不同种植模式橡胶林土壤磷转化对降水季节变化的响应机制

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基本信息

项目摘要

Changes in seasonal precipitation distribution are increasingly severe in tropical and subtropical areas, with intensified droughts in dry season while more storms in wet season. Phosphorus (P) is recognized as one of the most limiting nutrients for primary production in tropical forests because much of the soil P stocks are geochemically bound to iron and aluminum oxides in forms that are largely unavailable for plant uptake. It is very sensitive to soil moist and the change of plant community. However, our knowledge on the response of soil phosphorus transformation to seasonal precipitation changes in different agroforestry systems are poorly understood. The involved mechanisms of environmental regulation and microbial driving have not been well understood. Thus, this project aimed to investigate how the effects of seasonal precipitation change affects soil phosphorus transformation in the systems of rubber monoculture and mixtures with cover crops in a field experiment located in Hainan province.In the present project, phosphorous fractions, gross organic phosphorus mineralization rates and soil physico-chemical properties will be measured. The community structure, dominant population and function gene expression of soil phoD alkaline phosphatase gene and arbuscular mycorrhizal fungi will be explored using the techniques of soil molecular microbiology, such as Pyrosequencing and RT-qPCR. The purposes of this project are to quantitatively evaluate the capacity in soil phosphorus transformation in the systems of rubber monoculture and mixtures with different cover crops and to explore mechanisms on environmental and microbial driving. These results will consequently provide a scientific basis and practical guideline for P management of sustainable development in rubber forest in the present day and future climate conditions.
年降水量不变,干季越干、湿季越湿的降水季节变化是我国热带地区气候变化的显著特征。土壤磷是热带地区植物生长、微生物活性和生态系统生产力的重要限制因子。植被组成可能调节着磷转化对降水季节变化的响应,可是其内在机制尚缺乏研究。本项目拟以两种橡胶农林复合种植模式和单一种植模式为研究对象,开展降水季节变化的野外模拟实验,利用磷素分级和33P同位素标记法研究不同种植模式的橡胶林土壤磷素形态和有机磷矿化速率的季节和年际变化,揭示土壤磷形态变化规律及其相互转化机制;分析土壤小分子有机酸和主要理化性质,识别引起土壤磷转化的关键环境因素。利用高通量测序和RT-qPCR等手段,从DNA和RNA水平分析总的和活性的丛枝菌根真菌和溶磷细菌群落结构和基因表达,揭示降水季节变化和植被组成对土壤磷转化的微生物学机制。研究结果理论上将丰富降水季节变化对热带地区土壤磷转化影响的认识,实践上为橡胶林磷素管理提供科学依据。

结项摘要

年降水量不变,干季越干、湿季越湿的降水季节变化是我国热带地区气候变化的显著特征。土壤磷不仅是热带地区生态系统生产力的重要限制因子,而且环境问题也很突出。植被组成可能调节着磷转化对降水季节变化的响应,可是其内在机制尚缺乏研究。依托在海南儋州热带生态系统观测站建立的降水季节变化野外控制实验平台,设置对照、30%(干季减水30%,湿季增雨30%,全年降水量不变)、60%(干季减水60%,湿季增雨60%,全年降水量不变),橡胶单作和两种农林复合系统,测定了磷组分以及其它植物、土壤等影响因子;利用宏基因组测定了磷循环基因和微生物群落。研究表明:不管降雨强度和种植模式,热带土壤中等活性态磷含量最高,钙磷最低。雨季土壤闭蓄态磷含量均大于旱季。说明磷在雨季以惰性的组分被保留在土壤中。不同降雨强度对土壤中等活性态磷、团聚体内磷、钙磷和闭蓄态磷产生显著影响,而种植模式对团聚体磷和钙磷产生影响,且两者交互作用显著。铵态氮和 pH 与中等活性态磷,钙磷和闭蓄态磷之间是负相关,而土壤含水量、有机碳和速效磷是正相关;全氮、硝态氮和氧化还原电位与活性态磷和团聚体内磷是正相关。说明土壤环境的变化影响了土壤磷形态之间的转换。与自然降雨相比,低降雨强度豆科-橡胶林土壤酸性磷酸酶含量降低,而强降雨强度增加了土壤酸性磷酸酶活性。在低降雨强度条件下,与纯橡胶林相比,益智-橡胶林土壤酸性磷酸酶活性增加。土壤理化因子、植物特性和磷组分均对土壤细菌和真菌群落产生影响。且细菌群落受到植物特性较多,而真菌群落与土壤各个磷组分含量产生明显的相关关系。土壤磷的有效性主要是由凋落物、土壤理化因子和细根等因子控制。本项目标注发表研究论文6篇,培养博士研究生1名,硕士研究生2名,完成了研究目标。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Conversion to agroforestry and monoculture plantation is detrimental to the soil carbon and nitrogen cycles and microbial communities of a rainforest
向农林业和单一种植园的转变不利于雨林的土壤碳和氮循环以及微生物群落
  • DOI:
    10.1016/j.soilbio.2020.107849
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Soil Biology and Biochemistry
  • 影响因子:
    9.7
  • 作者:
    Wang Jinchuang;Zou Yukun;Diana Di Gioia;Brajesh K. Singh;Li Qinfen
  • 通讯作者:
    Li Qinfen
基于宏基因组学方法分析化肥减施对热带地区菜地土壤微生物群落的影响
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.022
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    热带作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄锐;王进闯;陈淼;李勤奋
  • 通讯作者:
    李勤奋
Flavonoid levels rather than soil nutrients is linked with Fusarium community in the soybean (Glycine max) rhizosphere under consecutive monoculturing
连续单一栽培下,类黄酮水平而非土壤养分与大豆 (Glycine max) 根际镰刀菌群落相关
  • DOI:
    10.1007/s11104-020-04496-2
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    plant and soil
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Wang Jinchuang;Wang Jingguo;Bughio Mansoor Ahmed
  • 通讯作者:
    Bughio Mansoor Ahmed
土壤有机碳组分和微生物群落对有机管理的响应
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-2561.2022.08.023
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    热带作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩兴秀;李勤奋;王进闯
  • 通讯作者:
    王进闯

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其他文献

长期模拟增温对岷江冷杉幼苗生长与生物量分配的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨兵;王进闯;张远彬
  • 通讯作者:
    张远彬
设施菜田土壤剖面中的反硝化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    植物营养与肥料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋贺;徐新超;王敬国;陈清;郭景恒;王进闯
  • 通讯作者:
    王进闯
设施菜田不同碳氮管理对反硝化菌结构和功能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王敬国;陈清;曹文超;王进闯
  • 通讯作者:
    王进闯

其他文献

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王进闯的其他基金

降水季节变化下不同种植模式橡胶林土壤碳转化的微生物学机制
  • 批准号:
    32171771
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

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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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