氮的微生物固持与矿物固定间相互转化特征及其对秸秆还田的响应

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基本信息

  • 批准号:
    41877107
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 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:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Microbial immobilization-mineralization and clay minerals fixation-release of fertilizer nitrogen (N) were the important pathways of N conservation and supply in soils. However, the relationship between these processes is lack of systematic investigation to date. Using the red soil, meadow brown soil and black soil, this study focuses on the processes of N in microbial immobilization-mineralization and soil minerals fixation-release based on the long-term experiment in Shenyang Agricultural Station, Chinese Academy of Sciences. A series of incubation and pot experiments will be conducted with multiple techniques, including the techniques of isotope tracer, double labeling, microorganism culture and isotope dilution. Based on the systematic research on the mutual transformation characteristics of N in microbial immobilization-mineralization and minerals fixation-release and its response to straw returning, the specific aims of this proposal are to: (1) clarify the effects of microbial immobilization-mineralization process and minerals fixation-release process on N conservation and supply in soils, and the contributions of these processes on N use efficiency; (2) reveal the mutual transformation characteristics of microbial immobilization and minerals fixation, and quantify the relationship between these processes; (3) elucidate the cycling rates of N in microbial immobilization-mineralization and minerals fixation-release processes; and (4) construct the mathematical N-cycling models in soils, including the biotic and abiotic processes. The results will improve the soil N-cycling theroy system, and provide the theoretical basis and technical support for optimizing N management and scientific operation.
肥料氮的微生物固持-矿化和粘土矿物固定-释放是其在土壤中保存与供给的重要途径,但两者之间的关系至今尚缺乏系统研究。本项目以旱地红壤、潮棕壤和黑土为研究对象,以中科院沈阳生态实验站及相关长期定位试验为平台,以同位素示踪及双标记技术、微生物纯培养技术和同位素稀释技术为主要手段,以培养和盆栽试验为技术途径,围绕土壤微生物固持-矿化和粘土矿物固定-释放这一核心,系统研究肥料氮的微生物固持-矿化和矿物固定-释放之间的转化特征及对秸秆还田的响应,明确微生物固持-矿化和矿物固定-释放过程在保氮和后续供氮中的作用及其对氮肥利用率的贡献;揭示微生物固持和粘土矿物固定之间相互转化的关联影响,量化两者之间的数量关系;明晰微生物固持-矿化和矿物固定-释放过程的循环周转速率,构建有非生物过程参与的土壤氮素循环模型。相关成果可以完善土壤氮素循环理论体系,并为农田氮素优化管理和科学运筹提供理论依据和技术支撑。

结项摘要

肥料氮的微生物固持-矿化和粘土矿物固定-释放在土壤保氮供氮中的作用至关重要,但相关过程受土壤类型及外源有机物输入的影响。因此,本研究将以这两个过程为核心,阐明不同类型土壤生物和非生物的耦联过程及其对秸秆还田的响应。.对于固定态铵的释放,微生物固持和硝化作用分别在固定态铵释放的前期和后期占主导地位。低量秸秆还田对固定态铵的释放有促进作用;中量和高量秸秆则抑制其释放,同时,黑土的释放潜力要高于潮棕壤。秸秆还田提高了固定态铵释放后进入有机氮库的比例。.微生物来源氮矿化后可以被粘土矿物所固定,但其量不足固定态铵总量的1‰。黑土标记微生物来源氮矿化后大部分被硝化细菌所利用;而潮棕壤大部分则仍保存在有机氮库。秸秆还田显著增加了黑土标记微生物氮含量和潮棕壤标记非微生物有机氮含量。.就供氮能力而言,生物过程保氮供氮能力强于非生物过程,但就对肥料氮的保存与供给而言,则粘土矿物固定-释放作用大于微生物固持-矿化过程。秸秆还田有利于提高生物过程在保氮与供氮中的作用,而秸秆还田量对铵态氮的矿物固定与释放影响存在阈值效应。残留的肥料氮主要以有机氮形态,尤其是非微生物有机氮形态留存于土壤之中,残留率明显高于土壤其他氮库,表明土壤中残留的肥料氮大部分是经微生物介导以更为稳定的形态保存在土壤中。.综上所述,合理的秸秆还田量与方式有利于提高玉米产量、减少肥料氮的损失、使更多的肥料氮稳定留存于土壤之中,供后续作物利用。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The mechanism of the dose effect of straw on soil respiration: Evidence from enzymatic stoichiometry and functional genes
秸秆对土壤呼吸的剂量效应机制:来自酶化学计量和功能基因的证据
  • DOI:
    10.1016/j.soilbio.2022.108636
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Soil Biology and Biochemistry
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Shuailin Li;Yongxing Cui;Zhuqing Xia;Xinhui Zhang;Mengmeng Zhu;Yun Gao;Siyu An;Wantai Yu;Qiang Ma
  • 通讯作者:
    Qiang Ma
The fate of N released from the fixed NH4+ pool in response to different straw application doses
不同秸秆施用剂量下固定NH4池释放的N的去向
  • DOI:
    10.1016/j.geoderma.2022.116312
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Geoderma
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhuqing Xia;Qiang Ma;Wantai Yu;Yanan Wang;Mengmeng Zhu;Xinhui Zhang;Yun Gao;Siyu An;Shuailin Li
  • 通讯作者:
    Shuailin Li
Occurrence of added nitrogen interaction affected by nitrogen stabilizer and glucose additions in an Alfisol
Alfisol 中氮稳定剂和葡萄糖添加物影响添加氮相互作用的发生
  • DOI:
    10.1016/j.ejsobi.2021.103285
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    EUROPEAN JOURNAL OF SOIL BIOLOGY
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Ma Qiang;Zhang Xinhui;Wu Zhijie;Li Shuailin;Xu Zhiqiang;Zhou Changrui;Xia Zhuqing;Zhu Mengmeng;Gao Yun;Yu Wantai
  • 通讯作者:
    Yu Wantai
Does the incorporation of dicyandiamide and hydroquinone with straw enhance the nitrogen supplying capacity in soil?
双氰胺和对苯二酚与秸秆掺入是否增强土壤供氮能力?
  • DOI:
    10.1016/j.apsoil.2018.12.007
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    APPLIED SOIL ECOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Ma, Qiang;Wu, Zhijie;Xia, Zhuqing
  • 通讯作者:
    Xia, Zhuqing
Changes in N supply pathways under different long-term fertilization regimes in Northeast China
东北地区不同长期施肥制度下氮素供应途径的变化
  • DOI:
    10.1016/j.still.2020.104609
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
    SOIL & TILLAGE RESEARCH
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Ma Qiang;Li Shuailin;Xu Zhiqiang;Fan Shaobo;Xia Zhuqing;Zhou Changrui;Zhu Mengmeng;Yu Wantai
  • 通讯作者:
    Yu Wantai

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    --
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  • 通讯作者:
    宇万太

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固定态铵对不同外源氮的响应及其对氮肥利用率的贡献
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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

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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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