正版新书]稻田周丛生物吴永红等著9787030704177

序

前言

章 稻田生态系统与周丛生物 1

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

第六节 稻田周丛生物研究展望

一、未知的功能与应用

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

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

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 72

二、周丛生物的过氧化氢酶、硝酸还原酶和ATP酶的活情况 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 6

三、周丛生物中过氧化氢酶、硝酸还原酶和ATP酶的活情况 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

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 1

第五章 稻田周丛生物对磷的调控作用 128

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 周丛生物磷酸酶活特征及其影响因素 136

一、稻田周丛生物磷酸酶活特征 136

二、不同金属离子对周丛生物磷酸酶活的影响 137

三、纳米氧化锌影响周丛生物磷酸酶活的机制 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

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

节 周丛生物生物量、碳氮磷含量及其微生物组成 180

一、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、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、带小流域稻田田面水碳氮磷含量 186

二、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 194

节 周丛生物对纳米银毒的影响及其响应 194

一、引言 194

二、周丛生物叶绿素荧光对纳米银毒的响应机制 195

三、周丛生物胞外聚合物对纳米银毒的响应机制 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、周丛生物表面质和光合活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对雌酮暴露的响应 214

四、周丛生物酶活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

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 0

第二节 周丛生物对铜（Cu）和镉（Cd）毒的影响及其响应 1

一、引言 1

二、周丛生物对Cu和Cd的去除 2

三、土壤渗滤液中Cu和Cd形态变化

四、铜镉土壤渗滤液对周丛生物的影响

五、影响周丛生物去除铜、镉的因素

六、周丛生物对铜、镉的响应和机制

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-水稻系统中砷移动和物有效的影响与作用机制 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

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

十章 盐碱地稻田周丛生物特征及其对氮磷的调控作用 286

节 盐碱地稻田周丛生物群落特征与功能 286

一、引言 286

……

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

吴永红，男，南京土壤研究所研究员、博士生导师，“万人计划”科技创新领军人才，科技部“创新人才推进计划”中青年科技领军人才。长期从事相界面过程与效应研究，研究目的在于减少养分损失，控制农业污染，回收资源，保护农业环境，促进绿色发展。先后主持杰出青年科学、很好青年科学、973青年科学家项目、梅琳达·比尔盖茨会“探索大挑战”计划、自然科学靠前合作项目、“0到1”原始创新项目等。获得靠前生物过程学会青年科学家奖、中国青年科技奖、中国土壤学会科学技术奖一等奖（完成.人）等荣誉称号或奖励。获授权发明14件，其中5件发明和1件实用新型已成功转让（或许可）。基于在微生物聚集体（周丛生物、自然生物膜）适应环境胁迫和回收磷资源等方面丰富的研究经历，曾两次（2018年、2020年）受学术期刊Trends in Biotechnology邀请，撰写综述文章；鉴于在面源污染控制工程方有丰富的研究经历，曾3次（2012年、2014年、2017年）受学术期刊Bioresource Technology邀请，撰写系列综述文章；应Elsevier出版社邀请，撰写英文专著1部（2016年）。