土壤生物学前沿

《土壤生物学前沿》系统论述了土壤生物学的发展态势和研究 前沿，就土壤生物与土壤肥力、土壤生物与**变 化、土壤生物与环境污染、土壤生物相互作用及土 壤生物学多学科交叉研究等方面的重要进展和研究 前沿作了系统归纳和总结，对我国土壤生物学研究 中存在的问题和未来的发展方向进行了分析，并对 土壤生物学研究的新技术、野外研究平台和人才培 养现状进行了分析和论述，以促进我国土壤生物学 的快速发展。

丛书序
前言
第一篇总论
第一章土壤学学科发展态势和前沿3
第一节土壤科学研究现状4
第二节土壤学研究前沿19
主要参考文献25
第二章土壤生物学基础研究前沿29
第一节土壤微生物群落29
第二节土壤生物系统网络36
第三节土壤生物系统计量学40
第四节前沿与展望47
主要参考文献50
第二篇土壤生物与土壤肥力
第三章土壤微生物与土壤有机质转化57
第一节土壤微生物与底物代谢57
第二节碳氮親合作用与激发效应65
第三节土壤微生物与有机组分转化67
主要参考文献70
第四章土壤微生物与生源要素循环73
第一节土壤微生物与氮循环73
第二节土壤微生物与磷循环82
第三节土壤微生物与铁循环86
第四节土壤微生物与硫循环94
主要参考文献97
第三篇土壤生物与全球变化
第五章土壤温室气体产生和转化的微生物机制107
第一节二氧化碳108
第二节甲烷111
第三节氧化亚氮116
第四节国内外重要研究计划的启示与研究展望118
主要参考文献123
第六章土壤生物对全球变化的响应129
第一节土壤生物对气候变化的响应130
第二节土壤生物对土地利用变化和生物人侵的响应137
第三节研究展望140
主要参考文献141
第七章全球变化敏感区域土壤生物学问题146
第一节高寒生态系统147
第二节干旱半干旱生态系统158
第三节研究展望168
主要参考文献169
第四篇土壤生物与环境污染
第八章土壤有机污染物的微生物降解179
第一节有机污染物降解的代谢途径与分子机制180
第二节有机污染物降解的微生物耦合机制188
第三节有机污染土壤的根际修复193
第四节研究展望196
主要参考文献200
第九章土壤重金属的微生物转化与污染修复208
第一节微生物介导的土壤重金属转化209
第二节土壤重金属污染对微生物区系及功能的影响223
第三节研究展望226
主要参考文献227
第十章土壤生物污染与控制234
第一节土壤中病原微生物的存活及影响因素236
第二节土壤中病原微生物的迁移及风险253
第三节土壤生物污染控制257
第四节研究展望260
主要参考文献261
第十一章土壤污染的生物诊断与生态风险评价265
第一节土壤污染的生物诊断265
第二节基于生物测试的污染土壤生态风险评价280
第三节研究展望283
主要参考文献284
第五篇土壤生物相互作用
第十二章植物微生物根际互作291
第二节典型的根际互作过程292
第三节 根际互作信号分子306
主要参考文献318
第十三章土壤动物及其生态功能327
第一节土壤动物—微生物相互作用与食物网328
第二节土壤动物的主要生态功能及作用机制332
第三节研究展望340
主要参考文献343
第六篇土壤生物学多学科交叉研究前沿
第十四章土壤生物与土壤物理351
第一节土壤结构异质性和生物多样性356
第二节土壤物理和生物学过程互作358
第三节土壤生物物理过程模拟362
第四节研究展望364
主要参考文献365
第十五章土壤生物与土壤化学369
第一节土壤生物与物理化学371
第二节土壤生物与电化学378
第三节研究展望384
主要参考文献385
第十六章土壤微生物与矿物相互作用389
第一节微生物—矿物界面作用机制389
第二节生物成矿与矿物风化395
第三节研究展望398
主要参考文献399
第十七章土壤微生物地理学402
第一节土壤微生物的分布格局及其多样性403
第二节土壤微生物分布的驱动机制408
第三节研究展望411
主要参考文献412
第七篇土壤生物学研究的新技术与平台
第十八章质谱与光谱技术420
第一节核磁共振421
第二节标识物质谱424
第三节纳米二次离子质谱435
第四节研究展望443
主要参考文献445
第十九章分子生物学技术448
第一节稳定性同位素探针技术450
第二节组学技术460
第三节单细胞技术470
第四节生物信息学479
第五节研究展望483
主要参考文献485
第二十章野外研究实验平台493
第一节现有土壤生物学研究相关的野外实验平台494
第二节平台建设展望503 

    甲烷氧化菌是一类独特的微生物，广泛分布在不同环境，它们能将甲烷有效氧化成CO2和水，是地球系统甲烷排放的天然消减器。在森林、草地等甲烷浓度较低的环境，甲烷氧化菌每年大约氧化3000万吨甲烷，是大气甲烷**的生物“汇”，而在湿地、水稻土、垃圾填埋场等甲烷高浓度环境，甲烷氧化菌每年约氧化6亿吨甲烷，约占这些环境中甲烷产生总量的50% （Thauer，2008，2010）。可见，甲烷氧化菌在优选甲烷循环中起着极其重要的作用。
    好氧甲烷氧化菌传统上都属于变形细菌门（ Proteobacteria），根据细胞的内膜结构、磷脂脂肪酸成分和碳同化途径等可将好氧甲烷氧化菌分成Ⅰ型菌和Ⅱ型菌。Ⅰ型菌属γ—变形细菌，利用5—磷酸核酮糖同化途径（RuMP），包括甲基杆菌（Methylobacter）、甲基球菌（Methylococcus）、甲基单胞菌（Methylomonas）、甲基微菌（Methylomicrobium）和甲基八叠球菌（Methylosarcina）等12个属；Ⅱ型菌属α—变形细菌，利用丝氨酸（serine）同化途径，包括甲基弯曲菌（Methylosinus）和甲基孢囊菌（Methylocystis）等4个属（McDonald et al.，2008； Semrau et al.，2010）。工型菌可进一步分成Ⅰa亚型和Ⅰb亚型，Ⅰb亚型菌（Methylococcus和Methyloca Ldum）同时拥有RuMP和丝氨酸途径，因此兼有Ⅰ型菌和Ⅱ型菌的碳同化特点。