生物地球化学：物质循环与土壤过程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王敬国 著

图书标签:

• 生物地球化学
• 土壤化学
• 物质循环
• 生态系统
• 环境科学
• 土壤过程
• 生物地质循环
• 地球化学
• 土壤学
• 生态学

出版社： 中国农业大学出版社

ISBN：9787565515217

版次：1

商品编码：12176652

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-03-01

用纸：胶版纸

页数：416

字数：660000

正文语种：中文

内容简介

　　《生物地球化学：物质循环与土壤过程》从生物地球化学的基本原理出发，系统介绍了与元素生物地球化学循环有关的物理、化学和生物化学过程；重点讨论了土壤过程与元素生物地球化学循环之间的关系以及元素在植物一土壤系统中的循环。内容包括：元素与地球圈层结构、物质传输、物质循环中的化学过程、元素循环的生物驱动作用，以及碳、氮、磷、硫、钾、钠、钙、镁、植物微量营养元素与有益元素、污染物质的生物地球化学循环。
　　《生物地球化学：物质循环与土壤过程》是农业资源与环境学科硕十研究生学位课教材，也可作为生态环境领域各相关学科本科生和研究生的参考教材。同时，还可供从事全球变化科学、生态学、环境科学等学科研究的相关人员参考。

内页插图

目录

导言 当代生物地球化学
一、生物地球化学的概念与研究内容
二、生物地球化学学科的创建
三、相关学科与当代生物地球化学的发展
四、土壤圈与生物地球化学过程
五、人类活动对生物地球化学过程的扰动

第一章 元素与地球圈层结构
第一节 元素与同位素
一、元素的起源
二、元素的丰度
三、营养元素
四、同位素及其在生物地球化学上的应用
第二节 岩石圈、大气圈与水圈
一、岩石圈
二、大气圈
三、水圈
第三节 生命起源与生物圈的形成
一、生命的起源
二、生命进化
三、生物与地球化学环境的改变

第二章 物质传输
第一节 生物地球化学储库与物质传输机制
一、元素的生物地球化学储库
二、元素的生物地球化学传输机制
三、物质循环的时空性
第二节 水循环与物质的水体传输
一、地球上的水循环
二、元素的水体传输
第三节 元素的大气传输
一、大气层的结构与化学组成
二、大气环流
三、大气中物质的来源与去向
第四节 物质的生物传输
一、植物一土壤系统的养分传输
二、元素的生物传输

第三章 物质循环中的化学过程
第一节 水溶液化学
一、气体在水中的溶解
二、水的酸碱平衡
三、水中的可溶性有机物及其化学反应
第二节 固一液相界面的化学过程
一、矿物风化
二、吸附与解吸附
三、化学沉淀与溶解
第三节 氧化与还原
一、氧化还原反应在生物地球化学中的作用
二、环境中的氧化还原过程
三、环境中的氧化还原状况

第四章 元素循环的生物驱动作用
第一节 生物与元素循环
一、元素循环的生物学过程
二、生物的营养类型
三、生态系统中元素的循环与耦合
第二节 微生物与物质循环
一、微生物的多样性与分布
二、微生物的生态适应性
三、微生物之间的相互作用
第三节 植物一土壤互作与物质循环
一、植物对土壤化学环境的影响与物质循环
二、植物与土壤生物的相互作用
三、土壤食物网与物质循环
四、生物在土壤中的空间分布
五、土壤酶

第五章 碳循环
第一节 全球碳循环
一、碳的地球化学特征与循环
二、生态系统中的碳循环
三、现代全球碳循环
……

第六章 氮循环
第七章 磷循环
第八章 硫循环
第九章 钾、钠、钙和镁的循环
第十章 金属微量元素的循环
第十一章 硼、钼、硅和硒的循环
第十二章 污染物质的生物地球化学循环

参考文献

前言/序言

　　当2000年重新修订研究生培养计划时，中国农业大学植物营养学科决定将植物营养学硕士研究生学位课由“植物营养的土壤化学”调整为“生物地球化学”，并于2001年开课。
　　“生物地球化学”是农业资源与环境学科在我国首次开设的一门新课，国内缺乏相关教材。国外有两部同名为Biogeo chemistry的常用教材，分别由美国植物生态学家Schlesinger和俄罗斯地球化学家Bashkin编著，主要用于本科生教学。而且由于编著者专业背景的差异，不大适宜直接用于本学科教学工作。开课之初，编著者就希望我们自己能有这样一部适用教材。历经15年的教学实践与资料积累，编著者很高兴地看到这部书稿的完成。
　　“生物地球化学”课程是农业资源与环境学科为适应学科发展需要而设置的。作为地球化学的一个分支学科，生物地球化学已有近百年的历史，重点研究生物圈与地圈的相互作用及其对生态环境的影响。以物质循环为纽带，生物地球化学将全球生态系统与物理气候系统、固体地球系统有机联结在一起。因此，自20世纪80年代以来随着以全球变化为核心的全球环境问题的日益突出，生物地球化学就成为地球系统科学、全球变化科学、资源与环境科学以及生态学等新兴和综合学科领域的热点研究方向。
　　农业生物生产过程既影响环境又受到环境的制约，而联结农业与环境之间相互关系的就是物质循环。农业生态系统物质循环是物质生物地球化学循环的重要组成部分。土地的农业利用深刻影响着全球碳循环，农业生态系统的肥料投入和生产体系的集约化和商品化，改变了全球氮、磷等养分元素的循环强度和方向。而且，位于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈交界面上的土壤圈，是全球物质循环的重要节点。深入理解农业生态系统物质循环的规律，了解物质循环对农业环境的影响，对提高资源利用效率、减少环境污染并促进农业的可持续发展具有重要意义。
　　本课程运用生物地球化学的基本原理，系统地阐述植物营养元素及污染物质的生物地球化学过程，侧重于讨论主要营养元素和污染物质在土壤一植物系统中的迁移与转化规律，以及物质迁移与转化过程对元素有效化和移动性的影响。通过本课程的学习，学生能够对物质循环与转化规律有一般性认识，并深入理解营养元素和污染物质的土壤生物地球化学过程，提高宏观把握能力和在微观上综合分析与解决问题的能力。
　　生物地球化学以研究由生物参与的地球表生化学和生物化学过程以及物质的迁移规律为主，涉及地球科学和生命科学领域的许乡分支学科，是具有高度综合性的一门交叉学科。而且近30年来，以全球碳、氮循环为核心的生物地球化学研究工作十分活跃，资料十分丰富。然而，由于编著者知识背景的限制和学识的不足，在对基本原理的理解、前沿研究动态追踪和研究资料取舍方面，还存在着许多不尽人意之处。殷切希望使用本教材的教师和同学们能够不吝赐教，本人不胜感谢。
　　本书编写过程中得到了许多同事的热情帮助。张福锁教授从学科发展战略的角度，首先提议开设本课程。李保国、林杉和郭景恒教授认真阅读了本书稿，并提出了许多宝贵的修改意见。中国农业大学研究生院在“985工程”三期高水平研究生课程建设方面，对本课程建设予以立项支持并为书稿的出版提供资助。国家自然科学基金委和科技部对本人承担的科研项目的资助，为相关章节的深入讨论提供了很大的帮助。对此，本人深表谢意。

好的，这是一本名为《生物地球化学：物质循环与土壤过程》的图书的简介，内容将围绕该领域的核心主题展开，详细阐述其涵盖的范围和深度，并避免任何可能暗示其为人工智能生成的内容的痕迹。 --- 图书简介： 《生物地球化学：物质循环与土壤过程》 ——探索生命、物质与地球系统的动态交汇 本书深入剖析了生物地球化学这一交叉学科的核心原理，重点聚焦于物质在生命体、大气圈、水圈和岩石圈之间的复杂循环机制，以及这些过程如何在土壤这一关键介质中得以体现和调控。我们生活的星球是一个相互关联的动态系统，生命活动的兴衰与地球的化学环境紧密耦合。理解这些耦合关系，对于预测环境变化、管理自然资源以及保障生态系统的健康至关重要。 第一部分：生物地球化学基础与元素循环的宏观视角 本书首先为读者建立起坚实的理论基础。我们将从化学热力学和动力学的基本原理出发，阐释生物地球化学过程的驱动力。随后，我们将系统地梳理关键元素的全球循环，这构成了本书的骨架。 碳循环的深度解析： 碳是生命的基石，其循环涉及光合作用、呼吸作用、溶解与沉淀等一系列生物化学反应。本书不仅考察自然界中碳的储库（如海洋、大气和生物质），还将详细探讨人类活动（如化石燃料燃烧和土地利用变化）对碳平衡的扰动，以及由此引发的全球气候变化问题。我们探讨了碳在土壤有机质中的储存机制，包括腐殖质的形成与稳定性，这直接关系到土壤的固碳潜力。 氮循环的复杂性与调控： 氮的循环是生物地球化学中最具活性的部分。从固氮作用（无论是自然固氮还是工业固氮）到硝化、反硝化过程，每一个步骤都由特定的微生物群落严格控制。我们将详述这些微生物介导的转化如何影响生态系统的初级生产力，以及过量氮输入（如农业径流）导致的富营养化和温室气体（如一氧化二氮）排放问题。 硫与磷的生态化学： 硫和磷在生物体中扮演着不可或缺的角色。硫的循环受氧化还原条件影响显著，书中将分析硫酸盐还原菌和硫氧化菌在沉积物和土壤中的作用。磷的循环则更多地受控于岩石风化和矿物吸附/解吸过程。重点在于阐述磷在生态系统中的限制性作用及其在土壤中的有效性调控机制。 微量元素与重金属的生物地球化学： 铁、锰、铜、锌等微量元素对生命活动至关重要，但其浓度适中才能维持健康。我们深入研究了这些元素在不同氧化还原电位下的形态变化（物种转化），及其在土壤-水界面上的迁移转化规律。同时，对铅、镉、汞等重金属的生物地球化学行为进行严谨的建模分析，关注其在食物链中的富集风险。 第二部分：土壤——生物地球化学过程的集成平台 土壤不仅仅是植物生长的介质，它是一个高度复杂的反应器，其中发生着最为活跃和关键的生物地球化学转化。本部分将聚焦于土壤这一特定环境。 土壤物理化学基础： 在深入探讨化学转化之前，我们首先建立了土壤的物理结构框架，包括土壤质地、孔隙度、表面积及其对反应速率的影响。随后，详细分析了土壤胶体的性质——粘土矿物和有机质的表面电荷特性，这些特性决定了离子交换能力和污染物吸附潜力。 土壤有机质（SOM）的动态： SOM是土壤生物地球化学过程的核心驱动力。我们将从分子水平上解构腐殖质和非腐殖质组分的化学结构，并阐述其在微生物分解、矿化和腐殖化过程中的转化路径。重点讨论了SOM的稳定机制，包括化学结合（如与矿物形成络合物）和物理保护（如在微孔隙中被包裹）的作用。 土壤中的氧化还原反应： 土壤环境的氧化还原状态是控制许多元素（尤其是氮、铁、锰、硫）形态和活性的决定性因素。本书详尽考察了电子传递链在土壤系统中的表现，分析了好氧和厌氧条件下关键酶和微生物群落对电子受体和供体的利用策略，并提供了Eh-pH图解分析工具，用于预测特定环境下的元素行为。 土壤溶液化学与离子平衡： 土壤溶液是物质交换的主要场所。我们采用离子强度、活度和溶解度平衡的理论，精确描述了土壤溶液中营养元素（如钙、镁、钾）的有效性及其与土壤固相的动态平衡。这部分内容对于精准农业和土壤改良具有直接的指导意义。 生物地球化学过程的时空变异性： 真实世界中的过程并非均匀一致。本书强调了空间异质性（如坡面上的水分和养分梯度）和时间动态性（如季节性冻融循环、降雨事件）对生物地球化学速率的显著影响。通过案例研究，展示了如何利用地理信息系统（GIS）和空间统计模型来刻画这些变异性。 第三部分：应用与前沿——环境挑战与解决方案 最后，本书将理论知识与当前面临的重大环境挑战相结合，探讨生物地球化学在实际应用中的潜力。 污染物的生物地球化学修复： 针对土壤和地下水中的有机污染物和重金属污染，我们探讨了基于生物地球化学原理的修复策略。这包括生物衰减（Bioremediation）、植物修复（Phytoremediation）中涉及的氧化还原机制，以及利用特定微生物群落来固定或转化有毒物质的方法。 生态系统反馈与气候变化： 深入探讨了土壤在全球气候系统中的双重角色——既是重要的温室气体排放源，又是重要的碳汇。重点分析了温度升高和降水变化如何通过影响微生物活性和土壤水文过程，反过来加速或减缓大气 $ ext{CO}_2$ 浓度的上升。 可持续农业与土壤健康： 从生物地球化学的角度重新审视可持续农业实践。探讨了免耕、轮作和生物炭施用如何通过改变土壤微环境（如根际化学、氧化还原条件）来优化养分循环效率，减少环境负荷，最终提升土壤的长期生产力和抗逆性。 本书内容严谨，图表丰富，数据详实，不仅是环境科学、土壤学、生态学及地球科学专业学生和研究人员的权威参考书，也是环境工程师和资源管理人员理解复杂地球系统过程的必备工具。它旨在提供一个全面、深入且具有前瞻性的框架，以理解生命如何在地球化学的舞台上塑造我们的环境。 ---

评分☆☆☆☆☆

说实话，我购买这本书的初衷，是希望能对土壤修复的一些基础理论有所了解。我对生态恢复领域颇感兴趣，而土壤作为生态系统的重要组成部分，其内在的物质循环机制自然是绕不开的话题。这本书从宏观的地球化学视角切入，将物质循环的原理与土壤的具体过程紧密结合，给我带来了意想不到的启发。 我被书中关于磷和钾等矿质元素在土壤中的行为模式深深吸引。作者不仅仅是简单地描述了这些元素的来源和去向，更是深入分析了影响其有效性的各种因素，比如土壤pH值、有机质含量以及与其他元素的相互作用。我尤其关注了书中关于磷酸盐在土壤中的固着与释放机制的章节，这对于理解土壤肥力下降的原因非常有帮助。 这本书的优点在于，它不仅提供了扎实的理论基础，还通过大量的实际案例，展示了这些理论在现实世界中的应用。例如，书中分析了不同农业管理措施对土壤养分流失的影响，以及如何在实际操作中减少对环境的负面冲击。我感觉自己不仅在学习理论，更是在学习如何“看懂”土壤。

评分☆☆☆☆☆

我是一名园艺爱好者，平日里喜欢捣鼓自家的花园，也常常为植物的生长状况感到困惑。偶然间看到这本书的介绍，被“物质循环与土壤过程”这个主题吸引了。我原本以为会是一本枯燥的科学著作，但读起来却发现，这本书的内容与我的兴趣点意外地契合，而且充满了趣味性。 书中对土壤中有机质的分解过程的讲解，让我对“堆肥”这个我常做的园艺工作有了全新的认识。原来，那些看似简单的翻堆、加水，背后蕴含着如此复杂的微生物活动和化学反应。我学会了如何更好地利用不同类型的有机物来促进土壤的肥力，以及如何通过调整堆肥的条件，来获得更优质的腐殖质。 此外，书中关于植物根系与土壤微生物互动的描述，也让我对“生物刺激素”和“土壤改良剂”有了更深的理解。原来，植物并不是孤立地生长，它们与周围的土壤环境，尤其是微生物，有着如此密切的联系。这本书让我明白，想要植物健康生长，就必须先养好土壤。 书中的语言通俗易懂，即使我不是专业人士，也能轻松理解。丰富的插图更是锦上添花，让那些抽象的概念变得形象起来。我感觉这本书就像一位经验丰富的园艺大师，用科学的语言告诉我如何才能更好地呵护我的土壤。

评分☆☆☆☆☆

这是一本让我感到“学有所得”的书。作为一名环境科学专业的学生，我一直对土壤这个话题充满兴趣，但往往被各种专业书籍中的复杂模型和晦涩语言所困扰。然而，这本书的出现，完全改变了我的看法。它以一种非常系统和深入的方式，探讨了生物地球化学过程在土壤中的具体体现。 我尤其欣赏书中对土壤微生物群落及其功能的研究。作者不仅列举了各种土壤微生物的种类，更重要的是，他们详细阐述了这些微生物在物质转化中所扮演的关键角色。例如，氮循环的介绍部分，清晰地描绘了固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌的工作流程，以及它们如何影响土壤肥力。书中还引用了大量的最新研究成果，并提供了详细的参考文献，这对于我进行学术研究非常有帮助。 此外，本书对不同土壤类型（如红壤、黑土、钙土等）在物质循环过程中的独特性分析，也让我大开眼界。不同土质的物理化学性质如何影响着微生物的活动和养分的有效性，这些内容都写得非常透彻。我感觉这本书就像一个导游，带领我深入了解我们脚下的这片土地。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是一场视觉和知识的盛宴！初拿到手，就被它厚实的装帧和精美的设计吸引了。封面上的插图，一幅描绘着森林土壤剖面与微生物活动的艺术画，色彩鲜艳，细节丰富，仿佛能闻到泥土的芬芳。翻开书页，纸张的触感也很棒，是那种带着淡淡墨香的哑光纸，阅读起来非常舒适，不会有刺眼的反光。 内容方面，虽然我不是生物化学领域的专业人士，但这本书的叙述方式却让我感到十分亲切。它并非堆砌晦涩难懂的术语，而是将复杂的概念拆解得十分清晰。比如，关于碳循环的部分，作者用了很多生动的比喻，将大气中的二氧化碳如何被植物吸收，又如何通过分解者回到土壤，这一系列过程描绘得如同一个精彩的故事。我特别喜欢书中穿插的各种案例分析，例如讲述了不同森林生态系统中物质循环的细微差异，让我对地球的复杂性有了更深刻的认识。图表和插图的质量也极高，色彩搭配合理，清晰地展示了各种物质在土壤中的迁移和转化过程，即使是初学者也能轻松理解。

评分☆☆☆☆☆

我是一名来自非生物科学领域的读者，出于对我们赖以生存的地球系统的好奇心，我选择阅读了这本书。最初对“生物地球化学”这个词感到有些陌生，但这本书以一种循序渐进的方式，将地球上物质如何在生命体与非生命体之间循环的宏大图景展现在我面前。 我印象最深刻的是关于水循环的章节。作者并没有仅仅停留在教科书式的介绍，而是将水循环与土壤的渗透性、蒸发性以及植物蒸腾作用等一系列生物地球化学过程联系起来。让我惊叹的是，原来每一滴水，都与土壤中的养分转化、气体交换息息相关。 书中对大气成分变化，特别是温室气体浓度的讨论，也让我产生了强烈的共鸣。作者通过解释碳循环和氮循环的失衡如何导致气候变化，让我对人类活动对地球系统的影响有了更深刻的认识。这不仅仅是一本关于物质循环的书，更是一本关于地球生命支持系统的科普读物。 书中的案例研究，例如关于海洋酸化对碳循环的影响，以及森林砍伐对土壤侵蚀和养分流失的连锁反应，都让我更加直观地理解了生物地球化学过程的复杂性和重要性。它拓展了我对“生态系统”这个概念的理解，让我看到生命与非生命物质之间错综复杂的联系。

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书不错，内容比较专业。

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屯了一些好书，需要好好读一下

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