滴灌、喷灌和漫灌生产方式对农田土壤NH3排放的影响规律及其内在机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41765010
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0502.气候与气候系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Environmental pollution caused by elevated atmospheric ammonia(NH3) is a global environmental problem facing human society. Soil has great potential for mitigating atmospheric NH3 emissions. China's air pollution prevention law clearly put forward the transformation of agricultural production mode to control agricultural NH3 emissions. In this study, the three characteristics of different irrigation mode of production " 1.The large amount of flood irrigation, rapid infiltration rate, low utilization rate. 2.The slow soil water flow rate of sprinkler irrigation and the high water use efficiency. 3. Drip irrigation is aimed at the root of the crop, and has higher water-saving effect than Other irrigation methods. The research object is potato field of flood irrigation, sprinkler irrigation and drip irrigation on the Yongji of Hetao irrigation area, Inner Mongolia, China. The NH3 emission fluxes and the processes of soil carbon and nitrogen were measured by ventilation method and 15N isotope tracer techniques. Project will be completed, 1. The dynamic characteristics and intensity of soil NH3 emission were revealed in different irrigation modes, and the potential of NH3 emission was reducted on change of irrigation production mode. 2. The processes of carbon and nitrogen was clarified in different irrigation modes, and the changes of soil quality and NH3 emissions were driven by soil mechanisms. 3. The intrinsic mechanism of soil NH3 emission was elucidated by different irrigation methods, and the win-win agricultural production system was built, that was conducive to the realization of NH3 emission reduction and sustainable agriculture. The research results will provide the environmental effect evaluation data for the production and promotion of high efficient water saving irrigation, and provide data support and scientific basis for the formulation of agricultural NH3 emission reduction strategies.
大气NH3浓度升高导致环境污染是全球环境问题。土壤对减缓大气NH3排放具有较大潜力,我国《大气污染防治法》明确提出转变农业生产方式控制农业NH3排放。本研究针对不同灌溉生产方式“漫灌生产灌水量大、水分下渗速率快、利用率低,喷灌土壤孔隙水流速慢、水分利用率高,滴灌属于局部灌溉、节水效果更高”三大特点,以引黄灌区永济灌域漫灌、喷灌和滴灌马铃薯田为对象,采用通气法和15N同位素示踪观测NH3排放通量和土壤碳氮过程,完成:(1)揭示不同灌溉生产方式土壤NH3排放动态特征和强度,以及转变灌溉生产方式对NH3减排潜力;(2)明确不同灌溉生产方式土壤碳氮过程及其驱动土壤质量变化和NH3排放机制;(3)揭示不同灌溉生产方式减缓土壤NH3排放的内在机制,构建利于实现NH3减排和农业可持续双赢的农业生产体系。研究结果将为高效节水灌溉生产推广提供环境效应评价数据,为制定农业NH3减排策略提供数据支撑和科学依据。

结项摘要

本研究针对不同灌溉生产方式“漫灌生产灌水量大、水分下渗速率快、利用率低,喷灌土壤孔隙水流速慢、水分利用率高,滴灌属于局部灌溉、节水效果更高”三大特点,以沟灌、喷灌和滴灌马铃薯田为对象,采用通气法原位观测NH3排放通量和土壤碳氮过程,揭示不同灌溉生产方式土壤NH3排放动态特征和强度,以及转变灌溉生产方式对NH3减排潜力。喷灌有效降低NH3排放峰值,土壤NH3累积排放量比沟灌减少50.85%。滴灌水肥一体化技术降低马铃薯田土壤NH3排放损失率,减轻NH3排放强度,2018和2019年,沟灌FDF(沟灌施肥500 kg N/hm2)处理土壤NH3排放损失率分别是滴灌DDF(滴灌施肥500 kg N/hm2)处理的1.76倍和11.89倍;沟灌FGF(沟灌施肥1000 kg N/hm2)处理分别是滴灌DGF(滴灌施肥1000 kg N/hm2)的2.60倍和8.54倍。明确不同灌溉生产方式土壤碳氮过程及其驱动土壤质量变化。滴灌施肥灌溉有效减少土壤氮素淋溶量,2018和2019年相同施氮量下滴灌土壤在40 cm和80 cm深度比沟灌减少氮素淋溶量36.95%-63.10%和54.93%-87.92%。喷灌施肥灌溉0-120 cm土深氮截留量平均为72.27 kg/hm2,传统沟灌是喷灌施肥灌溉土壤的3.57倍。构建喷滴灌施肥灌溉生产方式是利于实现NH3减排和农业可持续双赢的农业生产体系。研究结果为高效节水灌溉生产推广提供环境效应评价数据,为制定农业NH3减排策略提供数据支撑和科学依据。发表学术论文5篇,出版学术专著1部,授权国家专利2件,其中学术论文,SCI收录1篇,EI收录3篇,CSCD收录1篇;培养硕士生5名,一篇硕士毕业论文获得内蒙古师范大学优秀硕士毕业论文;培养呼和浩特市碳达峰碳中和智库专家1名。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
我国半干旱区滴灌水肥一体化马铃薯田土壤NH3挥发特征和强度及影响因素
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宋春妮;焦燕;杨文柱;于亚泽;张婧;刘宇斌
  • 通讯作者:
    刘宇斌
喷灌和沟灌方式对农田土壤 NH3 挥发的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨洁;焦燕;杨文柱;谷鹏;白曙光;刘立家;于俊霞
  • 通讯作者:
    于俊霞
Minimizing Soil Nitrogen Leaching by Changing Furrow Irrigation into Sprinkler Fertigation in Potato Fields in the Northwestern China Plain
西北平原马铃薯田沟灌改喷灌施肥减少土壤氮素淋溶
  • DOI:
    10.3390/w12082229
  • 发表时间:
    2020-08
  • 期刊:
    Water
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wenzhu Yang;Yan Jiao;Mingde Yang;Huiyang Wen;Peng Gu;Jie Yang;Lijia Liu;Junxia Yu
  • 通讯作者:
    Junxia Yu
Research progress on the influence of irrigation methods on ammonia volatilization in farmland
灌溉方式对农田氨挥发影响的研究进展
  • DOI:
    10.1088/1755-1315/647/1/012170
  • 发表时间:
    2021-01-01
  • 期刊:
    6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCES IN ENERGY RESOURCES AND ENVIRONMENT ENGINEERING
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Song, Chunni;Jiao, Yan;Liu, Yubin
  • 通讯作者:
    Liu, Yubin
不同灌溉方式旱田土壤 N2O 排放和氮素淋溶特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于亚泽;焦燕;杨文柱;宋春妮;于俊霞;刘立家;张婧;刘宇斌
  • 通讯作者:
    刘宇斌

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其他文献

SSR 分子标记技术在生物遗传学领域的应用-杨文柱
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
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  • 作者:
    杨文柱;焦燕
  • 通讯作者:
    焦燕
高分辨率棉花异性纤维彩色图像的快速分割方法
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘双喜
内蒙古河套灌区不同盐碱程度土壤 CH 4 吸收规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨文柱;焦燕;杨铭德;温慧洋
  • 通讯作者:
    温慧洋
不同围压作用下岩石损伤破坏的数值模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    岩土工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨文柱
基于改进蚁群算法的棉花异性纤维目标特征选择方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    农业机械学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵学华;李道亮;杨文柱;陈桂芬;于合龙;张馨
  • 通讯作者:
    张馨

其他文献

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杨文柱的其他基金

生物炭长期和短期施用对盐渍化土壤NH3、N2O排放影响特征、机制及减排潜力评估
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    42265004
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  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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