第一章 全球碳（C）的生物地球化学循环和温室效应的发展 1
一、引言 1
二、地质碳（C）循环 1
三、生物碳（C）循环 2
四、有机质 13
五、土壤和沉积物中的碳汇、分布及周转 17
六、气候变化对全球碳循环的影响 20
七、碳（C）循环中的甲烷 22
八、120年间（1860—1980年），全球C源和C汇平衡账 26
九、土壤和土地利用变化对全球甲烷（CH4）平衡账的影响 29
十、产甲烷菌的研究进展 31
十一、展望 34
第二章 植物光合作用和呼吸作用在全球CO2平衡账中的战略意义 36
一、引言 36
二、光合作用对CO2的固定效率 36
三、光合作用和光合作用器（photosynthetic apparatus）的特性 37
四、光合作用对CO2的需求 38
五、C4-植物光合作用和水分利用率 51
六、土壤氮营养对光合作用的影响 63
七、呼吸作用在碳（C）平衡账中的意义 66
八、小结 69
第三章 全球有机质碳（C）循环及其平衡账 70
一、有机质的形成和分布 70
二、土壤中有机质的转化 71
三、土壤中不同有机质的元素组成 80
四、影响土壤有机质分解的因子 87
五、有机质的动力学和生物质的管理 100
六、作物残体对土壤有机质动力学的影响 109
七、小结 113
第四章 发展低碳农业 阻遏全球气候变暖 114
一、引言 114
二、温室气体对全球变暖潜势的影响 115
三、温室效应对农业和环境的影响 116
四、低碳农业指数及其应用 120
五、农业固碳（C）的战略意义 121
六、植物克生素及其在农业中的应用 121
第五章 土壤和生物质碳（C）生产 127
一、引言——土壤是万物之母 127
二、全球碳循环和生物质生产 128
三、生物质的结构化合物 130
四、微生物的细胞壁 137
五、植物可溶性物质、根系及其分泌物 138
六、土壤有机质的形成 139
七、土壤有机质的组分 142
八、土壤有机质的数量和分布 145
九、生态系统生物质生产的全球过程 147
第六章 土壤代谢与温室效应 151
一、引言 151
二、温室效应和全球变暖 151
三、温室气体（CO2、CH4、N2O和NH3）的大气化学特性和臭氧层的破坏 153
四、温室气体对全球变暖潜势的影响 160
五、温室效应对农业和环境的影响 161
六、温室气体的发射量 163
七、温室气体在陆地和大气之间的交换作用 164
八、CO2的起源和全球平衡账 165
九、不同湿地的碳平衡账 167
十、全球甲烷（CH4）的平衡账 169
十一、控制水稻田发射CH4的过程 170
十二、全球氧化亚氮（N2O）的平衡账 173
十三、氨（NH3）的全球平衡账 177
十四、硫化合物的全球平衡账 179
第七章 土壤生态系统与大气之间温室气体的交换通量 180
一、引言 180
二、二氧化碳（CO2） 181
三、甲烷（CH4） 189
四、一氧化碳（CO） 195
五、氧化亚氮（N2O） 197
六、温室气体（CO2、CH4和N2O）的测量方法 203
第八章 土壤发射的二氧化碳（CO2）及其调控 206
一、引言 206
二、光合作用是CO2转移的第一过程 208
三、土壤发射的CO2 209
四、二氧化碳可视为一种天然气体 210
五、土壤发射CO2的机制 211
六、影响土壤发射CO2的因子及其调控 211
七、土壤和大气之间CO2的转移过程 212
八、全球碳库（汇） 212
第九章 土壤发射的甲烷（CH4）及其全球平衡账 213
一、引言 213
二、甲烷是天然气体 214
三、大气中甲烷的源与汇 215
四、土壤是大气甲烷（CH4）汇 217
五、水田和湿地是甲烷的主源 218
六、甲烷生成过程 218
七、甲烷的发射量及其消耗 220
八、调节甲烷发射量的因子 222
九、水稻田的全球分布 222
十、水稻田的CH4通量 223
十一、食草动物产生的CH4 224
十二、生物质燃烧和填埋场的CH4发射量 224
十三、气候变暖促进了CH4的发射 224
第十章 土壤发射的氧化亚氮（N2O）及其全球平衡账 226
一、引言 226
二、全球氧化亚氮（N2O）的源和汇 227
三、氧化亚氮（N2O）可视为一种天然气体 228
四、土壤中N2O的形成机制 228
五、影响N2O发射的因子 229
六、土壤向大气转移N2O的调节过程 230
七、土壤发射N2O的数量 231
八、降低土壤发射N2O的战略 232
九、防止气态氮（N）损失的重要意义 234
十、防止氧化亚氮（N2O）释放的重要意义 234
第十一章 全球变暖和微生物活性 236
一、引言 236
二、微生物在温室气体产生和消耗过程中的作用 236
三、全球变暖对微生物活性的影响 237
四、大气CO2正效应和生物技术的应用 238
五、土壤酶在碳（C）循环过程中的生态意义 244
六、全球氧化亚氮（N2O）平衡账中的生物源 245
七、全球甲烷平衡账中的土壤源 248
第十二章 土壤微生物群落和碳（C）通量 251
一、引言 251
二、细胞水平上的碳流（通量） 252
三、碳代谢速率对土壤过程的影响 253
四、碳流：种群和群落 253
五、土壤水平的碳流（通量） 256
六、农业生态系统与其他生态系统的比较 261
七、土壤碳-微生物相互作用对农业生态系统的影响 262
八、结论 264
第十三章 土壤生态系统对二氧化碳（CO2）的吸收和缓冲作用 265
一、引言 265
二、CO2的起源与发生 265
三、光合作用对CO2的固定效率 267
四、增加大气中CO2浓度对光合作用的影响 268
五、光合作用对CO2浓度的适应性 269
六、Rubisco酶与光合作用效率 269
七、土壤中二氧化碳（CO2）的缓冲作用（Sequestration） 271
八、土地变换和恢复 274
第十四章 提高氮肥利用率，增加C汇，减少N2O发射量 275
一、引言 275
二、土壤脲酶活性和尿素的转化速率 276
三、不同来源脲酶的性质 277
四、土壤脲酶的稳定性及其提取 287
五、土壤脲酶活性的抑制作用 289
六、硝化抑制剂——氮肥增效的重要因子 297
七、结语 300
第十五章 发展无碳（C）能源生物氢（H2），减少CO2发射量 301
一、生物氢（H2）——永不枯竭的无碳（C）能源 301
二、产H2微生物 302
三、生物氢（H2）的生产 304
四、光合生物氢（H2）的生产 306
五、生物氢生产的相关因子 310
六、有关建议 311
七、微生物氢的生产和应用 312
八、不同微生物的产氢能力 313
九、结论 323
第十六章 生物氢（H2）生产技术的进步和展望 324
一、引言 324
二、生物氢（H2）的生产 324
三、有光条件下的产氢过程 325
四、黑暗条件下的产氢过程 326
五、生物氢技术未来展望 327
六、生物氢发生的动力学 328
第十七章 有光微生物的产H2容量和能力 336
一、固氮蓝细菌（Anabaena sp.）的产H2能力 336
二、柠檬酸细菌（Citrobacter intermedius）和巴氏芽孢梭菌（Clostridium pasteurianum）的产氢容量 339
三、葡萄糖脱氢酶和氢化酶的产氢能力 343
四、生物反应器（发酵罐）中固定细胞的产H2容量 347
第十八章 农业生态系统中的生物多样性及其环境效应 351
一、引言 351
二、生物多样性的定义 352
三、生物多样性的现状和数量 355
四、生物多样性的本质 355
五、生物多样性在农业中的生态效应 356
六、农业生态系统中的生物多样性 356
七、生物多样性展望 357
八、困难或限制因子 358
第十九章 渍水土壤及其生态效应 360
一、引言 360
二、水稻田的微生物区系 360
三、渍水土壤的生态环境 361
四、渍水土壤的好气呼吸作用 363
五、渍水土壤的厌气呼吸作用 363
六、渍水土壤的发酵作用 364
七、渍水土壤中杀虫剂的降解作用 366
八、渍水土壤中的水稻根际 367
九、水稻田中的蓝细菌及其重要作用 370
第二十章 活性氧对植物固定CO2（光合作用）的影响 382
一、引言 382
二、光的吸收和分配 382
三、光合作用系统Ⅱ产生的单体O2 385
四、电子转移和O2的光还原作用 385
五、光合作用和外叶绿体氧化代谢之间的相关性 389
六、植物对大气臭氧的反应 389
七、O3对植物影响的激素调控 394
第二十一章Rubisco与生物固碳效率 398
一、引言 398
二、Rubisco无效的原因 399
三、优化Rubisco的新技术 400
四、增加CO2浓度对植物固碳效益（经济）（carbon economy）的影响 403
五、Rubisco的光活化作用及其动力学参数（Km） 405
六、大气中CO2浓度增高对植物生长的影响 405
第二十二章 生物冰核在防治大气污染中的重要作用 408
一、引言 408
二、植物的耐冻性 409
三、植物的抗冻性 409
四、植物的冻害 409
五、植物和真菌的冰核作用活性 411
六、冻害的防治 411
七、生物冰核（biological ice nucleators）的生产工艺和应用技术 411
八、小结 414
第二十三章 土壤酶的农业和生态意义——土壤碳的吸收和缓冲作用（carbon sequestration） 416
一、引言 416
二、土壤酶在有机质分解和营养循环过程中的作用 416
三、有机碳和营养有效性对微生物酶活性的影响 418
四、土壤酶活性与土壤有机质的数量和质量的关系 418
五、土壤酶在土壤碳吸收缓冲作用中的农业意义和生态意义 420
六、土壤中降解木质素纤维酶 423
七、土壤微生物的木质素纤维素分解酶系统 425
八、不同生态系统中的木质素纤维素酶 425
九、影响土壤中木质素纤维素降解的因子 426
十、森林土壤中真菌氧化还原酶和腐殖化作用 426
十一、土壤酚氧化酶催化腐殖酸的异质合成过程 427
十二、可溶性前体合成的腐殖物质 430
十三、结论 435
第二十四章 土壤发射CO2（呼吸作用）的测量方法 436
一、引言 436
二、检测、仪器设备和一般原理 438
三、田间方法 440
四、实验室方法 449
第二十五章 土壤空气的组成及其分析方法 458
一、引言 458
二、土壤气体的采样方法 460
三、土壤空气主要成分的测定 461
四、土壤空气次要成分的测定 465
第二十六章 利用蓝绿藻（现称蓝细菌）生产生物纳米核（Bio-Nanoparticles）和大量吸收温室气体（CO2） 471
一、引言 471
二、生物纳米核原料生产的生态友好方法（Eco-friendly methods for theproduction of Nanomaterials） 471
三、生物纳米工厂（Bio-Nanofoctories）——蓝细菌 473
四、形成生物纳米核（Bio-Nanoparticles）是蓝细菌对重金属毒害的重要防卫机制 474
五、生物纳米核对蓝细菌生物质生物化学变化的影响 475
六、蓝绿藻[Blue green algae.现称蓝细菌（cyanobacteria）]可大量吸收工业排放的CO2以降低温室气体含量 477
附录Ⅰ 美国科学院院士发表的气候问题公开信《气候变化与科学整合性》 478
附录Ⅱ 名词解释 480
附录Ⅲ 国际制单位换算 482
附录Ⅳ 土壤酶在形成有机碳库（腐殖质）中的作用 484
参考文献 487