47

2.2 土壤中的酶47

2.2.1 土壤酶的来源47

2.2.2 土壤酶的种类48

2.2.3 土壤酶的存在状态与活性51

2.2.4 土壤酶促动力学51

2.2.5 土壤酶的激活与抑制53

2.3 影响土壤酶活性的因素59

2.3.1 时空变化59

2.3.2 土壤组分和性质63

2.3.3 农业管理69

2.3.4 环境污染物质72

2.4 土壤酶与土壤质量76

2.4.1 土壤酶与污染物净化76

2.4.2 土壤酶与全球变化80

2.4.3 土壤酶与土壤肥力82

2.5 土壤酶的研究方法83

2.5.1 样品采集与贮存84

2.5.2 土壤灭菌84

2.5.3 底物选择与酶促反应条件85

2.5.4 土壤酶活性的测定方法86

2.5.5 代表性土壤酶——磷酸酶活性的测定91

参考文献93

第3章 土壤中的DNA102

3.1 土壤中胞外DNA的来源、含量及其环境意义103

3.1.1 土壤中胞外DNA的来源103

3.1.2 土壤中胞外DNA的含量104

3.1.3 土壤中胞外DNA的环境意义105

3.2 土壤组分与DNA的相互作用106

3.2.1 作用机制106

3.2.2 影响DNA在土壤颗粒表面吸附的因素107

3.3 土壤中DNA的降解和稳定性115

3.3.1 土壤中DNA的降解115

3.3.2 固定态DNA抗核酸酶的降解机制116

3.4 土壤中DNA的自然遗传转化120

3.4.1 转化条件和过程120

3.4.2 土壤中细菌自然转化的影响因素123

3.4.3 细胞间发生的自然遗传转化125

3.5 土壤中DNA的提取126

3.5.1 土壤中DNA的提取方法126

3.5.2 土壤中DNA的提取步骤127

3.5.3 固定态DNA的PCR扩增129

参考文献130

第4章 土壤碳的生物化学139

4.1 土壤有机碳的组分及其特性139

4.1.1 土壤有机碳的化学分组139

4.1.2 土壤有机碳的物理分组147

4.1.3 土壤有机碳的生物分组152

4.2 土壤有机碳的矿化与腐殖质化过程155

4.2.1 土壤有机碳的矿化过程155

4.2.2 土壤有机碳的腐殖质化过程160

4.2.3 土壤有机碳转化的环境效应164

4.3 土壤无机碳及其转化过程167

4.3.1 土壤碳酸盐的来源与形态167

4.3.2 土壤碳酸盐的转化过程及其影响因素168

4.4 土壤有机碳的研究方法176

4.4.1 同位素分析技术177

4.4.2 光谱分析技术180

4.4.3 核磁共振波谱分析184

4.4.4 质谱分析技术185

4.4.5 分子空间模拟技术185

参考文献189

第5章 土壤氮的生物化学198

5.1 生物固氮198

5.1.1 土壤微生物固氮的过程198

5.1.2 固氮作用的类型200

5.1.3 固氮作用的环境条件201

5.1.4 生物固氮的规模202

5.1.5 生物固氮的研究方法204

5.2 土壤有机氮的氨化206

5.2.1 土壤中有机氮的形态206

5.2.2 土壤有机氮的分解214

5.2.3 土壤有机氮分解的影响因素219

5.2.4 土壤有机氮氨化的研究方法221

5.3 硝化作用222

5.3.1 硝化作用的生物化学反应过程222

5.3.2 硝化作用的生物类群226

5.3.3 酸性土壤中的硝化作用231

5.3.4 硝化作用的抑制232

5.4 反硝化作用235

5.4.1 反硝化作用的生物化学反应过程235

5.4.2 反硝化作用的生物类群246

5.4.3 反硝化作用的影响因素249

5.4.4 土壤反硝化作用的测定251

5.5 无机氮的微生物固持251

5.5.1 微生物固持的概念与意义251

5.5.2 铵的生物固持252

5.5.3 硝酸盐的生物固持253

5.5.4 C/N比值与无机氮微生物的固持作用254

5.5.5 土壤无机氮微生物固持的意义254

5.5.6 微生物氮固持作用的研究方法255

参考文献256

第6章 土壤磷和硫的生物化学260

6.1 土壤磷的生物化学260

6.1.1 磷对环境质量的影响261

6.1.2 土壤磷循环262

6.1.3 土壤磷的形态及性质263

6.1.4 土壤磷的转化及其影响因素274

6.2 土壤硫的生物化学283

6.2.1 土壤硫循环283

6.2.2 土壤中硫的形态及其有效性284

6.2.3 土壤硫的转化288

参考文献294

第7章 土壤异源有机污染物的转化298

7.1 土壤中异源有机污染物的吸附行为299

7.1.1 土壤中异源有机污染物的吸附理论和模型299

7.1.2 土壤活性组分与异源有机污染物的相互作用306

7.1.3 影响土壤中异源有机污染物吸附的因素311

7.2 土壤中异源有机污染物的形态及转化313

7.2.1 土壤中异源有机污染物的存在形态313

7.2.2 土壤中异源有机污染物的结合残留313

7.2.3 土壤腐殖质对异源有机污染物结合残留中的贡献316

7.3 土壤中异源有机污染物的降解321

7.3.1 土壤中异源有机污染物的降解模型321

7.3.2 土壤中异源有机污染物的微生物降解322

7.3.3 土壤-植物-微生物交互效应诱发的根际降解326

7.4 土壤异源有机污染生物修复理论与技术331

7.4.1 异位生物修复332

7.4.2 原位生物修复332

7.4.3 植物修复333

参考文献335

第8章 土壤金属与类金属的生物化学347

8.1 土壤铁的生物化学348

8.1.1 铁的形态与生物转化348

8.1.2 微生物对二价铁的氧化349

8.1.3 铁氧化还原细菌与转化机理350

8.1.4 土壤铁生物化学转化的环境意义354

8.2 土壤锰的生物化学355

8.2.1 锰氧化物的结构与生物转化355

8.2.2 锰氧化细菌的类型357

8.2.3 锰氧化物生物形成的机制358

8.2.4 锰氧化物生物形成的影响因素360

8.2.5 生物氧化锰的环境意义361

8.3 土壤铬的生物化学363

8.3.1 铬的形态与生物毒性363

8.3.2 六价铬的生物还原365

8.3.3 六价铬的生物修复367

8.4 土壤汞的生物化学368

8.4.1 汞的形态与生物毒性368

8.4.2 二价汞的还原370

8.4.3 汞的甲基化370

8.4.4 汞的生物修复372

8.5 土壤硒的生物化学373

8.5.1 硒的形态与生物有效性373

8.5.2 六价硒的还原375

8.5.3 硒的甲基化377

8.6 土壤砷的生物化学378

8.6.1 砷的形态与生物毒性378

8.6.2 铁氧化物对砷形态的影响380

8.6.3 五价砷的还原381

8.6.4 三价砷的氧化383

8.6.5 砷的甲基化过程383

8.7 土壤铅、铜、镉、锌的生物化学385

8.7.1 形态与生物毒性385

8.7.2 微生物对重金属离子的生物吸附386

8.7.3 微生物对重金属离子的生物转化387

8.7.4 微生物对重金属离子的溶解和淋滤387

8.7.5 固定化微生物技术处理重金属388

参考文献389

第9章 根际土壤生物化学395

9.1 根际环境及其特异性395

9.1.1 根际土壤的特异性397

9.1.2 根际微生物的特异性400

9.2 根际沉积与根系分泌物403

9.2.1 根际沉积403

9.2.2 根系分泌物405

9.3 菌根与菌根际409

9.3.1 菌根的概念409

9.3.2 菌根际410

9.4 环境胁迫与根际土壤生物化学效应411

9.4.1 养分胁迫412

9.4.2 污染胁迫413

9.5 新技术在根际土壤生物化学研究中的应用422

9.5.1 根际土壤的原位采集422

9.5.2 根系分泌物的原位收集、分离与鉴定426

参考文献430

索引442