秦岭弃耕地自然恢复过程中土壤有机碳库变化及稳定机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470499
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0306.生态系统生态学
  • 结题年份:
    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

Agricultural abandonment has become one of major driving forces for global ecological restoration. However,our knowledge is deficient in the changes of stock, accumulation rate, and stability of soil organic carbon (SOC) during vegetation succession following agricultural abandonment. In the this research program, we will study the SOC dynamics(old carbon and new carbon) and stabilization mechanisms in ecosystems along a secondary succession gradient (i.e., grassland, shrub-grass land, young secondary forest, half-mature secondary forest, and mature secondary forest) following agricultural abandonment in China's Qinling Mountains. All the plots have been investigated in our previous stduy. Multiple techniques will be used in this study, such as organic matter fractionation, stable C isotopes (natural 13 C abundance of SOC, 13 C- and 15N-labelled litter incubation experiment),13C-NMR analysis, phospholipid fatty acids analysis, etc. The changes of accumulation rate, physical and chemical stability of SOC during vegetation restoration will be analyzed by measuring soil samples from different plot and different sampling years. The relationships among microbial community, SOC fractions and aggregate stability during vegetation succession will been explored. The 13 C- and 15N-labelled leaf and fine root will be incubated and decomposed in field in each stand to study the stabilization mechanisms of SOC derived from above- and belowground litter. Our study will reveal the SOC dynamics and stabilization mechanisms during vegetation restoration on abandoned croplands and enrich knowledge in soil C cycling.
耕地弃耕已成为全球生态恢复的主要驱动力,但是目前对于弃耕地恢复过程中土壤有机碳库及固碳速率的演变、土壤有机碳的稳定机制了解不足。本项目以秦岭不同自然恢复阶段弃耕地(草地、灌草地、幼龄次生林、中龄次生林及成熟次生林)为研究对象,在前期研究基础之上,通过定位观测,综合运用稳定同位素自然丰度法与人工标记法(用13C15N标记植物残体)、土壤有机碳分组技术、核磁共振分析、土壤微生物磷脂脂肪酸分析等方法,阐明弃耕地植被恢复过程中土壤"旧碳"与"新碳"的动态以及有机碳物理保护和化学稳定性的演变规律;明确不同恢复阶段弃耕地尤其是成熟林的土壤有机碳积累速率;探讨土壤有机碳组分-团聚体稳定性-微生物群落之间的关联性及其随弃耕地恢复的演变;揭示不同恢复阶段弃耕地地上和地下凋落物(叶和细根)新输入有机碳的稳定机制。本研究的结果将揭示弃耕地恢复过程中土壤有机碳库变化及稳定机制,丰富和发展土壤碳循环理论。

结项摘要

本项目以不同自然恢复阶段弃耕地为研究对象,通过定位观测及实验研究,综合运用稳定同位素自然丰度法与人工标记法、土壤有机碳分组技术、傅里叶红外光谱法、土壤微生物磷脂脂肪酸分析、土壤微生物高通量测序、土壤碳氮循环关键功能基因芯片分析等方法,研究了秦岭弃耕地自然恢复过程中土壤有机碳库变化及稳定机制。通过项目组成员四年研究,顺利完成了项目的各项任务,实现了项目的总体目标,完成了预期成果指标。主要取得了以下成果:(1)发现了森林恢复后,林龄、年均温、年均降水量驱动土壤有机碳动态的稳定同位素证据;研究结果推翻了国际同行(Giardina & Ryan)2000年曾发表于Nature的“土壤有机碳分解对温度不敏感”的经典证据。(2)揭示了秦岭弃耕地植被恢复过程中土壤有机碳库、有机碳组分及稳定性的演变规律及机制。(3)估算了秦岭弃耕地土壤有机碳积累速率、分解速率;建立了森林恢复过程中土壤“旧碳”与“新碳”动态变化的经验方程。(4)揭示了不同演替阶段弃耕地新输入有机碳在土壤中的动态变化规律及激发效应。(5)阐明了秦岭弃耕地植被恢复过程中,土壤有机碳的积累、土壤含水量及植被盖度的升高等变化导致土壤真菌和细菌群落呈现不同的演替模式。(6)揭示了弃耕地植被恢复驱动土壤有机碳分解速率升高、土壤微生物群落演替、土壤碳分解基因代谢潜能变化的机制。(7)项目已经发表标注基金号的SCI论文6篇。代表性论文发表于Global Change Biology、Plant and Soil等期刊。培养硕士研究生1名,合作培养博士研究生1名。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Soil carbon dynamics following land-use change varied with temperature and precipitation gradients: evidence from stable isotopes.
土地利用变化后的土壤碳动态随温度和降水梯度的变化而变化:来自稳定同位素的证据。
  • DOI:
    10.1111/gcb.12886
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Global Change Biology
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Kerong Zhang;Haishan Dang;Quanfa Zhang;Xiaoli Cheng
  • 通讯作者:
    Xiaoli Cheng
Linking soil bacterial and fungal communities to vegetation succession following agricultural abandonment
将土壤细菌和真菌群落与农业废弃后的植被演替联系起来
  • DOI:
    10.1007/s11104-018-3743-1
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Plant and Soil
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Zhang Kerong;Cheng Xiaoli;Shu Xiao;Liu Yi;Zhang Quanfa
  • 通讯作者:
    Zhang Quanfa
Forest restoration efforts drive changes in land-use/land-cover and water-related ecosystem services in China’s Han River basin
森林恢复工作推动了中国汉江流域土地利用/土地覆盖和与水相关的生态系统服务的变化
  • DOI:
    10.1016/j.ecoleng.2018.11.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Ecological Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Wenhua Qi;Hongran Li;Quanfa Zhang;Kerong Zhang
  • 通讯作者:
    Kerong Zhang
Global-scale patterns of nutrient density and partitioning in forests in relation to climate
全球范围内与气候相关的森林养分密度和分配模式
  • DOI:
    10.1111/gcb.13860
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Global Change Biology
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Kerong Zhang;Conghe Song;Yulong Zhang;Haishan Dang;Xiaoli Cheng;Quanfa Zhang
  • 通讯作者:
    Quanfa Zhang
Response of soil physico-chemical properties to restoration approaches and submergence in the water level fluctuation zone of the Danjiangkou Reservoir, China
丹江口水库水位波动区土壤理化性质对恢复方式和淹没的响应
  • DOI:
    10.1016/j.ecoenv.2017.07.023
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Ecotoxicology and Environmental Safety
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xiao Shu;Kerong Zhang;Quanfa Zhang;Weibo Wang
  • 通讯作者:
    Weibo Wang

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    党海山
亚热带-温带气候过渡区落叶阔叶林物种-生境关联分析
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    2021
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    朱文婷;谢峰淋;李涛;何念军;张克荣;张全发;党海山
  • 通讯作者:
    党海山
秦岭落叶阔叶林25 ha森林动态监测样地物种组成与群落特征
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    10.17520/biods.2018326
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢峰淋;周全;史航;舒枭;张克荣;李涛;冯水园;张全发;党海山
  • 通讯作者:
    党海山

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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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