生物地球化学 物质循环与土壤过程PDF电子书下载

导言 当代生物地球化学 1

一、生物地球化学的概念与研究内容 1

二、生物地球化学学科的创建 1

三、相关学科与当代生物地球化学的发展 2

四、土壤圈与生物地球化学过程 6

五、人类活动对生物地球化学过程的扰动 7

第一章 元素与地球圈层结构 14

第一节 元素与同位素 14

一、元素的起源 14

二、元素的丰度 15

三、营养元素 16

四、同位素及其在生物地球化学上的应用 17

第二节 岩石圈、大气圈与水圈 18

一、岩石圈 19

二、大气圈 21

三、水圈 21

第三节 生命起源与生物圈的形成 22

一、生命的起源 22

二、生命进化 24

三、生物与地球化学环境的改变 26

第二章 物质传输 30

第一节 生物地球化学储库与物质传输机制 30

一、元素的生物地球化学储库 30

二、元素的生物地球化学传输机制 30

三、物质循环的时空性 31

第二节 水循环与物质的水体传输 32

一、地球上的水循环 32

二、元素的水体传输 34

第三节 元素的大气传输 39

一、大气层的结构与化学组成 39

二、大气环流 41

三、大气中物质的来源与去向 42

第四节 物质的生物传输 43

一、植物-土壤系统的养分传输 43

二、元素的生物传输 44

第三章 物质循环中的化学过程 46

第一节 水溶液化学 46

一、气体在水中的溶解 46

二、水的酸碱平衡 47

三、水中的可溶性有机物及其化学反应 48

第二节 固-液相界面的化学过程 51

一、矿物风化 51

二、吸附与解吸附 54

三、化学沉淀与溶解 58

第三节 氧化与还原 61

一氧化还原反应在生物地球化学中的作用 61

二、环境中的氧化还原过程 63

三、环境中的氧化还原状况 67

第四章 元素循环的生物驱动作用 71

第一节 生物与元素循环 71

一、元素循环的生物学过程 71

二、生物的营养类型 74

三、生态系统中元素的循环与耦合 76

第二节 微生物与物质循环 85

一、微生物的多样性与分布 85

二、微生物的生态适应性 90

三、微生物之间的相互作用 96

第三节 植物-土壤互作与物质循环 99

一、植物对土壤化学环境的影响与物质循环 99

二、植物与土壤生物的相互作用 101

三、土壤食物网与物质循环 107

四、生物在土壤中的空间分布 109

五、土壤酶 111

第五章 碳循环 115

第一节 全球碳循环 115

一、碳的地球化学特征与循环 115

二、生态系统中的碳循环 117

三、现代全球碳循环 119

四、内陆水体与湿地的碳循环 123

五、海洋对碳的吸收 124

六、碳循环与其他循环的关系 125

第二节 农业生态系统的碳循环与土壤碳库 126

一、农业生态系统的碳循环 126

二、生物质的能源利用 130

三、农用土地的碳损失与农田土壤碳汇功能 133

第三节 植物-土壤系统的碳转化 139

一、土壤有机碳组分 140

二、植物-土壤系统中的碳投入 146

三、新鲜有机残体的分解 150

四、气候变化对植物-土壤碳循环的影响 161

第四节 土壤有机质存在形态与稳定性 164

一、木质素 165

二、土壤腐殖质 167

三、关于土壤有机质分子结构的新认识 172

四、土壤有机质中的微生物组分 173

五、土壤有机质与矿物质的结合 174

六、土壤腐殖质的内涵与有机质稳定机理 174

第六章 氮循环 181

第一节 全球与自然生态系统氮循环 181

一、氮的地球化学特征与形态转化 181

二、全球氮循环 182

三、自然生态系统氮循环 189

第二节 农业生态系统的氮素循环 201

一、农业生态系统的氮流向 201

二、作物-土壤系统与环境间氮交换 202

三、养殖业系统的氮循环 211

第三节 植物-土壤氮循环 215

一、植物-土壤系统氮循环 215

二、土壤有机和无机态氮之间的转化 216

三、土壤中铵态氮的去向 224

第四节 氮的氧化与还原过程 229

一、环境中氮的氧化与还原 229

二、氮的生物固定 230

三、硝化过程 237

四、生物反硝化过程 243

五、氧化态氮其他还原过程 246

六、土壤中氮的氧化还原与N2O释放 248

第七章 磷循环 254

第一节 磷的地球化学与全球磷循环 254

一、磷的地球化学 254

二、全球磷库与磷循环 255

三、陆地磷循环 256

四、海洋磷循环 258

第二节 农业生态系统磷循环 259

一、磷的矿产资源 259

二、农田土壤的磷肥投入 262

三、农业生态系统磷循环 263

四、有机废弃物中磷的循环 266

第三节 植物-土壤系统的磷循环 267

一、植物-土壤系统磷循环 267

二、土壤磷的吸附和解吸 275

三、土壤磷的化学沉淀和溶解 277

四、土壤磷的生物转化 280

五、影响土壤磷转化的土壤因素 282

六、土壤磷的流失 285

第八章 硫循环 288

第一节 全球硫循环 288

一、硫的地球化学特征 288

二、硫的生物地球化学储库与循环 289

三、自然界硫的转化 291

第二节 陆地生态系统中的硫 292

一、土壤中硫的含量与形态 292

二、陆地生态系统的硫平衡 295

第三节 硫的转化 297

一、有机硫的转化 297

二、无机硫的还原 300

三、无机硫的氧化 301

四、硫的吸附 304

第九章 钾、钠、钙和镁的循环 306

第一节 概述 306

一、钾、钠、钙、镁的基本化学性状 306

二、钾、钠、钙、镁的地球化学行为 307

第二节 钾循环 309

一、含钾矿物 309

二、土壤中钾的形态、转化与植物吸收 316

三、植物-土壤系统的钾循环 322

第三节 钙、镁循环 324

一、钙、镁矿物的风化 324

二、土壤中钙、镁的循环 326

三、植物-土壤系统的钙、镁循环 335

四、水体中的钙、镁循环 336

第十章 金属微量元素的循环 337

第一节 金属微量元素的地球化学特征 337

一、金属微量元素的基本化学性状 337

二、金属微量元素的地球化学行为 338

三、金属微量元素的传输 342

第二节 金属微量元素循环的一般过程 343

一、金属微量元素的形态 343

二、土壤中金属微量元素的来源 346

三、植物-土壤系统中金属微量元素的循环 346

四、水体中金属微量元素的循环 348

第三节 植物-土壤系统铁、锰循环 349

一、铁、锰的化学转化 349

二、铁、锰的土壤生物化学转化 354

第四节 植物-土壤系统铜、锌、镍循环 359

一、土壤中铜、锌、镍的来源 359

二、铜、锌、镍的化合物与植物有效性 360

三、铜、锌、镍的吸附和解吸附 361

四、铜的氧化还原 366

第五节 土壤金属微量元素有效化与移动性的影响因素 367

一、铁 367

二、锰 368

三、铜 369

四、锌 369

五、镍 370

第十一章 硼、钼、硅和硒的循环 372

第一节 硼和钼的循环 372

一、硼和钼的地球化学与循环 372

二、植物-土壤系统的硼、钼循环 374

三、植物-土壤系统硼和钼的来源与去向 378

第二节 硅循环 379

一、硅的地球化学性质与生物地球化学 379

二、硅在植物-土壤系统的循环 381

第三节 硒循环 385

一、硒的地球化学特征与循环 385

二、植物-土壤系统的硒循环 387

第十二章 污染物质的生物地球化学循环 393

第一节 重金属元素的生物地球化学循环 393

一、重金属元素与化学性状 393

二、环境中重金属元素的来源和去向 395

二、重金属元素在环境中的转化过程 399

四、重金属元素的生物地球化学循环 403

第二节 有机污染物的生物地球化学循环 405

一、有机污染物 405

二、环境中持久性有机污染物的化学行为与迁移 407

三、污染物的降解 407

四、有机污染物循环的一般模型 410

参考文献 411