稻田生态系统不仅支撑了全球一半以上人口的粮食供应，还为我们人类提供了多样的生态服务。在继承本研究组《中国稻田生态系统》等成果的基础上，本书重点阐述了稻田生态系统中的重要组分 —周丛生物及其养分的调控，是作者多年研究成果的总结，主要内容包括稻田周丛生物的研究方法、稻田周丛生物群落时空分布特征、稻田周丛生物对氮磷转化的调控功能、调控周丛生物促进养分高效利用与农业面源污染减排等。本书有助于读者全面认识稻田周丛生物及其对养分的调控功能与效应，可为稻田养分管理和农业面源污染防控提供思路及对策。
样章试读
目录
- 目录
序
前言
第一章 稻田生态系统与周丛生物 1
第一节 稻田生态系统的概念与特点、分布分区 1
一、稻田生态系统的概念 1
二、稻田生态系统的特点 1
三、稻作的地理分布 3
四、稻作的区域划分 6
第二节 周丛生物 7
一、周丛生物的定义 7
二、周丛生物的组成 8
三、周丛生物的结构 11
第三节 周丛生物生长的影响因素 13
一、非生物因素 13
二、生物因素 15
第四节 稻田周丛生物的功能概述 15
一、指示功能 15
二、修复功能 16
三、调控作用 20
四、反应器功能 21
第五节 稻田周丛生物的生态环境风险 22
一、周丛生物过量生长 22
二、砷的释放 22
三、甲基汞积累 23
第六节 稻田周丛生物研究展望 23
一、未知的功能与应用 23
二、作用机制 24
三、利用与生态风险的平衡 25
参考文献 25
第二章 稻田周丛生物的研究方法 37
第一节 定位与模拟试验研究 37
第二节 周丛生物的采集、处理与储存 38
一、周丛生物的采集 38
二、周丛生物样品的处理与储存 39
第三节 周丛生物总氮的测定方法 40
一、方法选择的依据 40
二、分析原理 40
三、仪器及设备 41
四、试剂 41
五、操作步骤 41
第四节 周丛生物总磷的测定方法 42
一、方法选择的依据 42
二、方法的原理 42
三、主要仪器 42
四、试剂 42
五、操作步骤 43
六、结果计算 43
第五节 周丛生物生物量的测定方法 44
一、概述 44
二、直接测量周丛生物生物量 44
三、间接测量周丛生物生物量 45
第六节 周丛生物存在条件下稻田CH4、N2O和CO2排放通量的测定方法 49
一、概述 49
二、测定原理 49
三、样品采集 49
四、样品测定 50
五、通量计算 50
第七节 周丛生物微生物群落组成、结构测定方法 51
一、微生物平板培养法 51
二、Biolog微平板分析法 52
三、磷脂脂肪酸法 53
四、分子生物学技术法 54
第八节 稻田周丛生物非生物相测定方法 54
一、阳离子交换量 54
二、总抗氧化能力 55
三、胞外聚合物 55
四、周丛生物胞外聚合物中蛋白质的测定方法 55
五、周丛生物胞外聚合物中多糖的测定方法 56
第九节 现代生物表征技术在周丛生物中的应用 56
一、概述 56
二、扫描电子显微镜 57
三、傅里叶变换红外光谱 60
四、拉曼光谱 62
五、激光扫描共聚焦显微镜 64
六、质谱成像 66
参考文献 67
第三章 稻田周丛生物群落时空分布特征 71
第一节 周丛生物的空间分布与群落特征 71
一、周丛生物的群落功能多样性 72
二、周丛生物的过氧化氢酶、硝酸还原酶和ATP酶的活性情况 75
三、周丛生物胞外聚合物（EPS）的组成 78
四、周丛生物的矿物质组成 78
五、周丛生物的群落组成 81
第二节 不同水稻生长期周丛生物特征 83
一、不同水稻生长期周丛生物生物量变化及影响因素 84
二、周丛生物的群落功能多样性 86
三、周丛生物中过氧化氢酶、硝酸还原酶和ATP酶的活性情况 87
四、周丛生物胞外聚合物（EPS）的组成 88
五、周丛生物的矿物质组成 88
六、周丛生物的群落组成 89
参考文献 91
第四章 稻田周丛生物对氮转化的调控功能 92
第一节 稻田周丛生物对氮的富集能力及影响因素 93
一、稻田周丛生物氮富集量及其与土壤总有机碳含量的关系 93
二、不同土壤总有机碳含量条件下周丛生物群落特征及氮素富集研究 95
三、溶解性有机碳对周丛生物氮富集的生态效应 96
第二节 稻田周丛生物对反硝化和氨挥发的影响 98
一、稻田周丛生物生长状况及其影响因子 98
二、稻田周丛生物生长对反硝化速率的影响 101
三、稻田周丛生物生长对氨挥发速率的影响 103
四、稻田周丛生物对水稻生长及氮素吸收的影响 105
五、稻田周丛生物对反硝化、氨挥发及水稻生长的贡献 106
六、小结 107
第三节 周丛生物对反硝化和氨挥发的影响机制 108
一、周丛生物对反硝化的影响机制 108
二、周丛生物对氨挥发的影响机制 109
三、对氨挥发模拟和氮素管理的启示 115
第四节 稻田周丛生物成膜抑氨技术 116
一、特丁净对周丛生物和氨挥发的抑制效应 116
二、特丁净对周丛生物和氨挥发的抑制机制 118
三、周丛生物成膜抑氨技术在稻田中的应用 121
参考文献 123
第五章 稻田周丛生物对磷的调控作用 128
第一节 周丛生物对无机磷的缓存缓释特征 128
一、周丛生物对无机磷的缓存缓释能力及形态区分 128
二、土壤溶液中钙离子和亚铁离子促进周丛生物固持磷的分子机制 130
三、周丛生物腐解过程中固持磷的释放特征 132
第二节 周丛生物对稻田土-水界面磷去向与形态转化的影响 133
一、周丛生物繁殖对土-水界面磷迁移转化的作用机制 133
二、周丛生物腐解对稻田土壤无机磷形态转化的作用规律 135
第三节 周丛生物磷酸酶活性特征及其影响因素 136
一、稻田周丛生物磷酸酶活性特征 136
二、不同金属离子对周丛生物磷酸酶活性的影响 137
三、纳米氧化锌影响周丛生物磷酸酶活性的机制 138
第四节 实际稻田周丛生物特征及其磷捕获能力 143
一、稻田周丛生物群落多样性对磷存储的影响 145
二、土壤碳和养分比对周丛生物群落多样性的影响 145
三、碳养分比、藻类、EPS对周丛生物固定磷的作用 148
四、碳氮磷计量特征、藻类、胞外聚合物对周丛生物调控磷的作用 149
参考文献 151
第六章 周丛生物群落结构优化构建及其对磷的捕获 157
第一节 稻田周丛生物捕获磷能力的研究 157
一、引言 157
二、周丛生物捕获磷能力的影响因素 157
三、稻田周丛生物物种组成和种间关系 159
四、小结 162
第二节 人工构建的周丛生物的种间关系及其对磷的去除 163
一、引言 163
二、聚磷菌、藻的添加对周丛生物捕获磷能力的影响 164
三、高效富集磷周丛生物构建及其捕获磷能力研究 168
四、斜生栅藻-周丛生物捕获磷的分子机制 172
五、小结 176
参考文献 176
第七章 丘陵区稻田周丛生物碳氮磷组成与微生物群落特征 180
第一节 周丛生物生物量、碳氮磷含量及其微生物组成 180
一、亚热带小流域稻田周丛生物生物量 180
二、稻田周丛生物总有机碳含量 181
三、稻田周丛生物氮含量 181
四、稻田周丛生物磷含量 181
五、亚热带小流域稻田周丛生物的微生物组成 181
第二节 稻田土壤碳氮磷含量及其微生物组成 183
一、稻田土壤总有机碳含量 183
二、稻田土壤氮含量 184
三、稻田土壤磷含量 184
四、稻田土壤微生物组成 184
第三节 稻田田面水碳氮磷含量及其微生物组成 186
一、亚热带小流域稻田田面水碳氮磷含量 186
二、亚热带小流域稻田田面水微生物组成 187
三、周丛生物碳氮磷含量及其微生物组成影响因素分析 188
四、小结 192
参考文献 192
第八章 稻田周丛生物对胁迫环境的适应性 194
第一节 周丛生物对纳米银毒性的影响及其响应 194
一、引言 194
二、周丛生物叶绿素荧光对纳米银毒性的响应机制 195
三、周丛生物胞外聚合物对纳米银毒性的响应机制 197
四、小结 203
第二节 周丛生物对TiO2暴露的适应过程与机制 204
一、引言 204
二、TiO2 NP暴露下周丛生物对污染物的去除 204
三、周丛生物群落组成变化 205
四、周丛生物的生长和有机碳代谢的变化 206
五、周丛生物胞外聚合物化学组成变化 207
六、结果与讨论 207
第三节 周丛生物对雌酮暴露过程的响应机制 209
一、周丛生物表面性质和光合活性对不同浓度雌酮暴露的响应 210
二、周丛生物胞外聚合物对雌酮暴露的响应 213
三、周丛生物生物量和光合活性对雌酮暴露的响应 214
四、周丛生物酶活性对不同浓度雌酮处理的响应 216
五、不同浓度雌酮处理对周丛生物微生物群落的影响 217
参考文献 220
第九章 稻田周丛生物对金属生物地球化学循环过程的影响 225
第一节 周丛生物对锰（Mn）的拦截与影响因素 225
一、引言 225
二、稻田周丛生物对锰的富集作用及其对稻田锰行为的影响 225
三、周丛生物中核心微生物群落和锰氧化细菌 226
四、周丛生物锰积累的机制 228
五、周丛生物锰积累的影响因素 229
六、讨论 230
第二节 周丛生物对铜（Cu）和镉（Cd）毒性的影响及其响应 231
一、引言 231
二、周丛生物对Cu和Cd的去除 232
三、土壤渗滤液中Cu和Cd形态变化 233
四、铜镉土壤渗滤液对周丛生物的影响 233
五、影响周丛生物去除铜、镉的因素 236
六、周丛生物对铜、镉的响应和机制 239
七、小结与讨论 243
第三节 周丛生物对砷（As）形态与通量的影响 244
一、引言 244
二、周丛生物对土-水界面砷迁移和转化的影响及机制 245
三、周丛生物对土壤-水稻系统中砷移动性和生物有效性的影响与作用机制 247
四、小结与讨论 250
参考文献 250
第十章 稻田周丛生物群落优化及其功能强化 254
第一节 上转换材料优化周丛生物群落与功能 254
一、概述 254
二、微生物群落结构的磷脂脂肪酸分析 255
三、周丛生物的碳源利用 256
四、周丛生物刺激后磷和铜的去除效果研究 258
五、藻类、细菌生物量和碳源代谢能力的相互协同作用 258
六、周丛生物经上转换材料刺激后生物丰度的变化 260
七、利用磷脂脂肪酸数据分析周丛生物的微生物群落结构的变化 261
八、周丛生物的碳源代谢能力 261
九、周丛生物刺激后总氮的去除效果 263
十、藻类、细菌和代谢能力的相互作用 265
十一、小结与讨论 266
第二节 四环素对周丛生物群落及其功能的影响 267
一、引言 267
二、周丛生物+UCPs-TiO2对四环素的去除 269
三、周丛生物+UCPs-TiO2降解四环素的中间产物 271
四、EPS对周丛生物+UCPs-TiO2去除TC的影响 273
五、周丛生物EPS的变化 275
六、周丛生物的响应过程与机制 275
七、小结与讨论 280
参考文献 280
第十一章 盐碱地稻田周丛生物特征及其对氮磷的调控作用 286
第一节 盐碱地稻田周丛生物群落特征与功能 286
一、引言 286
二、围垦稻田周丛生物形态特征 287
三、围垦稻田周丛生物组成结构特征 289
四、周丛生物对盐碱地土壤的改良 290
第二节 盐碱地周丛生物对氮磷的调控 294
一、周丛生物光合和固氮能力 294
二、周丛生物对土壤氮含量的影响 295
三、周丛生物磷含量及其调控潜力 295
四、围垦稻田周丛生物磷调控机制探索 296
参考文献 299
第十二章 周丛生物对稻田温室气体排放的影响及调控措施 303
第一节 周丛生物对稻田CO2和CH4排放的影响 303
一、引言 303
二、主要实验过程 304
三、周丛生物的CH4生产和氧化 307
四、田间CO2和CH4的通量 307
五、周丛生物对碳通量的贡献 310
六、不同气候区周丛生物对稻田碳排放影响不同的原因 311
七、小结 316
第二节 吲哚乙酸调控周丛生物实现稻田CH4减排 317
一、引言 317
二、不同浓度IAA对周丛生物生长和生理活性的影响 318
三、不同浓度IAA对周丛生物群落组成的影响 321
四、周丛生物对不同浓度IAA的去除 321
五、IAA对水稻生长的影响 322
六、IAA对稻田土壤温室气体排放的影响 323
参考文献 324
京公网安备 11010102004214号