基于土壤-植被系统的林地土壤水源涵养功能研究

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基本信息

  • 批准号：
    41701018
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    孙龙
  • 依托单位：
    中国科学院生态环境研究中心
  • 学科分类：
    D0702.环境水科学
  • 结题年份：
    2020
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

A comprehensive understand of stored moisture in forest soil is helpful to the evaluation of ecosystem service value and the scientific decision of water resources management in peri-urban ecosystem. In this study, the Zhangxi small watershed in peri-urban zone in Ningbo city was selected as the study area. The sources and variation of stored soil moisture were studied from the perspective of plant-soil system, by combining the methods of stable isotope analysis (rainfall, plant, soil and groundwater) and moisture content measurement. The main research content includes: 1) soil moisture variation at different depths after rainfall, and the different response process of soil moisture under different meterological and environmental conditions; 2) the water use strategies of plant and the effect of soil moisture variation on plant water sources; 3) the transport and distribution of soil moisture in the coupling of plant and soil, and thus to clarify the water conservation function of forest soil from the perspective of plant-soil system. This study may be helpful to the better understanding of the variation of soil moisture storage in forest, and to the water resources management.
明确林地水源涵养过程有助于建立生态过程‒生态系统服务的关系以及生态系统水资源管理的科学决策。本研究拟选取宁波城市与农业生态系统交界区域的樟溪小流域为研究区，综合应用土壤水分动态监测和氢氧同位素示踪等方法，分析土壤水分含量变化及植物水分利用对其变化的响应关系，从土壤-植被系统的角度明晰林地水源涵养过程。具体研究包括：1）降雨后不同深度土壤水分含量的变化过程，以及这一动态过程对不同气象、环境因子的响应特征；2）降雨后植物吸收水分的来源及其变化规律，包括空间来源（土壤深度）和成分识别（降水、土壤水、地下水的构成和比例），揭示植物水分来源对土壤水分变化过程的响应关系；3）耦合土壤、植被作用下降水对土壤水的补给过程、土壤水分的运移机制，从土壤-植被系统角度明确林地土壤对水源的涵养过程。研究以期揭示林地水源涵养过程的变化规律，为水资源管理提供科学参考。

结项摘要

明确林地水源涵养过程有助于建立生态过程‒生态系统服务的关系以及生态系统水资源管理的科学决策。本项目主要研究内容为分析土壤水分含量变化及植物水分利用对其变化的响应关系，从土壤-植被系统的角度明晰林地水源涵养过程。具体研究包括：1）降雨后不同深度土壤水分含量的变化过程；2）植物水分来源及其对次降雨的响应关系；3）耦合土壤、植被作用下降水对土壤水的补给过程、土壤水分的运移机制，从土壤-植被系统角度明确林地土壤对水源的涵养过程。.以往相关研究多关注干旱半干旱的缺水地区，而我们发现在湿润区的章溪，整个生长季根系水分再分配在夜间补充41%的土壤日间耗水量；夏季峰值可补充超过75%的土壤日间耗水量；可见在章溪流域，水分再分配是十分重要的土壤水补给机制。基于同位素示踪技术发现，植物吸收利用的水分，只有34%来自土壤层，非土壤层贡献占66%；以往研究通常认为土壤层是水源涵养的主体，但在土层浅薄的流域，岩石裂隙水对植物水分利用贡献更大。通过明确河道径流来源，可从水资源供给的角度反映流域水源涵养状况；基于氢氧同位素示踪我们发现，降雨后进入河道径流的雨水只有23%，河道径流主要来自岩石裂隙水；与植物水分利用来源相似，所以我们认为岩石裂隙是水源涵养的主体。明确了水源涵养的动态及其对植物和径流的补给，基于降雨和径流同位素的季节变化，估算了6个子流域水分平均滞留时间为91—178天，可见并非流域面积越大，水分周转时间越长。.研究对于理解土壤-植被系统水源涵养过程、功能具有重要启示，对流域水分管理及生态系统服务调控具有重要意义，研究在深入理解岩石风化层储水的作用方面取得创新性成果。研究为基于同位素示踪技术深入理解景观格局与水文过程的关联机制奠定了基础，研究在景观格局与水文过程关联机制方面取得创新性成果。

项目成果

期刊论文数量（7）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Source Identifcation of Trace Elements in Peri‑urban Soils in Eastern
东部城郊土壤微量元素来源识别
  • DOI：
    10.1007/s12403-018-0290-1
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Exposure and Health
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Long Sun;Manus Carey;Lei Yang;Liding Chen;Shoujuan Li;Fangkai Zhao;Yongguan Zhu;Caroline Meharg;Andrew A. Meharg
  • 通讯作者：
    Andrew A. Meharg
基于氢氧同位素技术的流域水源涵养研究进展
  • DOI：
    10.5846/stxb202003020380
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    生态学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    孙龙;陈利顶;杨磊
  • 通讯作者：
    杨磊
Distribution of agricultural land regulates stream water isotopes over multiple spatial scale in a subtropical forested watershed
农业用地分布在亚热带森林流域的多个空间尺度上调节溪流水同位素
  • DOI：
    10.1016/j.jhydrol.2019.124206
  • 发表时间：
    2019-12
  • 期刊：
    Journal of Hydrology
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Long Sun;Haw Yen;Liding Chen;Fangkai Zhao;Lei Yang
  • 通讯作者：
    Lei Yang
Hydraulic redistribution and its contribution to water retention during short-term drought in the summer rainy season in a humid area
湿润地区夏季雨季短期干旱时的水力再分配及其对保水的贡献
  • DOI：
    10.1016/j.jhydrol.2018.09.032
  • 发表时间：
    2018-11
  • 期刊：
    Journal of Hydrology
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Long Sun;Lei Yang;Liding Chen;Fangkai Zhao;Shoujuan Li
  • 通讯作者：
    Shoujuan Li
Evaluation of seasonal patterns of hydraulic redistribution in a humid subtropical area, East China
华东亚热带湿润地区水力再分配季节格局评价
  • DOI：
    10.1002/hyp.13643
  • 发表时间：
    2019-11
  • 期刊：
    Hydrological Processes
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Long Sun;Lei Yang;Liding Chen;Haw Yen;Fangkai Zhao;Shoujuan Li
  • 通讯作者：
    Shoujuan Li

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    孙龙
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  • 作者：
    胡海清;陆昕;孙龙;Hu Haiqing,Lu Xin,Sun Long*(School of Forestry,Nor
  • 通讯作者：
    Hu Haiqing,Lu Xin,Sun Long*(School of Forestry,Nor

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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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