Microbes in Sustainable Agriculture pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kahn, Mohammad Saghir (EDT)/ Zaidi, Almas (EDT)/ Mussarrat, Javed (EDT)

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:

价格:610.00 元

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isbn号码:9781604569292

丛书系列:

图书标签:

• Microbiology
• Agriculture
• Sustainability
• Soil Health
• Plant Growth
• Biocontrol
• Biofertilizers
• Rhizosphere
• Microbiome
• Crop Science

《土壤的智慧：微生物与地球的生命循环》 本书深入探索了构成我们星球生命基石的微生物世界，揭示了它们在维持地球生态平衡、驱动物质循环以及支持全球生命系统中的关键作用。我们常常低估了这些肉眼看不见的微小生物，然而，正是它们，塑造了我们赖以生存的土壤，净化了我们呼吸的空气，循环着我们所需的养分，并在塑造地球景观和演化的过程中发挥了不可或缺的力量。 第一章：无形巨匠——微生物的起源与多样性 本章将带领读者踏上一段追溯生命起源的旅程，聚焦于微生物的诞生。我们将追溯微生物如何在大约35亿年前的地球上悄然崛起，成为最早的生命形式，并如何在亿万年的演化中，发展出令人惊叹的多样性。从最基础的原核生物——细菌和古菌，到形态更为复杂的真核生物——真菌、藻类和原生动物，我们将逐一审视它们独特的结构、代谢方式和生存策略。 细菌与古菌：生命的基石 我们将详细介绍细菌和古菌这两大原核生物域的显著特征，包括它们的细胞结构（如无核膜、独特的细胞壁成分），以及它们在极端环境下的生存能力，例如深海热泉、极地冰川甚至核废料区域。 深入探讨它们在地球生物地球化学循环中的核心地位，例如氮循环中的固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌，它们如何将空气中的氮气转化为植物可吸收的形式，以及如何将有机氮转化为气体释放回大气。 我们将特别关注一些具有特殊代谢途径的细菌，例如化能自养菌，它们能够利用无机化合物的氧化还原反应获取能量，在缺乏阳光的深层土壤和地下环境中扮演着至关重要的角色。 真菌：分解者与共生者 本章将着重阐述真菌王国，包括它们独特的细胞壁成分（几丁质），以及它们作为自然界主要分解者的重要作用。我们将详细介绍腐生真菌如何分解死亡的有机物，将其中的碳、氮、磷等元素释放回土壤，成为下一轮生命循环的养分。 深入探讨菌根真菌（Mycorrhizal fungi）的非凡共生关系。这些真菌与绝大多数陆地植物的根系形成互惠互利的合作，通过极大的表面积扩展，帮助植物吸收水分和矿物质（特别是磷），同时植物则为真菌提供光合作用产生的糖分。我们将剖析不同类型的菌根（如内生菌根、外生菌根）及其在不同生态系统中的分布和影响。 还将介绍一些致病性真菌，尽管它们在某些情况下可能造成损害，但从宏观生态系统的角度看，它们也扮演着控制种群数量、促进物种竞争和淘汰等角色。 藻类与原生动物：水生生态的驱动者与消费者 本章将审视藻类，特别是蓝藻（Cyanobacteria），它们不仅是重要的产氧者，也是氮固定的先驱。我们将讨论藻类在水体生态系统中的光合作用能力，以及它们在生物地球化学循环中的作用。 原生动物作为环境中重要的初级消费者，它们以细菌、真菌孢子和其他微小生物为食，在控制微生物种群数量、促进养分循环方面发挥着不可或缺的作用。我们将介绍原生动物的多样性及其在不同栖息地中的生态位。 第二章：土壤的心脏——微生物与土壤健康的脉搏 土壤，这个看似普通的介质，却是无数微生物生命的乐园。本章将聚焦于微生物如何塑造和维持土壤的结构、肥力与活力，将土壤视为一个活跃的、充满生命的生态系统。 土壤结构形成：微生物的粘合剂 我们将深入解释微生物如何通过分泌胞外聚合物（extracellular polymeric substances, EPS），特别是多糖、蛋白质和核酸，来将土壤颗粒粘合在一起，形成土壤团聚体（soil aggregates）。这些团聚体的形成极大地改善了土壤的通气性、保水性、排水性和抗侵蚀性。 讨论细菌和真菌的菌丝网络如何像一张看不见的网，穿梭于土壤颗粒之间，进一步加固土壤结构，防止其被水和风侵蚀。 养分循环的工程师：微生物与矿物质的转化 本章将详细阐述微生物在关键养分循环中的作用。除了第一章提及的氮循环，我们还将深入探讨磷、硫、铁等元素的循环。 例如，我们将解释一些细菌和真菌如何通过分泌有机酸，溶解土壤中难溶性的磷酸盐矿物，将其转化为植物可吸收的磷酸根离子（磷酸溶解作用）。 同样，硫循环中，微生物负责将有机硫转化为硫酸盐，以及将硫酸盐还原为硫化物，这些过程对于植物吸收利用硫至关重要。 铁的循环也离不开微生物的参与，某些微生物能够氧化或还原铁，影响其在土壤中的溶解度和生物有效性。 有机质的分解与再生：生命的循环 本章将详细解析微生物分解动植物残体和其他有机物质的过程。我们将区分好氧分解和厌氧分解，以及不同微生物群落在此过程中的协同作用。 重点阐述微生物如何将复杂的有机分子分解为简单的无机物和可溶性有机物，这些产物不仅是下一轮植物生长的养分来源，也为其他微生物提供了能量和碳源，形成生生不息的物质循环。 我们将讨论腐殖质（humus）的形成，这是一种稳定的、富含养分的有机物质，由微生物在分解过程中产生，对土壤肥力和保水能力至关重要。 微生物群落的动态变化：环境影响与群落结构 我们将探讨影响土壤微生物群落结构和功能的各种环境因素，包括土壤pH值、温度、湿度、有机质含量、氧气供应以及植物的存在。 介绍多样性、群落稳定性与土壤功能之间的关系，例如，一个多样化的微生物群落通常对环境变化具有更强的适应性和恢复力。 第三章：无声的守护者——微生物与植物健康的共生 植物与微生物之间并非简单的生存关系，而是一种深刻的、相互依存的共生网络。本章将揭示微生物如何作为植物的“隐形卫士”，促进其生长，增强其抗性，并维持整个生态系统的健康。 根际微生物组：植物的“第二基因组” 我们将重点关注根际（rhizosphere）这个植物根系周围富集微生物的特殊区域。这里是微生物活动最为活跃的区域之一，与植物的健康和生长息息相关。 介绍根际微生物组的多样性，包括细菌、真菌、古菌和病毒等。我们将详细阐述根际微生物如何通过分泌生长激素、溶解养分、固定氮素等方式直接促进植物生长。 深入探讨植物如何通过分泌复杂的化学信号（如有机酸、糖类、氨基酸）来招募和调控其根际微生物群落，形成一种高度特异性的互作关系。 植物病原体的抑制者：微生物的天然防御 本章将详细介绍有益微生物如何通过多种机制来抑制植物病原体的侵染和传播。 拮抗作用：一些微生物能够产生抗生素、酶或其他次级代谢产物，直接杀死或抑制病原菌的生长。 竞争作用：有益微生物与病原体竞争有限的养分和生长空间，从而削弱病原体的生存能力。 诱导抗性：某些微生物能够激活植物自身的防御机制，使其对病原体的侵染产生更强的抵抗力（诱导系统性抗性，ISR）。 生物膜的形成：微生物在植物根系表面形成生物膜（biofilm），可以物理性地阻碍病原体附着和侵入。 固氮与养分利用的促进者 我们将再次强调固氮菌在植物获取氮素中的重要作用，特别是自由生活固氮菌和根瘤菌（Rhizobium）与豆科植物之间的互利共生。 除了磷的溶解，本章还将介绍其他微生物对植物吸收利用养分的贡献，例如帮助植物吸收铁、硫等微量元素。 抗逆性的增强：微生物与环境胁迫的缓冲 我们将探讨微生物如何帮助植物抵抗各种环境胁迫，如干旱、盐碱、重金属污染、高温和低温等。 一些微生物可以通过提高植物的抗氧化酶活性、调节植物体内的渗透调节物质含量、或通过改变土壤微环境来减轻胁迫对植物的损害。 例如，某些内生真菌（endophytes）能够生活在植物组织内部，但不引起症状，并通过多种机制增强植物的抗逆性。 第四章：生态系统的连接者——微生物与地球的碳、氮、水循环 微生物不仅是土壤健康的守护者，更是驱动地球关键生物地球化学循环的核心力量。本章将从更宏观的视角，审视微生物在碳、氮、水等元素的全球循环中所扮演的不可替代的角色。 碳循环：从大气到土壤，再回到大气 我们将详细解析微生物在碳循环中的多个环节。从光合作用的生产者（如蓝藻、藻类）将大气中的二氧化碳固定为有机碳，到分解者（细菌、真菌）将动植物残体中的有机碳分解为二氧化碳释放回大气，微生物是碳流动的核心。 特别关注微生物在土壤有机碳的储存和释放中的作用，以及气候变化如何影响这一过程。 还将探讨甲烷的产生（产甲烷菌）和消耗（好氧甲烷氧化菌），以及它们在温室气体排放中的影响。 氮循环：从大气到生物圈，再到大气 我们将全面回顾微生物在氮循环中的复杂过程：固氮（将N2转化为NH3）、硝化（NH4+转化为NO3-）、反硝化（NO3-转化为N2）、氨化（有机氮转化为NH4+）等。 强调不同类型的微生物在这些过程中的特异性，以及这些过程对维持土壤肥力和生态系统生产力的重要性。 讨论人类活动（如化肥使用）如何干扰天然的氮循环，以及微生物在缓解这些影响中的潜力。 水循环的调控者：微生物与土壤水分 尽管水循环本身是一个物理过程，但微生物通过影响土壤结构和有机质含量，间接调控了土壤的水分保有能力和渗透速率。 例如，微生物分泌的EPS可以增加土壤的持水能力，减少水分蒸发。 某些微生物群落也可以影响土壤的渗透性，从而影响地表径流和地下水补给。 微生物的全球分布与迁移 我们将探讨微生物如何在不同的生态系统（海洋、陆地、大气）中广泛分布，以及它们如何通过风、水、生物体等媒介进行迁移。 简要提及微生物在遥远地区（如高空大气）的发现，以及它们可能扮演的意想不到的角色。 第五章：未来的希望——微生物在生态修复与可持续发展中的潜力 认识到微生物的强大力量，我们有理由相信，它们是解决当前环境挑战和实现可持续发展的关键。本章将展望微生物在环境修复、生物技术和未来农业等领域的广阔应用前景。 生物修复：利用微生物净化环境 我们将详细介绍利用微生物降解污染物（如石油泄漏、农药残留、塑料垃圾、重金属）的生物修复技术。 重点介绍在土壤和水体污染治理中，如何通过引入或激活特定微生物群落来加速污染物的转化和降解。 探讨生物提炼（biomining）的应用，即利用微生物从低品位矿石中提取有价金属。 生物能源与生物材料 我们将审视微生物在生产生物燃料（如生物乙醇、生物柴油、甲烷）方面的潜力，以及它们在生产生物塑料、生物酶等生物材料中的作用。 介绍基因工程技术如何被用于改造微生物，以提高其生物能源生产效率或生物材料合成能力。 可持续农业的新篇章 本书将回归农业这一重要领域，探讨如何利用本书所阐述的微生物知识，发展更可持续的农业实践。 例如，开发基于微生物的生物肥料和生物农药，以减少化肥和化学农药的使用，提高作物产量和品质。 推广保护性耕作和覆盖作物等措施，以促进土壤微生物群落的健康发展，提升土壤肥力。 讨论利用微生物进行作物病害的早期诊断和预警。 伦理与挑战 在展望微生物应用的未来时，我们也将审慎地探讨相关的伦理问题和潜在的挑战，例如转基因微生物的安全性、生物多样性的保护、以及技术的可及性等。 结语 《土壤的智慧：微生物与地球的生命循环》旨在唤醒读者对这些微小生命的敬畏之心，理解它们在我们星球上无处不在、至关重要的作用。从地球生命的起源，到土壤健康的维持，再到全球物质的循环，微生物始终是幕后无声的建造者与守护者。通过深入了解它们，我们能够更好地理解自然界的运作规律，并为实现人与自然的和谐共生、建设一个可持续发展的未来，找到新的灵感与途径。这本书将引领读者走进一个充满生命活力、奥秘无穷的微生物世界，揭示隐藏在日常事物背后的宏大生命力量。

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