全球变暖是否会削弱湿润亚热带森林土壤的保氮能力?

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41401346
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0710.土壤侵蚀与土壤肥力
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

With a number of long-term soil warming experiments have been done in the past two decades in temperate forests where poor soil nitrogen are common , The research results indicate that warming could stimulate soil nitrogen mineralization and nitrification but it would not significantly increase soil NO3--N leaching and soil gaseous nitrogen losses. However, the red earth of humid subtropical area in China is characterized with nitrogen saturation and formed the unique soil nitrogen retention mechanism, which minimize the loss of soil NO3--N leaching and soil nitrogen gaseous. According to the theory of soil nitrogen cycle, however, we speculate that warming is very likely to enhance not only soil heterotrophic nitrification and denitrification in this region, but also promote N2O emission from soil, reduce the absorption of N2O and inhibit the DNRA process as well, which weaken the nitrogen retention capacity of this area. So whether the red earth nitrogen retention mechanism changes has become major concern in the background of global warming. To confirm the hypothesis of warming effect on forest soil nitrogen cycling in this region, natural evergreen broad-leaved forest and Chinese fir plantation are selected and nitrogen isotope labeling, combined with PLFA and DGGE techniques are adopted to determine whether warming could cause the increase of soil nitrogen leaching and gaseous nitrogen losses in the subtropical forests. The project try to reveal the mechanism that warming minimize the capacity of nitrogen retention of red earth, and provide data support for forest management measures.
中高纬度地区的森林(氮相对缺乏)进行了20多年的增温实验,发现增温能显著提高土壤氮的矿化和硝化进程,但不会增加土壤氮淋溶和气态氮损失。我国湿润亚热带森林红壤氮相对饱和,因其具有非常独特的氮保持机制,可以避免湿润环境下的硝态氮淋溶和反硝化损失。在全球变暖背景下,其氮保持机制是否会发生改变备受人们关注。增温可能促进红壤占主导地位的异养硝化过程,提高共同反硝化进程并抑制DNRA进程,此外还可能减少对N2O的吸收,极大削弱其氮保持能力。本项目拟以常绿阔叶树天然林和在其采伐迹地上营造的杉木人工林红壤为研究对象,依托先进的自主研发野外原位增温实验平台结合室内15N同位素示踪实验,辅以生物化学和分子生物学技术来验证这些假设,本项目试图揭示全球变暖削弱湿润亚热带地区森林土壤氮保持能力的可能机制,为将来探索更有效应对这种变化的森林管理措施提供数据支撑。

结项摘要

项目以湿润亚热带天然林和杉木人工林为研究对象,通过自主研发的野外原位土壤PID增温系统和室内培养实验相结合的方法,探讨增温对湿润亚热带森林土壤氮保持机制的影响。结果发现:1)增温显著增加了天然林和杉木幼林的净氮矿化速率和净硝化速率(P < 0.05),且对非生长季的影响更显著。增温导致非生长季杉木幼林土壤的硝态氮、铵态氮和可溶性氮含量显著增加(P < 0.05),但显著降低了生长季自然更新幼林土壤的铵态氮含量。增温后,不同土层杉木幼林土壤的硝态氮含量显著增加,但自然更新幼林不同深度土壤硝态氮含量变化不显著。同时增温导致自然更新幼林土壤N2O排放量显著提高,但在杉木幼林未达到显著水平(P > 0.05)。以上结果表明增温增加土壤N矿化,提高硝态氮含量,增加N2O的排放而降低土壤N保持能力。2)培养试验也发现增温显著提高土壤氮矿化速率(P﹤0.05),且在培养初期增温处理的氮净矿化速率高于对照,在遮光条件下,增温后土壤N2O的排放通量高于对照,但在光照条件下呈现相反的变化趋势。室内培养观测结果也支持增温使得土壤N素更易损失。3)增温后土壤微生物多样性指数显著降低,并显著改变了真菌和细菌的群落结构。增温后土壤AOA含量增加,nirK和narG降低。说明增温削弱了土壤反硝化过程,增加了土壤氨氧化作用,使得土壤中硝态氮含量增加,进而增加了亚热带森林土壤N的淋溶损失风险。本研究表明,增温会增加土壤氮矿化速率,提高土壤硝态氮的含量和N2O的含量,增加了N的淋溶和气态损失,而土壤氮功能基因AOA、nirK和narG的变化是增温后亚热带森林土壤N保持能力降低的重要生物调控机制。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
中亚热带常绿阔叶林不同演替阶段土壤呼吸及其温度敏感性的变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范跃新;杨玉盛;郭剑芬;杨智杰;陈光水;谢锦升;钟小剑;徐玲琳
  • 通讯作者:
    徐玲琳
Decreased soil organic P fraction associated with ectomycorrhizal fungal activity to meet increased P demand under N application in a subtropical forest ecosystem
与外生菌根真菌活性相关的土壤有机磷含量下降,以满足亚热带森林生态系统施氮条件下增加的磷需求
  • DOI:
    10.1007/s00374-017-1251-8
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    BIOLOGY AND FERTILITY OF SOILS
  • 影响因子:
    6.5
  • 作者:
    Fan, Yuexin;Lin, Fang;Yang, Yusheng
  • 通讯作者:
    Yang, Yusheng
温度和湿度对武夷山不同海拔土壤微生物氮的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    亚热带资源与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范跃新;谢麟;陈仕东;郭剑芬;杨智杰;钟小剑;钟羡芳;徐玲琳
  • 通讯作者:
    徐玲琳

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其他文献

中国森林碳汇经营策略探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    森林与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢锦升;范跃新;郭剑芬;杨智杰
  • 通讯作者:
    杨智杰
万木林自然保护区不同分解等级粗木质残体呼吸的温度敏感性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    亚热带资源与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨智杰;陈光水;范跃新;贺旭东;郑群瑞;郭剑芬
  • 通讯作者:
    郭剑芬
从陆地和海洋生态系统角度辨析大气CO_2浓度与全球变暖关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    亚热带资源与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范跃新;徐玲琳;刘秀铭;陈光水;杨智杰;王健
  • 通讯作者:
    王健
陆生植物自身能否排放甲烷?
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢锦升;杨玉盛;高玉春;杨智杰;刘小飞;范跃新;易黎明
  • 通讯作者:
    易黎明
长汀红壤侵蚀退化地植被恢复对土壤团聚体有机碳含量及分布的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    福建师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙杰;田浩;范跃新;吕茂奎;陈光水;谢锦升
  • 通讯作者:
    谢锦升

其他文献

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范跃新的其他基金

增温对亚热带固氮和非固氮树种磷获取策略的影响及机制
  • 批准号:
    32371674
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
氮沉降背景下调控亚热带森林土壤磷有效供应的微生物机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    61 万元
  • 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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