目錄
序
前言
章 稻田生態繫統與周叢生物 1
節 稻田生態繫統的概念與特點、分布分區 1
一、稻田生態繫統的概念 1
二、稻田生態繫統的特點 1
三、稻作的地理分布 3
四、稻作的區域劃分 6
第二節 周叢生物 7
一、周叢生物的定義 7
二、周叢生物的組成 8
三、周叢生物的結構 11
第三節 周叢生物生長的影響因素 13
一、非生物因素 13
二、生物因素 15
第四節 稻田周叢生物的功能概述 15
一、指示功能 15
二、修復功能 16
三、調控作用 20
四、反應器功能 21
第五節 稻田周叢生物的生態環境風險 22
一、周叢生物過量生長 22
二、砷的釋放 22
三、甲基汞積累 23
第六節 稻田周叢生物研究展望 23
一、未知的功能與應用 23
二、作用機制 24
三、利用與生態風險的平衡 25
參考文獻 25
第二章 稻田周叢生物的研究方法 37
節 定位與模擬試驗研究 37
第二節 周叢生物的采集、處理與儲存 38
一、周叢生物的采集 38
二、周叢生物樣品的處理與儲存 39
第三節 周叢生物總氮的測定方法 40
一、方法選擇的依據 40
二、分析原理 40
三、儀器及設備 41
四、試劑 41
五、操作步驟 41
第四節 周叢生物總磷的測定方法 42
一、方法選擇的依據 42
二、方法的原理 42
三、主要儀器 42
四、試劑 42
五、操作步驟 43
六、結果計算 43
第五節 周叢生物生物量的測定方法 44
一、概述 44
二、直接測量周叢生物生物量 44
三、間接測量周叢生物生物量 45
第六節 周叢生物存在條件下稻田CH4、N2O和CO2排放通量的測定方法 49
一、概述 49
二、測定原理 49
三、樣品采集 49
四、樣品測定 50
五、通量計算 50
第七節 周叢生物微生物群落組成、結構測定方法 51
一、微生物平板培養法 51
二、Biolog微平板分析法 52
三、磷脂脂肪酸法 53
四、分子生物學技術法 54
第八節 稻田周叢生物非生物相測定方法 54
一、陽離子交換量 54
二、總抗氧化能力 55
三、胞外聚合物 55
四、周叢生物胞外聚合物中蛋白質的測定方法 55
五、周叢生物胞外聚合物中多糖的測定方法 56
第九節 現代生物表征技術在周叢生物中的應用 56
一、概述 56
二、掃描電子顯微鏡 57
三、傅裡葉變換紅外光譜 60
四、拉曼光譜 62
五、激光掃描共聚焦顯微鏡 64
六、質譜成像 66
參考文獻 67
第三章 稻田周叢生物群落時空分布特征 71
節 周叢生物的空間分布與群落特征 71
一、周叢生物的群落功能多樣性 72
二、周叢生物的過氧化氫酶、硝酸還原酶和ATP酶的活性情況 75
三、周叢生物胞外聚合物（EPS）的組成 78
四、周叢生物的礦物質組成 78
五、周叢生物的群落組成 81
第二節 不同水稻生長期周叢生物特征 83
一、不同水稻生長期周叢生物生物量變化及影響因素 84
二、周叢生物的群落功能多樣性 86
三、周叢生物中過氧化氫酶、硝酸還原酶和ATP酶的活性情況 87
四、周叢生物胞外聚合物（EPS）的組成 88
五、周叢生物的礦物質組成 88
六、周叢生物的群落組成 89
參考文獻 91
第四章 稻田周叢生物對氮轉化的調控功能 92
節 稻田周叢生物對氮的富集能力及影響因素 93
一、稻田周叢生物氮富集量及其與土壤總有機碳含量的關繫 93
二、不同土壤總有機碳含量條件下周叢生物群落特征及氮素富集研究 95
三、溶解性有機碳對周叢生物氮富集的生態效應 96
第二節 稻田周叢生物對反硝化和氨揮發的影響 98
一、稻田周叢生物生長狀況及其影響因子 98
二、稻田周叢生物生長對反硝化速率的影響 101
三、稻田周叢生物生長對氨揮發速率的影響 103
四、稻田周叢生物對水稻生長及氮素吸收的影響 105
五、稻田周叢生物對反硝化、氨揮發及水稻生長的貢獻 106
六、小結 107
第三節 周叢生物對反硝化和氨揮發的影響機制 108
一、周叢生物對反硝化的影響機制 108
二、周叢生物對氨揮發的影響機制 109
三、對氨揮發模擬和氮素管理的啟示 115
第四節 稻田周叢生物成膜抑氨技術 116
一、特丁淨對周叢生物和氨揮發的抑制效應 116
二、特丁淨對周叢生物和氨揮發的抑制機制 118
三、周叢生物成膜抑氨技術在稻田中的應用 121
參考文獻 123
第五章 稻田周叢生物對磷的調控作用 128
節 周叢生物對無機磷的緩存緩釋特征 128
一、周叢生物對無機磷的緩存緩釋能力及形態區分 128
二、土壤溶液中鈣離子和亞鐵離子促進周叢生物固持磷的分子機制 130
三、周叢生物腐解過程中固持磷的釋放特征 132
第二節 周叢生物對稻田土-水界面磷去向與形態轉化的影響 133
一、周叢生物繁殖對土-水界面磷遷移轉化的作用機制 133
二、周叢生物腐解對稻田土壤無機磷形態轉化的作用規律 135
第三節 周叢生物磷酸酶活性特征及其影響因素 136
一、稻田周叢生物磷酸酶活性特征 136
二、不同金屬離子對周叢生物磷酸酶活性的影響 137
三、納米氧化鋅影響周叢生物磷酸酶活性的機制 138
第四節 實際稻田周叢生物特征及其磷捕獲能力 143
一、稻田周叢生物群落多樣性對磷存儲的影響 145
二、土壤碳和養分比對周叢生物群落多樣性的影響 145
三、碳養分比、藻類、EPS對周叢生物固定磷的作用 148
四、碳氮磷計量特征、藻類、胞外聚合物對周叢生物調控磷的作用 149
參考文獻 151
第六章 周叢生物群落結構優化構建及其對磷的捕獲 157
節 稻田周叢生物捕獲磷能力的研究 157
一、引言 157
二、周叢生物捕獲磷能力的影響因素 157
三、稻田周叢生物物種組成和種間關繫 159
四、小結 162
第二節 人工構建的周叢生物的種間關繫及其對磷的去除 163
一、引言 163
二、聚磷菌、藻的添加對周叢生物捕獲磷能力的影響 164
三、高效富集磷周叢生物構建及其捕獲磷能力研究 168
四、斜生柵藻-周叢生物捕獲磷的分子機制 172
五、小結 176
參考文獻 176
第七章 丘陵區稻田周叢生物碳氮磷組成與微生物群落特征 180
節 周叢生物生物量、碳氮磷含量及其微生物組成 180
一、亞熱帶小流域稻田周叢生物生物量 180
二、稻田周叢生物總有機碳含量 181
三、稻田周叢生物氮含量 181
四、稻田周叢生物磷含量 181
五、亞熱帶小流域稻田周叢生物的微生物組成 181
第二節 稻田土壤碳氮磷含量及其微生物組成 183
一、稻田土壤總有機碳含量 183
二、稻田土壤氮含量 184
三、稻田土壤磷含量 184
四、稻田土壤微生物組成 184
第三節 稻田田面水碳氮磷含量及其微生物組成 186
一、亞熱帶小流域稻田田面水碳氮磷含量 186
二、亞熱帶小流域稻田田面水微生物組成 187
三、周叢生物碳氮磷含量及其微生物組成影響因素分析 188
四、小結 192
參考文獻 192
第八章 稻田周叢生物對脅迫環境的適應性 194
節 周叢生物對納米銀毒性的影響及其響應 194
一、引言 194
二、周叢生物葉綠素熒光對納米銀毒性的響應機制 195
三、周叢生物胞外聚合物對納米銀毒性的響應機制 197
四、小結 203
第二節 周叢生物對TiO2暴露的適應過程與機制 204
一、引言 204
二、TiO2 NP暴露下周叢生物對污染物的去除 204
三、周叢生物群落組成變化 205
四、周叢生物的生長和有機碳代謝的變化 206
五、周叢生物胞外聚合物化學組成變化 207
六、結果與討論 207
第三節 周叢生物對雌酮暴露過程的響應機制 209
一、周叢生物表面性質和光合活性對不同濃度雌酮暴露的響應 210
二、周叢生物胞外聚合物對雌酮暴露的響應 213
三、周叢生物生物量和光合活性對雌酮暴露的響應 214
四、周叢生物酶活性對不同濃度雌酮處理的響應 216
五、不同濃度雌酮處理對周叢生物微生物群落的影響 217
參考文獻 220
第九章 稻田周叢生物對金屬生物地球化學循環過程的影響 225
節 周叢生物對錳（Mn）的攔截與影響因素 225
一、引言 225
二、稻田周叢生物對錳的富集作用及其對稻田錳行為的影響 225
三、周叢生物中核心微生物群落和錳氧化細菌 226
四、周叢生物錳積累的機制 228
五、周叢生物錳積累的影響因素 229
六、討論 230
第二節 周叢生物對銅（Cu）和鎘（Cd）毒性的影響及其響應 231
一、引言 231
二、周叢生物對Cu和Cd的去除 232
三、土壤滲濾液中Cu和Cd形態變化 233
四、銅鎘土壤滲濾液對周叢生物的影響 233
五、影響周叢生物去除銅、鎘的因素 236
六、周叢生物對銅、鎘的響應和機制 239
七、小結與討論 243
第三節 周叢生物對砷（As）形態與通量的影響 244
一、引言 244
二、周叢生物對土-水界面砷遷移和轉化的影響及機制 245
三、周叢生物對土壤-水稻繫統中砷移動性和生物有效性的影響與作用機制 247
四、小結與討論 250
參考文獻 250
第十章 稻田周叢生物群落優化及其功能強化 254
節 上轉換材料優化周叢生物群落與功能 254
一、概述 254
二、微生物群落結構的磷脂脂肪酸分析 255
三、周叢生物的碳源利用 256
四、周叢生物刺激後磷和銅的去除效果研究 258
五、藻類、細菌生物量和碳源代謝能力的相互協同作用 258
六、周叢生物經上轉換材料刺激後生物豐度的變化 260
七、利用磷脂脂肪酸數據分析周叢生物的微生物群落結構的變化 261
八、周叢生物的碳源代謝能力 261
九、周叢生物刺激後總氮的去除效果 263
十、藻類、細菌和代謝能力的相互作用 265
十一、小結與討論 266
第二節 四環素對周叢生物群落及其功能的影響 267
一、引言 267
二、周叢生物 UCPs-TiO2對四環素的去除 269
三、周叢生物 UCPs-TiO2降解四環素的中間產物 271
四、EPS對周叢生物 UCPs-TiO2去除TC的影響 273
五、周叢生物EPS的變化 275
六、周叢生物的響應過程與機制 275
七、小結與討論 280
參考文獻 280
第十一章 鹽堿地稻田周叢生物特征及其對氮磷的調控作用 286
節 鹽堿地