本書是多年來關于黃土高原土壤有機碳形成與固定系統(tǒng)研究的集成，是作者主持和參與的多項國家自然科學基金項目的凝練與總結。主要涉及黃土高原植被恢復特征、土壤有機碳儲量特征、根系和枯落物對土壤有機碳貢獻、土壤有機碳形成機制、土壤有機碳固定的物理、化學和微生物機制、植被-土壤-根系各界面土壤碳形態(tài)及其轉移特征、土壤微生物碳泵參與的有機碳形成與轉化過程等相關領域。本書適合于土壤學、生態(tài)學、微生物生態(tài)學、環(huán)境科學等學科領域的廣大科技工作者和研究生閱讀。

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主持國家自然科學基金、中國科學院“西部之光”、新世紀優(yōu)秀人才等多個研究項目，參與“泛第三極環(huán)境變化與綠色絲綢之路建設專項”“第二次青藏高原綜合科學考察研究（土地利用變化及其環(huán)境效應）”等國家重大科研項目。

目錄
第1章 緒論1
1.1 黃土高原土壤有機碳的固定作用進展2
1.2 黃土高原土壤有機碳的物理固定作用5
1.3 黃土高原土壤有機碳的化學固定作用6
1.4 黃土高原土壤有機碳的微生物固定作用8
1.4.1 固碳微生物對土壤有機碳積累的作用8
1.4.2 微生物殘體對土壤有機碳積累的作用10
1.4.3 微生物殘體碳庫對土壤有機碳循環(huán)模型的重要作用11
參考文獻12
第2章 植被恢復中土壤有機碳密度與穩(wěn)定性18
2.1 區(qū)域尺度下土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征18
2.1.1 黃土高原從西到東土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征18
2.1.2 黃土高原從南到北土壤有機碳含量與密度變化特征21
2.2 小流域尺度下土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征21
2.2.1 坊塌流域土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征22
2.2.2 紙坊溝流域土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征24
2.2.3 董莊溝流域土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征27
2.2.4 楊家溝流域土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征29
2.2.5 小流域尺度下土壤有機碳各組分含量、穩(wěn)定性及其影響因素31
2.3 不同植被類型下土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征39
2.3.1 喬木植被類型下土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征39
2.3.2 灌叢植被類型下土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征40
2.3.3 草本植被類型下土壤有機碳穩(wěn)定性與密度變化特征41
2.4 小結43
參考文獻44
第3章 土壤有機碳形成的物理和化學機制45
3.1 土壤有機碳的物理保護機制45
3.1.1 不同粒級團聚體中有機碳含量45
3.1.2 不同粒級團聚體有機碳組分49
3.1.3 土壤有機碳與團聚體之間的關系68
3.2 基于生態(tài)化學計量學探討土壤有機碳的固定機制70
3.2.1 陜北黃土高原土壤有機碳組分分布特征70
3.2.2 土壤有機碳組分和元素生態(tài)化學計量特征的相關性72
3.3 應用紅外光譜技術探究土壤有機碳的形成過程73
3.3.1 紅外光譜分析原理與技術74
3.3.2 結合中紅外漫反射光譜技術研究有機碳形成的物理、化學和微生物機制86
3.4 小結98
參考文獻99
第4章 光合碳在植物–土壤系統(tǒng)中的轉化過程101
4.1 碳同位素方法在生態(tài)系統(tǒng)有機碳動態(tài)研究中的應用102
4.1.1 利用碳同位素方法研究植物–土壤–微生物系統(tǒng)中光合碳的循環(huán)與周轉102
4.1.2 利用穩(wěn)定同位素探針技術研究有機碳動態(tài)與周轉104
4.2 云霧山不同封育年限草地光合碳在植物–土壤系統(tǒng)中的周轉105
4.2.1 草地植被13C穩(wěn)定同位素原位標記方法105
4.2.2 不同封育年限草地光合碳在植物–土壤系統(tǒng)中的分配106
4.2.3 不同封育年限草地土壤有機碳富集的光合碳的絕對含量110
4.3 子午嶺不同樹種間光合碳在植物–土壤系統(tǒng)中的周轉112
4.3.1 森林植被13C穩(wěn)定同位素原位標記方法112
4.3.2 喬木光合碳在植物–土壤系統(tǒng)中的分配113
4.4 枯落物分解對土壤有機碳收支的影響120
4.4.1 枯落物分解對土壤有機碳的貢獻120
4.4.2 枯落物分解對土壤礦化作用的影響123
4.5 枯落物分解過程中微生物群落結構的變化及其對土壤有機碳的貢獻131
4.5.1 枯落物分解過程中微生物群落結構的變化131
4.5.2 枯落物分解過程中微生物殘體碳的變化134
4.6 小結138
參考文獻139
第5章 葉際微生物群落變化及其對有機碳的貢獻148
5.1 葉際碳組分變化148
5.1.1 枯落物中纖維素和半纖維素含量的變化148
5.1.2 枯落物中木質素含量的變化151
5.2 碳組分與葉際微生物組之間的關系152
5.2.1 碳組分與葉際細菌群落152
5.2.2 碳組分與葉際真菌群落158
5.3 小結162
參考文獻162
第6章 枯落物分解影響土壤有機碳周轉的微生物學機制164
6.1 枯落物分解過程中葉片有機碳周轉的微生物學機制164
6.1.1 枯落物分解過程中有機碳的變化特征164
6.1.2 枯落物分解過程中微生物代謝產(chǎn)物變化特征172
6.1.3 枯落物分解過程中微生物多樣性及群落結構變化特征173
6.2 枯落物分解對土壤有機碳的影響180
6.2.1 枯落物分解對土壤有機碳及其他性質的影響180
6.2.2 枯落物分解對土壤微生物群落及功能的影響181
6.2.3 枯落物分解對土壤細菌多樣性的影響186
6.2.4 枯落物分解過程中土壤性質對土壤細菌群落結構的影響186
6.2.5 枯落物分解過程中土壤有機碳的周轉機制188
6.3 小結192
參考文獻193
第7章 草地根系對土壤有機碳形成的影響195
7.1 典型草地植物群落根系性質特征195
7.1.1 植物群落根系生物量與形態(tài)分布特征195
7.1.2 植物群落根系化學性質特征198
7.1.3 植物群落根系性質與土壤碳組分的相關性198
7.2 典型草地植物根系生長對土壤有機碳的影響201
7.2.1 植物群落根系生長過程中土壤有機碳的變化特征201
7.2.2 根系分泌物對土壤有機碳及其組分的影響203
7.3 典型草地植物根系分解對土壤有機碳的影響205
7.3.1 根系分解速率特征206
7.3.2 根系C、N、P的動態(tài)變化特征207
7.3.3 根系分解對土壤有機碳及其活性組分的影響208
7.4 小結212
參考文獻212
第8章 植物殘體碳轉化的界面過程214
8.1 植物殘體碳轉化對界面土壤碳組分的影響215
8.1.1 土壤物理碳組分215
8.1.2 土壤化學碳組分217
8.1.3 討論217
8.2 植物殘體分解對界面土壤胞外酶活性的影響219
8.2.1 土壤胞外酶活性220
8.2.2 影響土壤胞外酶活性的因素222
8.2.3 討論224
8.3 植物殘體分解對界面土壤生態(tài)化學計量特征的影響225
8.3.1 土壤可溶性C、N和P的生態(tài)化學計量特征225
8.3.2 土壤微生物生物量生態(tài)化學計量特征226
8.3.3 土壤C、N、P生態(tài)化學計量特征226
8.3.4 土壤胞外酶生態(tài)化學計量特征227
8.3.5 土壤胞外酶生態(tài)化學計量特征與土壤生態(tài)化學計量特征的相關性分析227
8.3.6 討論228
8.4 枯落物分解對界面土壤微生物代謝限制的影響230
8.4.1 土壤微生物代謝限制的分布特征231
8.4.2 土壤微生物代謝限制的影響因素231
8.4.3 討論235
8.5 枯落物分解對界面土壤微生物周轉及存留過程的影響236
8.5.1 微生物殘體標志物237
8.5.2 土壤微生物殘體碳237
8.5.3 土壤微生物殘體與碳組分的相關關系239
8.5.4 影響土壤微生物殘體碳積累的因素242
8.5.5 討論244
8.6 小結247
參考文獻247
第9章 土壤固碳微生物群落及微生物產(chǎn)物對有機碳的貢獻256
9.1 土壤固碳微生物群落分布特征256
9.1.1 土壤固碳微生物群落的地理分布格局257
9.1.2 不同植被區(qū)土壤固碳微生物群落特征262
9.1.3 降水變化下草地土壤固碳微生物的群落特征265
9.1.4 生物結皮形成過程中固碳微生物群落結構特征270
9.2 土壤固碳微生物的固碳機制274
9.2.1 不同植被區(qū)土壤固碳微生物的固碳途徑特征274
9.2.2 不同植被區(qū)固碳途徑中編碼基因變化特征276
9.2.3 不同自然降水條件下草地土壤固碳微生物的固碳途徑279
9.2.4 不同自然降水條件下草地土壤固碳途徑中編碼基因變化特征280
9.3 土壤固碳微生物的固碳潛力及其調控因素283
9.3.1 不同植被區(qū)土壤固碳微生物的固碳潛力特征283
9.3.2 不同植被區(qū)土壤固碳微生物的固碳潛力調控因素284
9.3.3 生物土壤結皮形成過程中固碳微生物固碳潛力的變化特征291
9.3.4 生物土壤結皮形成過程中固碳微生物固碳潛力變化的調控因素291
9.4 不同植被區(qū)土壤微生物產(chǎn)物對有機碳積累的貢獻293
9.4.1 土壤胞外酶活性及微生物生物量變化特征293
9.4.2 土壤顆粒態(tài)有機碳和礦質結合態(tài)有機碳的分布特征296
9.5 生物土壤結皮形成過程中微生物產(chǎn)物對有機碳積累的貢獻及其調控因素298
9.5.1 胞外酶及其生態(tài)化學計量特征變化298
9.5.2 顆粒態(tài)有機碳和礦質結合態(tài)有機碳的變化特征305
9.5.3 微生物殘體碳的變化特征310
9.5.4 微生物殘體積累和分解的調控因素313
9.6 小結316
參考文獻316
第10章 深層土壤有機碳及其與微生物群落的關系321
10.1 深層土壤有機碳含量與儲量322
10.1.1 人工刺槐林深層土壤養(yǎng)分含量特征322
10.1.2 人工刺槐林深層土壤有機碳含量與儲量分布特征323
10.1.3 人工刺槐林深層土壤有機碳儲量影響因素324
10.2 人工刺槐林深層土壤微生物群落分布325
10.2.1 人工刺槐林深層土壤微生物群落結構326
10.2.2 人工刺槐林深層土壤微生物群落多樣性327
10.3 深層土壤有機碳含量與儲量關系分析330
10.4 深層土壤微生物群落結構分析332
10.5 小結333
參考文獻333
第11章 研究展望337
參考文獻339