典型森林生态系统蚯蚓生态位的时空演变规律

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41877054
  • 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

The potential positive influences of soil biota on sustainable agroforestry have been increasingly recognized. Earthworms are decomposers, regulators, consumers and even predators in ecosystems, and involved in most of the physical, chemical and biological processes in soils. The changes in earthworm community may trigger a butterfly effect and alter ecosystem services profoundly. Thus, a great opportunity emerges for scientists to explore the functioning of soil biota in the sustainable agroforestry by focusing on the connections between the changing earthworm community and ecosystem processes. However, previous studies fail to do this due to two major obstacles. On the one hand, studies based on controlled experiment such as microcosm incubation have simplified the complex spatial-temporal interactions among ecosystem components. Hence, a biased and static function of earthworms could be illustrated by this approach. On the other hand, studies based on field survey of earthworm community could not recognize the earthworms’ primary role due to technical limitations. In this project, we aim to explore the feature and spatial-temporal patterns of the changing ecological niche of earthworms in typical forest ecosystems across biomes in China. A holistic approach, based on combined analysis of the datasets of stable isotope abundance, fatty acid profile, and high-throughput DNA sequencing, will be performed to trace the dynamic connections between the biological traits of earthworm community (e.g., trophic level and community size) and characteristics of vegetation and/or soil (e.g., soil fertility). This study would provide relevant scientific bases for applying earthworm-based techniques to the sustainable agroforestry.
土壤生物在可持续农林业中的潜在作用日益得到关注。蚯蚓在生态系统中扮演着分解者、环境调节者、消费者、甚至捕食者的角色,几乎参与了土壤中所有物理、化学和生物学过程。蚯蚓群落的变化“牵一发而动全身”,可能深刻影响生态系统服务功能,为开展土壤生物与可持续农林业研究提供了绝佳契机。但是已有的研究:或基于微宇宙培养等控制实验,割裂了生态系统中各组分之间复杂的时空联系,是故仅揭示了局部的和静态的蚯蚓生态功能;或仅限于野外蚯蚓群落调查,囿于落后的研究技术,以至于难以区分和比较蚯蚓扮演的各种“角色”的相对贡献。本项目拟从蚯蚓生物学属性(如群落大小和营养级水平)与植被和土壤属性(如土壤肥力)关系的动态变化入手,综合应用稳定同位素、脂肪酸图谱和高通量测序等新技术探究我国典型森林生态系统中蚯蚓“生态位”的内涵及其时空变化规律,为发挥蚯蚓在可持续农林业中的贡献提供科学依据。

结项摘要

探究蚯蚓生态位的内涵及其随着森林发育(演替)的变化规律是理解蚯蚓-植物-微生物关系的重要切入点,更是保护蚯蚓多样性并发挥其生态功能的重要基础。为揭示我国典型森林生态系统蚯蚓生态位的时空演变规律,本研究选取温带的长白山、南北气候过渡区的宝天曼、以及南亚热带的鼎湖山等地,开展不同纬度不同发育阶段森林生态系统蚯蚓群落组成、群落大小和营养级特征的系统研究。结果表明:1)对于北方的森林(长白山和宝天曼)来说,蚯蚓密度和生物量与土壤肥力(土壤碳、氮含量)明显负相关,但在南方的鼎湖山,蚯蚓则主要与凋落物钙含量正相关,与土壤pH值负相关。2)在长白山,蚯蚓群落大小在40年林龄森林中最高。该生态系统有土壤肥力低、细根生物量大、凋落物分解快、真菌细菌比高、细菌相对受胁迫等特征,推测该生态系统中微生物对蚯蚓的依赖强,故蚯蚓可获取相对多的资源;该生态系统中蚯蚓的15N自然丰度趋于最低,也说明蚯蚓可能处于相对低的营养级,方便其直接参与凋落物的分解并获取资源。3)外来种蚯蚓南美岸蚓在鼎湖山马尾松林的大量分布,可能干扰了蚯蚓群落随森林演替的变化规律。总的来看,随着森林的发育(演替),蚯蚓群落特征存在明显的变化,且植物-微生物对碳和养分的需求与给定生态系统对碳和养分的供给之间的平衡可能影响了蚯蚓在生态系统中的“角色”和重要性。本研究在动态解析蚯蚓生态位方面做了重要的尝试,对建立统一的蚯蚓-植物-微生物协同演变理论有积极意义。

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(1)
土壤生物与可持续农业研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张卫信;申智锋;邵元虎;时雷雷;刘胜杰;史楠楠;傅声雷
  • 通讯作者:
    傅声雷
The presence of earthworm Pontoscolex corethrurus rather than organic matter sources indirectly controls N2O flux in tropical plantation soils
蚯蚓 Pontoscolex corethrurus 的存在而非有机物质源间接控制了热带种植园土壤中的 N2O 通量
  • DOI:
    10.1016/j.ejsobi.2019.103150
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    European Journal of Soil Biology
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Weixin Zhang;Jianxiong Li;Mingfang Guo;Chonghui Liao;Xinxing He;Yongbiao Lin;Shenglei Fu
  • 通讯作者:
    Shenglei Fu
长白山杨桦林不同蚯蚓类群对电击采样的响应及其影响因素
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.202007.030
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    申智锋;于彬彬;李素莉;刘舒;朱丹丹;傅声雷;张卫信
  • 通讯作者:
    张卫信
土壤动物多样性的地理分布及其生态功能研究进展
  • DOI:
    10.17520/biods.2022435
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    傅声雷;刘满强;张卫信;邵元虎
  • 通讯作者:
    邵元虎
土壤食物网调控及其生态功能研究的困境与思考
  • DOI:
    10.3981/j.issn.1000-7857.2022.03.005
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    科技导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张卫信;申智锋;宋博;马子鹤;邵元虎;傅声雷
  • 通讯作者:
    傅声雷

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其他文献

广东鹤山人工林蚯蚓群落结构季节动态
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张卫信
  • 通讯作者:
    张卫信
蚯蚓在生态系统中的作用
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈迪马;赵灿灿;张卫信
  • 通讯作者:
    张卫信
土壤动物多样性及其生态功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邵元虎;张卫信;刘胜杰;王晓丽;傅声雷
  • 通讯作者:
    傅声雷
土壤跳虫在碳循环中的作用——~(13)C示踪研究
  • DOI:
    10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.07.003
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐国良;王敏;张卫信;夏汉平;王嘉珊;吴志峰
  • 通讯作者:
    吴志峰
南亚热带土壤中本地种和外来种蚯蚓对根系来源碳持留的影响差异
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Soil Biology & Biochemistry
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    黄锦华;张卫信;夏汉平
  • 通讯作者:
    夏汉平

其他文献

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蚯蚓对典型潮土农田有机-无机碳转化过程的影响
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    32371738
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  • 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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