氮沉降与生物质炭输入的交互作用对毛竹林土壤N2O通量的影响机制
批准号:
31870599
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李永夫
依托单位:
学科分类:
C1606.森林土壤学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐小军、刘恩斌、马嘉伟、林子文、蔡晓青、宋余泽、陆鑫华
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中文摘要
控制N2O排放对于森林土壤碳汇功能提升具有重要意义。生物质炭输入是降低土壤N2O排放的有效途径之一,但氮沉降是否会削弱上述减排作用尚不明确。探明氮沉降与生物质炭输入的交互作用对土壤N2O通量的影响机制是回答上述科学问题的关键。本项目拟以毛竹人工林为研究对象,综合应用NMR、高通量测序、基因芯片以及静态箱-气相色谱法等分析技术,利用野外控制试验,研究氮沉降与生物质炭输入及其交互作用对不同经营历史毛竹林土壤氮素形态与转化的影响;在此基础上,深入研究不同水平氮沉降与不同用量生物质炭输入协同影响下土壤N2O通量、氮素形态与转化、有机碳组分、微生物群落与功能特征的动态变化规律;再通过室内培养试验,明确生物质炭类型与外源氮形态对毛竹林土壤N2O排放的影响;从而系统揭示氮沉降与生物质炭输入的交互作用对毛竹林土壤N2O通量的影响机制,为全球气候变化背景下亚热带人工林土壤N2O减排技术的研发提供科学依据。
英文摘要
Mitigation of N2O emissions is of great significance for improving the carbon sequestration function in forest soils. Biochar addtion is one of the effective approaches to reduce soil N2O emissions. However, it remains unclear whether nitrogen (N) deposition will weaken the aforementioned biochar-induced effect of emission reduction. Elucidation of the interactive effects of N deposition and biochar addition on soil N2O fluxes in Moso bamboo plantations and associated mechanisms is the key to addressing the above scientific concern. Moso bamboo plantations will be selected as the study object in this project, and nuclear magnetic resonance (NMR), high-throughput sequencing, gene chip and static chamber-gas chromatography methods will be adopted. Field experiments will be conducted to investigate the effects of N deposition, biochar addition, and their interaction on soil N forms and transformations in Moso bamboo plantations with different duration under intensive management. Furthermore, the dynamic changes in soil N2O fluxes, N forms and transformations, organic carbon fractions as well as microbial communities and functions under the synergistic effects of different levels of N deposition and different application rates of biochar will be intensively investigated. In addition, laboratory incubation experiments will be conducted to clarify the effects of biochar type and exogenous N form on soil N2O emissions in Moso bamboo plantations. This project aims to elucidate the mechanisms associated with the interactive effect of N deposition and biochar addition on soil N2O fluxes in Moso bamboo plantations, and advance the development of technology for reducing soil N2O emissions in subtropical forests under the global climate change.
本项目研究了氮沉降与生物质炭输入对毛竹林土壤N2O通量的影响及其机制、外源碳添加对毛竹林土壤N2O通量的影响机制以及生物质炭基尿素和普通尿素对毛竹林土壤CO2和N2O通量的影响机制。取得的主要研究结果如下:.1.氮沉降处理显著增加土壤N2O排放,而生物质炭输入则显著降低土壤N2O排放,且抑制氮沉降对土壤N2O排放的促进作用。结构方程模型显示,氮沉降通过增加土壤NH4+-N浓度、蛋白酶活性和AOA基因丰度从而增加硝化速率,通过增加土壤NO3−-N和WSON浓度、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性、nirK和nirS基因丰度从而增加反硝化速率,最终增加土壤N2O排放。生物质炭输入通过降低土壤NH4+-N浓度和AOA基因丰度从而降低硝化速率,通过降低土壤WSON浓度、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性、nirK和nirS基因丰度从而降低反硝化速率,最终降低土壤N2O排放。而在氮沉降背景下,生物质炭可通过以上途径显著抑制氮沉降对土壤N2O排放的促进作用。.2.与对照相比,秸秆处理显著增加了土壤N2O累积排放量,而生物质炭处理显著降低了土壤N2O累积排放量。施用秸秆可通过增加土壤WSOC、NH4+-N、NO3−-N和WSON浓度、脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性、AOA、AOB、nirK和nirS基因丰度从而增加土壤N2O排放,而施用生物质炭可通过降低以上指标从而减少土壤N2O排放。另外,秸秆处理增加土壤N2O累积排放量与其增加土壤烷氧碳含量有关,而生物质炭处理降低土壤N2O累积排放量与其增加土壤芳香碳含量有关。.3.普通尿素处理显著增加了土壤CO2和N2O通量,而生物质炭基尿素处理显著降低了土壤N2O通量,对土壤CO2通量无显著影响。结构方程模型显示,施用尿素显著增加了土壤WSOC浓度、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,导致土壤CO2排放增加,而施用炭基尿素显著增加了土壤WSOC浓度从而导致土壤CO2排放增加;施用尿素显著增加了土壤NH4+-N,NO3−-N和WSON浓度以及脲酶和蛋白酶活性,导致土壤N2O排放增加,而施用炭基尿素显著降低了土壤WSON浓度以及脲酶和蛋白酶活性从而减少了土壤N2O排放。
期刊论文列表
专著列表
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Contrasting short-term responses of soil heterotrophic and autotrophic respiration to biochar-based and chemical fertilizers in a subtropical Moso bamboo plantation
亚热带毛竹林土壤异养和自养呼吸对生物炭基肥料和化肥的短期反应对比
DOI:10.1016/j.apsoil.2020.103758
发表时间:2021
期刊:Applied Soil Ecology
影响因子:4.8
作者:Zhang Shaobo;Li Yongfu;Singh Bhupinder Pal;Wang Hailong;Cai Yanjiang;Chen Junhui;Qin Hua;Li Yongchun;Chang ScottX
通讯作者:Chang ScottX
Biochar decreases soil N2O emissions in Moso bamboo plantations through decreasing labile N concentrations, N-cycling enzyme activities and nitrification/denitrification rates
生物炭通过降低不稳定氮浓度、氮循环酶活性和硝化/反硝化率来减少毛竹种植园的土壤 N2O 排放
DOI:10.1016/j.geoderma.2019.04.025
发表时间:2019-08
期刊:Geoderma
影响因子:6.1
作者:Song Yuze;Li Yongfu;Cai Yanjiang;Fu Shenglei;Luo Yu;Wang Hailong;Liang Chenfei;Lin Ziwen;Hu Shuaidong;Li Yongchun;Chang Scott X
通讯作者:Chang Scott X
DOI:10.11833/j.issn.2095-0756.20200549
发表时间:2021
期刊:浙江农林大学学报
影响因子:--
作者:屈田华;李永夫;张少博;郦琳琳;李永春;刘娟
通讯作者:刘娟
Changes in soil CO2 and N2O emissions in response to urea and biochar-based urea in a subtropical Moso bamboo forest
亚热带毛竹林土壤 CO2 和 N2O 排放量对尿素和生物炭基尿素的响应变化
DOI:10.1016/j.still.2022.105625
发表时间:2023-04
期刊:Soil & Tillage Research
影响因子:6.5
作者:Zhang Shaobo;Zhou Jiashu;Chen Ji;Ge Tida;Cai Yanjiang;Yu Bing;Wang Hailong;White Jason C;Li Yongfu
通讯作者:Li Yongfu
Responses of soil greenhouse gas emissions to different application rates of biochar in a subtropical Chinese chestnut plantation
亚热带板栗园土壤温室气体排放对不同生物炭施用量的响应
DOI:10.1016/j.agrformet.2019.03.001
发表时间:2019-06
期刊:Agricultural and Forest Meteorology
影响因子:6.2
作者:Lu Xinhua;Li Yongfu;Wang Hailong;Singh Bhupinder Pal;Hu Shuaidong;Luo Yu;Li Jianwu;Xiao Yongheng;Cai Xiaoqing;Li Yongchun
通讯作者:Li Yongchun
秸秆绿色化高值化利用关键技术研发及应用-秸秆绿色高效还田与降碳减污关键技术的研发及应用
- 批准号:2025C02096
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:李永夫
- 依托单位:
外源碳输入对毛竹林土壤异养呼吸的影响及其微生物学机制
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李永夫
- 依托单位:
生物质炭输入对毛竹林土壤有机碳组分与CO2通量的影响及其机理
- 批准号:31470626
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:84.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:李永夫
- 依托单位:
不同土地利用方式对亚热带森林土壤碳库构成及CO2通量的影响
- 批准号:31170576
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:李永夫
- 依托单位:
毛竹林生态系统碳汇功能及其调控机制
- 批准号:30900190
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:18.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:李永夫
- 依托单位:
国内基金
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