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冻融循环增加土壤N2O产生和排放的机理研究

批准号:
31901157
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
高德才
依托单位:
学科分类:
全球变化生态学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
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项目成果

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中文摘要
氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体,冻融时期土壤N2O排放是N2O气体的重要排放源。然而,目前冻融循环增加土壤N2O内在的机理尚不明确。本项目拟以东北地区长白山典型温带森林土壤为研究对象,采用室内模拟土柱的方法,并结合同位素技术,探究冻融循环期间增加的土壤N2O产生和排放的内在作用机理。主要包括以下几个内容:(1)冻融循环期间土壤晶格中NH4+释放规律及其对土壤N2O产生的贡献;(2)冻融循环中死亡微生物残体迁移转化规律及其对土壤N2O产生的贡献;(3)冻融循环期间植物根系对于土壤N2O产生的贡献率;(4)冻融循环期间物理释放和微生物作用下即刻产生释放对土壤N2O排放的贡献率;(5)冻融循环期间表层土壤和底层土壤对土壤N2O排放的贡献率。研究成果将揭示冻融循环期间增加的土壤N2O产生和排放的真正内在作用机理,为更好地认识、模拟及预测生态系统N2O排放提供科学依据。
英文摘要
Nitrous oxide (N2O) is an important greenhouse gas and the soil N2O emission during the freeze-thaw cycle period is an important source of N2O gas. However, few studies have been done on the mechanism of increasing soil N2O production and emission by the freeze-thaw cycle. A lab-simulated soil column experiment combined with 15N stable isotope tracer technology will be implemented to explore the mechanism of increased soil N2O production and emissions during the freeze-thaw cycle period in a temperate forest of Changbai Mountain in northeast China. We will address the following questions: (1) the release of NH4+ from soil lattice in the freeze-thaw cycle and its contribution to soil N2O production; (2) the migration and transformation of dead microbial residues in the freeze-thaw cycle and its contribution to soil N2O production; (3) the contribution rate of plant roots to soil N2O production during the freeze-thaw cycle; (4) the contribution rate of physical release and new microbial release to soil N2O emission during the freezing-thawing cycle; (5) the contribution rate of surface soil and bottom soil to soil N2O emission during the freeze-thaw cycle. The study will reveal the intrinsic mechanism of increasing soil N2O production and emissions by the freeze-thaw cycle. Therefore, it will provide a scientific basis for better understanding, simulation, and prediction of N2O emissions from ecosystems.
全球气候变化可能会改变冻融循环的强度和频率,从而可能会显著影响土壤N2O排放。N2O是一种重要的温室气体,但目前冻融循环增加N2O的内在机理尚不明确。本研究以吉林省长白山典型温带森林为研究对象,采用室内模拟土柱的方法,并结合稳定性同位素双氮标记技术,揭示了在冻融循环期间土壤N2O产生和排放的内在作用机理。主要研究结果表明:(1)在冻融循环期间土壤晶格中铵态氮的释放对于土壤N2O产生的贡献较小;(2)在冻融循环期间,死亡的微生物残体氮主要变成土壤有机氮和微生物量氮,死亡微生物残体释放的养分可为活着的微生物提供大量养分,并且对于土壤N2O气体的排放贡献率较大;(3)在冻融循环过程中,因植物根系死亡释放的养分对于活着的微生物贡献占比较大,对于土壤N2O气体的排放贡献率较大,并且随着冻结强度的增加,植物根系对于土壤N2O排放的气体贡献率越大;(4)在第一次冻融循环期间,土壤N2O气体排放增加的原因主要以物理释放占主导地位,随着冻融循环次数的增加,微生物作用释放的机理占主导地位;(5)在冻融循环过程中,表层土壤对于土壤N2O气体的排放贡献率较大,并且随着冻融循环次数的增加,底层土壤对于土壤N2O气体排放占比表现出减小趋势。该研究结果有助于更好地理解土壤N2O对冻融循环的响应及其影响因素,为更准确地预测未来全球气候变化对N2O排放影响提供科学数据支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.17521/cjpe.2021.0040
发表时间: 2021
期刊: 植物生态学报
影响因子: --
作者: [高德才, 白娥]
通讯作者: 白娥
Leaf enzyme plays a more important role in leaf nitrogen resorption efficiency than soil properties along an elevation gradient
叶酶在叶片氮吸收效率中的作用比沿海拔梯度的土壤特性更重要
DOI: 10.1111/1365-2745.13971
发表时间: 2022
期刊: Journal of Ecology
影响因子: 5.5
作者: [Bai Liu, Decai Gao, Qing Chang, Ziping Liu, Xianlei Fan, Di Meng, Edith Bai]
通讯作者: Edith Bai
Responses of soil nitrogen and phosphorus cycling to drying and rewetting cycles: A meta-analysis
土壤氮磷循环对干燥和再湿润循环的响应:荟萃分析
DOI: 10.1016/j.soilbio.2020.107896
发表时间: 2020-09-01
期刊: SOIL BIOLOGY & BIOCHEMISTRY
影响因子: 9.7
作者: [Gao, Decai, Bai, Edith, Hagedorn, Frank]
通讯作者: Hagedorn, Frank
DOI: 10.1111/gcb.16374
发表时间: 2022-08-21
期刊: GLOBAL CHANGE BIOLOGY
影响因子: 11.6
作者: [Gao, Decai, Bai, Edith, Hagedorn, Frank]
通讯作者: Hagedorn, Frank
冻融与干旱遗留效应对长白山温带树种新碳分配策略研究
  • 批准号:
    32371658
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    高德才
  • 依托单位:
国内基金
海外基金