温带落叶松人工林根桩养分源/汇效应及形成机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870612
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1607.森林培育学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In Temperate area, a great number of stumps have been left after plantation logging. However, the effect and mechanism of residual stumps on maintaining nutrient and carbon balance of ecosystem is unclear. Larch pure plantation takes up the biggest proportion of total plantation in northeast hilly area and has the longest management history. Based on larch pure plantation in northeast China treated by different vegetation modifications, nutrient managements, time series and logging ways (intermediate thinning, gradually cutting, clear cutting), we investigate the decomposition difference between underground and aboveground stump; and further quantify spatial and temporal variation of stump nutrient and soil nutrient, and the contribution of carbon and nitrogen of stump to soil carbon and nitrogen, by measuring the number and volume of stump, bulk density, temperature and humidity, chemical component, organic carbon composition, microbial community structure, carbon and nitrogen mineralization rate and stable isotope composition, and bryophyte of both stump and soil, etc. Combining the method of locating observation and spatial series representing temporal series, the effect and its timeliness of stump on different nutrients source-sink and bryophyte will be verified; at the same time, the evolution law of microbial community structure and microbiological mechanisms of stump nutrient source-sink during stump decomposition will be clarified. The expected outcomes of this project could provide scientific reference for temperate plantation nutrient management and long-term productivity improvement.
针对温带人工林经营作业后形成的大量根桩(桩头、桩基、根兜、主根和侧向粗根)对维系生态系统养分平衡的功能不清、作用机制不明等问题,以东北山地人工林中面积最大、经营历史最长的落叶松纯林为对象,在植被调控和营养管理试验的基础上,采用定位观测与时空替代相结合的方法,通过对各时间序列上间伐、渐伐和皆伐后人工更新林地内根桩的体积和数量以及根桩与微域土壤的容重、温湿度、化学成分、有机碳组成、微生物群落结构与多样性、酶活性、微生物量碳和氮、碳氮稳定同位素组成和根桩附生苔藓植物等指标的调查、取样及分析,探讨根桩地上与地下不同组份间分解规律差异性,量化根桩和土壤养分含量时空变异和根桩碳、氮对土壤有机碳和全氮贡献,辨析根桩各组份对各类养分的源/汇效应与时效性以及苔藓植物作用和影响,阐明根桩分解过程中微生物群落演变规律,揭示根桩养分源/汇效应的微生物学机制,为温带人工林营养管理与长期生产力提升提供科学依据。

结项摘要

根桩作为粗木质残体的重要组成部分,对维持森林生态系统养分平衡具有重要作用。本研究以落叶松人工林根桩为对象,建立了根桩加性生物量模型,分析了根桩分解的过程及其微域土壤养分的变化;分别以落叶松纯林和不同二代林中落叶松根桩及微域土壤为对象,对比研究了不同二代人工林内落叶松根桩及微域土壤的养分含量、微生物学特征及土壤酶活性的变化。研究发现,Dis-ML模型的建立对根桩各组分和总生物量的拟合程度较好;根桩腐烂分解过程是从桩头开始由上到下,从直径2-5cm侧根开始由外向里进行;根桩腐烂Ⅰ-Ⅱ级分解缓慢,腐烂Ⅲ级时分解迅速,到腐烂Ⅳ级时质量损失率高于Ⅲ级但不显著。二代人工林因建群种不同会影响落叶松根桩的分解,尤其是在落叶松和樟子松二代林中落叶松根桩的直径2-5cm粗根分解显著快于白桦和水曲柳。落叶松根桩对落叶松人工纯林和水曲柳、落叶松人工混交林微域土壤的全磷含量有明显提升作用,但在水曲柳、落叶松人工混交林中落叶松根桩对土壤全磷含量影响的水平范围、垂直深度均比在落叶松人工纯林中的大。落叶松根桩可以提高落叶松人工纯林内的微域土壤的磷素有效性,而在水曲柳、落叶松人工混交林中,落叶松根桩通过改变微域土壤的HCl-P和NaHCO3-Po含量提高了林地的供磷水平。细菌群落组成与结构对二代人工林内落叶松根桩组分分解的影响要比真菌群落明显,其丰富度和多样性指数均大于真菌群落。伯克霍尔德菌属和中间根瘤菌属是造成落叶松和樟子松二代林中落叶松根桩组分的分解快于水曲柳和白桦二代林的主要细菌属,革耳菌属和木霉属则是落叶松和樟子松二代林中根桩组分的分解快于水曲柳和白桦二代林的主要真菌属。研究成果为系统研究粗木质残体对人工林生态系统养分平衡及管理奠定了理论基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Site Class Effects on Stump and Coarse Root Biomass Models of Larix olgensis in Northeastern China
立地类别对东北长白落叶松树桩和粗根生物量模型的影响
  • DOI:
    10.3390/f13081259
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    Forests
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xiuli Men;Yang Yue;Zhihu Sun;Shaojie Han;Li Pan;Xiangwei Chen;Xiuwei Wang
  • 通讯作者:
    Xiuwei Wang
Effects of Larix olgensis Henry Stumps and Coarse Roots on Phosphorus Fractions and Availability in Plantation Microsite Soils
长白落叶松亨利树桩和粗根对人工林微场地土壤中磷组分和有效性的影响
  • DOI:
    10.3390/f13122166
  • 发表时间:
    2022-12
  • 期刊:
    Forests
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Yang Yue;Xiuli Men;Zhihu Sun;Xiangwei Chen
  • 通讯作者:
    Xiangwei Chen

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其他文献

模拟机械压实对黑土微团聚体组成及稳定性的影响
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王恩姮
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  • 发表时间:
    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    谷会岩

其他文献

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陈祥伟的其他基金

季节性冻融对黑土区机械耕作土壤结构的影响机制
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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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