《农业土壤中的氮》求取 ⇩

译序 李庆逵1

第一章 土壤中氮的起源和分布 F.J.STEVENSON1

1.1 引言1

1.2 N的循环1

1.2.1 N的地球化学3

1.2.2 进化的特点5

1.3 N加入土壤的途径8

1.3.1 大气降水中的氮9

1.3.2 生物固氮作用9

总序15

序16

1.4 土壤氮的损失16

1.4.1 NH3的挥发作用16

1.4.2 细菌的反硝化作用17

1.4.3 淋溶18

1.4.4 NO？的化学反应18

1.5.1 土壤发育期间(时间因子)氮的积累作用19

1.5 影响土壤中N含量的因子19

1.5.2 气候的影响21

1.5.4 母质23

1.5.3 植被23

1.5.5 地形23

1.5.6 耕作的影响24

1.6 摘要27

前言27

美国制和公制单位换算系数28

第二章 土壤中的无机态氮 J.L.YOUNG R.W.ALDAG29

2.1 引言29

2.2 矿物固定的NH？-N29

2.2.1 通用术语30

2.2.2 起源30

2.2.3 测定方法31

2.2.4 土壤剖面中的含量和分布33

2.2.5 C/N比率的影响38

2.2.6 稳定性、转化、波动以及移动39

2.3 交换性和水溶性形态40

2.3.1 测定的方法40

2.3.2 数量和分布41

2.4 土壤氮气43

2.4.1 测定的方法43

2.4.2 含量和分布44

第三章 土壤的有机态氮 F.J.STEVENSON45

3.1 引言45

3.2 土壤N的分级45

3.2.1 矿质土壤中有机态N的分布47

3.2.2 有机土和水渍物中N形态的分布53

3.2.3 腐殖酸和富啡酸55

3.2.4 新固持N的分布和稳定作用58

3.2.5 N同位素丰度的自然变化60

3.3 氨基酸62

3.3.1 提取和定量测定62

3.3.2 氨基酸的鉴别63

3.3.3 在土壤中的分布方式64

3.3.4 影响氨基酸分布的因子67

3.3.5 腐殖酸和富啡酸中的氨基酸68

3.3.6 氨基酸的立体化学68

3.3.7 游离氨基酸69

3.3.8 土壤中氨基酸的状态70

3.4 氨基糖71

3.4.1 提取和定量测定72

3.4.2 氨基糖的分离73

3.5 其它N化合物75

3.5.1 核酸及其衍生物75

3.5.2 叶绿素和叶绿素的降解产物76

3.5.3 磷脂77

3.5.4 胺，维生素和其它化合物78

3.5.5 农药和农药的降解产物80

3.6 土壤有机N的稳定性80

3.7 摘要81

第四章 土壤中铵和氨的吸持与固定 HANS NOMMIK和KAAREI VAHTRAS82

4.1 引言82

4.2 土壤和粘土矿物中NH？的交换性结合82

4.2.1 阳离子的吸附和交换82

4.2.2 阳离子交换反应84

4.3 土壤和粘土矿物中NH？的非交换性结合(固定)85

4.3.1 NH+固定的机制85

4.3.2 研究NH？固定所使用的方法87

4.3.3 影响NH？固定速率和强度的因子89

4.3.4 通过不同的提取和蒸馏方法使土壤和矿物中固定的NH？释放94

4.3.5 固定的NH？对土壤微生物的有效性96

4.3.6 固定的NH？对高等植物的有效性100

4.4 土壤有机质中NH3的吸持和固定103

4.4.1 一般性评论103

4.4.2 NH3的物理吸着作用105

4.4.3 NH3的化学吸着作用106

4.4.4 土壤有机质中NH3的固定作用106

第五章 氨化作用的生物化学 J.N.LADD和R.B.JACKSON114

5.1 引言114

5.2 蛋白质，肽，酰胺，脒以及氨基酸115

5.2.1 蛋白酶和肽酶115

5.2.2 土壤中的蛋白酶和肽酶118

5.2.3 酰氨基水解酶和脒基水解酶124

5.2.4 氨基酸脱氢酶和氧化酶125

5.3 氨基多糖和氨基糖126

5.3.1 起源和水解127

5.3.2 土壤中氨基多糖的稳定性128

5.3.3 土壤中氨基多糖的水解128

5.3.4 由氨基糖产生氨129

5.4 核酸，核苷酸，核苷，嘌呤以及嘧啶130

5.4.1 核酸130

5.4.2 核苷酸和核苷132

5.4.3 土壤中的核酸酶，核苷酸酶和核苷酶132

5.4.4 核苷酸和核苷的脱氨基作用133

5.4.5 嘌呤的分解代谢133

5.4.6 嘧啶的降解作用137

5.5 尿素139

5.4.7 土壤中嘌呤和嘧啶的降解作用139

5.5.1 脲酶140

5.5.2 土壤脲酶141

5.6 其它化合物149

第六章 土壤氮的矿化作用和固持作用 S.L.JANSSON和J.PERSSON151

6.1 背景151

6.1.1 矿化作用和固持作用的过程151

6.1.2 与大自然N循环的关系152

6.1.3 自然界N的大循环可分成三个亚循环(子循环)152

6.2.1 净效应测定的不足之处154

6.2.2 测定总效应的可能性 示踪技术的使用154

6.1.5 矿化作用-固持作用的相互转化(MIT)154

6.2 MIT的特性与功能154

6.1.4 N亚循环中的竞争作用154

6.2.3 MIT引起的混淆155

6.2.4 激发效应及其有关现象156

6.2.5 肥料N和MIT156

6.2.6 N肥的评价158

6.2.7 MIT和硝化作用158

6.2.8 固N2作用和反硝化作用对MIT的重要影响159

6.2.9 MIT与植物的相互作用159

6.2.10 土壤的物理和化学因子的影响159

6.2.12 C/N比率：C和N的相互依赖关系160

6.2.11 能量-养分的相互关系160

6.2.13 土壤有机质相的概念161

6.2.14 腐殖质的形成和腐解：一种动态现象161

6.2.15 平衡概念在相的测定过程中的应用162

6.2.16 “A”及其相关值162

6.2.17 三维相分离的探索163

6.3 问题和展望163

6.3.1 研究土壤有机质的一条新途径164

6.3.2 有关无机相的问题165

6.3.3 模拟模型的建立165

6.3.4 示踪技术未来的作用166

7.2 土壤中的硝化作用过程167

7.1 引言167

第七章 土壤中的硝化作用 EDWIN L.SCHMIDT167

7.2.1 调节土壤中硝化作用的因子168

7.2.2 基质和产物170

7.2.3 与其它N循环过程的相互作用171

7.2.4 研究土壤硝化作用的方法172

7.3 硝化作用的微生物学基础172

7.3.1 异养生物的硝化作用173

7.3.2 甲烷氧化细菌173

7.3.3 自养硝化细菌174

7.4 土壤中的铵氧化细菌175

7.4.1 铵氧化作用的生物化学176

7.4.2 碳代谢作用178

7.4.3 土壤中的硝化菌属178

7.5.1 NO？氧化作用的生物化学179

7.5 土壤中的亚硝酸氧化细菌179

7.5.2 碳代谢作用180

7.6 土壤硝化细菌种群的研究180

7.6.1 分离181

7.6.2 最大可能数量(MPN)计数181

7.6.3 荧光抗体(FA)技术182

7.6.4 短期的硝化作用活性测定182

7.7 土壤中硝化群落的调节183

7.7.1 天然存在的抑制剂183

7.7.2 加入土壤中的农药的抑制作用184

7.7.3 硝化作用专性抑制剂185

7.8.1 生长速率186

7.8 土壤中硝化细菌的生长186

7.8.2 产量188

7.8.3 活性189

7.9 总结性评论190

第八章 生物反硝化作用 M.K.FIRESTONE191

8.1 引言191

8.2 生物化学和微生物学基础191

8.2.1 定义和途径191

8.2.2 有关的微生物193

8.2.3 细胞控制195

8.2.4 特异还原酶的特性199

8.2.5 反硝化作用过程中能量的保存204

8.3 土壤中的反硝化作用205

8.3.1 碳的供应205

8.3.2 氧的控制208

8.3.3 硝酸盐的供应211

8.3.4 温度的影响212

8.3.5 pH的影响213

8.4 结语214

第九章 除反硝化作用以外的氮素损失途径 DARRELL W.NELSON215

9.1 引言215

9.2 土壤中氨的损失215

9.2.1 土壤施用铵态肥料后氨的挥发作用216

9.2.2 施用液态氨后土壤中氨的损失224

9.3 土壤通过亚硝酸反应造成的气态氮的损失225

9.3.1 土壤中的亚硝酸盐-亚硝酸的平衡227

9.3.2 影响土壤中亚硝酸盐不稳定性的因子227

9.3.3 土壤中亚硝酸盐反应的气态产物228

9.3.4 亚硝态N气体从土壤中损失的机制229

9.3.5 亚硝酸盐反应在土壤氮素损失中的重要性236

9.4 土壤通过硝酸盐反应和羟胺反应造成的气态氮损失237

9.5 最大限度降低氮素损失的管理技术238

第十章 生物固氮作用 U.D.HAVELKA，M.G.BOYLE和R.W.F. HARDY239

10.1 总论239

10.1.1 固氮作用的程度239

10.1.2 固氮酶240

10.1.3 固氮酶的反应240

10.1.4 固氮酶的调节240

10.2 固氮作用的微生物学242

10.2.1 引言242

10.2.2 自生固氮生物243

10.2.3 共生固氮生物247

10.3.1 引言253

10.3.2 结瘤过程253

10.3.3 固N2作用中的能量关系256

10.3.4 固N2作用的测定方法265

10.3.5 根瘤菌的分类271

10.3.6 豆科植物与根瘤菌的相互作用272

10.3.7 种子接种技术273

10.3.8 接种剂的应用274

10.4 未来的应用276

第十一章 土壤中氮的移动过程 D.R.NIELSEN和J.W.BIGGAR，P.J.WIERENGA277

11.1 引言277

11.2 环境决定因素的分析278

11.2.1 土壤水的移动278

11.2.2 土壤溶质的移动279

11.3 随机分析283

12.1 引言292

12.2 影响氮行为的淹水土壤的特性292

第十二章 淹水土壤中氮的转化作用 W.H.PATRICK，JR.292

12.3 淹水土壤中氮的转化作用294

12.3.1 矿化作用和固持作用294

12.3.2 硝化作用-反硝化作用295

12.3.3 固氮作用298

12.3.4 氨的挥发作用300

12.4 淹水土壤中减少氮损失的管理方法301

13.2 不同形态氮的测定302

13.1 引言302

13.2.1 全氮302

第十三章 土壤氮素转化的研究方法的进展 J.M.BREMNER R.D. HAUCK302

13.2.2 无机态氮304

13.2.3 有机态氮306

13.2.4 气态氮307

13.3 示踪技术310

13.3.1 稳定性N技术310

13.3.2 13N技术313

13.3.3 自然15N丰度变化的使用313

13.4.1 固氮酶活性315

13.4.2 脲酶的活性315

13.4 土壤氮转化作用过程中有关酶活性的测定方法315

13.4.3 其它酶316

13.5 生物固氮的研究方法316

13.6 反硝化作用的研究方法318

14.2 与N收支有关的N循环320

14.1 引言320

14.2.1 N循环图解320

第十四章 土壤氮收支 J.O.LEGG和J.J.MEISINGER320

14.2.2 土壤N平衡概念321

14.3.1 土壤中固有的有机N322

14.3.2 通过作物和动物废料加入的N322

14.3 土壤-植物系统中的N源322

14.3.3 通过降水和灌溉水加入的N323

14.3.4 从大气吸附的N324

14.3.5 生物固N2作用324

14.3.6 商品肥料325

14.4.1 被作物和家畜取走326

14.4 土壤-植物系统中氮的损失326

14.4.2 侵蚀和径流326

14.3.7 杂项326

14.4.3 淋溶损失328

14.4.4 反硝化作用和其它气态损失330

14.5 土壤-植物系统中氮收支的近期研究332

14.5.1 标记N在N收支研究中的应用332

14.4.5 铵的固定作用332

14.5.2 N平衡的方法论333

14.5.3 N平衡研究中的问题334

14.5.4 N平衡的研究335

14.5.5 小结350

14.6.1 概况351

14.6.2 N收支在环境问题上的应用351

14.6 N平衡在土壤和作物问题上的应用351

14.6.3 小结356

14.7 小结与结论357

15.1 引言359

15.2 植物对N的利用359

第十五章 作物对氮的需要、利用和氮肥的施用 R.A.OLSON和L.T.KURTZ359

15.2.1 N在植物生长中的功能360

15.2.2 N的吸收、输导和贮存361

15.2.3 植物中N的生物化学途径365

15.3 作物生产中的氮367

15.3.1 作物的N水平及其与N的缺乏、充足和过量的关系367

15.2.4 生物化学途径的遗传效应367

15.3.2 各种作物中的N含量及其在体内的分布369

15.3.3 N肥对作物品质的影响373

15.3.4 施用N肥对作物利用其它养分的影响376

15.3.5 N肥的有效使用377

15.4 气候和耕作制度对施用N肥的影响381

15.4.1 气候和N肥的施用381

15.4.2 氮的载体和耕作制度382

15.5 未来氮肥的施用383

16.1 引言384

16.2 粮食和纤维生产对N的需求384

第十六章 氮的最大效益和最小污染的管理措施 DENNIS R.KEENEY384

16.3 N对健康和环境的不良影响385

16.3.1 氮和人类健康385

16.3.2 动物的健康386

16.3.3 环境的不良影响386

16.3.4 展望388

16.4 人为固定N的发展趋势389

16.4.1 世界范围389

16.4.2 美国390

16.5.1 点污染源391

16.5.2 非点污染源391

16.5 N的污染源391

16.6 农业中N污染的一些实例392

16.6.1 美国玉米带392

16.6.2 灌溉农业393

16.6.3 家畜的饲养方法397

16.6.4 草地398

16.6.5 热带农业399

16.7 影响作物产量和N使用的因子400

16.8 农田N污染的控制401

16.8.1 最优的农业管理措施402

16.8.2 改进营养系统的管理404

16.8.3 限制肥料使用量409

16.8.4 农业中的基本变化409

16.9 摘要411

第十七章 土壤氮有效性的评价 GEORGE STANFORD412

17.1 引言412

17.2 土壤中残留矿质氮的估计413

17.3 测定土壤有机氮矿化作用的培养法417

17.3.1 短期培养法417

17.3.2 土壤氮的矿化潜势420

17.4 土壤有机氮有效性的化学指标421

17.4.1 强烈萃取法421

17.4.2 中等强度萃取法423

17.4.3 较和缓的萃取法425

17.5 土壤氮有效性的化学和生物学鉴定结果的解释428

17.5.1 在控制条件下428

17.5.2 在田间条件下429

18.1 引言435

18.2 土壤的变异性435

第十八章 农药对土壤中氮素转化的影响 C.A.I.GORING和D.A.LASKOWSKI435

18.3 农药的行为436

18.4 农药对N转化作用的影响437

18.4.1 矿化作用/固持作用440

18.4.2 硝化作用440

18.4.3 反硝化作用447

18.4.4 共生固N2作用447

18.4.5 非共生的固N2作用453

18.5 农学的意义453

18.6 环境和管理的意义455

19.1 引言456

19.2 计算机和模拟模型456

第十九章 土壤氮循环的模拟模型 KENNETH K.TANJI456

19.2.1 计算机及其程序设计457

19.2.2 系统模拟模型的建立和应用458

19.3 有代表性的N模型459

19.3.1 氮素动态模拟模型的论述459

19.3.2 精选的土壤模拟模型的评价464

19.4 技术上的和方法论的评论488

19.4.1 一般性的评论488

19.4.2 专门性的评论489

第二十章 控制氮肥施用的经济意义 EARL R.SWANSON491

20.1 引言491

20.2 可供选择的控制方法492

20.3 经济网络492

20.4 每公顷N肥施用量的限制494

20.4.1 国家水平的分析494

20.4.2 区域水平的分析495

20.4.3 州水平的分析496

20.5 淋溶液或排出水中NO？-N浓度的限制496

20.6 通过水的处理而降低NO？-N含量497

20.7 农场水平上的N平衡限制方法497

20.8 对N肥进行征税498

20.9 排出水的管理499

20.10 建立限额优惠使用N肥的市场499

20.11 开办咨询项目501

20.12 小结与结语501

21.2 农业废弃物503

21.1 引言503

21.2.1 作物残体503

第二十一章 农家土杂肥、食品加工和城市废弃物在农田利用中的氮素再循环 J.H.SMITH J.R.PETERSON503

21.2.2 动物粪便507

21.3 食品加工过程产生的废弃物514

21.3.1 食品加工过程产生的废弃物的性质与成分514

21.3.2 灌溉农田518

21.3.3 土壤对氮的载荷与利用519

21.3.4 硝化作用与反硝化作用520

21.3.5 污染潜势520

21.4 城市废弃物521

21.4.1 污流521

21.4.2 污泥523

10.3 固N2作用的生理学和农学--豆科植物与根瘤菌的共生作用523

21.5 小结529

第二十二章 氮转化作用的能量学 R.F.HARRIS530

22.1 引言530

22.2 环境中氮转化作用的生物能量学原理531

22.2.1 非平衡热力学和反应动力学531

22.2.2 生态的讨论536

22.3 基团转移能量学的计算和解释538

22.3.1 通用方程式538

22.3.2 质子转移的能量学539

22.3.3 电子转移的能量学540

22.4 氮转化作用途径的能量学559

22.4.1 同化途径559

22.4.2 异化途径560

22.5 二氮(分子氮)还原固定作用的效率565

22.4.3 氰氢酸的代谢565

22.6 附录567

22.6.1 N热力学特性的特定值567

第二十三章 氮的迁移和物质平衡 R.D.HAUCK和K.K.TANJI579

23.1 引言579

23.2 N的转化作用和迁移580

23.2.1 概况580

23.2.2 N的输入、输出和迁移580

23.3 N量平衡及模型587

23.3.1 氮量平衡模型587

23.3.2 小范围的模型和N平衡588

23.3.3 区域性模型和N平衡591

23.3.4 全球性模型和N平衡597

23.4 展望600