生物炭对桉树人工林酸性土壤N2O排放的影响及微生物响应机制

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项目摘要

The soil acidification of Eucalyptus plantation in the southern Chinese province was obvious recently,which aggravated soil nitrous oxide (N2O) emissions in acidic Eucalyptus plantation to some extent. Soil nitrification and denitrification is usually occurring simultaneously.The mechanism of microbe and its contribution to N2O emissions need to be studied further because that ammonia oxidizing bacteria(AOB),ammonia oxidizing archaea(AOA) and fungi may all play an important role in nitrification of acid soil. Wastes from forestry is an ideal material for biochar,which are helpful to reduce soil N2O emissions etc. It is important for us to explore the source of soil N2O emission and microbial transformation in Eucalyptus plantation under the regulatory role of biochar addition especially now. On the basis of our previous research ,we already had some biochar that were made from forestry waste of Eucalyptus plantation. Therefore, a biochar addition control experiment will be designed in Eucalyptus plantation acid soil in Guangxi province, which were the largest district of Eucalyptus plantations in China. Effects of biochar on soil N2O emission will be measured by the static chamber-gas chromatography method. The contributions of nitrification and denitrification to soil N2O emission will be calculated by the barometric process separation (BaPS) method and stable isotope techniques (δ15N,δ18O) . At the same time, the key processes and microbial mechanisms of biochar on soil N2O emission were also studied through modern molecular biology methods, such as real time fluorescence quantitative PCR, DNA sequencing and phylogenetic analysis ,and so on.The relative contribution of fungi to soil N2O emission was determinated by substrate induced respiration and 15N natural abundance method respectively. These results will provide some information for applying biochar to reduce soil N2O emission in forest production. The scientific data for the forest sustainable management policy would be suggested for Eucalyptus Plantation.
目前我国桉树人工林土壤出现酸化现象,加剧了酸性土壤N2O的排放。土壤硝化作用与反硝化作用通常耦合发生,氨氧化细菌,氨氧化古菌和真菌都有可能在酸性土壤硝化作用中起重要作用,其反应机制及其对N2O排放的贡献还需进一步明确。生物炭在减缓土壤N2O排放等方面有重要的作用,生物炭调控下,识别桉树人工林酸性土壤N2O排放的来源途径及微生物响应机制,对于桉树人工林N2O减排具有重要意义。该研究以广西桉树人工林酸性土壤为研究对象,开展生物炭(前期桉树废弃物制备)施用试验,通过静态箱—气相色谱法,结合气压过程分离法(BaPS)和稳定性同位素技术(δ15N,δ18O),探讨土壤N2O的排放特征及来源途径;借助实时荧光定量PCR等现代分子生物学手段,揭示生物炭对土壤氨氧化微生物群落结构的影响,通过底物诱导呼吸抑制法和15N自然丰度,阐明真菌在土壤N2O排放的相对贡献,旨在为桉树人工林可持续经营提供科学依据。

结项摘要

我国桉树人工林土壤出现酸化现象,加剧了酸性土壤N2O的排放。土壤硝化作用与反硝化作用通常耦合发生,氨氧化细菌,氨氧化古菌和真菌都有可能在酸性土壤硝化作用中起重要作用。生物炭在减缓土壤N2O排放等方面有重要的作用,生物炭调控下,识别桉树人工林酸性土壤N2O排放的来源途径及微生物响应机制,对于桉树人工林N2O减排具有重要意义。该研究以广西桉树人工林酸性土壤为研究对象,开展生物炭施用试验,明确了土壤N2O的排放特征及来源途径,揭示了生物炭对土壤氨氧化微生物群落结构的影响,探讨了真菌在土壤N2O排放的相对贡献。结果表明,施用生物炭是提高土壤碳储量和活性有机碳含量的有效措施。生物炭处理下土壤平均净硝化速率相比对照降低了37.15% ~89.08%,生物炭添加抑制了土壤的硝化作用,对氮素硝化作用的抑制作用随施用量的增加而增强。硝化过程是 N2O的主要来源且主导了N2O排放,反硝化作用产生的N2O较少。来自自养硝化作用产生的N2O约占78.6 %~86.7 %,异养硝化作用约占0.84 %~0.96 %,反硝化作用约占 12.46 %~20.44 %,施用生物炭对自养硝化、异养硝化、反硝化作用产生N2O的相对贡献有影响显著。生物炭通过增加AOB、AOA、amoA、nirS 和 nirK基因丰度间接降低N2O排放,同时通过增加nosZ基因丰度促进N2O还原,整体表现为降低了桉树人工林土壤N2O的排放,4%生物炭量施用下对硝化作用抑制和N2O的减排综合效果最好。生物炭增大了可以还原氧化亚氮的细菌的活性,促进完全反硝化。土壤N2O排放与pH值之间呈极显著负相关关系,土壤pH值的升高可能也是引起N2O排放量降低的重要原因。施用生物炭能改善桉树人工林酸化土壤性质,增加功能基因丰度,降低土壤N2O排放,是一种固碳和N2O减排的较好措施。

项目成果

期刊论文数量(19)
专著数量(2)
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桉树枝条生物炭输入对桂北桉树人工林酸化土壤的作用效果
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.202002180
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段春燕;沈育伊;徐广平;滕秋梅;张德楠;何成新;张中峰;周龙武;孙英杰
  • 通讯作者:
    孙英杰
桂北不同林龄桉树人工林土壤碳库管理指数的变化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    广西植物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    滕秋梅;沈育伊;徐广平;黄玉清;张中峰;张德楠;周龙武;孙英杰;黄科朝;何文
  • 通讯作者:
    何文
桂林会仙喀斯特湿地水位梯度下不同植物群落土壤有机碳及其组分特征
  • DOI:
    10.13227/j.hjkx.201806205
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐广平;李艳琼;沈育伊;张德楠;孙英杰;张中峰;周龙武;段春燕
  • 通讯作者:
    段春燕
香蕉茎叶生物炭对香蕉枯萎病防控效果及土壤性状的影响
  • DOI:
    10.16258/j.cnki.1674-5906.2020.12.008
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐广平;滕秋梅;沈育伊;邱正强;张德楠;何成新;牟海飞;周龙武;韦绍龙;牟芝熠
  • 通讯作者:
    牟芝熠
会仙喀斯特湿地三种典型植物叶片碳同位素(δ~(13) C)特征及其指示意义
  • DOI:
    10.11931/guihaia.gxzw202009051
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    广西植物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈育伊;张德楠;徐广平;滕秋梅;周龙武;黄科朝;牟芝熠;孙英杰
  • 通讯作者:
    孙英杰

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其他文献

漓江流域表层土壤水分物理性质空间异质性
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    广西植物
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张中峰;张金池;徐广平;周龙武;李艳琼
  • 通讯作者:
    李艳琼
桂林会仙喀斯特湿地芦苇群落土壤养分及微生物活性特征
  • DOI:
    10.13292/j.1000-4890.201801.004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生态学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李艳琼;黄玉清;徐广平;孙英杰;张中峰;何成新;黄科朝;何文
  • 通讯作者:
    何文
北部湾经济区枯落物及其林下土壤持水能力研究
  • DOI:
    10.13869/j.cnki.rswc.2015.04.039
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    水土保持研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾丹娟;徐广平;黄玉清;莫凌;张中峰;何成新;李先琨
  • 通讯作者:
    李先琨

其他文献

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徐广平的其他基金

林业废弃物生物炭对桉树林酸性土壤钾素有效性的持续效应及微生物机制
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    42267007
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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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。
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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]
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          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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