滨海湿地转为海水养殖塘对生态系统固碳和温室气体排放的影响研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41877039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 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

Capture fisheries production has plateaued, unable to meet the growing demand for animal protein. This has led to an expansion of aquaculture, production from which has exceeded that of capture fisheries since 2014. China now dominates aquaculture production worldwide, with most of its mariculture systems having been converted from coastal wetlands. The importance of coastal wetlands in global carbon (C) balance is well known, however, the greenhouse gas (GHG) related cost of land-use change on such a vast scale has yet be effectively quantified. In this project, the exchange of CO2, CH4 and N2O between the atmosphere and the coastal wetland or wetland-converted mariculture ponds at different managing levels will be monitored by using the Eddy-covariance method and closed chamber technique. Meanwhile, the C burial rate in coastal wetlands will be measured and the C exchange in mariculture ponds during managing practices will be recorded. The C sequestration rates of coastal wetlands and mariculture ponds will be estimated by using the net ecosystem C balance (NCEB) method. To elucidate the mechanisms of underlying the effect of converting natural wetlands to mariculture ponds on CH4 and N2O emissions, the rates and pathways of CH4 production will be measured by adding trace 13C-labeled methanogenic substrates to anaerobically incubated soil samples, and the gross rates of nitrogen (N) transformation processes and the contributions of different processes to N2O production will be quantified in a 15N tracing study. The functional methanogens coupling to methanogenesis will be identified by 13C-DNA-SIP, and the abundance of and community structure of soil nitrifying and denitrifying microorganisms will be measured by qPCR and Illumina sequencing, respectively. The direct CH4 and N2O emissions from the aquacultured animals will be measured by incubating animals in enclosed bottles. After that, by compiling a worldwide database of CH4 and N2O emissions from different mariculture systems, the CH4 and N2O emission factor in different systems will be summarized. The objectives of this study are (1) to evaluate the impacts of converting coastal natural wetlands to mariculture on C sequestration and CH4 and N2O emissions; (2) to gain a mechanistic understanding of CH4 and N2O processes under such a land-use change event, and (3) to quantify the CH4 and N2O emissions from Chinese mariculture systems.
水产养殖业快速发展导致滨海湿地大量被围垦为海水养殖塘。那么,这一土地利用方式变更是否影响生态系统固碳和温室气体排放,机制是什么,我国海水养殖业对温室气体排放的贡献如何?本项目拟选取江苏滨海湿地和由湿地转化而来、不同管理水平的海水养殖塘为研究对象,利用涡度相关等技术,测定生态系统CO2净交换及CH4和N2O排放,明确湿地转为养殖塘对生态系统固碳和温室气体排放的影响;建立培养试验,利用13C示踪和15N双标法研究不同底物的产CH4速率、土壤氮素转化过程,利用DNA-SIP技术等,研究产甲烷功能菌和硝化反硝化微生物群落结构,明确湿地和养殖塘CH4和N2O产生途径及其差异的微生物机制;测定主要养殖品种的CH4和N2O排放速率,评估动物直接排放对养殖塘总排放的贡献;整合文献数据,提出不同管理水平海水养殖系统温室气体排放系数,估算我国海水养殖业CH4和N2O排放量,为国家温室气体排放清单编制提供依据。

结项摘要

水产养殖业快速发展导致滨海湿地大量被围垦为海水养殖湿地,近40年,我国损失的滨海自然湿地中,有超过50%被开垦为海水养殖塘等人工湿地。那么,这一土地利用方式的改变是否影响生态系统固碳和温室气体排放,机制是什么?本项目以江苏省盐城市滨海自然湿地和由自然湿地转变而来的海水养殖湿地为研究对象,利用涡度相关系统和静态箱法,研究滨海自然湿地转变为海水养殖湿地对生态系统固碳以及甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)排放的影响;通过室内培养试验,利用同位素示踪结合分子生物学技术,研究滨海自然湿地转变为养殖湿地对CH4和N2O的产生途径和微生物机制的影响;利用室内微宇宙试验,研究养殖动物的CH4和N2O直接排放速率及其对养殖湿地总排放量的贡献。结果表明,滨海自然湿地转为养殖湿地导致净综合温室效应(nGWP)由-13.8 Mg CO2eq ha-1增加至2.16 Mg CO2eq ha-1,使得滨海湿地由净温室气体汇转变为温室气体排放源。自然湿地转为海水养殖湿地显著降低了滨海湿地的CH4排放,同时N2O排放量也处于较低水平。但是,这一过程导致滨海湿地失去固定大气二氧化碳(CO2)的能力,是滨海湿地nGWP增加的主要原因。自然湿地和海水养殖湿地优势产甲烷菌均为甲基营养型,CH4产生途径也以甲基化合物歧化途径为主,但自然湿地转为海水养殖湿地显著降低了滨海湿地非竞争性底物三甲胺和二甲硫醚的含量,显著降低了CH4产生和排放速率。动物培养试验表明,海水养殖系统中养殖动物直接排放CH4和N2O的速率很低,对养殖湿地CH4和N2O总排放量的贡献有限。通过本研究,明确了滨海湿地转变为海水养殖湿地对温室气体排放的影响效应与相关机制,为评估水产养殖业的环境影响和制定减排对策提供了科学基础。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Methane and nitrous oxide have separated production zones and distinct emission pathways in freshwater aquaculture ponds
淡水养殖池塘中甲烷和一氧化二氮的生产区域不同,排放途径也不同
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2020.116739
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Yuan Junji;Liu Deyan;Xiang Jian;He Tiehu;Kang Hojeong;Ding Weixin
  • 通讯作者:
    Ding Weixin
Non-native plant invasion can accelerate global climate change by increasing wetland methane and terrestrial nitrous oxide emissions
非本地植物入侵会增加湿地甲烷和陆地一氧化二氮的排放,从而加速全球气候变化
  • DOI:
    10.1111/gcb.16290
  • 发表时间:
    2022-06-19
  • 期刊:
    GLOBAL CHANGE BIOLOGY
  • 影响因子:
    11.6
  • 作者:
    Bezabih Beyene, Bahilu;Li, Junjie;Ding, Weixin
  • 通讯作者:
    Ding, Weixin
Mechanisms of enhanced methane emission due to introduction of Spartina anglica and Phragmites australis in a temperate tidal salt marsh
温带潮汐盐沼引入大米草和芦苇增加甲烷排放的机制
  • DOI:
    10.1016/j.ecoleng.2020.105905
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
    Ecological Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Kim Jinhyun;Lee Jaehyun;Yun Jeongeun;Yang Yerang;Ding Weixin;Yuan Junji;Kang Hojeong
  • 通讯作者:
    Kang Hojeong
Divergent responses of wetland methane emissions to elevated atmospheric CO2 dependent on water table
湿地甲烷排放对大气二氧化碳浓度升高的不同反应取决于地下水位
  • DOI:
    10.1016/j.watres.2021.117682
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Water Research
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Lin Yongxin;Yuan Junji;Liu Deyan;Kang Hojeong;Freeman Chris;Hu Hang-Wei;Ye Guiping;Ding Weixin
  • 通讯作者:
    Ding Weixin
Combined application of biochar with urease and nitrification inhibitors have synergistic effects on mitigating CH4 emissions in rice field: A three-year study
生物炭与脲酶和硝化抑制剂的联合应用对减少稻田甲烷排放具有协同作用:一项为期三年的研究
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2020.140500
  • 发表时间:
    2020-11-15
  • 期刊:
    SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    He, Tiehu;Yuan, Junji;Ding, Weixin
  • 通讯作者:
    Ding, Weixin

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其他文献

控释尿素对黄河故道沙性潮土晕圆韵排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜右锦;袁俊吉;丁维新;刘阳;张松林
  • 通讯作者:
    张松林
互花米草入侵对沿海湿地甲烷排放的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    项剑;刘德燕;袁俊吉;丁维新
  • 通讯作者:
    丁维新
植物入侵年限对沿海湿地甲烷排放的影响?
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    项剑;刘德燕;袁俊吉;丁维新
  • 通讯作者:
    丁维新
稻田垄作免耕对土壤团聚体和有机质的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    彭思利;谢德体;袁俊吉;蒋先军
  • 通讯作者:
    蒋先军

其他文献

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袁俊吉的其他基金

大气CO2浓度升高和海平面上升对滨海湿地甲烷排放的影响及机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目
互花米草入侵对滨海湿地甲烷厌氧氧化及其微生物机制影响研究
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  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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