生物地球化學(xué)過程與地表物質(zhì)循環(huán)

前言

地球近地表環(huán)境，也稱為地球臨界帶或關(guān)鍵帶（The Earth’s Critical Zone）維持了幾乎所有陸地生物的生存。人類生存和社會發(fā)展的快速需求促進了人們對這一地表和近地表環(huán)境中各種過程的研究和理解。地球臨界帶是一個固體地球和流體之間的動力界面，受復(fù)雜而廣泛的物理、化學(xué)和生物過程的共同控制。由地球內(nèi)部能量驅(qū)動的各種地質(zhì)與構(gòu)造運動改變地表環(huán)境，由大氣和水圈驅(qū)動的風(fēng)化作用控制土壤形成和侵蝕以及地表巖石的化學(xué)風(fēng)化，由重力驅(qū)動的流體運動確定了地表地形地貌和地表物質(zhì)的重新分配，由對養(yǎng)分的需求驅(qū)動的生物活動控制了土壤、巖石、大氣和水之間的化學(xué)循環(huán)。因此，對地球臨界帶的綜合研究被地質(zhì)學(xué)家、生物學(xué)家、土壤學(xué)家和水文學(xué)家們認為是最為核心的研究領(lǐng)域之一。研究的核心內(nèi)容有：在不同時間尺度上控制碳及其他物質(zhì)循環(huán)和通量的各種過程；營養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)的過程在人類和地質(zhì)時間尺度上的變化規(guī)律；生物地球化學(xué)過程控制土壤和水的長期持續(xù)性的機理；化學(xué)和物理風(fēng)化的變化影響地球臨界帶的形式和特征。土壤圈是地球臨界帶的主體，因此地球臨界帶研究的核心科學(xué)問題也就構(gòu)成了現(xiàn)代土壤科學(xué)的主要研究內(nèi)容，并成為目前世界土壤科學(xué)界的優(yōu)先研究領(lǐng)域。歷史上，土壤科學(xué)發(fā)展經(jīng)歷了從具有地質(zhì)學(xué)根基的學(xué)科到應(yīng)用農(nóng)業(yè)和環(huán)境學(xué)科，并經(jīng)過地球臨界帶的研究又發(fā)展到生物和地質(zhì)科學(xué)的交叉學(xué)科的螺旋曲折道路?，F(xiàn)代土壤科學(xué)的研究內(nèi)容具有更豐富、廣泛、集成、分析和定量特點。當(dāng)前土壤科學(xué)面臨的一個重要挑戰(zhàn)是多學(xué)科的交叉研究。學(xué)科的交叉包括經(jīng)典土壤科學(xué)的分支學(xué)科之間的交叉，如土壤化學(xué)、土壤物理學(xué)、土壤生物學(xué)、土壤礦物學(xué)、土壤學(xué)之間的相互合作。更重要的是通過引進其他學(xué)科，如微生物學(xué)、水文學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地球化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大氣科學(xué)的知識和研究手段及理論，提高土壤科學(xué)解決問題的能力。

內(nèi)容概要

本書是我國第一本系統(tǒng)研究西南喀斯特流域土壤-植被系統(tǒng)養(yǎng)分生物地球化學(xué)循環(huán)的成果專著，介紹了作者作為學(xué)術(shù)帶頭人領(lǐng)導(dǎo)的課題組近年來系統(tǒng)利用同位素與元素地球化學(xué)研究手段，并結(jié)合土壤學(xué)和生態(tài)學(xué)的研究理論及思路，對我國西南喀斯特地區(qū)主要類型土壤的成土過程，不同類型植被覆蓋土壤中碳、氮、硫、磷及其他金屬礦質(zhì)養(yǎng)分的分布與循環(huán)特征的研究成果。全書共十二章，內(nèi)容涉及土壤-植被系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)過程和微生物地球化學(xué)的研究；喀斯特地區(qū)風(fēng)化成土作用的地球化學(xué)特征；大氣氮沉降的苔蘚地球化學(xué)記錄；土壤-植被系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)，重點介紹了碳、氮、磷、硫和其他金屬礦質(zhì)養(yǎng)分在土壤和優(yōu)勢植物中的分布變化特征；土壤氮循環(huán)與植物適應(yīng)性；土壤-大氣界面溫室氣體吸收與釋放；小流域巖石-土壤-植被相互作用與地表水地球化學(xué)。    本書是一本成果專著，也是一本系統(tǒng)介紹地表圈層物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的元素和同位素示蹤的研究理論、方法和思路以及有關(guān)研究動態(tài)的著作，可供地表地球化學(xué)、喀斯特地理、生態(tài)學(xué)、植物學(xué)和土壤學(xué)等學(xué)科的研究人員以及高等院校有關(guān)專業(yè)的師生參考。

作者簡介

劉叢強，1955年生，博士，研究員。1982年南京大學(xué)學(xué)士學(xué)位；1984年獲中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所碩士學(xué)位；1991年獲日本東京大學(xué)博士學(xué)位，日本理化學(xué)研究所基礎(chǔ)科學(xué)特別研究員；1994年日本國立電氣通信大學(xué)化學(xué)系副教授；1997年至今任中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所所長。1994年入選中國科學(xué)院首批“百人計劃”，1996年獲國家杰出青年科學(xué)基金。主要社會兼職有：中國礦物巖石、礦物地球化學(xué)學(xué)會副理事長；貴州省科協(xié)副主席。早期主要從事中國東部新生代火山巖研究，成果獲貴州省科學(xué)技術(shù)進步一等獎(排名第一)；1996年起從事地質(zhì)流體作用和地表地球化學(xué)過程及其環(huán)境效應(yīng)方面的研究，有關(guān)喀斯特流域物質(zhì)循環(huán)及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的研究成果于2004年獲貴州省科技進步一等獎(排名第一)。1997年國家攀登計劃項目(A類)“地質(zhì)液體作用及其成礦效應(yīng)”首席科學(xué)家，2006年國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“西南喀斯特山地石漠化與適應(yīng)性生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控”首席科學(xué)家。

書籍目錄

序前言第一章  西南喀斯特地質(zhì)地理與生態(tài)背景  引言  第一節(jié)  西南地區(qū)地質(zhì)地理特征  第二節(jié)  西南喀斯特地區(qū)土壤類型分布  第三節(jié)  西南喀斯特地區(qū)植被覆蓋與巖石和土壤  第四節(jié)  西南喀斯特生態(tài)系統(tǒng)石漠化現(xiàn)狀和發(fā)生機制  參考文獻第二章  土壤-植被系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)過程  引言  第一節(jié)  土壤無機組分  第二節(jié)  土壤有機組分  第三節(jié)  土壤無機地球化學(xué)過程  第四節(jié)  土壤生物地球化學(xué)過程與養(yǎng)分循環(huán)  參考文獻第三章  喀斯特地區(qū)風(fēng)化成土作用的地球化學(xué)特征  引言  第一節(jié)  西南喀斯特地區(qū)土壤形成條件與特點  第二節(jié)  風(fēng)化成土作用研究概述  第三節(jié)  土壤中礦質(zhì)元素形態(tài)研究方法概述  第四節(jié)  土壤剖面礦質(zhì)養(yǎng)分的分布特點  第五節(jié)  土壤物質(zhì)來源的地球化學(xué)示蹤  第六節(jié)  喀斯特山地成土方式探討  參考文獻第四章  大氣氮沉降的苔蘚地球化學(xué)記錄  引言  第一節(jié)  大氣氮沉降及其植物葉片伊。N指示  第二節(jié)  苔蘚的生物學(xué)性質(zhì)及其穩(wěn)定同位素研究意義  第三節(jié)  苔蘚碳、氮同位素對環(huán)境條件和大氣氮沉降變化的響應(yīng)  第四節(jié)  石生苔蘚碳、氮含量和碳、氮同位素與貴陽地區(qū)大氣氮沉降  參考文獻第五章  土壤-植被系統(tǒng)碳循環(huán)  引言  第一節(jié)  土壤碳的生物地球化學(xué)循環(huán)  第二節(jié)  西南喀斯特地區(qū)土壤有機碳(SOC)含量變化  第三節(jié)  西南喀斯特地區(qū)土壤微生物生物量碳  第四節(jié)  西南喀斯特土壤-植被碳循環(huán)過程的σ13C研究  第五節(jié)  土地利用和植被覆蓋變化對喀斯特地區(qū)SOC及其σ13C分布的影響  參考文獻第六章  土壤-植被系統(tǒng)氮循環(huán)  引言  第一節(jié)  土壤中的氮循環(huán)與植物氮吸收  第二節(jié)  喀斯特地區(qū)土壤氮分布及其控制因素  第三節(jié)  喀斯特環(huán)境優(yōu)勢植物氮含量及其同位素組成變化  參考文獻第七章  土壤-植被系統(tǒng)硫循環(huán)  引言  第一節(jié)  土壤中硫循環(huán)與植物吸收  第二節(jié)  喀斯特流域土壤硫的生物地球化學(xué)  參考文獻第八章  土壤-植被系統(tǒng)磷循環(huán)  引言  第一節(jié)  土壤中的磷循環(huán)與植物吸收  第二節(jié)  巖石風(fēng)化與成土過程中磷的地球化學(xué)  第三節(jié)  石灰?guī)r和砂巖地區(qū)土壤磷與植被養(yǎng)分組成  參考文獻第九章  土壤-植被系統(tǒng)金屬礦質(zhì)養(yǎng)分循環(huán)  引言  第一節(jié)  金屬礦質(zhì)養(yǎng)分的植物營養(yǎng)作用與生物地球化學(xué)循環(huán)  第二節(jié)  喀斯特地區(qū)土壤金屬礦質(zhì)養(yǎng)分分布特點  第三節(jié)  喀斯特植物金屬礦質(zhì)養(yǎng)分的組成特征  第四節(jié)  喀斯特土壤-植物界面鍶循環(huán)的同位素研究  參考文獻第十章  土壤氮循環(huán)與植物適應(yīng)性：花椒與杉木的對比研究  引言  第一節(jié)  植物利用氮的策略和氮的生物地球化學(xué)循環(huán)  第二節(jié)  氮同位素組成與氮的生物地球化學(xué)循環(huán)  第三節(jié)  杉木和花椒選擇吸收NH+4和NO-3的證據(jù)  第四節(jié)  植物氮利用策略的環(huán)境效應(yīng)  第五節(jié)  共生菌對氮循環(huán)和σ15N值的影響  參考文獻第十一章  土壤-大氣界面溫室氣體吸收與釋放  引言  第一節(jié)  土壤溫室氣體產(chǎn)生、釋放與生物地球化學(xué)作用  第二節(jié)  黔中地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溫室氣體釋放通量  第三節(jié)  黔中地區(qū)不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溫室氣體濃度剖面變化  參考文獻第十二章  小流域巖石-土壤-植被相互作用與地表水地球化學(xué)  引言  第一節(jié)  黔南和黔東南地區(qū)地質(zhì)地理與生態(tài)背景  第二節(jié)  水化學(xué)組成對流域巖石-土壤-植被界面作用的響應(yīng)  第三節(jié)  養(yǎng)分同位素組成變化對流域巖石-土壤-植被相互作用的響應(yīng)  參考文獻

章節(jié)摘錄

（二）西南喀斯特石漠化現(xiàn)狀石漠化已經(jīng)成為西南喀斯特地區(qū)最大的生態(tài)問題。為掌握西南喀斯特石漠化分布狀況與形勢，自2003年以來，國內(nèi)開展了兩次大規(guī)模的調(diào)查活動，基本摸清了西南喀斯特石漠化的分布現(xiàn)狀和特征。一是中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所2003～2005年在承擔(dān)國土資源大調(diào)查項目“西南巖溶地區(qū)地下水與環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”時，利用遙感技術(shù)查明了西南巖溶區(qū)石漠化分布現(xiàn)狀和特征，劃分了石漠化的程度等級，研究了石漠化的成因、影響因素和發(fā)展演化趨勢。項目區(qū)域為100萬km2的西南喀斯特區(qū)，喀斯特面積60萬km2；二是國家林業(yè)局2004～2005年采用地面調(diào)查與遙感技術(shù)相結(jié)合、以地面調(diào)查為主的技術(shù)方法開展的大規(guī)模西南喀斯特石漠化監(jiān)測工作，監(jiān)測區(qū)總面積107.14萬km2，監(jiān)測區(qū)內(nèi)喀斯特面積為45.10萬km2。兩次大調(diào)查范圍大致相同，但也有一些差異（如后者包括了紅河以西地區(qū)），加之調(diào)查方法和調(diào)查時段的差異，得出的相關(guān)數(shù)據(jù)也有一些不同。但兩次大調(diào)查的結(jié)果都顯示了西南喀斯特石漠化形勢的嚴峻性。中國地質(zhì)科學(xué)院調(diào)查結(jié)果表明，工作區(qū)內(nèi)石漠化面積達105 063.2km。，占出露碳酸鹽巖區(qū)面積的25.06％。其中，輕度石漠化面積為39 974.47km。，中度石漠化面積為39 155.97km2，重度石漠化面積為25 932.79km2。石漠化主要發(fā)生在云南、貴州和廣西三省區(qū)，總面積約為88 091.70km2，占總石漠化面積的83.85％。其中，貴州省石漠化面積為約3.3萬km2，云南省石漠化面積為2.8萬km2，廣西壯族自治區(qū)石漠化面積約為2.7萬km2。該研究還開展了20世紀(jì)80年代末至90年代末石漠化演變調(diào)查，結(jié)果表明，十年來，區(qū)內(nèi)石漠化面積從82 942.65km2增加到105 063.2kin2，平均每年增加1 650.26km2，年平均增長率為2％。石漠化演變呈局部好轉(zhuǎn)、總體惡化的趨勢。

編輯推薦

《生物地球化學(xué)過程與地表物質(zhì)循環(huán):西南喀斯特土壤-植被系統(tǒng)生源要循環(huán)》由科學(xué)出版社出版。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    生物地球化學(xué)過程與地表物質(zhì)循環(huán) PDF格式下載

---