高寒草地净初级生产力对降水梯度的响应:新生物量分配假说的验证和机理解释

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41871040
  • 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:
    D0103.生物地理与土壤地理
  • 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

Tibetan Plateau possesses distinct vegetation dynamics and biomass allocation due to its unique geographical features, such as high elevation, barren soil and arid and cold climate. Precipitation, as one of the major limiting factors to alpine vegetation dynamics, is now experiencing dramatic changes in distribution patterns. As a result, the vegetation net primary productivity and allocation process become more complicated in response to the huge variations in precipitation. Based on the precipitation simulation in different stations and belt transect survey along the rainfall gradient, this project presents a comprehensive analysis on both aboveground and belowground net primary productivity (ANPP and BNPP) by using various methods, including carbon isotopic tracer method, in-growth core approach and soil coring method, in monthly scale. Multiple environmental factors that affecting net primary productivity (such as climate variables, soil properties, community compositions, plant conditions, and root characteristics) have been monitored, sampled, investigated and analyzed at the meantime. By acquiring high precision datasets of ANPP and BNPP, we verified the new biomass allocation hypothesis, and quantified the weights that assigned to ANPP and BNPP. Also, community economic spectrum that affecting changes in ANPP and BNPP is established to better understanding the biomass allocation mechanism of alpine grassland under varying precipitation patterns. In this project, we aim to compare the different responding processes and driving mechanisms of alpine grassland ANPP and BNPP to precipitation gradient, and the variations between different types of grassland.
青藏高原高海拔、干旱、寒冷和土壤贫瘠等自然地理特征,使该区域植被动态以及生物量分配过程非常特殊。作为高寒植被动态主要限制因素之一的降水,其分配格局正发生剧烈的变化,势必导致植被净初级生产力及其分配过程对降水变化的响应更为复杂。本项目基于站点尺度模拟降水实验结合自然降水梯度样带调查,开展多频次(每月)和多方法(碳同位素示踪法、内生长法和根钻法)地上和地下净初级生产力(ANPP和BNPP)研究。同时对多个环境因子(如气候要素、土壤性质、群落组成、植物状况和根系特征等)进行监测、调查、取样和分析。获取高精度ANPP和BNPP数据集,对新生物量分配假说进行验证,同时量化ANPP和BNPP分配的权衡值,进一步构建影响ANPP和BNPP变化的群落经济谱,解读降雨格局变化下高寒草地生物量分配机制。旨在比较研究高寒草地ANPP与BNPP对降水梯度的响应过程和驱动机制,以及不同草地类型之间的差异。

结项摘要

本项目以青藏高原高寒草地为研究对象,通过研究不同草地类型生物量与净初级生产力的差异,分析降水梯度下生物量(AGB和BGB)与净初级生产力(ANPP和BNPP)地上-地下权衡模式,量化不同草地类型地上-地下权衡变化,阐明对地上-地下生物量及净初级生产力权衡的驱动机制,为准确预测高寒草地植被动态变化,优化草地管理提供依据。主要成果如下:(1)AGB与ANPP存在显著差异,高寒草甸(AM)地上-地下净初级生产力均高于高寒草原(AS),且BGB对降水更敏感;(2)在降水梯度下土壤全氮、有机碳及含水量与群落加权平均值(CWM)呈现非线性响应,其中物种多样性(0.69)和叶干物质含量(0.42)调控AS生物量分配,叶干物质含量(0.48)和叶片碳含量(﹣0.45)调控AM生物量分配,且AM和AS生物量均向地上权衡,权衡值分别为0.203和0.088;(3)AM和AS净初级生产力均向地下权衡,权衡值分别为0.017和0.035。结构方程模型建模发现,年均降水量(0.50)、土壤容重(0.66)和速效氮(0.47)是影响AM生产力权衡的主导因子,而年均温(-0.32)和年均降水量(0.43)是影响AS生产力权衡的主导因子;(4)结合群落ANPP、植物碳含量数据与青藏高原的物候指标,发现低、中、高(0.15、0.31、0.84 g/m2/day)三种植物群落碳积累速率(CAR)模式。表明水热有效性通过调节土壤养分调控CARs,进而调节植物的生物量分配。同时,ANPP群落稳定性受到植物物种多样性和地下生态系统多功能性(BEMF)的显著影响。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Migration of vegetation boundary between alpine steppe and meadow on a century-scale across the Tibetan Plateau
青藏高原百年尺度高寒草原与草甸植被边界的迁移
  • DOI:
    10.1016/j.ecolind.2022.108599
  • 发表时间:
    2022-02-01
  • 期刊:
    ECOLOGICAL INDICATORS
  • 影响因子:
    6.9
  • 作者:
    Wang,Yi;Sun,Jian;Tsunekawa,Atsushi
  • 通讯作者:
    Tsunekawa,Atsushi
Editorial: Patterns, functions, and processes of alpine grassland ecosystems under global change.
社论:全球变化下高寒草原生态系统的格局、功能与过程
  • DOI:
    10.3389/fpls.2022.1048031
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Frontiers in plant science
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Response of net reduction rate in vegetation carbon uptake to climate change across a unique gradient zone on the Tibetan Plateau
青藏高原独特梯度带植被碳吸收净减少率对气候变化的响应
  • DOI:
    10.1016/j.envres.2021.111894
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Environmental Research
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Jian Sun;Chongchong Ye;Miao Liu;Yi Wang;Ji Chen;Shuai Wang;Xuyang Lu;Guohua Liu;Ming Xu;Renqiang Li;Shiliang Liu;Huakun Zhou;Zhong Du;Fei Peng;Atsushi Tsunekawa;Mitsuru Tsubo
  • 通讯作者:
    Mitsuru Tsubo
Biologic and Abiotic Factors Regulate Dissolved Organic Nitrogen With Low and High Nutrient Concentrations on Tibetan Plateau, Respectively
青藏高原低养分浓度和高养分浓度下生物和非生物因素分别调节溶解有机氮
  • DOI:
    10.3389/fenvs.2021.702713
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Frontiers in Environmental Science
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Shaoyu Li;Jian Sun;Tiancai Zhou;Mengli Zhao;Nan Cong;Lin Zhang
  • 通讯作者:
    Lin Zhang
Precipitation mediates the temporal dynamics of net primary productivity and precipitation use efficiency in China’s northern and southern forests
降水调节中国南北森林净初级生产力和降水利用效率的时间动态
  • DOI:
    10.1007/s13595-019-0876-1
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    Annals of Forest Science
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Jian Sun;Tiancai Zhou;Wenpeng Du;Yanqiang Wei
  • 通讯作者:
    Yanqiang Wei

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其他文献

松嫩平原黑土区有机质空间分布特征及影响因素
  • DOI:
    10.19720/j.cnki.issn.1005-9369.2019.10.007
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王子龙;孙建;姜秋香;付强;林百健;何馨
  • 通讯作者:
    何馨
轧制单层和少层晶铜箔塑性各向异性的晶体塑性有限元模拟
  • DOI:
    10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-36540
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈守东;卢日环;孙建;李杰
  • 通讯作者:
    李杰
内蒙古典型草原克氏针茅与冰草的生存策略
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Acta Ecologica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙建;刘苗;李胜功;胡中民;孙晓敏;温学发;张雷明
  • 通讯作者:
    张雷明
基于ESN的CPG模型力反馈设计与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    向馗;孙漫漫;孙建;葛运建
  • 通讯作者:
    葛运建
Study of relationship between microcrystalline silicon thin film and solar cells
微晶硅薄膜与太阳能电池关系的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Taiyangneng Xuebao/Acta Energiae Solaris Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏长春;赵静;张晓丹;赵颖;耿新华;孙建;熊绍珍
  • 通讯作者:
    熊绍珍

其他文献

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孙建的其他基金

藏北高寒草原净初级生产力对极端降水的响应机理
  • 批准号:
    41501057
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

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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