灌丛根际土壤-细菌间界面作用对无机氮转化过程的影响

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500445
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0311.土壤生态学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Previous studies reporting the soil nitrogen cycling mainly focused on forest, grassland and agricultural soils. However, less attention has been paid to the shrub ecosystems. The interfacial interactions between nitrogen-transforming microorganisms and soil components remain poorly understood. In this study, the materials such as shrub rhizosphere soil, nitrifying and denitrifying bacteria are selected. Adsorption simulation experiments will be conducted to quantify the soil-bacteria interfacial behaviors. Scanning electron microscope, zeta potential analyzer, DLVO model, potentiometric titration, fourier transform infrared spectroscopy, micro-calorimetric, and nitrogen form-analysis techniques will be utilized to investigate the effects of various soil components (mineral, humic substances, clay, silt and sand), environmental factors (pH, temperature and ionic strength), and surface properties on soil-bacteria interfacial interactions. The adsorption parameters, surface appearances, interaction forces, functional groups, metabolic activities, and nitrification/denitrification rates of bacteria in different soil components are obtained. The above information is used to comprehensively explain the interfacial mechanisms of bacterial adsorption on soil surfaces, and their impacts on nitrogen transformation processes. This project will be valuable for understanding the distribution and physiological activities of nitrifying/denitrifying bacteria in rhizosphere soil components. This work also has important implications for enhancing soil fertility and improving shrub soil ecological environment.
土壤氮循环以往研究主要集中在森林、草地和农田土壤,较少关注灌丛生态系统,且对氮转化微生物与土壤组分的界面作用相知甚少。本研究选取灌丛根际土壤、硝化细菌和反硝化细菌为实验材料,采用室内控制吸附实验对土壤-细菌界面行为进行定量,综合运用扫描电子显微镜、zeta电位仪、DLVO模型、电位滴定、傅里叶变换红外光谱、微量热和氮素形态分析技术,考察多种土壤组分(矿物、腐殖质、粘粒、粉粒和砂粒)、环境因素(pH、温度和离子强度)和表面性质对土壤-细菌界面作用的影响,获得细菌在不同土壤组分中的吸附参数、表面形貌、作用力、官能团、代谢活性、硝化/反硝化速率等信息,用以全面揭示细菌在土壤表面的界面作用机制及其介导的氮转化过程。本项目实施有助于了解硝化/反硝化细菌在根际土壤组分中的分布规律和生理活性,对于提高土壤肥力和改善灌丛土壤生态环境具有重要意义。

结项摘要

在土壤氮转化过程影响因素研究方面,前人工作主要集中在土壤理化性质、微生物类群、气候条件、土地利用方式等,并将土壤颗粒视为一个整体,忽略了氮转化细菌在不同土壤组分中的界面作用。本课题选取欧洲亚硝化单胞菌模式菌株,采集窄叶鲜卑花灌丛根际土壤,分析二者间的界面行为对细菌氨氧化作用的影响。结果表明,亚硝化单胞菌在土壤粘粒(< 0.002 mm)界面上的吸附量与吸附亲和力最强,其次是粉粒(0.002-0.05 mm)、细砂粒(0.05-0.25 mm)和粗砂粒(0.25-2 mm);细菌的氨氧化能力与吸附能力成反比,随静电斥力升高而增大。粗砂粒拥有较低的比表面积和更大的粒径,为细菌生长繁殖和提供足够的空间,促进细菌的降解活性。细菌与铵态氮大量吸附在固相界面,增加了固定态细菌与底物的接触机会,界面作用促进了铵态氮向亚硝态氮的转化。本研究明确了氮转化细菌在灌丛土壤组分中的界面分布规律与降解活性,提出通过改善土壤质地、促进土壤大团聚体(>0.25 mm)形成等手段可有助于土壤亚硝态氮的积累,从而提高土壤肥力并促进山地灌丛有效氮的吸收。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Responses of soil respiration and its components to experimental warming in an alpine scrub ecosystem on the eastern Qinghai-Tibet Plateau
青藏高原东部高山灌丛生态系统土壤呼吸及其组分对实验增温的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Science of the Total Environment
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhiliang Ma;Wenqiang Zhao;Mei Liu;Qing Liu
  • 通讯作者:
    Qing Liu
Shrub type dominates the vertical distribution of leaf C : N : P stoichiometry across an extensive altitudinal gradient
灌木类型在广泛的海拔梯度上主导叶片 C : N : P 化学计量的垂直分布
  • DOI:
    10.5194/bg-15-2033-2018
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Biogeosciences
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wenqiang Zhao;Peter B. Reich;Qiannan Yu;Ning Zhao;Chunying Yin;Chunzhang Zhao;D;an Li;Jun Hu;Ting Li;Huajun Yin;Qing Liu
  • 通讯作者:
    Qing Liu
Balancing straw returning and chemical fertilizers in China: Role of straw nutrient resources
中国平衡秸秆还田和化肥:秸秆养分资源的作用
  • DOI:
    10.1016/j.rser.2017.06.076
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Renewable and Sustainable Energy Reviews
  • 影响因子:
    15.9
  • 作者:
    Huajun Yin;Wenqiang Zhao;Ting Li;Xinying Cheng;Qing Liu
  • 通讯作者:
    Qing Liu
Exudate components exert different influences on microbially mediated C losses in simulated rhizosphere soils of a spruce plantation
渗出物成分对云杉种植园模拟根际土壤中微生物介导的碳损失产生不同的影响
  • DOI:
    10.1016/j.virol.2016.03.019
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Plant and Soil
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Golding JP;Goatley L;Goodbourn S;Dixon LK;Taylor G;Netherton CL
  • 通讯作者:
    Netherton CL

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其他文献

HEVC帧内预测算法的优化
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张兆杨
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    --
  • 发表时间:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    马志良;赵文强;刘美;朱攀;刘庆
  • 通讯作者:
    刘庆

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赵文强的其他基金

土壤病原微生物对西南亚高山森林恢复演替进程的影响机理
  • 批准号:
    31870607
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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