译序 李庆逵 1
第一章 土壤中氮的起源和分布 F.J.STEVENSON 1
1.1 引言 1
1.2 N的循环 1
1.2.1 N的地球化学 3
1.2.2 进化的特点 5
1.3 N加入土壤的途径 8
1.3.1 大气降水中的氮 9
1.3.2 生物固氮作用 9
总序 15
序 16
1.4 土壤氮的损失 16
1.4.1 NH3的挥发作用 16
1.4.2 细菌的反硝化作用 17
1.4.3 淋溶 18
1.4.4 NO？的化学反应 18
1.5.1 土壤发育期间(时间因子)氮的积累作用 19
1.5 影响土壤中N含量的因子 19
1.5.2 气候的影响 21
1.5.4 母质 23
1.5.3 植被 23
1.5.5 地形 23
1.5.6 耕作的影响 24
1.6 摘要 27
前言 27
美国制和公制单位换算系数 28
第二章 土壤中的无机态氮 J.L.YOUNG R.W.ALDAG 29
2.1 引言 29
2.2 矿物固定的NH？-N 29
2.2.1 通用术语 30
2.2.2 起源 30
2.2.3 测定方法 31
2.2.4 土壤剖面中的含量和分布 33
2.2.5 C/N比率的影响 38
2.2.6 稳定性、转化、波动以及移动 39
2.3 交换性和水溶性形态 40
2.3.1 测定的方法 40
2.3.2 数量和分布 41
2.4 土壤氮气 43
2.4.1 测定的方法 43
2.4.2 含量和分布 44
第三章 土壤的有机态氮 F.J.STEVENSON 45
3.1 引言 45
3.2 土壤N的分级 45
3.2.1 矿质土壤中有机态N的分布 47
3.2.2 有机土和水渍物中N形态的分布 53
3.2.3 腐殖酸和富啡酸 55
3.2.4 新固持N的分布和稳定作用 58
3.2.5 N同位素丰度的自然变化 60
3.3 氨基酸 62
3.3.1 提取和定量测定 62
3.3.2 氨基酸的鉴别 63
3.3.3 在土壤中的分布方式 64
3.3.4 影响氨基酸分布的因子 67
3.3.5 腐殖酸和富啡酸中的氨基酸 68
3.3.6 氨基酸的立体化学 68
3.3.7 游离氨基酸 69
3.3.8 土壤中氨基酸的状态 70
3.4 氨基糖 71
3.4.1 提取和定量测定 72
3.4.2 氨基糖的分离 73
3.5 其它N化合物 75
3.5.1 核酸及其衍生物 75
3.5.2 叶绿素和叶绿素的降解产物 76
3.5.3 磷脂 77
3.5.4 胺，维生素和其它化合物 78
3.5.5 农药和农药的降解产物 80
3.6 土壤有机N的稳定性 80
3.7 摘要 81
第四章 土壤中铵和氨的吸持与固定 HANS NOMMIK和KAAREI VAHTRAS 82
4.1 引言 82
4.2 土壤和粘土矿物中NH？的交换性结合 82
4.2.1 阳离子的吸附和交换 82
4.2.2 阳离子交换反应 84
4.3 土壤和粘土矿物中NH？的非交换性结合(固定) 85
4.3.1 NH+固定的机制 85
4.3.2 研究NH？固定所使用的方法 87
4.3.3 影响NH？固定速率和强度的因子 89
4.3.4 通过不同的提取和蒸馏方法使土壤和矿物中固定的NH？释放 94
4.3.5 固定的NH？对土壤微生物的有效性 96
4.3.6 固定的NH？对高等植物的有效性 100
4.4 土壤有机质中NH3的吸持和固定 103
4.4.1 一般性评论 103
4.4.2 NH3的物理吸着作用 105
4.4.3 NH3的化学吸着作用 106
4.4.4 土壤有机质中NH3的固定作用 106
第五章 氨化作用的生物化学 J.N.LADD和R.B.JACKSON 114
5.1 引言 114
5.2 蛋白质，肽，酰胺，脒以及氨基酸 115
5.2.1 蛋白酶和肽酶 115
5.2.2 土壤中的蛋白酶和肽酶 118
5.2.3 酰氨基水解酶和脒基水解酶 124
5.2.4 氨基酸脱氢酶和氧化酶 125
5.3 氨基多糖和氨基糖 126
5.3.1 起源和水解 127
5.3.2 土壤中氨基多糖的稳定性 128
5.3.3 土壤中氨基多糖的水解 128
5.3.4 由氨基糖产生氨 129
5.4 核酸，核苷酸，核苷，嘌呤以及嘧啶 130
5.4.1 核酸 130
5.4.2 核苷酸和核苷 132
5.4.3 土壤中的核酸酶，核苷酸酶和核苷酶 132
5.4.4 核苷酸和核苷的脱氨基作用 133
5.4.5 嘌呤的分解代谢 133
5.4.6 嘧啶的降解作用 137
5.5 尿素 139
5.4.7 土壤中嘌呤和嘧啶的降解作用 139
5.5.1 脲酶 140
5.5.2 土壤脲酶 141
5.6 其它化合物 149
第六章 土壤氮的矿化作用和固持作用 S.L.JANSSON和J.PERSSON 151
6.1 背景 151
6.1.1 矿化作用和固持作用的过程 151
6.1.2 与大自然N循环的关系 152
6.1.3 自然界N的大循环可分成三个亚循环(子循环) 152
6.2.1 净效应测定的不足之处 154
6.2.2 测定总效应的可能性 示踪技术的使用 154
6.1.5 矿化作用-固持作用的相互转化(MIT) 154
6.2 MIT的特性与功能 154
6.1.4 N亚循环中的竞争作用 154
6.2.3 MIT引起的混淆 155
6.2.4 激发效应及其有关现象 156
6.2.5 肥料N和MIT 156
6.2.6 N肥的评价 158
6.2.7 MIT和硝化作用 158
6.2.8 固N2作用和反硝化作用对MIT的重要影响 159
6.2.9 MIT与植物的相互作用 159
6.2.10 土壤的物理和化学因子的影响 159
6.2.12 C/N比率：C和N的相互依赖关系 160
6.2.11 能量-养分的相互关系 160
6.2.13 土壤有机质相的概念 161
6.2.14 腐殖质的形成和腐解：一种动态现象 161
6.2.15 平衡概念在相的测定过程中的应用 162
6.2.16 “A”及其相关值 162
6.2.17 三维相分离的探索 163
6.3 问题和展望 163
6.3.1 研究土壤有机质的一条新途径 164
6.3.2 有关无机相的问题 165
6.3.3 模拟模型的建立 165
6.3.4 示踪技术未来的作用 166
7.2 土壤中的硝化作用过程 167
7.1 引言 167
第七章 土壤中的硝化作用 EDWIN L.SCHMIDT 167
7.2.1 调节土壤中硝化作用的因子 168
7.2.2 基质和产物 170
7.2.3 与其它N循环过程的相互作用 171
7.2.4 研究土壤硝化作用的方法 172
7.3 硝化作用的微生物学基础 172
7.3.1 异养生物的硝化作用 173
7.3.2 甲烷氧化细菌 173
7.3.3 自养硝化细菌 174
7.4 土壤中的铵氧化细菌 175
7.4.1 铵氧化作用的生物化学 176
7.4.2 碳代谢作用 178
7.4.3 土壤中的硝化菌属 178
7.5.1 NO？氧化作用的生物化学 179
7.5 土壤中的亚硝酸氧化细菌 179
7.5.2 碳代谢作用 180
7.6 土壤硝化细菌种群的研究 180
7.6.1 分离 181
7.6.2 最大可能数量(MPN)计数 181
7.6.3 荧光抗体(FA)技术 182
7.6.4 短期的硝化作用活性测定 182
7.7 土壤中硝化群落的调节 183
7.7.1 天然存在的抑制剂 183
7.7.2 加入土壤中的农药的抑制作用 184
7.7.3 硝化作用专性抑制剂 185
7.8.1 生长速率 186
7.8 土壤中硝化细菌的生长 186
7.8.2 产量 188
7.8.3 活性 189
7.9 总结性评论 190
第八章 生物反硝化作用 M.K.FIRESTONE 191
8.1 引言 191
8.2 生物化学和微生物学基础 191
8.2.1 定义和途径 191
8.2.2 有关的微生物 193
8.2.3 细胞控制 195
8.2.4 特异还原酶的特性 199
8.2.5 反硝化作用过程中能量的保存 204
8.3 土壤中的反硝化作用 205
8.3.1 碳的供应 205
8.3.2 氧的控制 208
8.3.3 硝酸盐的供应 211
8.3.4 温度的影响 212
8.3.5 pH的影响 213
8.4 结语 214
第九章 除反硝化作用以外的氮素损失途径 DARRELL W.NELSON 215
9.1 引言 215
9.2 土壤中氨的损失 215
9.2.1 土壤施用铵态肥料后氨的挥发作用 216
9.2.2 施用液态氨后土壤中氨的损失 224
9.3 土壤通过亚硝酸反应造成的气态氮的损失 225
9.3.1 土壤中的亚硝酸盐-亚硝酸的平衡 227
9.3.2 影响土壤中亚硝酸盐不稳定性的因子 227
9.3.3 土壤中亚硝酸盐反应的气态产物 228
9.3.4 亚硝态N气体从土壤中损失的机制 229
9.3.5 亚硝酸盐反应在土壤氮素损失中的重要性 236
9.4 土壤通过硝酸盐反应和羟胺反应造成的气态氮损失 237
9.5 最大限度降低氮素损失的管理技术 238
第十章 生物固氮作用 U.D.HAVELKA，M.G.BOYLE和R.W.F. HARDY 239
10.1 总论 239
10.1.1 固氮作用的程度 239
10.1.2 固氮酶 240
10.1.3 固氮酶的反应 240
10.1.4 固氮酶的调节 240
10.2 固氮作用的微生物学 242
10.2.1 引言 242
10.2.2 自生固氮生物 243
10.2.3 共生固氮生物 247
10.3.1 引言 253
10.3.2 结瘤过程 253
10.3.3 固N2作用中的能量关系 256
10.3.4 固N2作用的测定方法 265
10.3.5 根瘤菌的分类 271
10.3.6 豆科植物与根瘤菌的相互作用 272
10.3.7 种子接种技术 273
10.3.8 接种剂的应用 274
10.4 未来的应用 276
第十一章 土壤中氮的移动过程 D.R.NIELSEN和J.W.BIGGAR，P.J.WIERENGA 277
11.1 引言 277
11.2 环境决定因素的分析 278
11.2.1 土壤水的移动 278
11.2.2 土壤溶质的移动 279
11.3 随机分析 283
12.1 引言 292
12.2 影响氮行为的淹水土壤的特性 292
第十二章 淹水土壤中氮的转化作用 W.H.PATRICK，JR. 292
12.3 淹水土壤中氮的转化作用 294
12.3.1 矿化作用和固持作用 294
12.3.2 硝化作用-反硝化作用 295
12.3.3 固氮作用 298
12.3.4 氨的挥发作用 300
12.4 淹水土壤中减少氮损失的管理方法 301
13.2 不同形态氮的测定 302
13.1 引言 302
13.2.1 全氮 302
第十三章 土壤氮素转化的研究方法的进展 J.M.BREMNER R.D. HAUCK 302
13.2.2 无机态氮 304
13.2.3 有机态氮 306
13.2.4 气态氮 307
13.3 示踪技术 310
13.3.1 稳定性N技术 310
13.3.2 13N技术 313
13.3.3 自然15N丰度变化的使用 313
13.4.1 固氮酶活性 315
13.4.2 脲酶的活性 315
13.4 土壤氮转化作用过程中有关酶活性的测定方法 315
13.4.3 其它酶 316
13.5 生物固氮的研究方法 316
13.6 反硝化作用的研究方法 318
14.2 与N收支有关的N循环 320
14.1 引言 320
14.2.1 N循环图解 320
第十四章 土壤氮收支 J.O.LEGG和J.J.MEISINGER 320
14.2.2 土壤N平衡概念 321
14.3.1 土壤中固有的有机N 322
14.3.2 通过作物和动物废料加入的N 322
14.3 土壤-植物系统中的N源 322
14.3.3 通过降水和灌溉水加入的N 323
14.3.4 从大气吸附的N 324
14.3.5 生物固N2作用 324
14.3.6 商品肥料 325
14.4.1 被作物和家畜取走 326
14.4 土壤-植物系统中氮的损失 326
14.4.2 侵蚀和径流 326
14.3.7 杂项 326
14.4.3 淋溶损失 328
14.4.4 反硝化作用和其它气态损失 330
14.5 土壤-植物系统中氮收支的近期研究 332
14.5.1 标记N在N收支研究中的应用 332
14.4.5 铵的固定作用 332
14.5.2 N平衡的方法论 333
14.5.3 N平衡研究中的问题 334
14.5.4 N平衡的研究 335
14.5.5 小结 350
14.6.1 概况 351
14.6.2 N收支在环境问题上的应用 351
14.6 N平衡在土壤和作物问题上的应用 351
14.6.3 小结 356
14.7 小结与结论 357
15.1 引言 359
15.2 植物对N的利用 359
第十五章 作物对氮的需要、利用和氮肥的施用 R.A.OLSON和L.T.KURTZ 359
15.2.1 N在植物生长中的功能 360
15.2.2 N的吸收、输导和贮存 361
15.2.3 植物中N的生物化学途径 365
15.3 作物生产中的氮 367
15.3.1 作物的N水平及其与N的缺乏、充足和过量的关系 367
15.2.4 生物化学途径的遗传效应 367
15.3.2 各种作物中的N含量及其在体内的分布 369
15.3.3 N肥对作物品质的影响 373
15.3.4 施用N肥对作物利用其它养分的影响 376
15.3.5 N肥的有效使用 377
15.4 气候和耕作制度对施用N肥的影响 381
15.4.1 气候和N肥的施用 381
15.4.2 氮的载体和耕作制度 382
15.5 未来氮肥的施用 383
16.1 引言 384
16.2 粮食和纤维生产对N的需求 384
第十六章 氮的最大效益和最小污染的管理措施 DENNIS R.KEENEY 384
16.3 N对健康和环境的不良影响 385
16.3.1 氮和人类健康 385
16.3.2 动物的健康 386
16.3.3 环境的不良影响 386
16.3.4 展望 388
16.4 人为固定N的发展趋势 389
16.4.1 世界范围 389
16.4.2 美国 390
16.5.1 点污染源 391
16.5.2 非点污染源 391
16.5 N的污染源 391
16.6 农业中N污染的一些实例 392
16.6.1 美国玉米带 392
16.6.2 灌溉农业 393
16.6.3 家畜的饲养方法 397
16.6.4 草地 398
16.6.5 热带农业 399
16.7 影响作物产量和N使用的因子 400
16.8 农田N污染的控制 401
16.8.1 最优的农业管理措施 402
16.8.2 改进营养系统的管理 404
16.8.3 限制肥料使用量 409
16.8.4 农业中的基本变化 409
16.9 摘要 411
第十七章 土壤氮有效性的评价 GEORGE STANFORD 412
17.1 引言 412
17.2 土壤中残留矿质氮的估计 413
17.3 测定土壤有机氮矿化作用的培养法 417
17.3.1 短期培养法 417
17.3.2 土壤氮的矿化潜势 420
17.4 土壤有机氮有效性的化学指标 421
17.4.1 强烈萃取法 421
17.4.2 中等强度萃取法 423
17.4.3 较和缓的萃取法 425
17.5 土壤氮有效性的化学和生物学鉴定结果的解释 428
17.5.1 在控制条件下 428
17.5.2 在田间条件下 429
18.1 引言 435
18.2 土壤的变异性 435
第十八章 农药对土壤中氮素转化的影响 C.A.I.GORING和D.A.LASKOWSKI 435
18.3 农药的行为 436
18.4 农药对N转化作用的影响 437
18.4.1 矿化作用/固持作用 440
18.4.2 硝化作用 440
18.4.3 反硝化作用 447
18.4.4 共生固N2作用 447
18.4.5 非共生的固N2作用 453
18.5 农学的意义 453
18.6 环境和管理的意义 455
19.1 引言 456
19.2 计算机和模拟模型 456
第十九章 土壤氮循环的模拟模型 KENNETH K.TANJI 456
19.2.1 计算机及其程序设计 457
19.2.2 系统模拟模型的建立和应用 458
19.3 有代表性的N模型 459
19.3.1 氮素动态模拟模型的论述 459
19.3.2 精选的土壤模拟模型的评价 464
19.4 技术上的和方法论的评论 488
19.4.1 一般性的评论 488
19.4.2 专门性的评论 489
第二十章 控制氮肥施用的经济意义 EARL R.SWANSON 491
20.1 引言 491
20.2 可供选择的控制方法 492
20.3 经济网络 492
20.4 每公顷N肥施用量的限制 494
20.4.1 国家水平的分析 494
20.4.2 区域水平的分析 495
20.4.3 州水平的分析 496
20.5 淋溶液或排出水中NO？-N浓度的限制 496
20.6 通过水的处理而降低NO？-N含量 497
20.7 农场水平上的N平衡限制方法 497
20.8 对N肥进行征税 498
20.9 排出水的管理 499
20.10 建立限额优惠使用N肥的市场 499
20.11 开办咨询项目 501
20.12 小结与结语 501
21.2 农业废弃物 503
21.1 引言 503
21.2.1 作物残体 503
第二十一章 农家土杂肥、食品加工和城市废弃物在农田利用中的氮素再循环 J.H.SMITH J.R.PETERSON 503
21.2.2 动物粪便 507
21.3 食品加工过程产生的废弃物 514
21.3.1 食品加工过程产生的废弃物的性质与成分 514
21.3.2 灌溉农田 518
21.3.3 土壤对氮的载荷与利用 519
21.3.4 硝化作用与反硝化作用 520
21.3.5 污染潜势 520
21.4 城市废弃物 521
21.4.1 污流 521
21.4.2 污泥 523
10.3 固N2作用的生理学和农学--豆科植物与根瘤菌的共生作用 523
21.5 小结 529
第二十二章 氮转化作用的能量学 R.F.HARRIS 530
22.1 引言 530
22.2 环境中氮转化作用的生物能量学原理 531
22.2.1 非平衡热力学和反应动力学 531
22.2.2 生态的讨论 536
22.3 基团转移能量学的计算和解释 538
22.3.1 通用方程式 538
22.3.2 质子转移的能量学 539
22.3.3 电子转移的能量学 540
22.4 氮转化作用途径的能量学 559
22.4.1 同化途径 559
22.4.2 异化途径 560
22.5 二氮(分子氮)还原固定作用的效率 565
22.4.3 氰氢酸的代谢 565
22.6 附录 567
22.6.1 N热力学特性的特定值 567
第二十三章 氮的迁移和物质平衡 R.D.HAUCK和K.K.TANJI 579
23.1 引言 579
23.2 N的转化作用和迁移 580
23.2.1 概况 580
23.2.2 N的输入、输出和迁移 580
23.3 N量平衡及模型 587
23.3.1 氮量平衡模型 587
23.3.2 小范围的模型和N平衡 588
23.3.3 区域性模型和N平衡 591
23.3.4 全球性模型和N平衡 597
23.4 展望 600