成熟大树根际激发效应及其影响机制——以杉木、马尾松为例

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31500510
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1606.森林土壤学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Soil organic carbon (SOC) pool determines the functioning of terrestrial ecosystems and regulates the release and sequestration of major greenhouse gases at the global scale. Plant roots can strongly accelerate or suppress SOC mineralization - a phenomenon known as the rhizosphere priming effect (RPE). The RPE has emerged as a chief driving force for changing global SOC pool in response to global environmental change. Laboratory studies have indicated that the RPE can enhance the rate of SOC decomposition up to four-fold, which is as significant as the effects of soil temperature and moisture. Furthermore, it has been reported that the magnitude of the RPE for tree seedlings grown under greenhouse conditions is significantly larger than herbaceous species. However, the magnitude and controls of RPE of mature trees on SOC dynamics in forest ecosystem under realistic field conditions remain largely unknown. In this study, we will quantify the RPE of two mature trees (Cunninghamia lanceolata and Pinus massoniana) under field conditions in a subtropical forest. We will also explore the relationships between RPE and other key variables such as root exudation rates and extracellular enzyme activities by using a (13) C natural abundance method. The results are expected to provide new insights about mechanisms regulating the RPE on SOC decomposition. These mechanisms may improve the performance of the terrestrial ecosystems models. The findings will also inform management of SOC stability in forest ecosystem.
土壤有机碳库是维持陆地生态系统功能稳定、缓解全球气候变化及其反馈过程的调节者。根际激发效应(rhizosphere priming effect, RPE),由根的活动导致土壤有机碳分解速率的变化,是影响土壤有机碳动态变化重要的驱动力。室内实验表明,RPE最高可使土壤有机碳分解速率加快近4倍,其作用与温度、水分相当,且树木幼苗RPE显著大于作物和草本。然而,目前仍不清楚野外条件下成熟大树RPE的变幅多大?与主控因子的关系如何?这严重限制了我们对森林生态系统根际激发效应的深入认识。基于上述科学问题,本项目采用天然(13)C示踪方法,选取亚热带人工林典型树种杉木和马尾松的成熟大树为研究对象,拟探讨成熟大树RPE的方向与强度,并解析其与根系分泌有机碳速率、胞外酶活性等因子间的关系。结果将为土壤有机碳过程模型的优化提供核心参数,为森林生态系统土壤有机碳的科学管理提供新思路。

结项摘要

森林土壤有机质是维持陆地生态系统功能稳定、缓解全球气候变化及其反馈过程的重要调节者。根际激发效应(rhizosphere priming effect, RPE),由根的活动导致土壤有机质分解速率的变化,是影响土壤有机质动态变化重要的驱动力。室内实验表明,RPE最高可使土壤有机碳分解速率加快近4倍,其作用与温度、水分相当。而且树种产生的激发效应最强,农作物和草本次之。然而,目前仍不清楚野外条件下成熟大树RPE的变幅多大?微生物调控机制是什么?这对深刻理解与准确预测大尺度上根际激发效应对生态系统固碳和气候反馈作用提出了巨大的挑战。我们以亚热带常绿阔叶林主要优势种为研究对象,采用天然碳(13C)和氮(15N)同位素示踪手段及密闭动态碱液CO2吸收技术,考察了原位条件下成熟大树根际激发效应对土壤碳氮矿化速率影响的季节及年际动态变化,测定了分泌物速率,微生物胞外酶活性及群落结构。我们发现土壤碳氮矿化根际激发效应的方向和幅度及变化趋势差异很大,植物种的影响非常显著。土壤碳分解的激发效应表现为正激发,有明显的季节动态变化,土壤氮矿化的激发效应表现为负激发。随着培养时间的进行,成熟大树持续增强土壤碳分解,土壤氮矿化并不持续抑制。相比外生菌根,内生菌根引起相对更高的土壤碳分解的激发效应,这主要通过调控真菌、革兰氏阳性菌的生长近而影响微生物胞外酶活性的化学计量比来实现。根系还可以通过引起的微生物周转速率的加快提高根际激发效应的强度近而影响土壤碳的丢失。这些结果表明成熟大树根系及其共生真菌能够增强土壤碳分解。未来应该更加关注根系所引起的微生物群落结构变化,以及相伴随的碳利用效率和周转的变化对土壤碳库长时间尺度的影响。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Rhizosphere priming effects on soil carbon and nitrogen dynamics among tree species with and without intraspecific competition
有或没有种内竞争的树种根际启动对土壤碳氮动态的影响
  • DOI:
    10.1111/nph.15074
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    New Phytologist
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Yin Liming;Dijkstra Feike A;Wang Peng;Zhu Biao;Cheng Weixin
  • 通讯作者:
    Cheng Weixin

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其他文献

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阴黎明的其他基金

温带森林主要树种根际碳沉积及其激发效应
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目
温带森林土壤微生物周转与有机碳矿化的关联
  • 批准号:
    31971635
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    59 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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