●序
前言
第1章土壤氮循環研究方法概述1
1.1導言1
1.2土壤氮循環1
1.2.1土壤氮形態及其轉化1
1.2.2土壤氮循環過程2
1.3土壤氮循環研究方法3
1.3.1表觀通量直接觀測3
1.3.2氮穩定同位素技術4
1.3.3分子生物技術4
1.3.4模型模擬5
1.4展望5
參考文獻6
第2章土壤氮素初級轉化速率測定方法7
2.1導言7
2.2同位素稀釋法測定氮初級轉化速率的基本原理7
2.3氮初級轉化速率的數值模型分析方法簡介9
2.415N成對標記結合數值分析模型研究氮初級轉化速率的方法11
2.4.1準備土壤樣品11
2.4.2土壤氮庫的標記方法11
2.4.3氮加入量、15N豐度和標記物種類13
2.4.4培養時間和取樣時間間隔15
2.5初級轉化速率方法在土壤氮轉化研究中的應用16
參考文獻18
第3章利用膜進樣質譜(MIMS)法研究淹水環境反硝化過程21
3.1導言21
3.2MIMS組成及其原理22
3.3利用MIMS法測定濕地和稻田淨脫氮過程23
3.4利用MIMS法測定濕地和稻田反硝化及厭氧氨氧化過程25
參考文獻28
第4章ROFLOW繫統在旱地土壤反硝化脫氮研究中的應用30
4.1導言30
4.2旱地土壤反硝化測定方法的研究進展30
4.3ROFLOW旱地土壤反硝化培養測定繫統的原理、構造和方法31
4.3.1測定原理31
4.3.2繫統構造31
4.3.3培養繫統操作方法34
4.4ROFLOW旱地土壤反硝化培養測定繫統的應用案例35
4.5方法展望37
參考文獻37
第5章密閉培養-氦環境法在土壤氮氣排放測定中的應用39
5.1導言39
5.2密閉培養-氦環境法發展簡史與密閉培養-氦環境法的原理與適用條件39
5.3密閉培養-氦環境法的具體操作步驟41
5.3.1實驗準備41
5.3.2土壤樣品采集與準備42
5.3.3頂空氣體置換42
5.3.4土壤樣品培養與N2排放速率測定42
5.3.5結果計算43
5.4密閉培養-氦環境法應用案例43
5.4.1運用密閉培養-氦環境法評估乙炔抑制法43
5.4.2運用密閉培養-氦環境法驗證田間原位無擾動土壤N2通量測定方法(氮同位素自然豐度法)45
5.4.3運用密閉培養-氦環境法研究土壤氮素循環過程46
5.5方法展望47
參考文獻47
第6章農田氨揮發測定方法50
6.1導言50
6.2農田氨揮發測定方法簡介50
6.3箱式法51
6.3.1密閉室法51
6.3.2通氣室法53
6.4微氣像學法58
6.4.1梯度擴散法58
6.4.2渦度相關法59
6.4.3質量平衡法60
6.5可調二極管激光吸收光譜-反向拉格朗日隨機擴散模型法(TDLAS-BLS法)61
參考文獻63
第7章農田氮徑流和淋溶研究方法65
7.1導言65
7.2氮徑流研究方法66
7.2.1野外觀測方法66
7.2.2人工模擬降雨方法70
7.2.3模型模擬方法71
7.3氮淋溶研究方法75
7.3.1野外觀測方法75
7.3.2控制試驗方法77
7.3.3模型模擬方法80
參考文獻82
第8章大氣氮沉降測定方法87
8.1導言87
8.2濕沉降測量方法88
8.2.1雨量器法88
8.2.2降雨自動采集法88
8.2.3離子交換樹脂法89
8.3干沉降測量方法89
8.3.1微氣像學法89
8.3.2推算法92
8.3.3替代面法95
8.4氮素雲霧沉降測量方法95
8.4.1雲霧水沉降量的估算96
8.4.2雲霧水中氮濃度的估算98
8.5氮沉降的其他測量方法99
8.5.1生物指示法99
8.5.2森林氮沉降評估-穿透雨法100
8.5.315N同位素溯源法101
8.5.4衛星遙感法102
8.5.5模型評估法103
8.6方法的不確定性與未來展望103
參考文獻104
第9章土壤N2O排放通量測定方法——靜態箱-氣相色譜法108
9.1導言108
9.2土壤N2O產生過程108
9.2.1硝化作用109
9.2.2反硝化作用109
9.2.3硝化細菌反硝化110
9.2.4硝態氮異化還原成銨作用110
9.2.5化學反硝化110
9.3土壤N2O排放通量監測方法110
9.3.1靜態箱法-氣相色譜法基本原理111
9.3.2靜態箱法觀測時間111
9.3.3靜態箱法制作材料111
9.3.4農田土壤靜態箱基本構成112
9.3.5采樣氣樣N2O濃度分析115
9.3.6N2O排放通量計算公式115
9.3.7動態箱法115
參考文獻116
第10章同位素異位體法在土壤N2O溯源中的應用118
10.1導言118
10.2質譜分析法119
10.2.1方法原理119
10.2.2方法步驟119
10.2.3應用案例122
10.3紅外激光吸收光譜分析法123
10.3.1方法原理123
10.3.2方法步驟125
10.3.3應用案例128
10.4方法展望129
參考文獻129
第11章土壤HONO氣體排放測定132
11.1導言132
11.2大氣HONO濃度測定方法132
11.2.1濕化學方法132
11.2.2光譜方法137
11.3HONO氣體15N同位素測定方法138
11.3.1LOPAP-HPLC-MS的測定原理138
11.3.2樣品的前處理139
11.3.3HPLC-MS分析140
11.3.4標準曲線141
11.3.5計算15N相對豐度141
11.3.6儀器檢測限142
11.3.7其他HO15NO測定方法142
11.4土壤與大氣界面HONO氣體通量測定方法142
11.4.1動態箱繫統簡介143
11.4.2土壤HONO排放的測定144
11.4.3基於化學平衡理論的土壤HONO排放通量的計算145
11.5小結146
參考文獻147
第12章農田繫統生物固氮測定方法151
12.1導言151
12.2農田繫統生物固氮資源151
12.3生物固氮測定方法152
12.3.1總氮差異法153
12.3.215N同位素稀釋法153
12.3.315N自然豐度法154
12.3.415N2示蹤法155
12.3.5乙炔還原法158
參考文獻159
第13章土壤環境中不同形態氮穩定同位素測定方法163
13.1導言163
13.2氮穩定同位素方法原理163
13.3氮穩定同位素測定方法165
13.3.1氮穩定同位素分析技術165
13.3.2樣品預處理166
13.4氮穩定同位素方法在土壤氮循環中的應用與展望170
參考文獻171
第14章基於穩定同位素技術的水體硝酸鹽來源辨別方法174
14.1導言174
14.2氮氧同位素溯源水體硝酸鹽原理174
14.3水體硝酸鹽污染源定性判別方法175
14.4水體硝酸鹽污染源定量解析方法178
14.4.1質量平衡混合模型法178
14.4.2貝葉斯同位素模型法179
14.4.3定量解析過程中的反硝化作用180
14.5方法應用實例180
14.5.1樣品采集、處理與測定181
14.5.2水體硝酸鹽定性分析182
14.5.3水體硝酸鹽來源定量分析183
參考文獻186
第15章氮轉化過程功能微生物表征方法188
15.1導言188
15.2微生物驅動的氮轉化過程189
15.3氮轉化功能微生物表征的方法191
15.3.1基於功能基因的實時熒光定量PCR技術191
15.3.2基於氮轉化功能基因的高通量測序技術194
15.3.3基於氮轉化微生物活性的13C-DNA/RNA-SIP技術196
15.3.4基於細胞水平的氮轉化微生物表征方法204
參考文獻212
本書全面歸納並詳細描述了當前土壤氮循環研究過程中使用的主要方法與技術。全書完整地介紹了主要研究方法與技術的原理、具體操作流程和注意事項等,並提供了相關研究方法與技術涉及的應用實例和近期新研究進展,同時客觀地指出了這些方法與技術存在的問題以及今後的發展方向。本書旨在提供研究方法與技術,可供土壤學環境科學、大氣科學、生態學、地球科學等相關專業領域的科技工作者及學生作為教材或者專業參考書使用。
