膜下滴灌对农田水碳氮耦合循环的影响机理与模拟

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51879262
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0902.农业水利与农村水利
  • 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 pattern and simulation of water, carbon and nitrogen cycles in terrestrial ecosystems are the hot topic focused by the international academe. In recent years, the Chinese government invest heavily to extend the technology of drip irrigation under plastic film in northwest China, in order to solve the water scarcity in the region. However, how will water, carbon and nitrogen cycles change, how will these changes affect crop growth and how to quantify these processes, still remain uncertain. In order to reveal the scientific questions, our program will depend on the farmland flux network of China Agricultural University, use the eddy covariance system, Bowen-ratio and energy system, and flow analyzers to measure the water, carbon and nitrogen fluxes above the maize and wheat field continually, aims to reveal the differences between water, carbon and nitrogen cycles under the drip irrigation and that under border irrigation, and the effect of water, carbon and nitrogen cycles changes on crop growth. Additionally, the coupled models for simulating water, carbon and nitrogen cycles and crop growth under drip irrigation will be constructed after taken account of the effect of drip irrigation and film mulch on infiltration, boundary conditions and the growing environment. Our research will develop the traditional soil-plant-atmosphere continuum theory, and provide the scientific basis for effective utilization of agricultural water and fertilizer resources.
生态系统水碳氮耦合循环规律及模拟是国际学术界关注的前沿与热点。为解决我国西北干旱区水资源紧缺的问题,推广膜下滴灌技术已上升为国家节水战略。在由传统畦灌变为滴灌的情形下,农田水碳氮循环将如何变化,这些变化将如何影响作物生长以及如何定量表征,尚不明了。 为回答该问题,本项目拟依托中国农业大学西北旱区典型农田通量观测网络,以玉米和小麦等主粮作物为研究对象,应用涡度相关仪、波文比-能量平衡仪和流动分析仪等设备,对农田水碳氮通量,实施长期连续的野外定位对比观测, 主要研究:滴灌与畦灌两种不同灌溉方式下,农田水量平衡、能量平衡、辐射平衡、碳循环、氮循环以及生长过程的差异,水热碳氮循环过程的改变对作物生长的影响机理,并通过考虑滴灌和覆膜对入渗方式、边界条件和作物生长环境的影响,建立膜下滴灌条件下的水热碳氮与生长耦合过程模型。 以发展传统的土壤-植物-大气连续体理论,为农业水肥资源高效利用提供科学依据

结项摘要

为缓解西北干旱区水资源紧缺的问题,推广膜下滴灌技术已上升为国家节水战略,在由传统畦灌变为滴灌的过程下农田水碳氮循环和作物生长也将发生改变。本项目主要研究覆膜和滴灌条件下,农田水热碳氮的循环规律、机制机理及耦合模型。主要结果如下:(1)定量描述了农田水热碳氮和作物生长的变化规律,揭示了膜下滴灌条件下农田蒸散量减少,初级生产力提高,产量增加以及生态系统水分利用效率提高的机制,证实了膜下滴灌农田可以有效实现高产、高水、氮效率、低环境破坏的综合效益。(2)揭示了覆膜灌溉农田水和能量的耦合机理与敏感性参数,建立了适用于覆膜灌溉农田水热过程的模型结构和模拟实施方案,评价了机器学习模型与传统物理模型预测总初级生产力的准确性并改进了直角双曲线模型,构建了可以用于模拟营养生长时期玉米向根,茎和叶分配的耦合模型。成果对发展和完善传统的土壤-植物-大气连续体理论以及科学指导干旱地区典型农田管理实践具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
不同灌溉方式对大豆耗水和水分利用效率的影响
  • DOI:
    10.13522/j.cnki.ggps.2022445
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    灌溉排水学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭振宇;杨丹妮;杨晓琳;李思恩;王春雨;张云轩
  • 通讯作者:
    张云轩
基于Meta-Analysis方法分析滴灌对玉米水分利用效率及产量的影响
  • DOI:
    10.11841/j.issn.1007-4333.2022.05.09
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄悦;李思恩;胡丹;丛雪;张若晴
  • 通讯作者:
    张若晴
基于熵权法的武威市河长制考核评价研究
  • DOI:
    10.13522/j.cnki.ggps.2021329
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    灌溉排水学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张霁;黄航行;俞雅蓉;李思恩
  • 通讯作者:
    李思恩
Performance assessment of the AquaCrop model for film-mulched maize with full drip irrigation in Northwest China
西北地区全滴灌膜玉米AquaCrop模型绩效评估
  • DOI:
    10.1007/s00271-020-00705-z
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IRRIGATION SCIENCE
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Qinsi He;Sien Li;Dan Hu;Yahui Wang;Xue Cong
  • 通讯作者:
    Xue Cong
Water use efficiency control for a maize field under mulched drip irrigation
覆膜滴灌玉米田水分利用效率控制
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2022.159457
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    Science of The Total Environment
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Chunyu Wang;Sien Li;Mousong Wu;Wenxin Zhang;Hongxing He;Danni Yang;Siyu Huang;Zhenyu Guo;Xiuli Xing
  • 通讯作者:
    Xiuli Xing

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其他文献

水氮处理对荒漠绿洲区酿酒葡萄光合特性与产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑睿;康绍忠;胡笑涛;李思恩
  • 通讯作者:
    李思恩
Greater effect of canopy conductance in regulating the energy partition above the maize field in arid northwest China
冠层导度对西北干旱区玉米田上空能量分配调节作用较大
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    Hydrological Processes
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    李思恩
  • 通讯作者:
    李思恩
局部灌水条件下玉米根系的时空分布研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    西北农林科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    漆栋良赵世翔;胡田田;李 瑞;程冬玲;赵世翔;李思恩
  • 通讯作者:
    李思恩
干旱区两种微气象学法测定农田蒸散发的比较研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    水利学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鑫;佟玲;李思恩;康绍忠
  • 通讯作者:
    康绍忠
High sensitivity of the ecosystem water use efficiency for the sparse vineyard in arid northwest China to radiation and temperature changes
西北干旱地区稀疏葡萄园生态系统水分利用效率对辐射和温度变化的高度敏感性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Agricultural Water Management
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    李思恩
  • 通讯作者:
    李思恩

其他文献

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李思恩的其他基金

不同灌溉及覆盖方式对旱区多尺度水热循环及气候的影响机制、模拟与效应评估
  • 批准号:
    52379052
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    51 万元
  • 项目类别:
    面上项目
膜下滴灌对玉米水碳传输及生长过程的调控机制与模拟
  • 批准号:
    51379206
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
西北旱区葡萄园水碳耦合运动的机理与模拟研究
  • 批准号:
    51009137
  • 批准年份:
    2010
  • 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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相似海外基金

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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

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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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