硝化加速热区酸性红壤酸化的作用机制及调控

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41661071
  • 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:
    D0710.土壤侵蚀与土壤肥力
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Hot region is the important economic crop planting area in Yunnan province, and is the frontier of ecological barrier of Southwest China. Increasing soil nitrification caused by larger application of N fertilizer has become a major issue in red soil areas in Southern China. The process of autotrophic nitrification of NH4+ releases H+, which leads to soil acidification and causes difficulties in the improvement of the degraded red soil. In our previous study, we found that obvious acidification and enrichment of AOB T-RFs 296 in red soil was related to the high soil nitrification rate. Significant decrease in nitrification rate was also detected in the acid red soils if biochar was applied in the incubation experiment. In this project, we plan to collect the unique red soil from the surface of coffee plantation in hot region of southern Yunnan, which is characterized by both tropical and subtropical monsoon climate. The incubated soil collected from the field experiments and the 15N tracer will be used to study the effect of biochar on the fixation of inorganic nitrogen and the reduction of soil nitrification. The 454 pyrosequencing technology will be used to investigate the contribution of ammonia oxidizing bacteria and archaea to soil nitrification process in acid red soil in hot region. Acid sensitivity indictors will be measured to determine the buffer property of the biochar-mixed soil. Finally, multivariate statistical analysis will be applied to further study the mechanism of soil acidification driven by nitrification process. The results might provide scientific information for N nutrient management and farmland ecosystem sustainable development of degraded red soil in hot region of Yunnan province.
热区是云南重要的经济作物带,西南生态安全屏障的前沿。热区高温气候条件下土壤氮转化快,氮肥硝化作用释放的H+引起的土壤酸化使得退化红壤的治理面临更多困难。土壤酸化与硝化作用强度和土壤缓冲性能密切相关。前期研究表明,硝化速率较高的酸性红壤酸化明显、氨氧化细菌优势种群(T-RFs 296)富集,生物炭显著降低硝化速率。本项目拟以云南热区极具特色的咖啡种植红壤为研究对象,采用15N稀释和富集技术研究田间条件下生物炭无机氮“固定”效应、硝化作用强度及其与土壤酸化的关系;采用高通量测序技术研究施用生物炭后氨氧化微生物的群落特征、对氨氧化的贡献,明确热区酸性红壤硝化过程的主要硝化微生物;采用酸敏感性指标分析生物炭对咖啡种植红壤酸缓冲性能的影响,明确最主要的酸缓冲体系。通过上述工作,阐明生物炭降低硝化加速红壤酸化的作用机制,为云南热区红壤氮素养分管理以及农田生态系统可持续发展提供科学指导。

结项摘要

氮肥硝化作用释放的H+引起的土壤酸化使得退化红壤的治理面临更多困难。以咖啡种植红壤为对象,对土壤酸化与硝化作用强度和土壤缓冲性的关系进行研究,结果表明:(1)硝化速率高的土壤易酸化。0-7d土壤净硝化速率为1.83-7.42 mg·kg-1·d-1,土壤pH值是影响土壤净硝化速率的重要因子,两者之间呈极显著正相关关系(p<0.01)。培养结束后,净硝化速率高的土壤pH值显著下降,0-4d土壤初级硝化速率为1.01-3.44 mg·kg-1·d-1,初级硝化速率更高的土样pH下降幅度更大,表明硝化会加剧土壤酸化。(2)土壤氨氧化古菌Group I.1 a-associated (Candidatus Nitrosotalea)相对丰度在所有硝化细菌中最高,其相对丰度与净硝化速率没有关系,但与初级硝化速率呈极显著正相关(P < 0.01),同时与有效磷和速效钾呈显著正相关(P < 0.05)。(3)在360d培养试验中,施氮(尿素)处理土壤pH值下降1.82个pH单位,添加生物炭的土壤pH值下降2.14-2.38个pH单位,同时pH缓冲容量也在下降。土壤pH、交换性Ca2+、交换性K+和总有机碳是土壤pH缓冲容量的主要影响因子。综上,硝化速率高的土壤易酸化,初级硝化速率高的土壤中氨氧化古菌的相对丰富高。施氮会加速咖啡种植土壤酸化,生物炭缓解土壤酸化的效果不显著,其在热区酸性红壤中的应用还需进一步研究

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
云南热区咖啡种植地红壤细菌群落多样性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    中国农业科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊帆;李正涛;李世钰;山云辉;黄家雄;吕玉兰;何飞飞;秦世雯
  • 通讯作者:
    秦世雯
咖啡园土壤酸缓冲能力及其影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    云南大学学报( 自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李正涛;樊帆;李世钰;山云辉;黄家雄;吕玉兰;何飞飞
  • 通讯作者:
    何飞飞

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其他文献

不同施肥方式对红壤蔬菜田氨氧化细菌和氨氧化古菌群落的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国蔬菜
  • 影响因子:
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  • 作者:
    唐前君;荣湘民;刘强;何飞飞
  • 通讯作者:
    何飞飞
基于CEEMDAN+RF+AdaBoost的短期负荷预测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    水电能源科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    肖小刚;莫莉;张祥;秦洲;何飞飞;刘光彪;周建中
  • 通讯作者:
    周建中
LIBS技术对羊毛脂复合物中重金属元素的成分分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    低温物理学报
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  • 作者:
    徐卫青;孙逍;石秀;赵丹萌;陈文;何飞飞
  • 通讯作者:
    何飞飞
多级协同模式下华中电网大规模水电站群跨网调峰调度研究
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    水电能源科学
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    --
  • 作者:
    肖小刚;周建中;张祥;杨钰琪;刘光彪;何飞飞;莫莉
  • 通讯作者:
    莫莉
不同初始pH值酸性土壤净矿化、净硝化和酸度变化分析
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    云南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘丹丹;乔琴;李永梅;何飞飞
  • 通讯作者:
    何飞飞

其他文献

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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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