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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。
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