设施番茄连作条件下土壤硝化作用对土壤酸度的响应机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31902093
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1511.设施园艺学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The abnormal soil nitrification often appeared under protected vegetable continuous mono-cropping and this phenomenon always accompanied by soil salt accumulation and soil acidification. Many studies suggested that it has some correlation between soil acidification and soil nitrogen cycle. Not merely excess of soil nitrogen could result in soil acidification, but also soil acidification has some influence on soil nitrogen metabolism. However, the influence and its mechanism of soil acidification on soil nitrogen nitrification which is the key step of soil nitrogen cycle are not clear yet. In our study, we take three kinds of soil samples as research objects, including soil with excess fertilization and significant acidity under protected different tomato continuous mono-cropping crops, soil with balanced fertilization and non-significant acidity under protected different tomato continuous mono-cropping crops and protected tomato soil with simulative different acidity. Firstly, the change rule of the various form nitrogen in nitrification of all these three kinds different acidity soil will be analyzed with 15N tracer technique. Then, Illumina Miseq high throughput sequencing techniques and Q-PCR will be used to investigate the change rule of the nitrifying microbial community and abundance of nitrifying enzymatic functional genes amoA, nxrA. On this base, to reveal the response mechanism of soil nitrification to soil acidity under protected tomato continuous mono-cropping. The results will provide a theoretical basis for the regulation of soil acidification and the efficient utilization of nitrogen in protected tomato continuous mono-cropping.
设施蔬菜连作土壤常出现硝化作用异常,而这种异常多伴随着土壤盐分积累和土壤酸化等多种因素。有研究表明,土壤酸化与土壤氮循环有一定的相关性,不仅土壤氮素过量会导致土壤酸化,而且土壤酸化对土壤氮代谢也有一定影响,但有关土壤酸化对土壤氮循环关键步骤-氮素硝化作用的影响及其机制尚不得而知。本项目拟以过量施肥的设施番茄不同连作茬次差异酸度土壤、平衡施肥的设施番茄不同连作茬次未有显著差异酸度土壤和设施模拟不同酸度土壤为研究对象,首先通过15N同位素示踪技术,研究三类不同酸度土壤硝化作用过程中各种形态氮素的转化规律;然后采用Illumina Miseq高通量测序技术和Q-PCR技术,解析设施酸化土壤硝化菌群群落结构及硝化关键酶功能基因amoA、nxrA丰度变化规律;在此基础上,分析揭示设施番茄连作条件下土壤硝化作用对土壤酸度的响应机制;为设施番茄连作土壤酸化调控及氮素高效利用提供理论依据。

结项摘要

土壤硝化作用是土壤氮循环的关键步骤,但有关土壤酸化对土壤氮素硝化作用的影响及其机制尚不得而知。本项目以过量施肥的设施番茄不同连作年限差异酸度土壤、平衡施肥的设施番茄不同连作年限未有显著差异酸度土壤和设施模拟不同酸度土壤为研究对象,首先,明确了平衡施肥和过量施肥的设施番茄土壤连作均导致土壤pH的显著降低,其中平衡施肥CMY13比CMY1降低0.49个单位,而过量施肥CY13比CY1降低0.78个单位;其次,发现了平衡施肥设施番茄土壤硝化潜势在较长连作年限内保持稳定(CMY1到CMY11),而过量施肥设施番茄土壤硝化潜势在较短连作年限下急剧增加(CY1到CY6),然后长期过量施肥(≥CY11)又出现土壤硝化潜势的显著降低。然后,采用Illumina Miseq高通量测序技术和Q-PCR技术,指出平衡和过量施肥连作土壤硝化作用的氨氧化过程均有土壤AOA和AOB菌群共同主导,平衡和过量施肥连作土壤AOA群落结构和土壤pH呈显著负相关,AOB群落结构则是主要和土壤pH呈显著正相关。平衡施肥连作土壤亚硝酸氧化过程主要由nxrB-NOB主导,而过量施肥连作土壤亚硝酸氧化过程主要由nxrA-NOB主导。整体来看,施肥方式的不同引起了设施土壤硝化菌群群落结构和硝化关键酶功能基因的变化。和平衡施肥稳定土壤硝化潜势相比,短期过量施肥引起的设施连作土壤硝化潜势的快速提高可能加快了土壤氮素的流失,引起了氮素对环境污染的加重,不利于土壤氮素的有效利用;然而,长期过量施肥引起的土壤硝化潜势的显著降低可能和土壤pH的大幅度降低有关,因为前人研究结果认为土壤pH低于6.0时硝化作用速率显著下降,设施模拟酸化土壤研究结果也进一步验证了土壤过度酸化抑制土壤硝化作用。由此可见,在设施番茄周年连作生产过程中,适当减少化肥施用量,缓解土壤酸化是维持土壤氮素高效利用和促进设施番茄产业可持续发展的有效手段之一。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
石灰氮对日光温室连作番茄生长、产量 和品质的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    长江大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孟思达;孙周平;刘玉凤;尹赜鹏;马玉莹;叶云珠;宋臻;杨蕊;富宏丹;李天来
  • 通讯作者:
    李天来
Overfertilization reduces tomato yield under long-term continuous cropping system via regulation of soil microbial community composition.
长期连作制度下过度施肥通过调节土壤微生物群落组成降低番茄产量
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2022.952021
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in microbiology
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
  • 通讯作者:
Co-analysis of cucumber rhizosphere metabolites and microbial PLFAs under excessive fertilization in solar greenhouse.
日光温室过量施肥下黄瓜根际代谢物与微生物PLFAs的协同分析
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2022.1004836
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Wang, Shuang;Bian, Ting;Wu, Tong;Zhang, Yidi;Awais, Muhammad;Fu, Hongdan;Sun, Zhouping
  • 通讯作者:
    Sun, Zhouping

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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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