根系分泌物对毛竹扩张引起阔叶林土壤“增铵抑硝”效应的解析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41807028
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0709.基础土壤学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Bamboo expansion into adjacent forests has imposed serious ecological threats on ecosystem processes and functions. More insights into the underlying mechanisms are essential for understanding the negative influences of bamboo expansion. Our previous studies indicated that the expansion of Phyllostachys edulis significantly altered the N biogeochemisty cycling of adjacent secondary evergreen broad-leaved forest, with the most prominent of effect being the enhanced soil ammonification but inhibited nitrification. We speculated that the root exudation might be the main force driving for this pattern. .To test this hypothesis, we plan to perform an experiment field study in the previous plots of Ph. edulis expansion into evergreen broad-leaved forest, in Dagang Mountain National Forest Ecological Station of Jiangxi Province, China. We would take Ph. edulis, Castanopsis fargesii and Schima superba (two dominate species of broadleaved forest) as experimental objects, and then to determine the root exudation release rates and chemical compositions of these three plants. The soil microorganism community composition, structure and function as well as soil enzyme activities would be measured for the rhizosphere and non-rhizosphere soil of three plants. Further, a laboratory incubation experiment would be also conducted to quantify the effects root exudation on the activities of microorganism communities, ammonification and nitrification rates. Finally, we would try to build an intrinsic correlation of root exudation and soil microorganism and soil N transformation processes to elucidate how root exudation drives the N transformation in the processes of Ph. edulis expansion into evergreen broadleaved forest. .The research achievements would not only shed light on the internal mechanisms for the effects of Ph. edulis expansion on N biogeochemistry cycling of adjacent ecosystems, but also be beneficial to N management fertilizer of Ph. edulis forest.
竹子扩张已严重影响到邻近森林生态系统的过程与功能,解析扩张效应及机制,是认识竹子扩张危害的基础。前期研究发现,毛竹向邻近次生常绿阔叶林扩张,增强了土壤N素氨化作用,抑制了硝化作用,即“增铵抑硝”效应,并推测根系分泌物是诱发这一效应的重要原因。为此本项目通过野外调查采样,重点研究:毛竹与阔叶树(丝栗栲、木荷)根系分泌物数量与化学成分;毛竹与阔叶树根际和非根际土N转化相关的微生物组成、结构与功能及土壤酶活性特征。室内培养试验分析根系分泌物对微生物活性及N转化速率的影响,探讨根系分泌物-微生物-N转化速率的关联性,解析毛竹扩张过程中“增铵抑硝”效应的发生机制。研究成果可深入认识毛竹扩张对周边森林N素生物地球化学循环的影响,同时对毛竹林N肥管理也有一定指导作用。

结项摘要

竹子扩张已严重影响到邻近森林生态系统的过程与功能,解析扩张效应及机制,是认识竹子扩张危害的基础。前期研究发现,毛竹向邻近次生常绿阔叶林扩张,增强了土壤N素氨化作用,抑制了硝化作用,即“增铵抑硝”效应,并推测毛竹与阔叶树之间根际微生物及根系分泌物的差异性是诱发这一效应发生的关键原因。.为验证这一推测,2019-2021年在江西省官山国家自然保护区采集毛竹与阔叶树丝栗栲(Castanopsis fargesii)、红楠(Machilus thunbergii)及木荷(Schima superba)根际土壤,通过常规方法检测土壤养分含量,微生物高通量测序分析氮转化的微生物群落的组成及功能;气质联用仪(GC-MS)测定植物根系分泌物成分及相对丰度,解析毛竹扩张过程中土壤氮素转化改变的根系分泌物机制。结果表明:.(1) 毛竹与阔叶树根系分泌物组成存在显著的差异。毛竹以醇类物质为主,而丝栗栲、红楠与木荷则以酯类物质为主,尤其是十六酸乙酯在木荷、丝栗栲中占比最高。.(2) 毛竹根系分泌物对3种阔叶树根际土壤土壤氨化作用具有促进作用,而对硝化作用一定的抑制作用。.(3) 毛竹根际氨化细菌丰度土壤氨化细菌序列数量高于红楠和丝栗栲,但氨化细菌的多样性指数与均匀度指数显著低于3种阔叶树。相反,毛竹根际土壤亚硝化细菌与古菌丰度均低于阔叶树,尤其是亚硝化古菌群落主要受毛竹高土壤pH的影响,其丰度下降更明显。.(4) 毛竹氨化代谢通路蛋白的丰度高于红楠、丝栗栲,但低于木荷;相反,毛竹亚硝化代谢通路蛋白的相对丰度显著低于阔叶树,其根际土壤未发现氨单加氧酶,而木荷的氨单加氧酶的相对丰度最高。.以上结果表明,由根系分泌物引起的土壤氮化细菌和硝化微生物和酶活性的变化是毛竹扩张引发土壤“增氨抑硝”效应的的关键原因。研究成果可深入认识毛竹扩张对周边常绿阔叶林氮素生物地球化学循环的影响,同时对毛竹林氮素微生物肥料的开发有一定启发作用。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
江西武夷山南方铁杉林不同阶段优势树种的空间分布格局与种间关联特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    江西农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾小霞;兰文军;雷平;文仁权;石雪云;宋庆妮;刘骏;杨清培
  • 通讯作者:
    杨清培
江西武夷山南方铁杉更新林与成熟林群落结构特征比较
  • DOI:
    10.13836/j.jjau.2021038
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    江西农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石雪云;兰文军;雷平;宋庆妮;刘骏;曾小霞;文仁权;杨清培
  • 通讯作者:
    杨清培
江西齐云山自然保护区植被类型与森林资源特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    南方林业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋述望;罗会潭;黄 萌;吴治明;刘 骏;宋庆妮
  • 通讯作者:
    宋庆妮
江西武夷山国家级自然保护区林下鸟类和兽类资源的红外相机监测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郭英荣;兰文军;邹思成;袁荣斌;董晓雨;曹吉锐;杨清培;宋庆妮
  • 通讯作者:
    宋庆妮
Influence of neighbor competition and tree attributes on the fruit production of Sinomanglietia glauca, an endangered tree species endemic to China
邻近竞争和树木属性对中国特有濒危树种青木莲果实产量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Plant Ecology
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Qingni Song;Zhiyong Xiao;Jiawen Xu;Shuling Song;Fenggang Luan;Jun Liu;Qingpei Yang
  • 通讯作者:
    Qingpei Yang

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其他文献

细根对竹林-阔叶林界面两侧土壤养分异质性形成的贡献
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余定坤;宋庆妮;赵广东;王兵
  • 通讯作者:
    王兵
亚热带落叶与常绿园林树种非结构性碳水化合物的季节动态比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    南京林业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    祁红艳;刘骏;马思琪;宋庆妮
  • 通讯作者:
    宋庆妮
毛竹林钾矿物分解细菌的分离与鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    森林与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    桂许维;张扬;宋庆妮;陈欢欢;杨清培;栾丰刚
  • 通讯作者:
    栾丰刚
细根对竹林-阔叶林界面两侧土壤养分异质性形成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余定坤;宋庆妮;赵广东;王 兵
  • 通讯作者:
    王 兵
竹子扩张对阔叶林物种多样性的影响:两竹种的叠加效应
  • DOI:
    10.13287/j.1001-9332.201710.007
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨清培;郭英荣;兰文军;宋庆妮;杨光耀
  • 通讯作者:
    杨光耀

其他文献

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宋庆妮的其他基金

不同类型竹种氮素吸收时空差异的生理机制研究
  • 批准号:
    32360801
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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