Nitrogen Fixation in Agriculture, Forestry, Ecology, and the Environment (Nitrogen Fixation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Newton, William E.; Werner, Dietrich;

出品人:

页数:369

译者:

出版时间:2005-12-1

价格:USD 269.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402035425

丛书系列:

图书标签:

• Nitrogen fixation
• Agriculture
• Forestry
• Ecology
• Environment
• Nitrogen cycle
• Plant nutrition
• Soil science
• Microbiology
• Sustainable agriculture

《固氮微生物：赋能地球生命与可持续发展》 在浩瀚的自然界中，氮元素扮演着至关重要的角色，它是构成生命体蛋白质、核酸等核心物质的基石。然而，大气中含量高达78%的氮气，却因其稳定的三键结构，大多数生物无法直接利用。正是在这样的背景下，一种神秘而强大的生物力量——固氮作用，以前所未有的方式，将天空中的氮气转化为生物可利用的形式，悄然维系着地球上蓬勃的生命脉动。 本书《固氮微生物：赋能地球生命与可持续发展》旨在深入探索这一自然奇迹的奥秘，揭示固氮微生物在农业、林业、生态以及更广阔的环境维度中所扮演的关键角色，并展望它们在应对全球性挑战中蕴含的巨大潜能。我们不只是关注固氮作用本身，更是将其置于一个宏大的生命与环境交互的框架下进行审视，从而勾勒出固氮微生物如何默默贡献于地球的生生不息。 第一篇：固氮作用的生物学基础与微生物多样性 在本篇中，我们将首先深入浅出地剖析固氮作用的生物化学机制。我们将详细介绍固氮酶（nitrogenase）这一复杂而高效的生物催化剂的结构与功能，阐明它如何克服氮气三键的高能垒，将其转化为氨（NH3）。我们将探讨不同固氮微生物群落的生化途径，包括自由生活在土壤和水体中的固氮菌（如固氮螺菌、产甲烷菌等），以及更广为人知的与植物共生的固氮菌。 随后，我们将聚焦于固氮微生物令人惊叹的多样性。从广袤的土壤生态系统中，到热带雨林的菌根深处，再到海洋的浮游生物群落，固氮微生物以其惊人的适应性和广泛的分布，展现了生命的顽强与智慧。我们将一一介绍这些微生物大家族中的重要成员，包括但不限于： 根瘤菌（Rhizobia）： 它们与豆科植物建立互利共生的关系，形成特殊的根瘤结构，为植物提供源源不断的氮素。我们将深入研究根瘤菌与宿主植物之间的信号交流、基因调控以及根瘤形成过程的分子机制。 固氮蓝细菌（Cyanobacteria）： 这些原核生物中的“全能选手”，不仅能够进行光合作用，还能在特定的细胞（异形细胞）中固氮。我们将探讨它们在水体生态系统中的固氮贡献，以及它们在极端环境下的生存策略。 弗兰克氏菌（Frankia）： 它们与非豆科的放射菌植物（如桤木、沙棘等）共生，为这些植物提供氮素，是北方森林生态系统的重要固氮者。 其他自由生活固氮菌： 如某些假单胞菌、芽孢杆菌、梭菌等，它们在土壤和水体中广泛存在，通过分泌固氮酶，为环境提供重要的氮素来源。 我们将通过详细的案例分析和前沿的研究进展，展示这些微生物如何通过进化适应不同的环境条件，以及它们在地球氮循环中所扮演的不可或缺的角色。 第二篇：固氮微生物在农业生产中的应用与优化 农业生产是人类获取食物的主要途径，而氮肥的过度施用已成为当前农业面临的严峻挑战之一。本书将重点阐述固氮微生物在现代农业中的应用潜力，以及如何通过科学的手段优化其固氮效率，实现可持续的农业发展。 生物固氮作为化肥替代品： 我们将深入探讨如何利用根瘤菌接种剂提高豆科作物的产量，减少化肥的使用量，降低农业生产成本，同时缓解因化肥生产和使用带来的环境污染问题。我们将分析不同菌株的固氮能力，以及影响其活性的环境因素。 非豆科植物的固氮潜力： 除了豆科植物，我们还将研究如何通过引进或优化与非豆科植物共生的固氮微生物（如弗兰克氏菌、固氮蓝细菌等），为其他重要农作物提供氮素，拓宽生物固氮的应用范围。 固氮微生物在改良土壤肥力中的作用： 固氮微生物不仅能提供氮素，还能改善土壤结构，促进有机质的分解，提高土壤的通透性和保水能力。我们将分析固氮菌如何通过分泌有机酸、多糖等物质，对土壤理化性质产生积极影响。 微生物制剂的开发与应用： 本篇将关注固氮微生物制剂的研发，包括菌株筛选、发酵生产、质量控制以及田间施用技术。我们将讨论如何开发高效、稳定、易于使用的固氮微生物制剂，以满足不同地区和不同作物对氮素的需求。 基因工程与合成生物学在固氮领域的展望： 我们将展望基因工程和合成生物学在提高固氮效率、拓展固氮宿主范围方面的潜力，例如通过基因编辑技术增强固氮酶的活性，或者将固氮基因转移到非固氮植物中，实现“人工固氮”。 第三篇：固氮微生物在林业与生态修复中的贡献 森林是地球上最重要的碳汇和生物多样性宝库，而固氮微生物在维持森林健康、促进森林生长方面发挥着不可替代的作用。本书将探讨固氮微生物在林业和生态修复领域的应用。 固氮植物在生态系统中的地位： 我们将分析固氮植物（如豆科树种、桤木、沙棘等）在森林生态系统中的关键作用，它们如何通过固氮作用为森林提供基础的氮素，支持其他非固氮植物的生长，提高整个生态系统的生产力。 固氮微生物在造林和森林更新中的应用： 我们将研究如何利用固氮菌接种剂，提高造林成活率，加速幼苗生长，尤其是在贫瘠、氮素缺乏的土壤中。同时，在森林采伐后的更新过程中，固氮植物和微生物的引入也能加速生态系统的恢复。 固氮微生物在荒漠化防治与水土保持中的作用： 在干旱、半干旱地区，固氮植物和微生物能够帮助稳定土壤，减少水土流失，并通过固氮作用改善土壤肥力，为植被的重建提供有利条件。 固氮微生物在湿地与水生生态系统中的角色： 湿地生态系统是重要的氮素转化场所，固氮蓝细菌在其中扮演着重要的固氮角色，为水生植物和藻类提供氮源，影响着湿地的初级生产力。 生态修复项目中的固氮菌应用： 在矿山、盐碱地、污染场地等受损生态系统的修复过程中，引入具有固氮能力的植物和微生物，可以有效改善土壤肥力，促进植被重建，加速生态系统的功能恢复。 第四篇：固氮微生物与环境变化：挑战与机遇 全球气候变化、环境污染以及人类活动对生态系统的影响日益显著。本书将深入分析这些环境变化对固氮微生物及其功能的影响，并探讨其在应对环境挑战中的潜在解决方案。 气候变化（温度、降水、CO2浓度）对固氮作用的影响： 我们将探讨极端温度、干旱、洪水以及大气CO2浓度升高如何影响固氮酶的活性、微生物的代谢速率以及固氮菌与宿主植物之间的互作。 氮素污染与固氮微生物的反馈作用： 过量的氮素输入（如化肥径流、工业排放）可能抑制内源固氮，改变微生物群落结构。我们将分析这种反馈机制，以及如何通过调控氮素循环来维持固氮微生物的正常功能。 土壤酸化与重金属污染对固氮菌的影响： 土壤酸化和重金属污染会严重影响固氮微生物的活性和生存。我们将研究这些胁迫因子如何干扰固氮酶的合成与功能，以及如何筛选和培育耐受性强的固氮菌株。 微生物组学研究在理解固氮作用中的应用： 借助宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学等先进技术，我们可以更深入地理解固氮微生物的基因组多样性、代谢通路以及在复杂环境中的互作网络，从而为固氮作用的优化提供新的思路。 可持续氮素管理策略： 本篇将整合前述内容，提出一套综合的可持续氮素管理策略，强调减少对化肥的依赖，最大化利用生物固氮的潜力，并关注固氮微生物在维持地球氮循环稳态中的关键作用。 结论：展望固氮微生物的未来 《固氮微生物：赋能地球生命与可持续发展》不仅仅是一部关于微生物的科学著作，更是一部关于生命智慧、生态平衡与可持续未来的探索。通过对固氮微生物的深入研究，我们不仅能更好地理解地球生命赖以生存的基础，更能为解决当前人类面临的粮食安全、环境退化等重大挑战提供创新的解决方案。 本书希望能够激发科研人员、农业从业者、环境工作者以及所有关注地球可持续发展的读者，共同认识和利用固氮微生物这一宝贵的自然资源。从实验室的研究到田间的应用，从基础的生物学探索到宏观的环境治理，固氮微生物正以其沉默而强大的力量，书写着地球生命与可持续发展的壮丽篇章。我们相信，对固氮微生物的深入挖掘和有效利用，必将为构建一个更绿色、更健康、更可持续的地球贡献不可估量的力量。

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