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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DNA 102

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