黄河源区沙漠化过程对土壤碳迁移/释放影响研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41771233
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    71.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0714.环境信息与环境预测
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Aeolian desertification changes the budget of soil carbon, decreases soil carbon storage, and promotes CO2 emission into the atmosphere by physical (wind erosion), biological, and coupled physical-biological processes, then contribute to the regional even the global climate change and environment change. The present research mainly focuses on the impact of wind erosion on the movement of soil carbon in the arid and semi-arid area. The relevant research, especially the influence of aeolian desertification biological process on soil carbon release, has not been conducted enough on the Qinghai-Tibetan Plateau, where is one of the significant soil carbon pools in the world. Therefore, the Yellow River Source Area, affected by the severest aeolian desertification, is selected as the study area for this project to stand for the Qinghai-Tibetan Plateau. In this research, the different types and grades of aeolian desertified alpine grasslands are supposed to substitute the various development stages of aeolian desertification. The wind erosion process, biological and environmental factors, and soil respiration in the different types and grades of aeolian desertified alpine grassland plots will be observed and measured. Depending on the observation and measurement, three groups of quantity relations, are expected to be set up. They are the relationships between wind erosion rate and soil carbon horizontal movement, between biomass and soil organic carbon, and between ecological factors and soil respiration, separately. Then, this project will try to understand how soil carbon moves horizontally, how soil carbon release vertically, and how soil carbon storage change. Finally, the total amount of soil carbon move and release due to aeolian desertification will be estimated basing on the remote sensor monitoring and the field observation and measurement data. This research strives to contribute to the knowledge of carbon cycle, scientifically calculate the carbon storage on the Tibetan Plateau, and provide the theoretical foundation for accurately managing the alpine grassland.
沙漠化通过物理、生物和物理-生物耦合过程改变土壤碳收支,降低土壤碳储存,并通过促进CO2释放,影响区域甚至全球气候变化。目前相关研究主要集中在干旱半干旱区风蚀过程对土壤碳水平迁移的影响。在全球重要土壤碳库-青藏高原开展沙漠化过程导致碳释放的研究则有限。本项目选择青藏高原沙漠化最为严重的地区-黄河源作为研究对象,利用空间上发展程度代替时间上发展过程的方法,对不同类型和程度沙漠化土地风蚀特征、生态特征和土壤呼吸进行定点观测和分析,通过建立不同程度沙漠化土地风蚀速率与土壤碳素迁移,生物量与土壤有机碳含量以及生态系统各要素与土壤呼吸的定量关系,揭示沙漠化过程中土壤碳水平迁移,垂直释放和储量变化的发展规律,并结合沙漠化土地的遥感监测结果初步估算近30年黄河源区沙漠化发展过程中的碳迁移和释放量。该研究不仅有助于认识青藏高原碳循环过程,科学估算青藏高原碳储量,还有助于为高寒草地的科学管理提供理论依据。

结项摘要

沙漠化主要通过物理、生物和物理-生物耦合过程改变土壤碳收支,减少土壤碳储存,并通过促进CO2释放,影响区域甚至全球气候变化。本项目选择黄河源不同发展程度的沙漠化土地作为研究对象,通过风沙活动长期定点观测和模型模拟,认识物理过程对土壤碳素水平迁移的影响;通过土壤和植被特征、土壤呼吸和NEE的观测及分析,揭示沙漠化生物过程对土壤碳储量变化以及物理-生物耦合过程对土壤碳释放的影响机制;以不同时空分辨率的遥感影像作为数据源,恢复黄河源区沙漠化土地时空变化过程,并结合定点观测和模型模拟结果估算黄河源区沙漠化发展过程中土壤碳素迁移和土壤碳释放量。研究结果表明:1)黄河源区沙漠化土地占总面积4.5-6.1%,主要分布在玛多县黄河乡、扎陵湖乡及共和盆地。2)轻度沙漠化草地0-50厘米深度的SOC含量显著增加了2-5%,中度、重度和严重沙漠化阶段的SOC显著下降了34-65% ;轻度沙漠化草地的SOC增加主要来自群落结构改变导致的地上生物量增加;中度沙漠化草地SOC减少是由于地表和土壤温度增加以及土壤水分减少导致分解速率增加引起的;重度和严重沙漠化草地的SOC主要受进入土壤中的有机物降低以及风蚀影响。3)高寒草地土壤呼吸随沙漠化程度加剧呈先增加后降低的变化趋势,在中度沙漠程度达到最大值;土壤温度与土壤呼吸之间呈指数关系,但不同沙漠化程度下土壤呼吸对土壤温度的敏感性不同;主要是由不同沙漠化程度的土壤温度、地下生物量以及SOC的差异造成。4)沙漠化草地水平输沙率为0.25-700kg/m2/y,相应的水平碳迁移速率分别为0-3.5 kg/m2/y;沙漠化导致黄河源区土壤碳年平均迁移量为16-21Tg/y;因沙漠化导致土壤有机碳通过垂直释放的损失量为0.007g/m2/y,整个源的总损失量为4.6-5.3Tg/y。本研究揭示了沙漠化对生态系统碳循环的影响机制,不仅有助于认识青藏高原的碳循环过程,科学估算青藏高原碳储量,还有助于为高寒草地的科学管理提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于植被盖度和高度的不同退化程度高寒草地地上生物量估算
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国沙漠
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赖炽敏;赖日文;薛娴;李成阳;尤全刚;黄翠华;彭飞
  • 通讯作者:
    彭飞
Change in the trade-off between aboveground and belowground biomass of alpine grassland: Implications for the lan degradation process
高寒草地地上和地下生物量权衡的变化:对局域网退化过程的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Land Degradation & Development
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Fei Peng;Xian Xue;Quanggang You;Jian Sun;Jun Zhou;Tao Wang;Atushi Tsunekawa
  • 通讯作者:
    Atushi Tsunekawa
青藏高原典型草地植被退化与土壤退化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郝爱华;薛娴;彭飞;尤全刚;廖杰;段翰晨;黄翠华;董斯扬
  • 通讯作者:
    董斯扬
Changes of soil properties regulate the soil organic carbon loss with grassland degradation on the Qinghai-Tibet Plateau
土壤性质变化调控青藏高原草地退化土壤有机碳流失
  • DOI:
    10.1016/j.ecolind.2018.05.047
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Ecological Indicators
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Fei Peng;Xian Xue;Quangang You;Cuihua Huang;Siyang Dong;Jie Liao;Hanchen Duan;Atsushi Tsunekawa;Tao Wang
  • 通讯作者:
    Tao Wang
The Response of Plant and Soil Properties of Alpine Grassland to Long-Term Exclosure in the Northeastern Qinghai-Tibetan Plateau
青藏高原东北部高寒草地植物和土壤性质对长期围封的响应
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2020.589104
  • 发表时间:
    2020-11-12
  • 期刊:
    FRONTIERS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Huang, Cuihua;Peng, Fei;Xue, Xian
  • 通讯作者:
    Xue, Xian

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其他文献

青藏高原中、东部局地因素对地温的双重影响(Ⅱ):砂层和水被
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    冰川冻土
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于少鹏;薛娴;王绍令;吕兰芝;金会军;何瑞霞
  • 通讯作者:
    何瑞霞
科尔沁沙地沙漠化时空演变及其景观格局——以内蒙古自治区奈曼旗为例
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段翰晨;王涛;薛娴;郭坚;文星;DUAN Hanchen 1, 2 , WANG Tao 1 , XUE Xian 1 , GUO;2. Graduate University of Chinese Academy of Scien
  • 通讯作者:
    2. Graduate University of Chinese Academy of Scien
牡丹品种璎珞宝珠叶片的组织形态学观察
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    湖北农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙会忠;董钧锋;侯小改;薛娴
  • 通讯作者:
    薛娴
高寒草甸地区沙漠化发展过程及成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国沙漠, 2007, vol 27 (5):725-732
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛娴;郭坚;韩邦帅等
  • 通讯作者:
    韩邦帅等
盐生植物黑果枸杞种子萌发及幼苗生长对盐胁迫的响应
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国沙漠
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王涛;彭飞;薛娴;黄翠华
  • 通讯作者:
    黄翠华

其他文献

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薛娴的其他基金

黄河源区现代沙漠化过程研究
  • 批准号:
    40401063
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    21.0 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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