生物炭对菜地土壤N2O产生过程的影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41471192
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Biochar has been advocated as an emerging strategy for mitigating nitrous oxide (N2O), sequestrating carbon dioxide and improving degrading soil quality for intensively managed vegetable fields in China. Considering that vegetable fields are usually receiving high doses of nitrogen (N) fertilizer and frequent irrigations, and consequently with obvious soil acidification and N2O emissions, we propose that several processes would have been undergoing and even play major roles in N2O emissions, such as heterotrophic nitrification, nitrifier denitrification, chemodenitrification as well as autotrophic nitrification and heterotrophic denitrification. By integrated using inhibitions of acetylene (C2H2) and/or oxygen (O2) combinations, 15N tracing technique -pool dilution methods and DNA sequencing technology in this study, we will quantify the contributions of different N2O production processes to the total N2O emissions from typically managed vegetable soils as compared with cereal crop agricultural soils. The influence of biochar amendment on the portions of different N2O production processes and N2O product ratios would be systematically assessed as compared with soils without biochar amendment. Several mechanisms involved in biochar influences on N2O emission would be differentiated such as targeting different processes, liming, aeration,effective time period, and microbial community structure and functional genes abundances. Two scientific hypothesis would be tested in this study including: ① Does nitrifier denitrification or heterotrophic nitrification occur as major N2O source process in acidic vegetable soils? ② How and why biochar amendment affect N2O production process and microbial community structures and functional gene abundances? Research results would improve scientific understanding of N2O source processes, N2O product ratios, biochar influence mechanisms and thus benefiting biochar application and N2O mitigation in Chinese vegetable fields.
生物炭是综合改良菜地土壤质量、减缓N2O排放的新兴战略。针对菜地施氮量高、浇灌频繁、土壤酸化、N2O排放高等现状,提出菜地土壤中可能同时存在多种途径产生N2O,除了反硝化和自养硝化作用外,还可能存在硝化细菌反硝化、异养硝化、化学反硝化等重要途径。本研究综合运用乙炔+氧气组合抑制法、15N同位素标记技术、DNA高通量测序技术,旨在①定量研究各种N2O产生途径对菜地N2O排放的贡献;②定量评价生物炭施用对各种N2O产生途径、产物N2O比例的影响;③阐明生物炭影响菜地各种N2O产生途径及产物N2O比例的主要控制因素与微生物驱动机制,明确生物炭能否减缓以及如何减缓菜地N2O排放的过程机理。拟解决的科学问题:①酸化菜地土壤是否存在硝化细菌反硝化或异养硝化作用及其贡献;②生物炭如何影响菜地各种N2O产生过程及其微生物驱动机制。研究结果将为减缓菜地N2O排放以及生物炭综合运用提供科学依据。

结项摘要

生物质炭是综合改良菜地土壤质量、减缓N2O排放的新兴战略。针对菜地施氮量高、浇灌频繁、土壤酸化、N2O排放高等现状,本研究综合运用抑制剂法、15N同位素标记技术、DNA高通量测序技术,定量研究生物质炭和硝化抑制剂对典型菜地活性气态氮排放强度的影响,辨析生物质炭施用后菜地N2O的产生途径,对比生物质炭对菜地和稻田温室气体排放关键微生物功能基因丰度的影响。本研究阐明了生物质炭如何影响菜地N2O产生过程及其微生物驱动机制,追踪生物质炭老化过程对不同菜地土壤N2O排放的影响,揭示了生物质炭减缓稻田和菜地温室气体排放的长期效应,研究结果为减缓菜地N2O排放以及生物质炭综合运用提供科学依据。研究成果被《科技日报》等报道(04/15/2015),已发表标注本基金资助学术论文SCI 25篇(其中第一标注19篇),中文15篇(其中第一标注9篇)。项目申请人荣获江苏省十大青年科技之星;培养毕业硕士研究生9名,博士研究生5名,其中3名研究生获得国家奖学金(张晓旭、范长华、毕智超)。

项目成果

期刊论文数量(40)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Biochar stability in soil: meta-analysis of decomposition and priming effects
土壤中生物炭的稳定性:分解和引发效应的荟萃分析
  • DOI:
    10.1111/gcbb.12266
  • 发表时间:
    2016-05-01
  • 期刊:
    GLOBAL CHANGE BIOLOGY BIOENERGY
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wang, Jinyang;Xiong, Zhengqin;Kuzyakov, Yakov
  • 通讯作者:
    Kuzyakov, Yakov
不同时期施用生物炭对稻田N2O和CH4排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李露;周自强;潘晓健;熊正琴
  • 通讯作者:
    熊正琴
施用生物炭和硝化抑制剂对菜地N_2O排放和蔬菜产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    南京农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈晨;王春隆;周璐瑶;吴玲玲;张钰婷;熊正琴
  • 通讯作者:
    熊正琴
The combined effects of nitrification inhibitor and biochar incorporation on yield-scaled N2O emissions from an intensively managed vegetable field in southeastern China
硝化抑制剂和生物炭掺入对中国东南部集约化管理菜地产量规模 N2O 排放的综合影响
  • DOI:
    10.5194/bg-12-2003-2015
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    BIOGEOSCIENCES
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Li, B.;Fan, C. H.;Zhang, M.
  • 通讯作者:
    Zhang, M.
Microbial explanations for field-aged biochar mitigating greenhouse gas emissions during a rice-growing season
水稻生长季节田间陈化生物炭减少温室气体排放的微生物解释
  • DOI:
    10.1007/s11356-018-3112-x
  • 发表时间:
    2018-09
  • 期刊:
    Environ Sci Pollut Res.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wu Zhen;Zhang Xi;Dong Yubing;Xu Xin;Xiong Zhengqin
  • 通讯作者:
    Xiong Zhengqin

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其他文献

氮肥和秸秆施用对稻麦轮作体系下土壤剖面N2O时空分布的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘平丽;李露;周自强;熊正琴
  • 通讯作者:
    熊正琴
不同水旱轮作体系稻田土壤剖面N2O的分布特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Chinese Journal of Applied Ecology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘平丽;张啸林;熊正琴;黄太庆;丁敏;王金阳
  • 通讯作者:
    王金阳
南京市郊区集约化大棚蔬菜地N2O的排放
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贾俊香;张曼;熊正琴;李叶
  • 通讯作者:
    李叶
气候变化对农田生态系统碳氮过程的影响及其对生产的启示
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊正琴;邹建文;潘根兴
  • 通讯作者:
    潘根兴
长期施肥土壤微生物群落的剖面变化及其与土壤性质的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    熊正琴;王保战;贾仲君;李彦
  • 通讯作者:
    李彦

其他文献

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熊正琴的其他基金

不同气候带典型菜地土壤氧化亚氮产生过程及完全氨氧化作用的相对贡献
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  • 批准年份:
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菜地氧化亚氮产生过程辨析及羟胺和亚硝态氮的潜在贡献
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    2019
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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

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          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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