设施菜地水旱轮作氮素环境效应及N2O排放机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31201686
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1513.肥料与养分管理
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Greenhouse soil degradation is one of the restricted factor for sustainable development of the vegetable productions in China,paddy-upland rotation is one of the effective agronomic measures to solve this problem. However,it will be brought some negative influences on the environment,while solved the problems in the vegetable production.Therefore,the research of nitrogen environmental consequences and the mechanism of N2O emission in greenhouse vegetable field under paddy-upland rotation was conducted.In this study,field experiment was carried out to investigate the nitrogen leaching,N2O emission and the characteristics of the annual dynamic changes,to evaluate the environmental negative influence degree on paddy-upland rotation.Using 15N tracing technique and a 15N tracing model,the N2O productions of which nitrogen transformation processes from waterflooding soils were investigated,which to quantify the contributions of autotrophic nitrification, heterotrophic nitrification,and denitrification to N2O production from the greenhouse vegetable fields.Soil incubation experiments were conducted to explore the mechanism of N2O production increasing,to study the relevance of the N2O production,the N2O/(N2O+N2) product ratio and soil inorganic nitrogen content (NH4-N, NO3-N and NO2-N) and soil pH,EC and Eh.Ultimately,to provide the scientific basis for the continuous extending of the paddy-upland rotation in greenhouse vegetable systems and the corresponding measures to reduce the emission was proposed.
设施土壤的退化是限制我国设施蔬菜可持续发展的重要因素,而进行水旱轮作是解决此问题的农艺措施之一。然而,水旱轮作在解决生产问题的同时会对环境造成一定的负面影响。本项目针对水旱轮作的氮素环境效应和N2O排放机制开展研究。通过田间小区试验,观测设施菜地水旱轮作下氮素淋洗和N2O排放及其周年动态变化特征,评价水旱轮作对环境的负面影响程度;采用15N培养试验,结合数值分析方法,研究设施土壤淹水后氮的不同转化过程(自养硝化、异养硝化和反硝化过程)对N2O的贡献和不同转化过程N2O的产生比率,阐明设施菜地土壤淹水后N2O主要的产生过程;通过室内培养试验,研究设施菜地土壤N2O的产生、N2O占(N2O+N2)的比例与土壤无机氮(铵态氮、硝态氮和亚硝态氮)含量以及土壤pH、EC、Eh的关系来探索其N2O产生量增加的机制。最终为设施蔬菜种植体系水旱轮作的持续推广以及相应的减排措施的提出提供科学依据。

结项摘要

针对设施菜地土壤氮肥利用率低、次生盐渍化严重的问题,探索传统菜菜轮作制度调整为菜稻轮作制度对提高氮肥利用率、减轻次生盐渍化的可行性及其机制,评估其环境效应,以实现设施土壤的可持续利用。本研究采用田间小区试验,设置了3个施氮水平:不施化肥氮(0%N)、农户习惯施氮量(100%N)、农户施氮量下减施N 40%(60%N),并分别采用3种轮作制度番茄--莴苣--芹菜(Rv)、水稻--莴苣--芹菜(Rr)和番茄--水芹--水芹(Rc)轮作,进行了连续2年的试验,观测设施菜地水旱轮作下N2O排放及其周年动态变化特征,评价水旱轮作对环境的负面影响程度;采用好气土壤培养试验,开展了设施菜地土壤淹水后N2O的排放规律以及N2O排放增加的机制研究。.结果表明,习惯施N量下,Rc轮作的蔬菜产量显著高于Rv轮作和Rr轮作,且其经济效益最高;减施40%的化肥N不会影响蔬菜产量。传统旱地蔬菜进行水旱轮作后可显著降低土壤EC,可降低1-2倍;土壤pH可升高16-19 %,有效改善土壤理化性状。习惯施N量下,Rc轮作对环境可造成较负面影响,显著增加N2O排放和氨挥发排放;次生盐渍化的设施土壤种植水稻,不会增加氨挥发排放,水稻种植第1年可显著增加N2O排放,第2年N2O排放不再增加;但Rr轮作的经济效益最低。轮作制度调整对土壤细菌群落结构产生了影响;与传统的旱旱蔬菜轮作相比,进行水旱轮作后显著增加了细菌群落的多样性。好气土壤培养试验结果表明,随着淹水时间的推进,土壤反硝化效率逐渐提高,N2产生速率逐渐提高,且低氮土壤反硝化效率(99%)显著高于高氮土壤(60%)。设施菜地土壤淹水后,低氮土壤的硝化潜力显著高于高氮土壤。设施菜地土壤淹水后硝化作用主要由氨氧化细菌AOB主导;土壤NH4+-N含量增加是导致设施菜地土壤淹水后N2O排放增加的主要原因之一。

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)
稻麦轮作体系养殖肥水灌溉对产量、氨挥发和氧化亚氮排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙海军;闵炬;施卫明;李卫正
  • 通讯作者:
    李卫正
硝化抑制剂施用对水稻产量与氨挥发的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土壤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙海军;闵炬;施卫明;冯彦房;李卫正;初磊
  • 通讯作者:
    初磊
Nitrogen removal from the surface runoff of a field scale greenhouse vegetable production system
大田规模温室蔬菜生产系统地表径流的脱氮
  • DOI:
    10.1080/09593330.2015.1055816
  • 发表时间:
    2015-06
  • 期刊:
    Environmental Technology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Kouping Lu;Xu Zhao;Hailin Zhang;Weiming Shi
  • 通讯作者:
    Weiming Shi
Rice production, nitrous oxide emission and ammonia volatilization as impacted by the nitrification inhibitor 2-chloro-6-(trichloromethyl)-pyridine
硝化抑制剂2-氯-6-(三氯甲基)-吡啶对水稻产量、一氧化二氮排放和氨挥发的影响
  • DOI:
    10.1016/j.fcr.2014.12.012
  • 发表时间:
    2015-03-01
  • 期刊:
    FIELD CROPS RESEARCH
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Sun, Haijun;Zhang, Hailin;Shi, Weiming
  • 通讯作者:
    Shi, Weiming
Controlled–release fertilizer, floating duckweed and biochar affect volatilization and nitrous oxide emission from rice paddy fields irrigated with nitrogen–rich wastewater
控释肥、漂浮浮萍和生物炭对富氮废水灌溉稻田挥发和一氧化二氮排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Paddy and Water Environment
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhang HL;Min J;Feng YF;Shi WM
  • 通讯作者:
    Shi WM

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其他文献

施用生物刺激剂对空心菜种植增效减排效应研究
  • DOI:
    10.11654/jaes.2022-0087
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    农业环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许纪元;郝雅琼;孙海军;董刚强;闵炬;施卫明
  • 通讯作者:
    施卫明
长期不同化肥氮用量对设施菜地土壤氮素矿化和硝化作用的影响
  • DOI:
    10.13758/j.cnki.tr.2021.06.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    土壤
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武星魁;施卫明;徐永辉;闵炬
  • 通讯作者:
    闵炬

其他文献

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闵炬的其他基金

设施菜地水旱轮作下氮素去向定量评价及对土壤盈余氮库的调控机制
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    31872185
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高硝酸盐盈余的设施菜地氮素高投入低利用率的机制研究
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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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