外源有机物质提升典型旱作土壤有机质的微生物介导机制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:41730753
- 项目类别:重点项目
- 资助金额:321.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:D0709.基础土壤学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:钟文辉; 邓欢; 韩成; 刘德燕; 袁俊吉; 陈增明; Nazia Perveen; Sunghyun Kim; 徐烨红;
- 关键词:
项目摘要
The concentration of soil organic carbon in Chinese arable soils is rather low compared with those in USA and European countries, which considerably suppresses the increase of crop yields due to insufficient supply of nutrients and water and lower fertilizer nitrogen use efficiency. Up to date, however, the process of organic carbon accumulation in soils is not well understood, which in turn limits the development of effective practices for improving soil fertility. In the present study, soil samples from three long-term field experiments where organic manure and inorganic fertilizer have been applied will be collected at the Yingtan, Fengqiu and Hailun Agro-ecological experimental stations and then separated into different size aggregates through wet-sieving. The concentration and components of organic matter will be measured in the silt plus clay fraction to understand the accumulation processes of organic matter and its relation to aggregation. The components, molecular structure, stability and sources of organic matter in different size aggregates will also be analyzed using the chemical method and nuclear magnetic resonance technique to understand the distribution and regulation of organic carbon among aggregates. The community structure of microorganisms in soils and aggregates will be determined using the macro genomics, and its relation to organic carbon concentration in soil and aggregates will be evaluated. The relationship between microbial community structure and soil porosity or oxygen diffusion rate will be elucidated. The laboratory incubation with addition of 13C-labelled cellulose to long-term field experimental soils and field experiment with 13C-labelled wheat straw at the Yingtan, Fengqiu and Hailun Agro-ecological experimental stations will be set up. The transformation process of 13C in soils by microorganisms will be monitored by the 13C nucleic acid probe and distribution of 13C in aggregates will be measured to evaluate the influence of soils with different organic carbon concentrations on the residual rate of exogenous organic carbon and the kind of functional microorganisms coupling to decomposition of exogenous organic material. The decomposition rate of added organic material in soils at different regions, and the sources and allocation process of newly formed organic matter in aggregates will be examined. The objective of this study is to understand the accumulation processes of organic carbon and how microorganisms transform exogenous organic material into soil organic matter. Based on this study, effective practices for increasing organic matter in upland soils will be suggested according to soil characteristics especially components of native organic matter.
我国土壤有机质含量较低,已成为高产作物品种潜力发挥和水肥高效利用的主要限制因素。然而土壤有机质如何转化,外源有机物质如何有机质化并在土壤中累积,机制尚不清楚。项目拟选取长期定位试验土壤,利用团聚体分级、核磁共振等技术,研究粉粘粒组分中有机质累积特征与团聚体的关系,解析团聚体形成的关键控制因素;采用高通量测序、CT等技术,研究土壤孔隙等性质、微生物群落特点,阐明土壤肥力梯度上微生物群落演替规律及其与有机质和团聚体的耦联关系;建立13C-有机物质微宇宙和微区试验,利用DNA-SIP等技术,研究有机物质13C转化的功能微生物群落和活性,阐明微生物的接力利用机制和相对贡献;利用生物标志物、nanoSIMS等技术,研究有机物质13C在不同土壤中的分解速率、代谢产物来源和在团聚体中分配过程及其与微生物的阻隔关系,揭示有机物质提升土壤有机质的效应及机制,阐明有机质累积规律,为土壤有机质调控提供理论依据。
结项摘要
我国农田土壤有机碳含量仅为农业先进国家的2/3,严重制约作物产量提升。选取有机无机肥长期试验红壤和潮土及百年尺度不同开垦年限农田黑土,围绕有机碳含量、组分、团聚体形成、微生物群落结构演替、外源碳转化的微生物机制和累积规律等展开研究。土壤有机碳含量的增加主要通过难分解有机组分多肽、几丁质、芳香碳等累积实现,是由于团聚化降低氧分压,抑制多酚氧化酶活性所致;植物组分碳和微生物残留碳随土壤有机碳含量增加而增加,但是植物组分碳占比保持20%不变,相反微生物残留碳占比不断降低,因此土壤有机碳的累积主要依赖外源有机肥施用;大团聚体质量占比随土壤有机碳增加呈指数增加,最大值为70%。但是占比在有机碳小于30g/kg的土壤中呈线性增加,表明此含量可能是大团聚体形成快慢转折的临界值;细菌和真菌基因丰度随有机碳增加呈先增后降,群落结构也由低碳利用型物种向高碳利用型物种演替。随着土壤有机碳增加,细菌变形菌门、芽单胞菌门等相对丰度增加而绿弯菌门和酸杆菌门降低,真菌子囊菌门和球囊菌门增加而担子菌门降低。不同粒径团聚体中细菌和真菌丰度存在显著差异,有机碳含量增加降低团聚体中细菌绿弯菌门、放线菌门和真菌担子菌门丰度,增加细菌拟杆菌门和真菌子囊菌门丰度;有机碳含量越高的土壤中纤维素碳的残留率越低,是由于丰富的子囊菌纲能够强烈解聚纤维素链结构,革兰氏阴性菌则高效接力利用,导致纤维素碳大量损失;小团聚体中真菌基因丰度最高,是纤维素同化的主要场所。纤维素C的分配为小团聚体>微团聚体、粉粘粒组分>大团聚体, C首先进入小团聚体,再向粉粘粒组分迁移,高肥力土壤中13C再不分配弱于低肥力土壤;低肥力土壤中碳主要依赖矿物的化学保护,高肥力土壤中空间阻隔是碳主要的稳定机制;生物炭提高有机碳含量是由于芳基碳、酚基碳等难分解碳累积,降低细菌丰度,诱导微生物群落向碳矿化率低的细菌和真菌演替所致。秸秆还田平均增加我国旱地土壤有机碳16%,北方优于东中部,随秸秆输入量和土壤pH增加而增加。研究成果为土壤有机质培育技术研发提供了理论。
项目成果
期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
N2O and NO emissions as affected by the continuous combined application of organic and mineral N fertilizer to a soil on the north China plain
华北平原土壤连续施用有机矿质氮肥对N2O和N2O排放的影响
- DOI:10.3390/agronomy10121965
- 发表时间:2020-12
- 期刊:Agronomy
- 影响因子:--
- 作者:Deyan Liu;Heyang Sun;Xia Liao;Jiafa Luo;Stuart Lindsey;Junji Yuan;Tiehu He;Mohammad Zaman;Weixin Ding
- 通讯作者:Weixin Ding
Optimizing the application of dairy farm effluent and manure to mitigate gas emission
优化奶牛场污水和粪便应用减少气体排放
- DOI:10.1007/s11368-021-02935-w
- 发表时间:2021-03
- 期刊:JOURNAL OF SOILS AND SEDIMENTS
- 影响因子:3.6
- 作者:Nartey Obemah David;Liu Deyan;Luo Jiafa;Lindsey Stuart;Di Hong J.;Chen Zengming;Yuan Junji;He Tiehu;Ding Weixin
- 通讯作者:Ding Weixin
Field-aged biochar decreased N2O emissions by reducing autotrophic nitrification in a sandy loam soil
田间陈化生物炭通过减少沙壤土中的自养硝化作用来减少 N2O 排放
- DOI:10.1007/s00374-021-01542-8
- 发表时间:2021-01-29
- 期刊:BIOLOGY AND FERTILITY OF SOILS
- 影响因子:6.5
- 作者:Liao, Xia;Muller, Christoph;Ding, Weixin
- 通讯作者:Ding, Weixin
Oxygen availability regulates the quality of soil dissolved organic matter by mediating microbial metabolism and iron oxidation
氧气有效性通过介导微生物代谢和铁氧化来调节土壤溶解有机物的质量
- DOI:10.1111/gcb.16445
- 发表时间:2022-10-10
- 期刊:GLOBAL CHANGE BIOLOGY
- 影响因子:11.6
- 作者:Li, Ye;Chen, Zengming;Ding, Weixin
- 通讯作者:Ding, Weixin
Brachiaria humidicola Cultivation Enhances Soil Nitrous Oxide Emissions from Tropical Grassland by Promoting the Denitrification Potential: A 15N Tracing Study
湿臂草种植通过促进反硝化潜力来增强热带草原土壤一氧化二氮排放:15N 追踪研究
- DOI:10.3390/agriculture12111940
- 发表时间:2022-11
- 期刊:Agriculture
- 影响因子:--
- 作者:Lu Xie;Deyan Liu;Christoph Müller;Anne Jansen-Willems;Zengming Chen;Yuhui Niu;Mohammad Zaman;Lei Meng;Weixin Ding
- 通讯作者:Weixin Ding
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
农田土壤N2O和NO排放的影响因素及其作用机制
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:土壤
- 影响因子:--
- 作者:蔡延江;丁维新;项剑;CAI Yan-jiang1,2,DING Wei-xin1,XIANG Jian1(1 State;2 Key Laboratory of Mountain Surface Processes
- 通讯作者:2 Key Laboratory of Mountain Surface Processes
长期施肥对潮土团聚体有机碳分子结构的影响
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:土壤学报
- 影响因子:--
- 作者:郭素春;郁红艳;朱雪竹;高彦征;丁维新
- 通讯作者:丁维新
免耕对华北平原潮土N_2O和CO_2排放的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Journal of Ecology and Rural Environment
- 影响因子:--
- 作者:蔡延江;丁维新;朱安宁;张佳宝
- 通讯作者:张佳宝
长期施用有机无机肥对潮土微生物群落的影响
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:生态学报(Acta Ecologica Sinica)
- 影响因子:--
- 作者:张焕军;郁红艳;丁维新
- 通讯作者:丁维新
控释尿素对黄河故道沙性潮土晕圆韵排放的影响
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:环境科学
- 影响因子:--
- 作者:姜右锦;袁俊吉;丁维新;刘阳;张松林
- 通讯作者:张松林
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
丁维新的其他基金
外来植物入侵和大气CO2浓度倍增对黄河三角洲湿地生态系统碳输出的影响及其机制研究
- 批准号:
- 批准年份:2019
- 资助金额:248 万元
- 项目类别:联合基金项目
具有硝化抑制功能牧草及其制成粪肥减缓土壤N2O排放潜力和机制研究
- 批准号:41471207
- 批准年份:2014
- 资助金额:100.0 万元
- 项目类别:面上项目
不同植被类型自然湿地甲烷排放对大气CO2浓度升高响应机制研究
- 批准号:41171190
- 批准年份:2011
- 资助金额:70.0 万元
- 项目类别:面上项目
免耕对四季旱地潮土N2O和NO排放的影响机制研究
- 批准号:40971134
- 批准年份:2009
- 资助金额:40.0 万元
- 项目类别:面上项目
运用全自动动态连续测定技术研究沼泽湿地固定碳能力
- 批准号:40471121
- 批准年份:2004
- 资助金额:38.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}