模拟不同氮沉降量和不同氮形态组成比例对荒漠草原植物氮吸收偏好的影响

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31760146
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    38.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0306.生态系统生态学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

With concerns over the effects of global increasing deposition of reactive nitrogen (N), numerous N manipulation experiments have been conducted in various ecosystems. However, there is lack of experiments that simulate composition of different forms of N. The preferences of plants for different N forms among ammonium, nitrate and dissolved organic N play an important role in determining the fates of N input into natural ecosystems and in determining the ecosystem N dynamics. Nevertheless, it remains unclear whether and how N uptake preferences affect ecosystem processes and functioning... In the context of the projected increases in N deposition and decreases in the ratio of NH4+-N to NO3--N, we conduct a N addition experiment with split-plot design based on a 13-year platform in a desert steppe. Nitrogen deposition amount is the primary factor with three levels (no addition, 2 g N m-2 yr-1 and 10 g N m-2 yr-1), and the ratio of NH4+-N to NO3--N is the secondary factor with four levels (4:1, 2:1, 1:1 and ambient). We quantify plant N preferences using both 15N natural abundance method and 15N tracer technique to examine the effects of N deposition with different NH4+/NO3- ratios and different deposition amounts on plant N uptake preferences in a desert steppe. We also measure the gross rates of NH4+ production and nitrification using the N isotope dilution method, and determine the abundance of the bacterial 16S rRNA gene and bacterial and archaeal ammonia monooxygenase gene (amoA) using qPCR, in order to reveal the mechanism by which plant N preferences respond to N deposition. In addition, together with ecosystem productivity and community structure, we aim to elucidate whether and how N preferences mediate the effects of N deposition on plant composition and productivity. These findings will provide a novel explanation for the responses of grassland ecosystems to N deposition, and provide scientific data for biodiversity protection and grassland management.
随着氮沉降全球化,国内外已在各类生态系统中开展了模拟氮沉降的实验,然而模拟不同氮形态组成比例的实验鲜见报道。植物对不同氮形态的吸收偏好直接影响输入到自然生态系统中的氮的去向和氮动态,进而影响生态系统过程和功能,但其中的调控机制仍不清楚。.在未来氮沉降增加和NH4+/NO3-降低的背景下,本项目拟将在开展了13年的不同放牧压力实验平台的对照区内,建立低氮和高氮沉降量下不同NH4+/NO3-模拟实验,以短花针茅荒漠草原为研究对象,将15N自然丰度法和15N示踪结合量化植物氮吸收偏好,测定根性状、土壤总氨化和硝化速率、氨化和硝化细菌多度,阐明植物氮吸收偏好对氮沉降量和质的变化的响应规律及其机制。同时监测生态系统生产力和群落结构,明确氮偏好在氮沉降影响植物组成和生产力过程中的作用。本研究将为揭示氮沉降影响草地生态系统过程和功能的调控因子提供全新的思路和方法,为生物多样性保护和草地管理提供科学依据。

结项摘要

氮是决定陆地生态系统生产力的关键因子。植物对不同形态氮的吸收偏好直接影响输入到自然生态系统中的氮的去向和氮动态的变化,对于理解生态系统氮循环和预测植物对未来环境变化的响应非常重要。然而全球变化(氮沉降、增温和降水变化)如何影响植物氮吸收及其与群落稳定性和生产力的关系仍未清楚解析。因此,本研究基于内蒙古草原全球变化野外控制实验,利用氮稳定同位素技术、IsoSource模型和常规方法,对植物氮素获取能力、功能性状、生产力和群落稳定性等内容进行了研究,结果表明:(1)草原优势植物克氏针茅和冰草主要利用较丰富的硝态氮,对铵态氮利用较少,并且随着氮水供给变化而改变;揭示未来氮沉降加剧和硝态氮比例增加并非总是产生负效应,很可能促进温带草原优势植物的生长,减缓全球环境变化的后果。(2)植物获取氮素的另一个主要途径是养分回收,不同年份的研究表明回收效率随着土壤养分和水分有效性的提高而降低,受到了自然降水变异的调控。(3)温度升高对草地生产力的多样影响受到了植物激素乙烯和叶寿命的调控,暗示未来构建全球变化模型时应考虑将植物激素作为重要指标,因其驱动了植物功能性状的改变。(4)氮添加和增温均降低了荒漠草原群落稳定性,但是增温+氮处理降低的程度更大,即二者的负效应具有叠加作用。氮添加通过降低C4植物的稳定性而影响群落稳定性,增温通过降低C3植物的稳定性而影响群落稳定性。本研究揭示了草原生态系统对全球变化的响应与适应,为生物多样性的保护和草地管理提供科学依据。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Additive negative effects of decadal warming and nitrogen addition on grassland community stability
年代际变暖和氮添加对草地群落稳定性的累加负面影响
  • DOI:
    10.1111/1365-2745.13363
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    Journal of Ecology
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Wu Qian;Ren Haiyan;Wang Zhongwu;Li Zhiguo;Liu Yinghao;Wang Zhen;Li Yuanheng;Zhang Ruiyang;Zhao Mengli;Chang Scott X.;Han Guodong
  • 通讯作者:
    Han Guodong
Grazing reduces the temporal stability of temperate grasslands in northern China
放牧降低了中国北方温带草原的时间稳定性
  • DOI:
    10.1016/j.flora.2019.151450
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Flora
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Jie Qin;Haiyan Ren;Guodong Han;Jun Zhang;Dawn Browning;Walter Willms;Dianlin Yang
  • 通讯作者:
    Dianlin Yang
Mass loss and nutrient dynamics during litter decomposition in response to warming and nitrogen addition in a desert steppe
荒漠草原中随变暖和氮添加而凋落物分解过程中的质量损失和养分动态
  • DOI:
    10.15302/j-fase-2017194
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    FRONTIERS OF AGRICULTURAL SCIENCE AND ENGINEERING
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Haiyan REN;Jie QIN;Baolong YAN;Alata;Baoyinhexige;Guodong HAN
  • 通讯作者:
    Guodong HAN
不同降水条件下荒漠草原植物的养分含量及回收对增温和氮素添加的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    西北植物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    康静;韩国栋;任海燕;朱毅;张欣;王悦骅
  • 通讯作者:
    王悦骅
增温和施氮对内蒙古荒漠草原土壤理化性质的影响
  • DOI:
    10.16742/j.zgcdxb.20190225
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国草地学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张欣;任海燕;康静;朱毅;李冬慧;韩国栋
  • 通讯作者:
    韩国栋

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其他文献

DNA核酸酶与猪链球菌9型毒力的关系
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    --
  • 发表时间:
    2017
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    --
  • 作者:
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中国伞形科独活属果实表面微形态特征及其分类学意义
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    --
  • 作者:
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    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    傅红春
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    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    张淼;张丽楠;任海燕;孔盼
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    孔盼
有序概率模型的我国居民收入差距和幸福感研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    求索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任海燕;傅红春
  • 通讯作者:
    傅红春

其他文献

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任海燕的其他基金

荒漠草原叶际微生物对长期增温和氮添加的响应及其与植被生产力和多样性的关系
  • 批准号:
    32260301
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    33 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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